Ratgeber
Die zuverlässige Funktion von Maschinen und Anlagen ist im betrieblichen Umfeld eine absolute Notwendigkeit. Schliesslich müssen Produktionsziele erreicht oder genau definierte Planvorgaben erfüllt werden. Dazu ist es erforderlich, bestimmte Betriebsparameter immer zuverlässig im Blick zu haben.
Darum verfügen die Bedienpulte oder Schalttafeln zur Maschinensteuerung bzw. die dazugehörigen Schaltschränke nicht nur über die erforderlichen Eingabegeräte. Meist sind noch eine Vielzahl an Kontrollleuchten und die unterschiedlichsten Spannungsanzeigen zu sehen, die der Hersteller integriert hat.
Im Falle einer Betriebsstörung können die Fachleute vor Ort dann sofort erkennen, ob die Ursache eventuell an einer zu geringen Spannung liegt. Mittlerweile gibt es bei den Spannungsanzeigen oder auch Voltmetern die unterschiedlichsten Ausführungen.
Gerne stellen wir Ihnen diese vor und erklären, welche Unterschiede es bei den Systemen gibt und worauf man beim Kauf achten sollte.
Im Grunde genommen ist der Begriff „Meter“ ein Mass für die Länge bzw. Entfernung. Aber mittlerweile werden viele Messvorrichtungen mit dem Begriff „Meter“ erweitert. Thermo-Meter, Tacho-Meter, Baro-Meter oder auch Hygro-Meter sind gängige Bezeichnungen, die vielen Leuten geläufig sind. Da in den meisten Fällen immer die jeweilige Messgrösse vorangestellt ist, werden Spannungsanzeigen bzw. Spannungsmesser auch als Voltmeter bezeichnet. Schliesslich wird die Höhe der Spannung immer in Volt angegeben.
Als Ergänzung zu den Spannungsanzeigen bzw. Voltmetern gibt es auch noch Anzeigen für die Stromstärke. Da die Stromstärke in Ampere angegeben wird, werden diese Messanzeigen auch als Amperemeter bezeichnet.
Doch genaugenommen sind Amperemeter nichts anderes als Spannungsmesser mit einem geringen Spannungsbereich und einem niederohmigen Messwiderstand (Shunt). Dieser Shunt wird einfach in den zu messenden Stromkreis geschaltet. Je nach Stromstärke fällt über den Shunt eine Spannung ab, die dann erfasst und angezeigt wird. Da der Spannungsabfall über den Shunt identisch zur Stromhöhe ist, kann das Messgerät die Stromstärke darstellen, obwohl es eigentlich nur eine Spannung misst.
Mehr als nur Spannungen anzeigen
Einige Spannungsanzeigen sind in der Lage, neben dem Spannungswert (Angabe in Volt) auch einen Stromwert (Angabe in Ampere) zu messen und darzustellen. In diesem Fall spricht man dann aber eher von einem Einbaumessgerät als von einem Voltmeter.
Voltmeter wurden schon immer zur Überwachung von Maschinen und Anlagen genutzt. Dabei wurde stets die aktuell verfügbare Technik für die Anzeigen verwendet. Demzufolge haben sich die Messgeräte im Laufe der Zeit enorm verändert. Mittlerweile funktionieren sie digital und sind mit reichlich Elektronik ausgestattet.
Bevor die Digitalisierung Einzug in die Messtechnik hielt, waren noch analoge Spannungsmesser mit mechanischen Messwerken, Zeigern und Skalen die bevorzugten Spannungsanzeigen.
Bei Gleichspannungen wurden Voltmeter mit filigranen und empfindlichen Drehspulmesswerken genutzt und für Wechselspannung eigneten sich Dreheisenmesswerke.
Da Zeigeranzeigen selbst leichte Spannungsschwankungen von nur wenigen Volt sehr deutlich darstellen, sind analoge Modelle bei Fachleuten auch heute noch sehr beliebt.
Allerdings ist das Erfassen des exakten Messwertes deutlich komplexer als bei digitalen Systemen und es können sich leicht Ablesefehler einschleichen.
Bei einem Digital Voltmeter sind Ablesefehler eher unwahrscheinlich, da der aktuelle Messwert direkt in Ziffern und inklusive etwaiger Nachkommastellen angezeigt wird. Die Erfassung des Spannungswertes ist somit mit einem kurzen Blick auf das Display möglich. Allerdings schaffen es Digitalanzeigen nicht, Spannungsschwankungen so schön darzustellen, wie Zeigerinstrumente.
Um das Manko zu beseitigen, wurden grafische Anzeigen entwickelt, die analoge Zeiger digital nachbilden ohne dabei eine empfindliche Messwerkmechanik nutzen zu müssen. Gleichzeitig bieten programmierbare Messgeräte mit Grafikdisplays eine scheinbar grenzenlose Anzeigenvielfalt.
Hinweis:
In der Technik sind zwar noch weitere Funktionsprinzipien für Spannungsmesser bekannt. Allerdings werden die bei Einbaumessgeräten so gut wie nicht genutzt.
Die beiden dicken Kabel an der Rückseite dienen zur Strommessung und die dünnen Kabel zur Spannungsmessung bzw. zur Spannungsversorgung.
In unserer Anleitung zu Multimetern haben wir ausführlich erklärt, dass Spannungsmessungen recht einfach durchzuführen sind. Denn ein Voltmeter wird immer parallel zur messenden Spannung angeschlossen.
Im Falle einer grossen Maschine oder Anlage, die an Wechselstrom angeschlossen ist, könnten beispielsweise die drei Phasen leicht überwacht werden. Werden dazu analoge Voltmeter verwendet, sind pro Anzeige lediglich zwei Anschlussleitungen ausreichend.
Bei digitalen Spannungsmessern gestaltet sich der Anschluss zum Teil etwas aufwändiger. Besonders dann, wenn das Messgerät unabhängig von der Messspannung noch eine eigene Betriebsspannung benötigt. Bei Einbaumessgeräten, die neben der Spannung auch den Strom oder weitere Parameter erfassen, ist der Anschluss entsprechend den Herstellerangaben durchzuführen.
Besonders interessant sind Voltmeter, die über eine zusätzliche Schnittstelle verfügen, die je nach Auslegung auch zur Fernüberwachung bzw. zum Condition Monitoring genutzt werden können.
Bei der Auswahl des passenden Spannungsmessers sind einige wichtige Kriterien zu beachten:
Anzeigesystem
Zunächst muss definiert werden, ob die Spannungsanzeige analog oder digital erfolgen soll. Während analoge Zeigerinstrumente Spannungsschwankungen besser anzeigen, sind die Messwerte bei digitalen Anzeigen leichter ablesbar. Zudem bieten Digitalanzeigen in LED-Ausführung oder als LCD-Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung auch bei dunkler Umgebung eine sehr gute Ablesbarkeit.
Dimension
Bei einem Neuaufbau einer Steuerung ist man bezüglich der Dimension recht ungebunden. Sollte aber ein defektes Voltmeter ersetzt werden, muss man sich bei der Grösse nach den vorhandenen Einbaumassen in der Schalttafel bzw. im Schaltschrank richten.
Messbereich
Ein weiteres wichtiges Auswahlkriterium ist der Messbereich. Dabei muss geklärt werden, ob Gleichspannung oder Wechselspannung gemessen werden soll und wie hoch im Normalfall die Spannung ist. Im Idealfall ist das Voltmeter bereits vom Hersteller direkt für die jeweilige Messspannung ausgelegt oder es werden Messbereichsadapter zum Voltmeter angeboten. Manche digitalen Voltmeter haben ähnlich wie digitale Multimeter eine automatische Umschaltung des Messbereiches (Auto Range).
Messgenauigkeit
Neben dem Messbereich spielt auch die geforderte Messgenauigkeit eine wichtige Rolle. Aus diesem Grund geben viele Hersteller in den technischen Daten oder bei der Produktbeschreibung die Messgenauigkeit des Voltmeters mit an.
Anschlussmöglichkeiten
Bevor die Entscheidung für ein bestimmtes Voltmeter fällt, sollten anhand der technischen Unterlagen die Anschlussbedingungen geprüft werden. Dies ist immer dann von entscheidender Bedeutung, wenn das Voltmeter eine separate Versorgungsspannung für den Betrieb benötigt. Aber auch etwaige Schnittstellen für die Fernüberwachung oder Alarmausgänge, falls bei der Messung Grenzwerte überschritten werden, sind hilfreiche Leistungsmerkmale.
Wodurch unterscheiden sich Voltmeter und Amperemeter?
Ein Voltmeter wird zur Messung von elektrischen Spannungen verwendet und zeigt das Messergebnis in Volt an. Dazu wird es in elektrischen Schaltungen einfach parallel zu Spannungsquellen, Verbrauchern oder Bauteilen angeschlossen. Bei einem Einsatz in einem Auto oder LKW muss das Voltmeter für Gleichspannung ausgelegt sein. Für die Messung von Netzspannungen muss die Spannungsanzeige für Wechselspannung geeignet sein. Damit bei der Messung die Schaltung nicht belastet wird, muss ein Voltmeter einen hohen Innenwiderstand bzw. hohen Eingangswiderstand aufweisen. Denn je höher der Innenwiderstand, desto weniger wird die zu messende Schaltung belastet. Ein Amperemeter wird zur Strommessung genutzt und wird zu diesem Zweck in den Stromkreis geschaltet. Auch bei den Strommessgeräten gibt es Exemplare für Gleichstrom und für Wechselstrom. Doch im Gegensatz zu einem Voltmeter, muss bei einem Strommessgerät der Innenwiderstand sehr gering sein, damit der tatsächlich fliessende Strom richtig gemessen werden kann.
Was ist der Unterschied zwischen einem Voltmeter und einem Multimeter?
Ein Voltmeter ist in erster Linie gedacht, um im stationären Einsatz Spannungen zu messen und anzuzeigen. Multimeter oder Digitalmultimeter werden für Service- und Reparaturzwecke oder auch bei der Schaltungsentwicklung verwendet. Digitale Multimeter sind sowohl stationär als auch mobil einsetzbar und bieten weit mehr Messmöglichkeiten als nur die Spannungsmessung.
Analog oder digital, welche Instrumente sind besser?
Wie bereits erwähnt, bieten digitale Spannungsmesser bzw. Digital Voltmeter oder Multimeter eine komfortable Ablesemöglichkeit. Zudem gibt es die digitalen Messgeräte auch in kompakter Bauform mit kleinem Display, was bei knappen Platzverhältnissen von Vorteil ist. Analoge Messgeräte können mit Hilfe des Zeigers Spannungsschwankungen besser darstellen. Allerdings sind analoge Spannungsmesser durch die filigranen Messwerke wesentlich empfindlicher, als digitale Spannungsmesser. Das sind auch die Hauptgründe dafür, warum das Angebot an digitalen Spannungsmessgeräten deutlich grösser ist.