Hvordan fungerer multimeter AC-måling?
On februar 18, 2021 by adminHvordan måler et digitalt multimeter vekselstrøm? Min gjetning ville være at vekselstrømmen blir rettet og filtrert inn i en likspenning som deretter måles, og gir toppspenningen til vekselstrømssignalet. Er jeg riktig?
Et oppfølgingsspørsmål: Jeg husker at jeg leste et sted at multimetre ikke så godt kan gi nøyaktige vekselstrømsmålinger hvis signalet ikke er en sinus, men for eksempel en firkantbølge. Er dette sant? I så fall, hvorfor er dette? Hvis vekselstrømsmåling fungerer ved å rette opp i likestrøm som jeg antar, burde de ikke måle andre typer bølgeformer like bra?
Kommentarer
- Se om svaret mitt på Gjennomsnittlig verdi av strøm eller spenning hjelper.
- Før digital hjelper D ' Arsonval meterbevegelse vil effektivt gjennomsnittlig de korrigerte spenningssvingningene. Billige digitale multimetere korrigerer sannsynligvis også inngangen og prøver å finne toppverdien som de kan trene på på digital måte det samme. Bare for en sinusbølge, \ $ \ overlinje {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 ha forskjellige resultater av den integralen, og derfor vil slike målere ha forskjellige iboende feil i deres måling.
Svar
Først vil jeg merke en feil antagelse: AC-meter ikke vis toppspenning, men heller RMS-spenning. Dette er en slags «gjennomsnittlig» spenning som får all matematikken til å fungere riktig.
Nå, for å svare på spørsmålet:
Det er to hovedmetoder for å gjøre AC-måling: billig måte, og den nøyaktige måten.
Den billige måten er faktisk hvordan du mistenker: rette det og måle toppene, og del deretter med √2 for å få RMS. Dette fungerer bare for sinusoider, fordi faktoren √2 implisitt antok et sinusformet signal.
Den nøyaktige måten bruker det som kalles en «ekte RMS-omformer», som er en krets (analog i eldre sann RMS meter, sannsynligvis digital i moderne, men ikke sitere meg på det) som faktisk beregner RMS-spenningen med passende signalbehandlingsteknikker.
Kommentarer
- Hvis multimeteret mitt bruker den billige måten, kan jeg måle toppspenninger for ikke-sinusoider ved ganske enkelt å multiplisere utgangsavlesningen til MM med kvadratroten på 2?
- @ S.Rotos Ja, og nei. Du må multiplisere med en korreksjonsfaktor som er avhengig av den spesifikke typen ikke-sinusformet bølgeform du måler. \ $ \ sqrt {2} \ $ er faktoren som binder toppen av en sinusoid til RMS til en sinusoid. Du trenger andre faktorer hvis du vil knytte RMS til en sinusoid til toppen av en ikke-sinusoid.
- Det ' er ikke \ $ \ frac { 1} {\ sqrt {2}} V_ \ text {peak} \ $ men i stedet \ $ \ frac {2} {\ pi} V_ \ text {peak} \ $ for gjennomsnittlig meter som antar en rettet bihule.
- @jonk Jeg kan bare være sliten, men er ikke ' t \ $ V_ {rms} = \ frac {V_ {pk}} {\ sqrt {2}} \ $?
- @Hearth Jeg tror du trenger mer søvn.
Svar
Billig meter måler den gjennomsnittlige utbedrede verdien og deretter jimmy avlesningen (modifiser kalibreringen – forsterkning vs. ADC referansespenning – slik at den leser høyere enn den faktiske målte spenningen) med ~ + 11,1% for å lese RMS riktig for en ren sinusbølge. De leser feil RMS-verdi for andre bølgeformer enn sinusbølger (vanligvis er de også vekselstrømskoblet, så alle DC-komponenter blir ignorert). En firkantbølge vil gjerne vises for høyt fordi gjennomsnittet er lik RMS.
For en sinusbølge av toppspenning Vp:
Gjennomsnittet over en halv syklus 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 meter forsøker å måle RMS-verdien (kvadratroten av gjennomsnittet av den kvadratiske spenningen). Vanligvis er det gjort med en analog brikke, og den vil bare håndtere et utvalg av toppfaktor (forhold mellom topp og RMS) og båndbredde uten å miste mye nøyaktighet.
Kommentarer
- Kan du fortelle " jimmy " for våre lesere? Jeg ' Jeg er fra Midtvesten i USA, og jeg visste hva du mente, men det høres ut som en kollokvialisme.
- @ElliotAlderson Ferdig. Jeg prøver å holde fast i disse samtalene. 8 -)
Svar
Hvis vekselstrømsmåling fungerer ved å rette opp i likestrøm som jeg anta, burde de ikke måle andre typer bølgeformer like bra?
Uansett om målingen er basert på toppverdi eller gjennomsnittsnivået til den korrigerte bølgeformen, forkaster du informasjon i disse prosessene. RMS-verdien er relatert til strøm, så det avhenger av kvadratverdien til spenningen på hvert øyeblikk. Denne firkanten kan utføres digitalt eller med analoge kretser, og må gjennomsnittes senere.
Også viktig: Når du bare velger «AC», fjerner multimeteret alle DC-komponenter i signalet før utbedring. Bare da tar det topp- eller gjennomsnittsverdien hvis det ikke er en True-RMS-enhet.
Tenk hva som vil skje med en firkantbølge, og legg merke til at du må vite hvordan enheten fungerer for å konvertere verdien av ikke sinusformede signaler.
Legg igjen en kommentar