Come funziona la misurazione AC del multimetro?
Su Febbraio 18, 2021 da adminIn che modo un multimetro digitale misura la tensione CA? La mia ipotesi sarebbe che la tensione CA venga rettificata e filtrata in una tensione CC che viene quindi misurata, fornendo la tensione di picco del segnale CA. Ho ragione?
Una domanda successiva: ricordo di aver letto da qualche parte che i multimetri non sono in grado di fornire misurazioni accurate della tensione CA se il segnale non è una sinusoide ma unonda quadra, per esempio. È vero? Se è così, perché è questo? Se la misurazione CA funziona rettificando in CC come presumo, non dovrebbero misurare altrettanto bene altri tipi di forme donda?
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- Vedere se la mia risposta al valore medio di corrente o tensione aiuta.
- Prima del digitale, il D ' Il movimento del misuratore di incendio doloso farebbe la media degli sbalzi di tensione rettificati. Probabilmente multimetri digitali economici rettificano anche lingresso e tentano di trovare il valore di picco da cui possono elaborare in modo digitale la stessa cosa. Solo per unonda sinusoidale, \ $ \ 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} \ $. Altre forme donda avrebbero risultati diversi di quellintegrale e quindi tali misuratori avrebbero vari errori intrinseci la loro misurazione.
Risposta
Per prima cosa, noterò unipotesi errata: misuratori AC non visualizzare la tensione di picco ma piuttosto la tensione RMS. Questa è una sorta di tensione “media” che fa funzionare bene tutti i calcoli.
Ora, per rispondere alla domanda:
Ci sono due metodi principali per eseguire la misurazione AC: il modo economico e accurato.
Il modo economico è proprio quello che sospetti: rettificalo e misura i picchi, quindi dividi per √2 per ottenere il valore efficace. Questo funziona solo per le sinusoidi, perché il fattore √2 presupponeva implicitamente un segnale sinusoidale.
Il modo accurato utilizza quello che “s viene chiamato” convertitore vero RMS “, che è un circuito (analogico nel vecchio vero RMS misuratori, probabilmente digitali in quelli moderni, ma non mi citare su questo) che effettivamente calcola la tensione RMS con appropriate tecniche di elaborazione del segnale.
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- Se il mio multimetro usa il modo economico, posso misurare le tensioni di picco di non sinusoidi semplicemente moltiplicando la lettura di uscita del MM per la radice quadrata di 2?
- @ S.Rotos Sì e no. Dovresti moltiplicare per un fattore di correzione che dipende dal tipo specifico di forma donda non sinusoidale che stai misurando. \ $ \ sqrt {2} \ $ è il fattore che lega il picco di una sinusoide allRMS di una sinusoide. Hai bisogno di altri fattori se vuoi legare lRMS di una sinusoide al picco di una non sinusoide.
- ' non è \ $ \ frac { 1} {\ sqrt {2}} V_ \ text {peak} \ $ ma invece \ $ \ frac {2} {\ pi} V_ \ text {peak} \ $ per la media dei metri che assumono una sinusoide rettificata.
- @jonk Potrei essere stanco, ma ' t \ $ V_ {rms} = \ frac {V_ {pk}} {\ sqrt {2}} \ $?
- @Hearth Penso che tu abbia bisogno di dormire di più.
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Economico i misuratori misurano il valore medio rettificato e quindi aumentano la lettura (modificare la calibrazione – guadagno rispetto alla tensione di riferimento ADC – in modo che legga più alta della tensione misurata effettiva) di ~ + 11,1% per leggere correttamente RMS per unonda sinusoidale pura. Leggono il valore RMS errato di qualsiasi forma donda diversa da unonda sinusoidale (di solito sono anche accoppiati in CA, quindi qualsiasi componente CC viene ignorato). Unonda quadra tenderebbe ad essere visualizzata troppo alta perché la media è uguale al RMS.
Per unonda sinusoidale di tensione di picco Vp:
La media su mezzo ciclo è 2 Vp / \ $ \ pi \ $ = 0,6366 Vp
LRMS è Vp / \ $ \ sqrt {2} \ $ = 0,707107 Vps
Il rapporto è \ $ \ pi \ over 2 \ sqrt {2} \ $ \ $ \ approx \ $ 1.11072
I contatori più costosi tentano di misurare il valore RMS (la radice quadrata della media della tensione al quadrato). In genere viene eseguito con un chip analogico e gestisce solo un intervallo di fattore di cresta (rapporto tra picco e RMS) e larghezza di banda senza perdere molta precisione.
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- Potresti chiarire " jimmy " per i nostri lettori? I ' Vengo dal Midwest degli Stati Uniti e sapevo cosa intendevi, ma suona come un colloquialismo.
- @ElliotAlderson Fatto. Cerco di gestire questi termini colloquiali. 8 -)
Risposta
Se la misurazione AC funziona rettificando in DC come I presumo, non dovrebbero misurare altrettanto bene altri tipi di forme donda?
Indipendentemente dal fatto che la misurazione sia basata sul valore di picco o sul livello medio della forma donda rettificata, le informazioni vengono eliminate in questi processi. Il valore RMS è correlato alla potenza, quindi dipende dal valore al quadrato della tensione in ogni istante. Questa quadratura può essere eseguita digitalmente o con circuiti analogici e deve essere successivamente mediata.
Altro importante: quando si sceglie solo “AC”, il multimetro rimuove qualsiasi componente DC nel segnale prima rettifica. Solo allora prende il valore di picco o medio se non è un dispositivo True-RMS.
Pensa a cosa accadrà con unonda quadra e un avviso che devi sapere come funziona il tuo dispositivo per convertire il valore di non segnali sinusoidali.
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