Hvordan fungerer multimeter AC måling?
On februar 18, 2021 by adminHvordan måler et digitalt multimeter vekselstrøm? Mit gæt ville være, at vekselstrømmen udbedres og filtreres i en jævnspænding, som derefter måles, hvilket giver vekselspændingens spids. Er jeg korrekt?
Et opfølgningsspørgsmål: Jeg husker, at jeg læste et sted, at multimetre ikke meget godt kan give nøjagtige vekselstrømsmålinger, hvis signalet ikke er en sinusformet, men f.eks. Er det sandt? Hvis ja, hvorfor er dette? Hvis AC-måling fungerer ved at rette op i DC, som jeg antager, skal de ikke måle andre typer bølgeformer lige så godt?
Kommentarer
- Se om mit svar på Gennemsnitlig værdi af strøm eller spænding hjælper.
- Før digital, er D ' Arsonval meterbevægelse vil effektivt gennemsnitliggøre de korrigerede spændingssvingninger. Billige digitale multimetre korrigerer sandsynligvis også indgangen og forsøger at finde den maksimale værdi, hvorfra de kan arbejde på en digital måde, det samme. For kun en sinusbølge, \ $ \ 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} \ ca. 0,637 \ cdot V_ \ text {PK} \ $. Andre bølgeformer ville have forskellige resultater af den integrale del, og derfor ville sådanne målere have forskellige iboende fejl i deres måling.
Svar
Først vil jeg bemærke en fejlagtig antagelse: AC-målere Vis ikke spids, men snarere RMS-spænding. Dette er en slags “gennemsnitlig” spænding, der får al matematik til at fungere rigtigt.
Nu for at besvare spørgsmålet:
Der er to hovedmetoder til at udføre vekselstrømsmåling: billig måde og den nøjagtige måde.
Den billige måde er faktisk, hvordan du har mistanke: rette det og måle toppe, og divider derefter med √2 for at få RMS. Dette fungerer kun for sinusoider, fordi faktoren √2 implicit antog et sinusformet signal.
Den nøjagtige måde bruger det, der kaldes en “sand RMS-konverter”, som er et kredsløb (analogt i ældre sandt RMS meter, sandsynligvis digital i moderne, men citerer mig ikke det), der faktisk beregner RMS-spændingen med passende signalbehandlingsteknikker.
Kommentarer
- Hvis mit multimeter bruger den billige måde, kan jeg måle spidsbelastninger på ikke-sinusoider ved simpelthen at multiplicere udgangslæsningen af MM med kvadratroden på 2?
- @ S.Rotos Ja og nej. Du bliver nødt til at multiplicere med en korrektionsfaktor, der er afhængig af den specifikke type ikke-sinusformet bølgeform, du måler. \ $ \ sqrt {2} \ $ er den faktor, der binder toppen af en sinusoid til RMS for en sinusoid. Du har brug for andre faktorer, hvis du vil binde RMS for en sinusoid til toppen af en ikke-sinusoid.
- Det ' er ikke \ $ \ frac { 1} {\ sqrt {2}} V_ \ text {peak} \ $ men i stedet \ $ \ frac {2} {\ pi} V_ \ text {peak} \ $ for gennemsnit af meter, der antager en rettet sinusoid.
- @jonk Jeg er måske bare træt, men er ikke ' t \ $ V_ {rms} = \ frac {V_ {pk}} {\ sqrt {2}} \ $?
- @Hearth Jeg tror, du har brug for mere søvn.
Svar
Billig meter måler den gennemsnitlige udbedrede værdi og jimmy derefter aflæsningen (modificer kalibreringen – forstærkning vs. ADC-referencespænding – så den læser højere end den faktiske målte spænding) med ~ + 11,1% for korrekt aflæsning af RMS for en ren sinusbølge. De læser den forkerte RMS-værdi af enhver anden bølgeform end en sinusbølge (normalt er de også AC-koblede, så enhver DC-komponent ignoreres). En firkantbølge vil have tendens til at blive vist for højt, fordi gennemsnittet er lig med RMS.
For en sinusbølge med topspænding Vp:
Gennemsnittet over en halv cyklus er 2Vp / \ $ \ pi \ $ = 0.6366 Vp
RMS er Vp / \ $ \ sqrt {2} \ $ = 0,707107 Vps
Forholdet er \ $ \ pi \ over 2 \ sqrt {2} \ $ \ $ \ approx \ $ 1.11072
Dyrere målere forsøger at måle RMS-værdien (kvadratroden af gennemsnittet af den firkantede spænding). Typisk er det udført med en analog chip, og den håndterer kun en række crestfaktorer (forholdet mellem peak og RMS) og båndbredde uden at miste meget nøjagtighed. = “kommentarer”>
Svar
Hvis vekselstrømsmåling fungerer ved at rette op i DC som I antage, skal de ikke måle andre typer bølgeformer lige så godt?
Uanset om målingen er baseret på spidsværdi eller gennemsnitsniveauet for den korrigerede bølgeform, kasserer du information i disse processer. RMS-værdien er relateret til strøm, så det afhænger af den firkantede værdi af spændingen på hvert øjeblik. Denne firkant kan udføres digitalt eller med analoge kredsløb og skal beregnes senere i gennemsnit.
Også vigtigt: Når du kun vælger “AC”, fjerner multimeteret enhver DC-komponent i signalet før berigtigelse. Først derefter tager det top- eller gennemsnitsværdien, hvis det ikke er en True-RMS-enhed.
Tænk på, hvad der vil ske med en firkantbølge, en meddelelse om, at du skal vide, hvordan din enhed fungerer for at konvertere værdien af ikke sinusformede signaler.
Skriv et svar