Wie funktioniert die Multimeter-Wechselstrommessung?
On Februar 18, 2021 by adminWie misst ein Digitalmultimeter die Wechselspannung? Meine Vermutung wäre, dass die Wechselspannung gleichgerichtet und in eine Gleichspannung gefiltert wird, die dann gemessen wird und die Spitzenspannung des Wechselstromsignals ergibt. Bin ich richtig?
Eine Folgefrage: Ich erinnere mich, dass ich von irgendwoher gelesen habe, dass Multimeter keine genauen Wechselspannungsmessungen liefern können, wenn das Signal beispielsweise keine Sinus-, sondern eine Rechteckwelle ist. Ist das wahr? Wenn ja, warum ist das so? Wenn die Wechselstrommessung wie angenommen durch Gleichrichtung in Gleichstrom funktioniert, sollten sie dann nicht auch andere Arten von Wellenformen messen?
Kommentare
- Sehen Sie, ob Meine Antwort auf Durchschnittswert von Strom oder Spannung hilft.
- Vor der Digitalisierung ist D ‚ Die Bewegung des Brandstiftungsmessers würde die gleichgerichteten Spannungsschwankungen effektiv mitteln. Günstige Digitalmultimeter korrigieren wahrscheinlich auch den Eingang und versuchen, den Spitzenwert zu ermitteln, aus dem sie auf digitale Weise dasselbe herausarbeiten können. Nur für eine Sinuswelle \ $ \ 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} \ $. Andere Wellenformen würden unterschiedliche Ergebnisse dieses Integrals haben, und daher würden solche Messgeräte verschiedene intrinsische Fehler in aufweisen ihre Messung.
Antwort
Zuerst stelle ich eine falsche Annahme fest: Wechselstrommesser Zeigen Sie keine Spitzenspannung an, sondern die Effektivspannung. Dies ist eine Art „durchschnittliche“ Spannung, mit der die gesamte Mathematik richtig funktioniert.
Um nun die Frage zu beantworten:
Es gibt zwei Hauptmethoden für die Durchführung von Wechselstrommessungen: die billiger Weg und der genaue Weg.
Der billige Weg ist in der Tat, wie Sie vermuten: Korrigieren Sie ihn und messen Sie die Peaks, und dividieren Sie dann durch √2, um den Effektivwert zu erhalten. Dies funktioniert nur für Sinuskurven, da der Faktor √2 implizit ein sinusförmiges Signal annimmt.
Der genaue Weg verwendet einen sogenannten „echten Effektivwertwandler“, bei dem es sich um eine Schaltung handelt (analog bei älteren echten Effektivwerten) Messgeräte, wahrscheinlich digital in modernen, aber zitieren Sie mich nicht dazu), die tatsächlich die Effektivspannung mit geeigneten Signalverarbeitungstechniken berechnen.
Kommentare
- Wenn mein Multimeter den billigen Weg verwendet, kann ich Spitzenspannungen von Nicht-Sinuskurven messen, indem ich einfach den Ausgangswert des MM mit der Quadratwurzel von 2 multipliziere?
- @ S.Rotos Ja und Nein. Sie müssten mit einem Korrekturfaktor multiplizieren, der von der spezifischen Art der nicht sinusförmigen Wellenform abhängt, die Sie messen. \ $ \ sqrt {2} \ $ ist der Faktor, der die Spitze einer Sinuskurve mit dem Effektivwert einer Sinuskurve verbindet. Sie benötigen andere Faktoren, wenn Sie den Effektivwert einer Sinuskurve an die Spitze einer Nicht-Sinuskurve binden möchten.
- ‚ ist nicht \ $ \ frac { 1} {\ sqrt {2}} V_ \ text {peak} \ $, aber stattdessen \ $ \ frac {2} {\ pi} V_ \ text {peak} \ $ zur Mittelung von Messgeräten, die eine gleichgerichtete Sinuskurve annehmen.
- @jonk Ich bin vielleicht nur müde, aber nicht ‚ t \ $ V_ {rms} = \ frac {V_ {pk}} {\ sqrt {2}} \ $?
- @Hearth Ich denke, Sie brauchen mehr Schlaf.
Antwort
Billig Messgeräte messen den durchschnittlichen gleichgerichteten Wert und korrigieren dann den Messwert (ändern Sie die Kalibrierung – Verstärkung gegenüber ADC-Referenzspannung – so, dass er höher als die tatsächlich gemessene Spannung ist) um ~ + 11,1%, um den Effektivwert für eine reine Sinuswelle korrekt abzulesen. Sie lesen den falschen Effektivwert einer anderen Wellenform als einer Sinuswelle (normalerweise sind sie auch wechselstromgekoppelt, sodass jede Gleichstromkomponente ignoriert wird). Eine Rechteckwelle wird tendenziell zu hoch angezeigt, da der Durchschnitt dem Effektivwert entspricht.
Für eine Sinuswelle der Spitzenspannung Vp:
Der Durchschnitt über einen halben Zyklus beträgt 2 Vp / \ $ \ pi \ $ = 0,6366 Vp
Der Effektivwert ist Vp / \ $ \ sqrt {2} \ $ = 0,707107 Vps
Das Verhältnis ist \ $ \ pi \ over 2 \ sqrt {2} \ $ \ $ \ approx \ $ 1.11072
Teurere Messgeräte versuchen, den Effektivwert (die Quadratwurzel des Durchschnitts der Quadratspannung) zu messen. In der Regel wird dies mit einem analogen Chip durchgeführt, der nur einen bestimmten Bereich des Crest-Faktors (Verhältnis von Peak zu RMS) und der Bandbreite verarbeitet, ohne dabei an Genauigkeit zu verlieren.
Kommentare
- Könnten Sie bitte “ jimmy “ für unsere Leser klarstellen? I ‚ Ich komme aus dem Mittleren Westen der USA und wusste, was Sie meinten, aber es klingt wie eine Umgangssprache.
- @ElliotAlderson Fertig. Ich versuche, mit diesen Umgangssprachen umzugehen. 8 -)
Antwort
Wenn die Wechselstrommessung durch Gleichrichtung in Gleichstrom wie I funktioniert Nehmen wir an, sollten sie nicht auch andere Arten von Wellenformen messen?
Unabhängig davon, ob die Messung auf dem Spitzenwert oder dem Durchschnittspegel der gleichgerichteten Wellenform basiert, verwerfen Sie Informationen in diesen Prozessen. Der Effektivwert bezieht sich auf die Leistung und hängt daher zu jedem Zeitpunkt vom Quadratwert der Spannung ab. Diese Quadrierung kann digital oder mit analogen Schaltkreisen durchgeführt werden und muss später gemittelt werden.
Ebenfalls wichtig: Wenn Sie nur „AC“ wählen, entfernt das Multimeter alle DC-Komponenten im Signal vor Berichtigung. Nur dann wird der Spitzen- oder Durchschnittswert angenommen, wenn es sich nicht um ein True-RMS-Gerät handelt.
Überlegen Sie, was mit einer Rechteckwelle passieren wird, und beachten Sie, dass Sie wissen müssen, wie Ihr Gerät funktioniert, um den Wert von non zu konvertieren sinusförmige Signale.
Schreibe einen Kommentar