Como funciona a medição CA do multímetro?
On Fevereiro 18, 2021 by adminComo um multímetro digital mede a tensão CA? Meu palpite seria que a tensão CA é retificada e filtrada em uma tensão CC que é então medida, dando a tensão de pico do sinal CA. Estou certo?
Uma pergunta de acompanhamento: Lembro-me de ter lido de algum lugar que os multímetros não podem fornecer medições precisas de tensão CA se o sinal não for uma senoide, mas uma onda quadrada, por exemplo. Isso é verdade? Se sim, por que isso? Se a medição AC funciona por retificação em DC como eu presumo, eles não deveriam medir outros tipos de formas de onda tão bem?
Comentários
- Veja se minha resposta para Valor médio de corrente ou tensão ajuda.
- Antes do digital, o D ' O movimento do medidor incendiário seria efetivamente a média das oscilações de tensão retificada. Multímetros digitais baratos provavelmente também retificam a entrada e tentam encontrar o valor de pico a partir do qual eles podem calcular de forma digital a mesma coisa. Para uma onda senoidal apenas, \ $ \ 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} \ $. Outras formas de onda teriam resultados diferentes daquela integral e, portanto, tais medidores teriam vários erros intrínsecos em sua medição.
Resposta
Primeiro, observarei uma suposição errada: medidores de CA não exibe a tensão de pico, mas sim a tensão RMS. Este é um tipo de tensão “média” que faz com que toda a matemática funcione bem.
Agora, para responder à pergunta:
Existem dois métodos principais de medição de CA: maneira barata e a maneira precisa.
A maneira barata é, de fato, como você suspeita: retifique e meça os picos e, em seguida, divida por √2 para obter o RMS. Isso funciona apenas para sinusóides, porque o fator de √2 implicitamente assumiu um sinal senoidal.
A maneira precisa usa o que “é chamado de” conversor RMS verdadeiro “, que é um circuito (analógico no RMS verdadeiro mais antigo medidores, provavelmente digitais nos modernos, mas não me diga sobre isso) que realmente calculam a tensão RMS com técnicas de processamento de sinal apropriadas.
Comentários
- Se meu multímetro usar o método barato, posso medir tensões de pico de não sinusóides simplesmente multiplicando a leitura de saída do MM pela raiz quadrada de 2?
- @ S.Rotos Sim e não. Você precisaria multiplicar por um fator de correção que depende do tipo específico de forma de onda não senoidal que você está medindo. \ $ \ sqrt {2} \ $ é o fator que amarra o pico de uma sinusóide ao RMS de uma sinusóide. Você precisa de outros fatores se quiser amarrar o RMS de uma sinusóide ao pico de uma não sinusóide.
- Ele ' não é \ $ \ frac { 1} {\ sqrt {2}} V_ \ text {pico} \ $ mas em vez disso \ $ \ frac {2} {\ pi} V_ \ text {pico} \ $ para medidores médios que assumem uma senoide retificada.
- @jonk Posso estar cansado, mas não ' t \ $ V_ {rms} = \ frac {V_ {pk}} {\ sqrt {2}} \ $?
- @Hearth, acho que você precisa dormir mais.
Resposta
Barato medidores medem o valor retificado médio e, em seguida, aumentam a leitura (modifique a calibração – ganho vs. tensão de referência ADC – de modo que leia mais do que a tensão real medida) em ~ + 11,1% para ler corretamente o RMS para uma onda senoidal pura. Eles lêem o valor RMS incorreto de qualquer forma de onda diferente de uma onda senoidal (geralmente, eles também são acoplados em CA, portanto, qualquer componente CC é ignorado). Uma onda quadrada tenderia a ser exibida muito alta porque a média é igual ao RMS.
Para uma onda senoidal de pico de voltagem Vp:
A média em meio ciclo é 2Vp / \ $ \ pi \ $ = 0,6366 Vp
O RMS é Vp / \ $ \ sqrt {2} \ $ = 0,707107 Vps
A proporção é \ $ \ pi \ over 2 \ sqrt {2} \ $ \ $ \ approx \ $ 1.11072
Medidores mais caros tentam medir o valor RMS (a raiz quadrada da média da tensão quadrada). Normalmente, isso é feito com um chip analógico e só vai lidar com alguma faixa de fator de crista (proporção de pico para RMS) e largura de banda sem perder muita precisão.
Comentários
- Você poderia esclarecer " jimmy " para nossos leitores? I ' m do meio-oeste dos EUA e eu sabia o que você queria dizer, mas parece um coloquialismo.
- @ElliotAlderson Pronto. Eu tento controlar esses coloquialismos. 8 -)
Resposta
Se a medição AC funcionar por retificação em DC como I suponha que eles não deveriam medir outros tipos de formas de onda tão bem?
Independentemente de a medição ser baseada no valor de pico ou no nível médio da forma de onda retificada, você descarta as informações nesses processos. O valor RMS está relacionado à potência, portanto depende do valor ao quadrado da tensão em cada instante. Este quadrado pode ser realizado digitalmente ou com circuitos analógicos e deve ser calculada posteriormente.
Também importante: quando você escolhe apenas “CA”, o multímetro remove qualquer componente CC do sinal antes retificação. Só então leva o valor de pico ou médio se não for um dispositivo True-RMS.
Pense no que acontecerá com uma onda quadrada e observe que você deve saber como seu dispositivo funciona para converter o valor de não sinais sinusoidais.
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