Warum legt ein Multimeter mehr Spannung an, um einen kleineren Widerstand zu messen?

Ich habe dieses Verhalten bei zwei verschiedenen Multimetern bemerkt (auch bei verschiedenen Modellen und Marken). Zuerst habe ich kein Multimeter in den Weg gelegt, um zu messen, wie stark sich die Spannung für die verschiedenen Skalen des Messgeräts verändert hat. Bei beiden Multimetern, die ich besitze, konnte ich definitiv spüren, dass das Kribbeln stärker wurde, wenn die Skala kleiner war.

Also: ich versuchte , zu messen Spannung an die Sonden an verschiedenen Widerstandsskalenlesepegel, der einen Multimeter aufgebracht , indem das zweite Multimeter einen unter Verwendung von Volts zu lesen. Ich bin sehr beeindruckt von den Ergebnissen.

Hier ist, was ich gelesen habe. Auf der linken Seite befindet sich die "gemessene" Multimeter-Skaleneinstellung, auf der rechten Seite die von mir gelesene Spannung:

200Ω -> 2,96V
2 kΩ -> 2,95 V
20 kΩ -> 2,93 V
200 kΩ -> 2,69 V
2 MΩ -> 1,48 V (was für ein Tropfen!)

Wenn ich den Zähler umschalte, ist das für mich noch verwirrender:

200Ω -> 2,71V
2 kΩ -> 2,69 V
20 kΩ -> 0,35 V (!!)
200 kΩ -> 0,32 V
2 MΩ -> 0,18 V

Kann bitte jemand Klarheit darüber machen, warum dies passiert? Ich würde erwarten, dass eine höhere Spannung angelegt werden sollte, um einen größeren Widerstand zu messen. Kurz bevor ich auf "Post" geklickt habe, habe ich mich entschieden, auch den Strom zu messen - für verschiedene Ohmmeter-Stufen. Ratet mal, diese sind definitiv auch gefallen, aber nicht mit dem gleichen Verhältnis wie die Spannung. Ich bin verdammt verwirrt. Vielen Dank!

— Dakatine
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Hören

— jippie

Schließen Sie einen bekannten Widerstand (in Reichweite) an das Messgerät an und beobachten Sie, wie sich die Spannung mit ihnen ändert.

— jippie

@jippie danke dude :) aber da ich mir bewusst war, dass meine Zähler von einer 9-V-Batterie gespeist werden, war ich mir sehr bewusst, dass nichts Schlimmes passieren konnte.

— Dakatine

Ich glaube, ich habe das beste Beispiel in meiner bearbeiteten Antwort gelöst.

— Hippie

Bitte benutzen Sie Ihren Körper nicht als Multimeter, die Leute sind tatsächlich daran gestorben ( darwinawards.com/darwin/darwin1999-50.html ), dies waren auch nur 9V ... Alternativ können Sie eine LED mit oder ohne Widerstand verwenden. Jedenfalls brennt die LED immer noch besser als du selbst ...

— magu_

Ich denke, der Spannungsabfall in Ihrem oberen Beispiel wird durch die Eingangsimpedanz des Voltmeters (wahrscheinlich um 10 M) verursacht, die langsam in den Bereich des Ohmmeters gelangt.
Ab einem Bereich von 20k ist dies wieder das Problem der Eingangsimpedanz des Voltmeters. Ich denke, der 200Ω-Bereich hängt mit der Diodenmessung zusammen, die eine ähnliche Stromquelle bei einer relativ hohen Spannung erfordert. Damit bleibt der 2 kΩ-Bereich, der wahrscheinlich auf der Basis der Stromquelle für den 200Ω-Bereich auf kostengünstige Weise implementiert wird.

Nur mit dem Schaltplan kann die Antwort 100% sicher sein.

Ihr Multimeter versucht, Ohm zu messen, indem es einen bekannten / eingestellten Strom über den angeschlossenen Widerstand sendet. Dieser eingestellte Strom variiert mit dem Bereich, in dem sich Ihr Messgerät befindet. Ihr Multimeter hat jedoch keine ideale Stromquelle an Bord, sondern versucht, eine Stromquelle aus Ihrer Batteriespannung und einigen Halbleitern zu implementieren Batteriespannung.

Unsicher, warum die Spannung in den höheren Bereichen so stark abfällt, hängt von der Art und Weise ab, wie die Stromquelle aufgebaut ist. Beachten Sie, dass die "hohe" Spannung nicht sinnvoll ist (vierte Spalte unten), wenn Sie feststellen, dass das Produkt aus Messstrom und Messbereich viel niedriger ist als die offene Klemmspannung (zweite Spalte).

Beachten Sie auch, dass die im niedrigsten Widerstandsbereich gemessene Spannung mit der Spannung identisch ist, die für Diodenmessungen für alle drei Meter verwendet wird. Für die Diodenmessung benötigen Sie eine relativ hohe Spannung, um den relativ hohen Spannungsabfall an einer Diode zu testen. In diesem Fall verwenden Sie immer noch einen konstanten Strom, interessieren sich jedoch nicht mehr für den Widerstand, sondern für die tatsächlich gemessene Spannung. Es ist nutzlos, zwei separate Stromquellen für mehr oder weniger den gleichen Strom zu bauen. Andererseits ist es einfacher, eine genaue Stromquelle aufzubauen, wenn Sie sich einen höheren Spannungsabfall über der Stromquelle erlauben und die Spannung sowieso nicht benötigen (vierte Spalte).

Unten sehen Sie die Ergebnisse für meine Zähler. Bei zwei von drei war die Eingangsimpedanz des Voltmeters (10 MΩ) niedriger als der Bereich des Ohmmeters, daher habe ich diesen Wert übersprungen. Die Spalten lauten wie folgt:

Angebot
Klemmspannung offen
Messstrom
Maximal für die Messung erforderliche Spannung (Bereich × Strom), beachten Sie, dass diese Spannung einigermaßen konstant ist!

\begin{matrix} range & \Rightarrow & open clamp voltage & \Rightarrow & constant current & \Rightarrow & full scale voltage \\ diode & \Rightarrow & 3.25 V & \Rightarrow & 785 µA \\ 500 Ω & \Rightarrow & 3.25 V & \Rightarrow & 785 µA & \Rightarrow & 500 Ω \times 785 µA = 400 mV \\ 5 kΩ & \Rightarrow & 1.19 V & \Rightarrow & 91.5 µA & \Rightarrow & 5 kΩ \times 91.5 µA = 460 mV \\ 50 kΩ & \Rightarrow & 1.18 V^{*)} & \Rightarrow & 11.5 µA & \Rightarrow & 50 kΩ \times 11.5 µA = 575 mV \\ 500 kΩ & \Rightarrow & 1.09 V^{*)} & \Rightarrow & 1.1 µA & \Rightarrow & 500 kΩ \times 1.1 µA = 550 mV \\ 5 MΩ & \Rightarrow & 614 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 0.1 µA (last digit) \\ 50 MΩ & \Rightarrow & ?^{*)} & \Rightarrow & ? \end{matrix}

$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA}\\ 500Ω &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA} &\Rightarrow& 500Ω × 785\text{µA} = 400\text{mV}\\ 5\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.19\text{V} &\Rightarrow& 91.5\text{µA} &\Rightarrow& 5\text{kΩ} × 91.5\text{µA} = 460\text{mV}\\ 50\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.18\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 11.5\text{µA} &\Rightarrow& 50\text{kΩ} × 11.5\text{µA} = 575\text{mV}\\ 500\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.09\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 1.1\text{µA} &\Rightarrow& 500\text{kΩ} × 1.1\text{µA} = 550\text{mV}\\ 5\text{MΩ} &\Rightarrow& 614\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.1\text{µA} \text{(last digit)}\\ 50\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& ?\\ \end{array}$

*) Die Spannung der offenen Klemme für Bereiche> 5 kΩ wird wahrscheinlich von der 10 MΩ-Eingangsimpedanz des Voltmeters beeinflusst. Sie sollten wahrscheinlich alle 1,20 V anzeigen.

SBC811 (3V Batterie)

\begin{matrix} range & \Rightarrow & open clamp voltage & \Rightarrow & constant current & \Rightarrow & full scale voltage \\ diode & \Rightarrow & 1.36 V & \Rightarrow & 517 µA \\ 200 Ω & \Rightarrow & 1.36 V & \Rightarrow & 517 µA & \Rightarrow & 200 Ω \times 517 µA = 103 mV \\ 2 kΩ & \Rightarrow & 645 mV & \Rightarrow & 85.4 µA & \Rightarrow & 2 kΩ \times 85.4 µA = 171 mV \\ 20 kΩ & \Rightarrow & 645 mV & \Rightarrow & 21.7 µA & \Rightarrow & 20 kΩ \times 21.7 µA = 434 mV \\ 200 kΩ & \Rightarrow & 637 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 3.71 µA & \Rightarrow & 200 kΩ \times 3.71 µA = 742 mV \\ 2 MΩ & \Rightarrow & 563 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 0.44 µA & \Rightarrow & 2 MΩ \times 0.44 µA = 880 mV \\ 20 MΩ & \Rightarrow & ?^{*)} & \Rightarrow & 0.09 µA (last digit) \end{matrix}

$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA}\\ 200Ω &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 517\text{µA} = 103\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 85.4\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 85.4\text{µA} = 171\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 21.7\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 21.7\text{µA} = 434\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 637\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 3.71\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 3.71\text{µA} = 742\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 563\text{mV} ^{*)}&\Rightarrow& 0.44\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.44\text{µA} = 880\text{mV}\\ 20\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& 0.09\text{µA} \text{(last digit)}\\ \end{array}$

*) Die Spannung der offenen Klemme für Bereiche> 2 kΩ wird wahrscheinlich von der 10 MΩ-Eingangsimpedanz des Voltmeters beeinflusst. Sie sollten wahrscheinlich alle 645mV anzeigen.

DT-830B (9 V Batterie)

\begin{matrix} range & \Rightarrow & open clamp voltage & \Rightarrow & constant current & \Rightarrow & full scale voltage \\ diode & \Rightarrow & 2.63 V & \Rightarrow & 1123 µA \\ 200 Ω & \Rightarrow & 2.63 V & \Rightarrow & 1123 µA & \Rightarrow & 200 Ω \times 1123 µA = 224 mV \\ 2 kΩ & \Rightarrow & 299 mV & \Rightarrow & 70 µA & \Rightarrow & 2 kΩ \times 70 µA = 140 mV \\ 20 kΩ & \Rightarrow & 299 mV & \Rightarrow & 23.0 µA & \Rightarrow & 20 kΩ \times 23.0 µA = 460 mV \\ 200 kΩ & \Rightarrow & 297 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 2.95 µA & \Rightarrow & 200 kΩ \times 2.95 µA = 590 mV \\ 2 MΩ & \Rightarrow & 275 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 0.35 µA (near scale low end) & \Rightarrow & 2 MΩ \times 0.35 µA = 700 mV \end{matrix}

$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} \\ 200Ω &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 1123\text{µA} = 224\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 70\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 70\text{µA} = 140\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 23.0\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 23.0\text{µA} = 460\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 297\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 2.95\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 2.95\text{µA} = 590\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 275\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.35\text{µA} \text{(near scale low end)} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.35\text{µA} = 700\text{mV}\\ \end{array}$

*) Die Spannung der offenen Klemme für Bereiche> 20 kΩ wird wahrscheinlich von der 10 MΩ-Eingangsimpedanz des Voltmeters beeinflusst. Sie sollten wahrscheinlich alle 300mV anzeigen.

— U / min jippie
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Vielen Dank für Ihre Erklärung, dies ist insgesamt informativ, aber ich weiß immer noch nicht, warum die Spannung abfällt. Kannst du dasselbe bei dir erleben?

— Dakatine

Ich habe ein paar Details hinzugefügt und finde den Hinweis zur Diodenmessung interessant.

— Hippie

Vielen Dank, dass Sie mit Ihren Messgeräten getestet haben, @jippie. Ich komme näher zu verstehen. Einige Gedanken: * Die Spannung fällt auch für Sie ab - und es gibt einige große "Sprünge" zwischen einigen der Bereiche, während der Abfall bei einigen anderen gering ist. Trotzdem geht es immer runter oder gleich, niemals rauf. * Tatsächlich ist Ihre letzte Spalte nur für Ihren ersten Zähler "einigermaßen konstant". Ich kann große Variationen für die anderen sehen, besonders für die zweite. * Das Wichtigste: Ich kann diese neueste Kolumne nicht verstehen. msgstr "für die Messung maximal erforderliche Spannung". Warum messen maximal 224 mV 200 Ohm und 130 mV bei 2 kOhm?

— Dakatine

Weil der für die Messung verwendete Strom konstant ist.

— jippie

Ich denke, die beste teilweise Erklärung für Ihr "Problem" ist in Kursivschrift.

— Hippie

Eine schöne "lineare" Möglichkeit, den Widerstand zu messen, besteht darin, eine bekannte Strommenge durch den Widerstand zu speisen und die Spannung zu messen. Da die Spannung proportional zum Widerstand ist, liest ein Messgerät, dessen Anzeige proportional zur Spannung ist, einen Wert, der proportional zum Widerstand ist.

Da Widerstände über viele Größenordnungen variieren, gibt es keine einzige Strommenge, mit der alle Widerstände optimal gemessen werden können. Ein Strom von einer Mikroampere würde bewirken, dass ein 1M-Widerstand ein Volt abfällt, aber würde bewirken, dass ein 1 Ohm-Widerstand nur ein Mikrovolt abfällt. Ein Messgerät mit einer einzigen Stromquelle, die auf 2 Volt begrenzt war und deren Spannungsmesswert im feinsten Bereich nur auf Mikrovolt genau war, konnte keine Widerstände messen, die größer als 2 Megabyte waren, und konnte nur kleine Widerstände auf den nächsten Ohm genau messen . Wenn ein Messgerät anstelle einer einzelnen 1-uA-Stromquelle eine 0,1-uA-Stromquelle und eine 100-uA-Stromquelle verwenden würde, wäre die kleinere Stromquelle in der Lage, Widerstände bis zu 20 Megabyte zu messen.

— Superkatze
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