Lernfeld 6 · Prüfung Teil 2

Mess- und Prüfmittel, Messfehler

Mess- und Prüfmittel richtig nutzen: Messabweichung, Genauigkeit, Kalibrieren, Spannungsprüfer, Messkategorien und Stromzange erklärt.

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Darum geht es

Jeder Messwert weicht etwas vom wahren Wert ab. Systematische Abweichungen haben eine feste Ursache, etwa ein falsch eingestelltes Gerät oder den Eigenverbrauch des Messgeräts, und lassen sich korrigieren. Zufällige Abweichungen schwanken von Messung zu Messung. Grobe Fehler entstehen durch Ablesen, falschen Messbereich oder falsches Anschließen.

Die Genauigkeit eines Digitalgeräts wird oft als Prozent vom Messwert plus eine Zahl von Digits angegeben. Liegt ein Messwert nahe am Grenzwert, musst du die Messunsicherheit berücksichtigen, bevor du ihn als bestanden oder nicht bestanden bewertest.

Kalibrieren heißt, die Abweichung eines Geräts gegen ein Normal festzustellen und zu dokumentieren. Justieren heißt, das Gerät so einzustellen, dass die Abweichung klein wird. Prüfgeräte für Anlagen werden regelmäßig kalibriert, damit die Messwerte im Protokoll belastbar sind.

Die Spannungsfreiheit stellst du mit einem zweipoligen Spannungsprüfer fest, den du direkt vor und nach der Messung an einer bekannten Spannung prüfst. Messgeräte müssen zur Messkategorie des Einsatzorts passen, an der Hauptverteilung brauchst du mindestens CAT III. Kleine Ströme misst du mit der Stromzange genauer, wenn du den Leiter mehrmals durch die Zange führst und den Anzeigewert durch die Zahl der Windungen teilst.

Das solltest du dir merken

Systematische Abweichungen lassen sich korrigieren, zufällige nur durch Mittelwerte verringern.
Kalibrieren stellt die Abweichung fest, Justieren stellt das Gerät nach.
Spannungsprüfer unmittelbar vor und nach dem Gebrauch auf Funktion prüfen.
Messkategorie des Geräts muss zum Einsatzort passen.

Formeln

Absolute Messabweichung: $F = x_{a} - x_{r}$; $x_{a}$ angezeigter Wert, $x_{r}$ richtiger Wert, gleiche Einheit
Relative Messabweichung: $f = \frac{x _{a} - x _{r}}{x _{r}} \cdot 100 %$; $f$ relative Abweichung in Prozent
Stromzange mit mehreren Windungen: $I = \frac{I _{Anzeige}}{N}$; $N$ Zahl der Durchführungen des Leiters durch die Zange

Typische Fehler in der Prüfung

Kalibrieren und Justieren gleichgesetzt.
Einen Messwert knapp am Grenzwert ohne Blick auf die Messunsicherheit als sicher bestanden bewertet.
Mit einem Multimeter oder einpoligen Prüfer die Spannungsfreiheit festgestellt.

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Zufallszahlen

Ein unbelasteter Spannungsteiler aus $R_{1} = 100 k Ω$ und $R_{2} = 220 k Ω$ liegt an $U = 24 V$ . Sie messen die Spannung an $R_{2}$ mit einem Voltmeter, dessen Innenwiderstand $R_{i} = 1 M Ω$ beträgt. Welche Spannung zeigt das Voltmeter an? Ergebnis in V, gerundet auf zwei Nachkommastellen.

Tipps aus der Werkstatt

Messkategorie nach Einbauort: CAT II Steckdose und Gerät, CAT III feste Installation und Verteilung, CAT IV Hausanschluss und Zähler. Spannungsfreiheit nur mit dem zweipoligen Spannungsprüfer feststellen, nie mit dem Multimeter.
Die Genauigkeitsklasse eines Zeigerinstruments bezieht sich auf den Messbereichsendwert: Klasse 1,5 im 300-V-Bereich heißt ±4,5 V, egal was angezeigt wird. Darum den Bereich so wählen, dass der Zeiger im oberen Drittel steht. Bei Digitalgeräten: Prozent vom Messwert plus Digits.
Ein Voltmeter liegt parallel und muss hochohmig sein, ein Amperemeter in Reihe und niederohmig. An hochohmigen Spannungsteilern rechnest du das Voltmeter als Parallelwiderstand mit ein. Multimeter ohne True-RMS zeigen bei Phasenanschnitt und Umrichtern falsche Werte.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

22 Aufgaben zu „Mess- und Prüfmittel, Messfehler“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: Rahmenlehrplan Elektroniker/-in (KMK), Lernfeld 6; DIN EN 61243-3, DIN EN 61010-1, DIN EN 61557, DIN 1319. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.