Reinhard Weiß

Digitalmultimeter Uni-Trend UT71D

Das Digitalmultimeter (DMM) UT71D von Uni-Trend ist ein Gerät aus der Serie von 5 universellen Messgeräten (Typ A-E), die neben den Grundfunktionen für Spannungs-, Strom- und Widerstandsmessung auch Dioden, Kapazitäten, Frequenzen, Temperatur (B-E) und Stromschleifen (B-E) messen können, bis hin zur Leistungsmessung (Typ E, mit Steckdosenadapter). Die Grundgenauigkeit geht bis auf +/- 0,025 % (Typ C-E) im DC-Spannungsbereich (400 mV), bei Wechselspannung bis auf 0,4 % (Typ C-E, Bereich 4 V). Die Wechselspannung und der Wechselstrom werden als TrueRMS gemessen, wobei der AC- und der DC-Anteil separat oder gemeinsam bestimmbar ist. Diese Geräte haben neben dem Haupt-Display (A, B 20.000, C-D 40.000 counts) noch 2 kleinere Nebenanzeigen (4.000 counts) links und rechts für Informationen über z.B. Messfrequenz und Messbereich, sowie einen Analogbalken mit 40 Segmenten. Die Geräteserie hat teilweise die Möglichkeit, Messwerte abzuspeichern, wofür 100 (C, E) bzw. 9999 (D) Speicherplätze zur Verfügung stehen. Mit einer mitgelieferten Software können Messwerte zum PC übertragen und komfortabel dargestellt werden.

Die Anwendungsklassen sind laut Hersteller CAT III 1000 V und CAT IV 600 V. Das Gerät hat ein CE-Zeichen (auch bei Direktimport).

Baugleichheiten:

Es gibt im Internet einige interessante Reviews zu den Geräten (siehe Links am Ende), die Eigenschaften und grundlegende Bedienung beschreiben, mit vielen Details. Ich möchte in meinem Beitrag aber eher zusätzliche Besonderheiten anhand des UT71D ansprechen.

Es geht um folgende Themen:

• Strom-Messfehler im 10 A-Bereich
• falsche Gerätesicherungen
• falsche Beschreibung zu der linken Nebenanzeige
• Effektivwertmessung (CrestFactor)
• lahmer Durchgangsprüfer (um 300 ms)

Strom-Messfehler AC/TrueRMS

Eine Effektivwertmessung (TrueRMS) ist laut Datenblatt nur für einen Messbereich von 10 bis 100 % des maximalen Anzeigebereichs "gültig". Unterhalb von 10 % gibt es keine Aussagen zur Genauigkeit. Das ist etwas seltsam, wo doch der eingesetzte TrueRMS-Converter (AD636) einen durchgehend spezifizierten Messbereich von 0 bis 200 mV hat. Im 10 A-Bereich ist das also eine Stromgrenze von 1 A, unterhalb der keine Messgenauigkeit angegeben wird. Da aber der nächst niedrigere Messbereich nur 400 mA beträgt, sind Messungen zwischen 400 mA und 1 A nicht mehr sinnvoll möglich, da möglicherweise nicht zuverlässig. Hier fehlt ein zusätzlicher Bereich von 4 A (siehe auch [7] Abschnitt Accuracy).

Diese Einschränkung ist weder verständlich noch praxisgerecht. Leider kommt es noch schlimmer. Wenn man nämlich im 10 A-Messbereich AC einen Strom unter ca. 0,2 A messen möchte, wird nur noch 00.000 A angezeigt. Das kann zu großen Missverständnissen führen und vielleicht auch zu gefährlichen Situationen. Denn wenn man bei einer Messung im Bereich 10 A nur 0 angezeigt bekommt, geht man davon aus, dass kein Strom fließt (bei einer Auflösung von 1 mA). Eine Umschaltung (mit Wechsel der Eingangsbuchse) auf den nächst kleineren Messbereich (400 mA) kann aber möglicherweise riskant sein, wenn sich der Strom während der Messung ändert und zeitweise 400 mA überschreitet. Das kann auch beim Umstecken passieren, wenn man Trafos oder Glühlampen mit ihren hohen Einschaltstromspitzen misst. Dann besteht die Gefahr einer Überlastung des Strom-Shunts und die eingebaute Sicherung könnte auslösen. Dass man in diesem Bereich keine hohe Genauigkeit erwarten kann, ist natürlich klar, weil man sich im Bereich von 2 % des Messbereichsendwerts befindet. Seitens des Herstellers wird man argumentieren, dass der TrueRMS-Wert unterhalb von 1 A (im 10 A-Bereich) sowieso nicht mehr spezifiziert sei (siehe Absatz oben).

Die Grenze bei 0,2 A ist zudem nicht ganz fest und die Anzeige um diesen Wert herum ist stark verzögert. Wenn man z.B. von kleineren Werten beginnend einen Strom von 0,207 A einstellt, wo bis dahin nur 0 angezeigt wurde, beträgt die Anzeige nach 4 sec 0,195 A und steigt erst nach weiteren 12 sec auf den Endwert 0,208 A. Oder bei Erhöhung des Stroms von 0,303 (eingeschwungen) auf 0,452 A beginnt die Anzeige mit 0,340 A und steigt nach insgesamt 16 sec auf den Endwert 0,452 A. Ähnlich verhält es sich, wenn man sich von höheren Strömen dieser Grenze nähert.

Die angezeigte Frequenz (50 Hz) im rechten Neben-Display ist ohnehin bereits bei Strömen unter ca. 400 mA (im 10 A-Bereich) fehlerhaft. Daran sieht man schon, dass das Gerät im unteren Bereich einige Schwierigkeiten hat.

Der Effekt tritt bei Gleichstrommessung in DC 10 A nicht auf. Bei Wechselstrom ist diese Eigenart auch beim AC 400 mA-Bereich sichtbar, da ist die Grenze bei 2 mA, unterhalb der nur noch 000.00 mA angezeigt wird.

Bei AC-Spannungsmessung ist dieser Effekt selbst im 1000 V-Bereich nicht klar erkennbar, bis herab zu wenigen V. Jedoch muss man auch hier die relativ lange Einschwingzeit von einigen Sekunden beachten, die an der langwierigen TrueRMS-Bestimmung (Mittelwertbildung) liegt. Auch hier gilt natürlich wieder die 10 %-Grenze für verlässliche TrueRMS-Werte (d.h. > 100 V).

Dieser Effekt ist schon irritierend, allerdings stört das in der Praxis fast nur bei einer manuellen Bereichswahl. Bei automatischer Auswahl wird ja immer der passende Messbereich verwendet, so dass man sich kaum an der unteren Grenze des Messbereichs bewegen wird. Nur beim 10 A-Messbereich gilt das nicht, da gibt es ja die automatische Auswahl nicht.

Wenn es tatsächlich so schwierig ist, zuverlässige TrueRMS-Werte im gesamten Messbereich zu bekommen, wäre eine optionale Umschaltmöglichkeit auf arithmetische Mittelwertmessung (ohne TrueRMS) vielleicht sinnvoll.

Den Effekt, dass kleine Ströme nicht mehr angezeigt werden können, gibt es auch bei anderen Messgeräten, z.B. beim Zangen-Multimeter Voltcraft VC-750E. Im kleinsten AC-Strommessbereich (60 A) werden auch hier Ströme unter ca. 0,20 A (Anzeigewert) mit 00.00 A ausgegeben. Im Datenblatt ist die Genauigkeit nur im Bereich 5 bis 100 % spezifiziert, d.h. also ab 3 A.

Gerätesicherungen

Diejengen UT71x, die man von renommierten deutschen Händlern bezieht, haben zum Schutz der Strommessbereiche spezielle Schmelzsicherungen, die für 1000 V Betriebsspannung dimensioniert sind. In Geräten bei Direktbezug aus China werden jedoch ganz normale Glasrohr-Feinsicherungen verwendet, die nur für 250 V spezifiziert sind. Dies ist die Standardausführung, wie sie auf der Herstellerseite beschrieben ist. Dennoch haben beide Gerätevarianten das CE-Zeichen und sind äusserlich nicht zu unterscheiden. Nach Datenblatt wird andererseits bestätigt, dass beide Ausführungen die IEC 61010 CAT III 1000 V und CAT IV 600 V erfüllen würden. CAT sind die Überspannungskategorien. Nach [1] bedeuten sie hier, dass Messungen an ortsfesten Elektroanlagen wie Verteilern und Steckdosen/Schalter (CAT III) sowie an der Quelle der Spannungsinstallation oder an Starkstromsicherungen (CAT IV) zulässig sind und auftretende Überspannungen bis 8 kV ausgehalten werden müssen (Stehstoßspannungen mit Anstiegszeit 1,2 µs, Abfallzeit 50 µs gemäß IEC 60060, Überstromspitzen 10 kA (CAT III) bzw. 50 kA (CAT IV). Die beiden Sicherungstypen sind nicht kompatibel, weil sie unterschiedliche Abmessungen haben. Da das CE-Zeichen die Erfüllung der DIN EN 61010-1 (VDE 0411-1) voraussetzt ([8]), wird in der China-Variante das CE-Zeichen zu unrecht verwendet.

Verwendete Sicherungen beim UT71x (250/1000 V) und eine 600 V-Alternative (5x20 mm) mit Preisbeispielen (ohne Gewähr):

Die normalen Glasrohr-Sicherungen können die Spezifikationen für 1000 V/30 kA nicht erfüllen (Bemessungsspannung und Ausschaltvermögen). Wenn Ströme in Systemen mit Spannungen bis 1000 V gemessen werden müssen, dann müssen die zur sicheren Trennung verwendeten Sicherungen auch für 1000 V dimensioniert sein. Anderenfalls besteht die Gefahr, dass bei Überlastung des Stromeingangs beim Schmelzen der Sicherung ein stehender Lichtbogen entsteht, der das Trennen der Verbindung gerade verhindert, mit weitreichenden Folgen. Dies wird auch in einschlägigen Foren-Diskussionen ausgiebig angesprochen ([5], [6]). Nachdem Uni-Trend ja auch die Variante mit Hochleistungssicherungen vertreibt, zeigt das, dass die sich dieser Problematik bewusst sind. Fragt sich nur, warum die einfachere Ausführung auch das CE-Zeichen enthält und nach EU exportiert wird (leider ein Fake).

Die Hochleistungssicherungen mit 1000 V gibt es nicht in den Standard-Größen 5 x 20 mm, so dass ein Austausch in einer China-Variante nicht möglich ist. Jedoch gibt es als "Kompromiss" die Größe 5 x 20 mm für 600 V (siehe Tabelle). Das gibt zumindest in der häufigen Anwendung CAT III (Hausanschluss hinter der Hauptsicherung bei 230/400 V) etwas verbesserte Sicherheit. Technische Daten, wie etwa das Ausschaltvermögen, sind bei den genannten Typen von Reichelt und Conrad nicht verfügbar. Die Sicherungen bestehen aus einem sandgefüllten Keramikröhrchen, was das Entstehen von Lichtbogen vermeiden soll, sie sind aber nicht so leistungsstark wie die 1000 V-Ausführung. Daher sollte man lieber kompromisslos den Schutz mit Hochleistungssicherungen verlangen, auch wenn der Ersatz einer defekten Sicherung damit viel teurer wird. Offenbar kann man die 1000 V-Ausführung der UT71 aber kaum über Direktimport erhalten.

Allerdings halte ich es für fragwürdig, ob denn die übrigen sicherheitsrelevanten Vorschriften eingehalten werden (Sicherheitsabstände, Kriechwege, Leiterbahnbreiten), denn das Leiterplatten-Layout ist für beide Ausführungsvarianten offenbar gleich (siehe Video [10] bei Minute 8:09). Da könnten die (teuren) Hochleistungssicherungen eine reine Alibifunktion haben. Seltsam ist die von Dave entdeckte Stelle, wo für eine Schraube eine Bohrung in der Leiterbahn zur COM-Buchse gesetzt wurde, die die Strombelastbarkeit der Leiterbahn herabsetzt, obwohl da bis zu 10 A fließen können ([10] bei Minute 7:23).

Hat man ein Gerät mit 250 V-Sicherungen, sollte man Strom-Messungen nur an Systemen vornehmen, die maximal 250 V haben. Setzt man die 600 V-Sicherungen ein, darf die Systemspannung nicht 600 V übersteigen. Anderenfalls besteht ein Risiko für Beschädigungen und Verletzungen.

Wenn man solch ein Messgerät weitergibt (etwa auf eBay verkauft), sollte man unbedingt auf diese Einschränkung hinweisen, um rechtliche Konsequenzen (Haftung) und Unfälle zu vermeiden.

(Alle Angaben ohne Gewähr)

Falsch beschriebene Nebenanzeige

Bei der TrueRMS-Messung wird unterschieden, ob man nur den Wechselstrom- bzw. Wechselspannungs-Anteil (AC) anzeigen möchte, oder den gesamten Effektivwert AC+DC, oder nur den DC-Wert allein. In der Dokumentation zur Funktionsbeschreibung der gelben Taste heißt es dazu ([3], [4], Seite 20; Hervorhebung von mir):

When it is at AC measurement mode, press the button to display AC+DC True RMS value in the primary display and the left secondary display "AC+DC".

Das scheint mir kein verständliches Englisch zu sein und suggeriert, dass man im linken Neben-Display den Wert "AC+DC" ablesen könne. Bei der deutschen Beschreibung von Reichelt ([13], Seite 7) heißt es dazu sogar

Im AC-Messmodus drücken, um in der Hauptanzeige den Echteffektivwert und in der linken Zusatzanzeige den AC-Wert mit Gleichanteil anzuzeigen

Die gleichzeitige Anzeige von AC und AC+DC wäre eine praktische Sache, nur stimmt das leider nicht. Das linke Neben-Display zeigt immer nur den Messbereich an. Zur Anzeige von AC, DC und AC+DC muss man die blaue bzw. gelbe Taste zur Umschaltung betätigen, die Werte werden nur wechselweise am Haupt-Display angezeigt.

Eingeschränkte Effektivwertmessung

Im Datenblatt wird (wie schon oben beschrieben) darauf hingewiesen, dass die Genauigkeit einer TrueRMS-Messung nur im Bereich von 10 % bis 100 % des Messbereichs spezifiziert sei. Da bei 10 A die untere Grenze also 1 A beträgt, der nächst niedrigere Messbereich aber 400 mA ist, besteht für Ströme zwischen 400 mA und 1 A keine spezifizierte Genauigkeit für eine Messung zur Verfügung.

Der CrestFactor (CF), also das Verhältnis zwischen Spitzenwert und Effektivwert, darf für die spezifizierte Genauigkeit max. 3,0 sein, im 1000 V-Bereich gar nur 1,5. Obwohl der TrueRMS-Converter AD636 bis zu 6 erlauben würde (für einen zusätzlichen Fehler von 0,5 %). Zum Vergleich: Eine symmetrische Rechteckspannung hat CF = 1, eine normale Sinusschwingung hat CF = 1,4 und eine Sinus-Halbwelle (Einweggleichrichtung) hat CF = 2. Würde man den Effektivwert eines Stroms messen wollen, der bei einer Doppelweggleichrichtung mit Siebkondensator am Eingang auftritt, kämen relativ hohe CF zustande, da nur kurze Strompulse entstehen (ein Rechtecksignal mit 1 % Tastverhältnis hat einen CF von 10). Das schränkt die Verwendung des Messgeräts ein.

Der CrestFactor (Scheitelfaktor) ist nicht zu verwechseln mit dem FormFaktor, der das Verhältnis von Effektivwert zu Gleichrichtwert beschreibt. Der ist beim Sinus 1,11 (Vollwelle) bzw. 1,57 (Halbwelle).

Lahmer Durchgangsprüfer

Die Funktion Durchgangsprüfung ist sehr lahm. Wie Johannes Bauer [11] festgestellt hat, ist die Verzögerung des Piepstons bei der UT71-Serie zwischen 200 und 400 ms. Selbst die Umschaltung von 40.000 counts auf 4.000 bringt keinen nenneswerten Vorteil. In der Praxis ist das sehr störend. Das liegt an der einfachen Funktion, weil der interne Analog-Digital-Wandler dafür benutzt wird, dessen Messgeschwindigkeit begrenzt ist. Jedes billige Einfach-DMM ist da schneller. Bei [14] ist eine alternativ mögliche (temporäre) Einstellung beschrieben (im Begleittext zum Video), die die Verzögerung eliminiert.

Quellen

• [1] Überspannungen und Kategorien www.ni.com/white-paper/5019/de/
• [2] Überspannungen und Kategorien de.wikipedia.org/wiki/Messkategorie
• [3] Manual PN-110401103946 (250 V), Herstellerseite www.uni-trend.com/productsdetail_1965_1104_1104.html
• [4] Manual PN-110401103779 (1000 V), Anbieter www.pinsonne-elektronik.de/media/daten/UT71Manual UNI-T (1000V) REV.1.pdf
• [5] Sicherheitsdiskussion www.mikrocontroller.net/topic/358485
• [6] Funktions- und Sicherheitsdiskussion (IEC 61010) www.eevblog.com/forum/reviews/uni-t-multimeter-ut71d-unboxing-and-teardown/
• [7] ausführlicher Testbericht und Kalibrierungshinweise, mit Videos www.eevblog.com/forum/testgear/uni-t-ut71d-review/
• [8] Sicherheit bei Multimetern (Berufsgenossenschaft) www.bghm.de/fileadmin/user_upload/Arbeitsschuetzer/Fachinformationen/Elektrotechnik/Auswahl_geeigneter_Handmultimeter.pdf oder etf.bgetem.de/htdocs/r30/vc_shop/bilder/firma53/s_027_a02-2016.pdf
• [9] Diskussion und Testbericht mit Video (Dave) www.eevblog.com/forum/blog/eevblog-712-uni-t-ut71e-multimeter-(why-uni-t-meters-suck)/
• [10] Video (Dave) direkt www.youtube.com/watch?v=i2Tkm21dI1g
• [11] lahmer Durchgangsprüfer www.johannes-bauer.com/electronics/conttest/
• [12] Schaltplan UT71C/E/VC920/940 www.eevblog.com/forum/testgear/uni-t-ut71d-review/?action=dlattach;attach=93279;image oder www.mikrocontroller.net/attachment/309709/Plan.JPG
• [13] Beschreibung zum UT71 in Deutsch www.reichelt.de/index.html?ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=D100%252FUT71A-E.pdf
• [14] temporäre Verbesserung der Durchgangsmessung www.youtube.com/watch?v=ZRZCtl0x4Rk

(Berichtsstand 17.04.2018, ergänzt 20.06.2018)

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© Reinhard Weiß 2018 - letzte Änderung: 12.10.2021 19:44 / 1