Voltmeter, Amperemeter, Ohmmeter bzw. als “kompaktes Gerät”=Multimeter sind die ultimativen Lebens- oder mindestens Gute-Laune-Retter wenn die selbst gebaute Schaltung mal nicht funktioniert.
Sometimes it happens that even though you have followed a detailed construction plan, the built circuit still does not work. At the latest then one sits after the initially motivated work very often very frustrated in front of the built circuit and would like to throw everything back.
In such situations, good advice is often expensive. In order to give you a little guide on how you can possibly at least get on the track of the problem in these situations, here comes the following article.
These small, compact devices can be used to measure various electrical variables and thus quickly localize faults.
Safety instructions
I know the following notes are always kind of annoying and seem unnecessary. Unfortunately, many people who knew "better" have lost eyes, fingers or other things due to carelessness or injured themselves. Data loss is almost negligible in comparison, but even these can be really annoying. Therefore, please take five minutes to read the safety instructions. Because even the coolest project is not worth injury or other trouble.
https://www.nerdiy.de/sicherheitshinweise/
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Requirements
Helpful articles:
Not really a requirement but an example of a practical application can be found in the article Electronics - Commissioning of a new circuit
Required material:
-no-
Required tool:
In the following list you will find all the tools you need to implement this article.
The functions of a multimeter
It is important for later troubleshooting to know and be able to use the basic functions of a multimeter. This is not always easy, because modern multimeters are often equipped with all kinds of functions. To give you an overview of the individual functions, they are described in the following sections.



Measuring range selector switch
Der Messbereichswahlschalter ist das Hauptbedienelement Eures Messgeräts. Dieser bestimmt im groben welche Größe Ihr messen wollt. Bei manchen Messbereichen wie zum Beispiel “Hz/Duty” lässt sich dann noch über die Tasten zwischen den Optionen wechseln. Um den Messbereischs-Wahlschalter auf die gewünschte Option einzustellen wird er so gedreht, dass er wie ein Zeiger auf den gewünschten Messbereich zeigt.
Button
Die verfügbaren Taster an einem Messgerät sind sehr oft von Modell zu Modell unterschiedlich. Meistens ist nur ein “Messbereichs-Wahlschalter” vorhanden mit dem Ihr die zu messende elektrische Größe auswählen könnt.
In some models, however, additional functions can be selected via the pushbuttons. As an example, the functions of the pushbuttons of the measuring device shown are therefore described.
With the “HOLD/B.L”-Taste könnt Ihr den Messwert der zum Zeitpunkt des Tastendrucks auf dem Bildschirm dargestellt wird “halten”. Der angezeigte Messwert bleibt also auf dem Display stehen und Ihr habt zum Beispiel genug Zeit den entsprechenden Wert in aller Ruhe zu notieren. Durch einen langen Tastendruck auf diese Taste lässt sich außerdem die HIntergrundbeleuchtung(BackLight) to enable or disable.
The Range key ermöglicht es euch die den Messbereich manuell zu verstellen. Bei vielen Messgeräten wird dieser Messbereich mittlerweile automatisch bestimmt. Trotzdem kann es manchmal notwendig sein diesen Messbereich Manuell einstellen zu können. Deswegen ist es – insbesondere bei der Strom- und Spannungsmessung – auch immer wichtig, dass man sich vor der Messung “im groben” darüber bewusst ist welche Größenordnung die zu messende elektrische Größe hat. Wollt ihr zum Beispiel nur 12V messen sind auch ganz andere Sicherheitsvorkehrungen zu treffen als bei der Messung von 500V oder mehr. Beachtet dazu auch unbedingt die Sicherheitshinweise!
The “°C/°F-Taste” allows you to change the unit of temperature measurement between Celsius and Fahrenheit. Fahrenheit is the most common unit in the United States. Celsius is the unit of measurement in all other countries.
Mit der “Hz/Duty”-Taste könnt ihr bei der Messung der Frequenz bzw. des Tastverhältnis zwischen diesen Umschalten. Da sich diese beiden Messgrößen eine Einstellungs-position auf dem Messbereichswahlschalter teilen ist es so möglich zwischen diesen zu wechseln.
The “REL”-Taste ermöglicht es Euch einen neuen neuen “Nullpunkt” für nachfolgende Messungen zu setzen. So könnt Ihr zum Beispiel zwei Spannungen vergleichen. Messt Ihr zum Beispiel bei der ersten Messung eine Spannung von 5V und drückt dann die “REL”-Taste so werden alle nachfolgenden Spannungen in Relation zu der ersten gemessen. Messt Ihr zum Beispiel nach drücken der “REL”-Taste eine Spannung von 8V wird auf dem Display Eures Messgeräts nur 3V angezeigt, weil bei dieser Messung 5V als Referenz genutzt wird.
With the help of the “Select”-Taste könnt Ihr auswählen ob Ihr gerade eine Wechselgröße(=AC) oder Gleichgröße(=DC) messen wollt. Wollt Ihr zum Beispiel die Gleichspannung einer Batterie oder eines Akkus messen, ist es wichtig, dass Ihr sowohl den Messbereichswahlschalter auf “V”(=Spanungsmessung) einstellt als auch die Art der Größe auf Gleichspannung(=DC). Wenn Ihr dagegen die Spannung einer Steckdose messen wollt, müsst Ihr die Art der Größe auf Wechselspannung(=AC) einstellen.
Connection sockets:
Im unteren Bereich befinden sich vier Anschlussbuchsen in die sich die Messleitungen einstecken lassen. Dabei ist die “wichtigste” die “COM”-Buchse. The black lead always remains plugged in. Only the red test lead is reconnected depending on which electrical quantity is to be measured.
For example, if you want to measure a current with a magnitude in the ampere range, you have to connect the red measuring lead to the socket “10A” einstecken. Wichtig ist hierbei auch, dass die Bezeichnung “10A” hier kennzeichnet, dass dieser Anschluss mit “nur” 10A abgesichert ist. Höhere Ströme lassen sich so direkt also nicht damit messen. Messt Ihr bei der Nutzung dieser Buchse gar keinen Strom ist höchstwahrscheinlich genau diese Sicherung defekt. Wie Ihr sie austauschen könnt ist in der Bedienungsanleitung Eures Messgeräts beschrieben.
Direkt neben der “10A”-Buchse findet Ihr die “TEMP/µA/mA”-Buchse. In diese müsst Ihr die rote Messleitung einstecken, wenn Ihr Ströme messen wollt die im mA und µA – also kleiner als 1A – Bereich liegen. Auch diese Buchse ist mit einer Sicherung abgesichert. In vielen, wie auch in diesem Fall aber mit einer selbst zurück-setzenden Sicherung. An dieser Buchse lässt sich bei diesem Messgerät außerdem ein externer Temperatursensor anschließen. Deswegen das “TEMP…” in dem Buchsen-namen.
The last socket is located on the right side of the meter shown. This with a Kondensator-, Dioden-, Spannungs-, Widerstands-Symbol und “Hz” marked socket is needed for all other measurements. So if you want to measure capacitances, resistances, voltages or frequencies, you have to use this socket. Also for the diode test - to determine the forward direction and forward voltage of a diode - you must use this socket.
Voltage measurement
One of the important electrical quantities is voltage. It can be measured relatively easily with a multimeter.
Nevertheless, you should think about the expected voltage beforehand. Because the precautionary measures during the measurement must also be adapted to this. It is not only important to know which voltage value you should expect but also which voltage type. So whether alternating voltage (AC=alternating current) or direct voltage (DC=dc voltage).
Here is a small quote from the very detailed Wikipedia article (https://de.wikipedia.org/wiki/Ber%C3%BChrungsspannung):
In healthy adult humans, one goes with the crossing of the Extra-low voltage from 50 V Alternating current (AC) or 120 V direct current (DC) from a life-threatening situation.[3] Among other things, for children and larger farm animals, the touch voltage is only set to a maximum of 25 V AC or 60 V DC, in wet roomInstallations partly even to 12 V.
Dies bedeutet, dass Ihr im Normalfall mindestens Spannungen bis 25V AC und 60V DC ohne große Gefahr für Euer Leben messen könnt. Wenn Ihr nicht “vom Fach” seid solltet ihr auch generell vermeiden mit größeren Spannungen zu arbeiten (Es ist auch oft nicht notwendig).
Um nun die Spannung mit einem Multimeter zu messen, müsst Ihr dieses zunächst auf den Spannungsmessbereich einstellen. Dieser ist meist mit einem “V” für Volt (Also die Einheit der elektrischen Spannung) gekennzeichnet. Die korrekte Einstellung ist hier leider nicht genormt und bei vielen Messgeräten unterschiedlich. Wenn Ihr ganz sicher gehen wollt, hilft ein Blick in die Betriebsanleitung Eures Messgeräts.
Habt Ihr die Spannungsmessung eingestellt ist es nun noch wichtig, dass Ihr die Spannungs-Art einstellt. Bei dem Beispiel-Messgerät wird die Spannung über die “Select”-Taste eingestellt. Dies ist aber wie gesagt leider nicht bei allen Mesgeräten einheitlich.


For the actual voltage measurement, the measuring tips are then always connected in parallel to the consumer or generator whose voltage you want to measure.


It is important to know that a measuring device in the voltage measurement has a very high but measurable internal resistance. During the voltage measurement, you therefore inevitably connect a resistor in parallel to your consumer to be measured, which creates a parallel circuit of two resistors and thus a (slightly) higher current flows through the overall circuit. This may also cause the voltage to be measured to be slightly lower than it would be without the meter. This is negligible in most cases but still good to have in mind 🙂 .
Current measurement
The current is another important electrical quantity. It can also be measured quite easily with a multimeter. In contrast to the voltage, however, the circuit whose current is to be measured must be somewhat prepared and estimated.





Resistance measurement
Resistance measurement is actually a combination of voltage and current measurement. However, since resistance is also one of the important electrical quantities, its measurement is possible directly with many measuring devices.
Actually, the resistance of a circuit is (simplified) the proportionality constant of voltage to current. That is, the resistance indicates how much current flows through a circuit at a certain applied voltage. This means that if you know what voltage is applied to a circuit and then also know what current flows through the circuit at this voltage, you can easily calculate the resistance.


Continuity test
The continuity test is actually a luxury version of the resistance measurement. It can be used to determine very easily whether two contacts are electrically connected.
If, for example, you want to check whether you have correctly implemented your circuit from the circuit diagram into reality, you can use the continuity test to measure whether the contacts that should be electrically connected according to the circuit diagram are actually connected. You can find out whether two contacts are electrically connected by touching the first contact with the black measuring tip and the second contact with the red measuring tip. If both contacts are connected, the meter usually signals this with a beep and the resistance value shown in the display. Whether two contacts are connected is determined with the resistance measurement. If the resistance from one contact to the other is very low, there is also a connection between them.


Capacitance measurement
The capacitance measurement allows you to determine the capacitance of a capacitor. This is especially helpful if you find a capacitor in your component drawer whose value is no longer clearly readable.
To measure the capacitance, simply hold the measuring tips of the meter against the two contacts of the capacitor.


Diode test
With the help of the diode test you can determine the forward direction and the forward voltage of a diode. This is especially helpful with SMD diodes, because the forward direction is not always printed on the package.
You can recognize the forward direction by holding the measuring tips to the two contacts and trying out in which combination a voltage is shown on the display. For example, if you hold the red measuring tip to the first contact of the diode and the black measuring tip to the second contact and you then see a voltage on the display, you know that the contact to which you have just held the red measuring tip is the anode of the diode.
The displayed voltage is then the forward voltage of the diode. If, on the other hand, no voltage is displayed, you must reverse the measurement tip assignment. In this case you have only found the reverse direction of the diode.


Frequency measurement/duty cycle
The frequency or duty cycle measurement is not integrated in all measuring instruments. With the help of these you can measure frequencies of an AC voltage or the duty cycle of a switched DC voltage.
For example, it is also relatively easy to check whether a pulse width modulation you have programmed works.


Possible additional functions
Temperature
Some meters also have the option of measuring temperatures with the aid of an externally connected thermocouple. To do this, you must connect it and set the meter accordingly.

dB
With the help of the dB measurement you can measure the sound pressure of a sound.

Lux
With the help of illuminance measurement you can measure the illuminance in a room.

x10Lux
In order to be able to measure very high illuminance levels - for example in strong sunshine - you can switch the sensitivity of the illumination measurement. This means that you can measure higher illuminance levels or show them on the display.

Troubleshooting
Nun zur eigentlichen Fehlersuche. Es ist schwierig dafür einen exakten, allgemeingültigen, immer funktionierenden “Fahrplan” vorzugeben. Denn leider verstecken sich Fehler oft da wo man nicht damit rechnet.
However, many errors are simply careless mistakes. These can usually be found very quickly with the following roadmap.
- Continuity test of all connections in the de-energized - i.e. switched off - state.
- Check that all connections that should exist according to the circuit diagram are actually connected. The continuity test is perfect for this.
- You can also check that neighboring contacts on the board have not been accidentally short-circuited.
- Especially the power supply lines should not have a short circuit. You can also test this with the continuity test. The measuring device should then show no continuity.
- Check installed resistors for correct value.
- To do this, measure the installed resistors in a de-energized state.
- In case of deviating values, please note that the respective resistor could also be connected in parallel with other resistors, which would change its value. In case of doubt you have to disconnect one contact of the resistor from the circuit and measure the resistor separately.
- Check power supply and other voltages
- It is often helpful to check the individual supply voltages. If you have several supply voltages in your circuit (e.g. 3.3V and 5V) you should make sure that both are available and that they do not drop under load.
- Check input current.
- By checking the input current, you can easily determine whether there is a short circuit or a missing connection, for example.
- If the current is very high, you will most likely have built in a short circuit. Then look for a connection between the positive and negative contact of the power supply of your circuit.
- If the current is very low, it is possible that you have forgotten to connect the power supply. It could also be that a voltage regulator is defective. If you use a microcontroller, it could be that it is held in reset mode by a faulty circuit.
- Check the voltage of the logic levels.
- Especially for digital communication between a microcontroller and connected sensors it is important that they use the same logic levels. For example, a microcontroller that works with 1.8V logic levels will not work well with a sensor that expects 5V logic levels. This can be solved by measuring the voltages and/or looking at the data sheets of the devices involved.
Step-by-step structure to avoid/detect errors directly
Admittedly, this is a bad tip for troubleshooting after the complete circuit is already built. But maybe it will help you to build your next circuit:
Bei sehr komplexen bzw. Schaltungen mit mehreren Sensoren, Aktoren, etc. empfiehlt es sich diese Schrittweise “Stück für Stück” in Betrieb zu nehmen. Das heißt Ihr prüft zuerst, dass der Mikrocontroller ohne angeschlossene Sensoren funktioniert und programmierbar ist.
If this works, the next sensor is connected and checked again whether it works. If everything works, the next sensor/actuator is connected. Continue this until all circuit parts are built.
If after a newly added component this or something or even the complete circuit does not work anymore, you already have an approach for troubleshooting. You can then be quite sure that the newly added component has something to do with the error or is the cause of it.
In diesem Fall könnt Ihr als Art “Gegenprobe” das hinzugefügte Bauteil nochmal entfernen. Tritt der Fehler in diesem Fall nicht mehr auf habt ihr die Bestätigung, dass der Fehler mit dem entsprechendem Bauteil zusammenhängt.
In this case, it is then necessary to find out why this component is causing the error?
- Is it perhaps defective? If available, try to install and test another copy of the corresponding component.
- Inwiefern verändert sich die Stromaufnahme Eurer Schaltung wenn das Bauteil eingebaut ist? Ist sie vllt. so hoch, dass nicht mehr genug Leistungsreserven verfügbar sind um die gesamte Schaltung zu versorgen? Hier solltet durch eine Spannungsmessung prüfen ob die Versorgungsspannungen “einbrechen”/absacken.
- With sensors/actuators that communicate via the I2C/IIC or other buses, it may be that the other bus participant interferes with the communication. Check here possibly existing terminating resistors, PullUps and short circuits. Keep in mind that especially with the I2C bus a further bus participant increases the bus capacity and therefore the PullUps must be adapted.
Der Vorteil von diesem “Verfahren” ist, dass Ihr direkt einen Ansatz habt was den Fehler verursacht haben könnte. Die Fehlersuche wird dadurch leichter und der Fehler hoffentlich schneller behoben.
Further information
https://de.wikipedia.org/wiki/Ber%C3%BChrungsspannung
Have fun with the project
I hope everything worked as described for you. If not or you have questions or suggestions please let me know in the comments. I will then add this to the article if necessary.
Ideas for new projects are always welcome. 🙂
PS Many of these projects - especially the hardware projects - cost a lot of time and money. Of course I do this because I enjoy it, but if you think it's cool that I share the information with you, I would be happy about a small donation to the coffee fund. 🙂
Thank you for your always very detailed and interesting articles!
Good luck with your future projects
Thanks very much. 🙂