¿Cómo funciona la medición de CA con multímetro?
On febrero 18, 2021 by admin¿Cómo mide un multímetro digital el voltaje de CA? Mi conjetura sería que el voltaje de CA se rectifica y se filtra a un voltaje de CC que luego se mide, dando el voltaje máximo de la señal de CA. ¿Estoy en lo cierto?
Una pregunta de seguimiento: Recuerdo haber leído en algún lugar que los multímetros no pueden dar mediciones precisas de voltaje de CA si la señal no es una sinusoide sino una onda cuadrada, por ejemplo. ¿Es esto cierto? Si es así, ¿por qué es esto? Si la medición de CA funciona mediante rectificación en CC como supongo, ¿no deberían medir otros tipos de formas de onda igual de bien?
Comentarios
- Vea si mi respuesta a El valor promedio de corriente o voltaje ayuda.
- Antes de digital, el D ' El movimiento del medidor Arsonval promediaría efectivamente los cambios de voltaje rectificados. Los multímetros digitales baratos probablemente también rectifiquen la entrada e intenten encontrar el valor pico a partir del cual pueden calcular de manera digital lo mismo. Para una onda sinusoidal solamente, \ $ \ 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} \ approx 0.637 \ cdot V_ \ text {PK} \ $. Otras formas de onda tendrían resultados diferentes de esa integral y, por lo tanto, dichos medidores tendrían varios errores intrínsecos en su medida.
Respuesta
Primero, notaré una suposición errónea: medidores de CA no muestran el voltaje pico sino el voltaje RMS. Esta es una especie de voltaje «promedio» que hace que todas las matemáticas funcionen correctamente.
Ahora, para responder a la pregunta:
Hay dos métodos principales para realizar mediciones de CA: el forma barata y precisa.
La forma barata es de hecho cómo sospecha: rectifique y mida los picos, y luego divida por √2 para obtener el RMS. Esto funciona solo para sinusoides, porque el factor de √2 asumió implícitamente una señal sinusoidal.
La forma precisa utiliza lo que se llama un «convertidor RMS verdadero», que es un circuito (analógico en el antiguo RMS verdadero medidores, probablemente digitales en los modernos, pero no me cite sobre eso) que en realidad calcula el voltaje RMS con técnicas de procesamiento de señal adecuadas.
Comentarios
- Si mi multímetro utiliza la forma económica, ¿puedo medir los voltajes pico de los no sinusoides simplemente multiplicando la lectura de salida del MM por la raíz cuadrada de 2?
- @ S.Rotos Sí y no. Debería multiplicar por un factor de corrección que dependa del tipo específico de forma de onda no sinusoidal que esté midiendo. \ $ \ sqrt {2} \ $ es el factor que une el pico de una sinusoide al RMS de una sinusoide. Necesita otros factores si desea vincular el RMS de una sinusoide al pico de una no sinusoide.
- Es ' no \ $ \ frac { 1} {\ sqrt {2}} V_ \ text {pico} \ $ pero en su lugar \ $ \ frac {2} {\ pi} V_ \ text {pico} \ $ para promediar medidores que asumen una sinusoide rectificada.
- @jonk Puede que esté cansado, pero no ' t \ $ V_ {rms} = \ frac {V_ {pk}} {\ sqrt {2}} \ $?
- @Hearth Creo que necesitas dormir más.
Responder
Barato Los medidores miden el valor rectificado promedio y luego elevan la lectura (modifique la calibración (ganancia frente a voltaje de referencia ADC) para que lea más alto que el voltaje medido real) en ~ + 11.1% para leer correctamente el valor eficaz de una onda sinusoidal pura. Leen el valor RMS incorrecto de cualquier forma de onda que no sea una onda sinusoidal (generalmente también están acopladas a CA, por lo que se ignora cualquier componente de CC). Una onda cuadrada tendería a mostrarse demasiado alta porque el promedio es igual al RMS.
Para una onda sinusoidal de voltaje pico Vp:
El promedio durante medio ciclo es 2Vp / \ $ \ pi \ $ = 0.6366 Vp
El RMS es Vp / \ $ \ sqrt {2} \ $ = 0.707107 Vps
La proporción es \ $ \ pi \ over 2 \ sqrt {2} \ $ \ $ \ approx \ $ 1.11072
Los medidores más caros intentan medir el valor RMS (la raíz cuadrada del promedio del voltaje al cuadrado). Por lo general, eso se hace con un chip analógico y solo manejará algún rango de factor de cresta (relación de pico a RMS) y ancho de banda sin perder mucha precisión.
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Respuesta
Si la medición de CA funciona mediante rectificación en CC como yo Supongamos, ¿no deberían medir también otros tipos de formas de onda?
Independientemente de si la medición se basa en el valor pico o en el nivel medio de la forma de onda rectificada, descarta información en estos procesos. El valor RMS está relacionado con la potencia, por lo que depende del valor al cuadrado del voltaje en cada instante. Esta cuadratura se puede realizar digitalmente o con circuitos analógicos, y luego se debe promediar.
También es importante: cuando eliges «CA» solamente, el multímetro elimina cualquier componente de CC en la señal antes de rectificación. Solo entonces toma el valor máximo o promedio si no es un dispositivo de verdadero valor eficaz.
Piense en lo que sucederá con una onda cuadrada y un aviso de que debe saber cómo funciona su dispositivo para convertir el valor de no señales sinusoidales.
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