Jak funguje měření střídavým proudem multimetru?
On 18 února, 2021 by adminJak měří digitální multimetr střídavé napětí? Můj odhad by byl, že střídavé napětí je usměrněno a filtrováno na stejnosměrné napětí, které je pak měřeno, což dává špičkové napětí střídavého signálu. Mám pravdu?
Následná otázka: Vzpomínám si, že jsem odněkud četl, že multimetry nemohou velmi dobře poskytovat přesná měření střídavého napětí, pokud signál není sinusoid, ale například obdélníková vlna. Je to pravda? Pokud ano, proč? Pokud měření střídavého proudu funguje usměrněním do stejnosměrného proudu, jak předpokládám, neměly by stejně dobře měřit i jiné typy křivek?
Komentáře
- Zjistit, zda moje odpověď na Průměrná hodnota proudu nebo napětí pomáhá.
- Před digitalizací D ' Pohyb měřiče Arsonval by účinně průměroval výkyvy usměrněného napětí. Levné digitální multimetry pravděpodobně také napraví vstup a pokusí se najít špičkovou hodnotu, ze které mohou pracovat digitálně stejným způsobem. Pouze pro sinusovou vlnu, \ $ \ overline {V} = \ frac {1} {\ pi} \ int_0 ^ {\ pi} \, V_ \ text {PK} \ operatorname {sin} \ left (\ theta \ right) \, \ text {d} \ theta = \ frac {2} {\ pi} V_ \ text {PK} \ přibližně 0,637 \ cdot V_ \ text {PK} \ $. Jiné křivky by měly různé výsledky tohoto integrálu, a proto by takové měřiče měly různé vnitřní chyby jejich měření.
Odpověď
Nejprve si povšimnu chybného předpokladu: měřiče střídavého proudu nezobrazují špičkové napětí, ale spíše RMS napětí. Jedná se o druh „průměrného“ napětí, díky kterému je celá matematika v pořádku.
Nyní, abychom odpověděli na otázku:
Existují dvě hlavní metody měření střídavého proudu: levný způsob a přesný způsob.
Levný způsob je skutečně způsob, jakým máte podezření: napravte to a změřte vrcholy a poté vydělte √2, abyste získali RMS. Toto funguje pouze pro sinusoidy, protože faktor √2 implicitně předpokládal sinusový signál.
Přesný způsob používá to, čemu se říká „true RMS converter“, což je obvod (analogický ve starších true RMS) měřiče, pravděpodobně digitální v moderních, ale o tom mě necituji), které ve skutečnosti vypočítávají napětí RMS pomocí vhodných technik zpracování signálu.
Komentáře
- Pokud můj multimetr používá levný způsob, mohu měřit špičková napětí nesinusoidů jednoduchým vynásobením výstupního čtení MM druhou odmocninou čísla 2?
- @ S.Rotos Ano a ne. Budete muset vynásobit korekčním faktorem, který závisí na konkrétním typu nesinusového průběhu, který měříte. \ $ \ sqrt {2} \ $ je faktor, který spojuje vrchol sinusoidy s RMS sinusoidu. Pokud chcete spojit RMS sinusoidu s vrcholem nesinusoidu, potřebujete další faktory.
- Není to ' není to \ $ \ frac { 1} {\ sqrt {2}} V_ \ text {peak} \ $, ale místo toho \ $ \ frac {2} {\ pi} V_ \ text {peak} \ $ pro průměrování metrů, které předpokládají usměrněnou sinusoidu.
- @jonk Možná jsem jen unavený, ale není to ' t \ $ V_ {rms} = \ frac {V_ {pk}} {\ sqrt {2}} \ $?
- @Hearth Myslím, že potřebujete více spánku.
Odpověď
Levně měřicí přístroje změří průměrnou usměrněnou hodnotu a poté upraví odečet (upravte kalibraci – zisk oproti referenčnímu napětí ADC – tak, aby četl vyšší než skutečné měřené napětí) o ~ + 11,1%, aby správně četl RMS pro čistou sinusovou vlnu. Přečtou nesprávnou hodnotu RMS jakékoli křivky jiné než sinusové (obvykle jsou také spojeny střídavým proudem, takže je ignorována jakákoli stejnosměrná složka). Čtvercová vlna by měla tendenci být zobrazena příliš vysoko, protože průměr se rovná RMS.
Pro sinusovou vlnu špičkového napětí Vp:
Průměr za poloviční cyklus je 2Vp / \ $ \ pi \ $ = 0,6366 Vp
RMS je Vp / \ $ \ sqrt {2} \ $ = 0,707107 Vps
Poměr je \ $ \ pi \ over 2 \ sqrt {2} \ $ \ $ \ cca \ $ 1.11072
Dražší měřiče se pokoušejí měřit hodnotu RMS (druhá odmocnina průměru čtvercového napětí). Obvykle se to provádí pomocí analogového čipu a zvládne pouze určitý rozsah činitele výkyvu (poměr vrcholu k RMS) a šířku pásma, aniž by ztratil velkou přesnost.
Komentáře
- Mohli byste prosím objasnit " jimmy " pro naše čtenáře? I ' m ze středozápadu USA a já jsem věděl, co máte na mysli, ale zní to jako hovorový hovor.
- @ElliotAlderson Hotovo. Snažím se tyto hovorové výrazy zvládnout. 8 -)
Odpověď
Pokud měření střídavého proudu funguje usměrněním do stejnosměrného proudu jako já Předpokládejme, neměli by stejně dobře měřit jiné typy vln?
Bez ohledu na to, zda je měření založeno na špičkové hodnotě nebo průměrné úrovni usměrněného průběhu, informace v těchto procesech zahodíte. Hodnota RMS souvisí s výkonem, takže záleží na druhé mocnině napětí v každém okamžiku. Toto umocnění může být provedeno digitálně nebo pomocí analogových obvodů a musí být později zprůměrováno.
Také důležité: když zvolíte pouze „AC“, multimetr odstraní jakoukoli stejnosměrnou složku v signálu před náprava. Teprve poté získá nejvyšší nebo průměrnou hodnotu, pokud se nejedná o zařízení True-RMS.
Přemýšlejte, co se stane s obdélníkovou vlnou, upozornění, že musíte vědět, jak vaše zařízení pracuje na převádění hodnoty sinusové signály.
Napsat komentář