مقدمة

إن قياس RMS الحقيقي للجهد المتناوب ليس مهمة بسيطة تمامًا، كما أنه ليس كما يبدو للوهلة الأولى. بادئ ذي بدء، لأنه في أغلب الأحيان يكون من الضروري قياس ليس الجهد الجيبي البحت، ولكن شيء أكثر تعقيدا، معقد بسبب وجود توافقيات الضوضاء.

ولذلك، فإن الحل البسيط باستخدام كاشف القيمة المتوسطة مع التحويل إلى جذر متوسط ​​التربيع هو أمر مغر. لا تعمل القيم عندما يكون شكل الإشارة مختلفًا تمامًا عن الشكل الجيبي أو ببساطة غير معروف.

الفولتميتر المهنية الأربعاء. مربع القيم هي أجهزة معقدة للغاية سواء في تصميم الدوائر أو الخوارزميات. في معظم أجهزة القياس، التي تكون ذات طبيعة مساعدة وتعمل على مراقبة الأداء، لا تكون هناك حاجة إلى مثل هذا التعقيد والدقة.

مطلوب أيضًا أن يتم تجميع المقياس على أبسط متحكم 8 بت.

مبدأ القياس العام

يجب أن يكون هناك جهد متناوب معين بالشكل الموضح في الشكل. 1.

الجهد شبه الجيبي له شبه فترة معينة T.

تتمثل ميزة قياس جهد RMS في أن وقت القياس بشكل عام لا يلعب دورًا كبيرًا، فهو يؤثر فقط على عرض النطاق الترددي للقياس. الوقت الأطول يعطي متوسطًا أكبر، والوقت الأقصر يجعل من الممكن رؤية التغييرات على المدى القصير.

التعريف الأساسي راجع. مربع القيم تبدو هكذا:

وبالتالي، يمكن أن يكون وقت القياس، بشكل عام، أي شيء.

لإجراء قياس حقيقي باستخدام معدات حقيقية لحساب تعبير التكامل، من الضروري تكميم الإشارة بتردد معين، والذي من الواضح أنه أعلى بـ 10 مرات على الأقل من تردد شبه الجيب. عند قياس الإشارات بترددات ضمن 20 كيلو هرتز، فإن هذا لا يشكل مشكلة حتى بالنسبة للمتحكمات الدقيقة 8 بت.

شيء آخر هو أن جميع وحدات التحكم القياسية لديها مصدر طاقة أحادي القطب. لذلك، لا يمكن قياس الجهد المتناوب اللحظي في لحظة نصف الموجة السالبة.

يقترح العمل حلاً مبتكرًا إلى حد ما حول كيفية إدخال مكون ثابت في الإشارة. في الوقت نفسه، في هذا القرار، تحديد اللحظة التي تستحق فيها بدء أو إنهاء عملية حساب CF. مربع المعنى يبدو مرهقا للغاية.

تقترح هذه الورقة طريقة للتغلب على هذا العيب، وكذلك لحساب التكامل بدقة أكبر، مما يسمح بتقليل عدد نقاط أخذ العينات إلى الحد الأدنى.

ميزات الجزء التناظري من العداد

في التين. يوضح الشكل 2 جوهر دائرة المعالجة المسبقة للإشارة التناظرية.

يتم توفير الإشارة من خلال المكثف C1 إلى مكبر الصوت المشكل الذي تم تجميعه على مكبر الصوت التشغيلي DA1. يتم خلط إشارة جهد التيار المتردد عند الإدخال غير المقلوب لمكبر الصوت بنصف الجهد المرجعي المستخدم في ADC. الجهد المختار هو 2.048 فولت، نظرًا لأن الأجهزة المدمجة غالبًا ما تستخدم جهد إمداد يبلغ +3.6 فولت أو أقل. وفي حالات أخرى، يكون من الملائم استخدام 4.048 فولت، كما في.

من خرج مكبر الصوت المشكل، من خلال سلسلة التكامل R3-C2، يتم توفير الإشارة إلى مدخل ADC، الذي يعمل على قياس مكون التيار المستمر للإشارة (U0). من مكبر الصوت المشكل، الإشارة U' هي الإشارة المقاسة التي تم إزاحتها بمقدار نصف الجهد المرجعي. وبالتالي، للحصول على المكون المتغير، يكفي حساب الفرق U’-U0.
تُستخدم إشارة U0 أيضًا كمرجع لجهاز المقارنة DA2. عندما تمر U' عبر قيمة U0، يقوم جهاز المقارنة بإنشاء حافة، والتي يتم استخدامها لإنشاء إجراء مقاطعة لجمع قراءات القياس.

من المهم أن تحتوي العديد من وحدات التحكم الدقيقة الحديثة على مضخمات تشغيلية ومقارنات مدمجة، ناهيك عن ADC.

الخوارزمية الأساسية

في التين. ويبين الشكل 3 الخوارزمية الأساسية لحالة قياس الجهد المتردد بتردد أساسي قدره 50 هرتز.


يمكن إجراء القياس بواسطة أي حدث خارجي، حتى لو تم الضغط على زر يدويًا.

بعد بدء التشغيل، يتم قياس مكون التيار المستمر في إشارة دخل ADC أولاً، ثم تنتظر وحدة التحكم انخفاضًا إيجابيًا عند خرج المقارنة. بمجرد حدوث مقاطعة الحافة، تقوم وحدة التحكم باختبار 20 نقطة بخطوة زمنية تقابل 1/20 من شبه الفترة.

تقول الخوارزمية X مللي ثانية لأن وحدة التحكم المنخفضة لها زمن الوصول الخاص بها. وللتأكد من حدوث القياس في الأوقات الصحيحة، يجب أن يؤخذ هذا التأخير في الاعتبار. ولذلك، فإن التأخير الفعلي سيكون أقل من 1 مللي ثانية.

في هذا المثال، يتوافق التأخير مع قياسات الموجات شبه الجيبية في نطاق 50 هرتز، ولكن يمكن أن يكون أي حسب فترة شبه الفترة للإشارة المقاسة ضمن حدود السرعة لوحدة تحكم معينة.

عند قياس جذر متوسط ​​التربيع. قيمة الجهد للإشارة شبه الدورية التعسفية، إذا كان نوع الإشارة غير معروف مسبقًا، فمن المستحسن قياس فترتها باستخدام المؤقت المدمج في وحدة التحكم ونفس خرج المقارنة. وبناء على هذا القياس، قم بضبط التأخير عند أخذ العينات.

حساب RMS

بعد أن قام ADC بإنشاء عينة، لدينا مصفوفة من قيم U"[i]، بإجمالي 21 قيمة، بما في ذلك القيمة U0. الآن، إذا طبقنا صيغة Simpson (بشكل أكثر دقة، Cotes) للتكامل العددي، كما والأكثر دقة لهذا التطبيق نحصل على التعبير التالي:

حيث h هي خطوة القياس، والمكون الصفري للصيغة غائب، لأنه يساوي 0 حسب التعريف.

نتيجة للحساب، سوف نحصل على قيمة التكامل في شكله النقي بتنسيق عينات ADC. للتحويل إلى قيم حقيقية، يجب قياس القيمة الناتجة مع الأخذ في الاعتبار قيمة الجهد المرجعي وتقسيمها على الفاصل الزمني للتكامل.

حيث Uop هو الجهد المرجعي ADC.

إذا تم تحويل كل شيء إلى mV، فإن K تساوي تقريبًا 2 فقط. ويشير عامل القياس إلى الاختلافات بين قوسين مربعين. وبعد إعادة الحساب والحساب، يتم تقسيم S على فترة القياس. مع الأخذ في الاعتبار المضاعف h، نحصل فعليًا على القسمة على عدد صحيح بدلاً من الضرب بـ h متبوعًا بالقسمة على الفاصل الزمني للقياس.

وأخيرًا نستخرج الجذر التربيعي.

وهنا يأتي الشيء الأكثر إثارة للاهتمام والأصعب. يمكنك، بالطبع، استخدام النقطة العائمة لإجراء العمليات الحسابية، حيث أن لغة C تسمح بذلك حتى بالنسبة لوحدات التحكم ذات 8 بت، وإجراء العمليات الحسابية مباشرة باستخدام الصيغ المحددة. ومع ذلك، فإن سرعة الحساب ستنخفض بشكل ملحوظ. من الممكن أيضًا تجاوز ذاكرة الوصول العشوائي الصغيرة جدًا الخاصة بوحدة التحكم الدقيقة.

لمنع حدوث ذلك، تحتاج، كما هو مذكور بشكل صحيح في ، إلى استخدام نقطة ثابتة والعمل بحد أقصى من الكلمات 16 بت.

تمكن المؤلف من حل هذه المشكلة وقياس الجهد بخطأ Uop/1024، أي. للمثال المذكور بدقة 2 مللي فولت مع نطاق قياس إجمالي يبلغ ±500 مللي فولت عند جهد إمداد يبلغ +3.3 فولت، وهو ما يكفي للعديد من مهام مراقبة العمليات.

الحيلة البرمجية هي القيام بجميع عمليات القسمة، إن أمكن، قبل عمليات الضرب أو الأس، بحيث لا تتجاوز النتيجة الوسيطة للعمليات 65535 (أو 32768 للعمليات الموقعة).

الحل البرمجي المحدد يقع خارج نطاق هذه المقالة.

خاتمة

تتناول هذه المقالة ميزات قياس قيم جهد جذر متوسط ​​تربيعي باستخدام وحدات تحكم دقيقة 8 بت، وتظهر نسخة مختلفة من تنفيذ الدائرة والخوارزمية الرئيسية للحصول على عينات تكميمية لإشارة شبه جيبية حقيقية.

لإجراء القياسات، ليس من الضروري دائمًا توصيل جهاز القياس بشكل صحيح فقط. من المهم جدًا الإجابة على السؤال: لماذا أقيس هذا؟ يتطلب قياس التيار لاختبار توليد الحرارة في السلك معلمة واحدة؛ أما قياس التيار لتحديد مستوى شحن المكثف أو البطارية فيتطلب معلمة مختلفة تمامًا.

يمكن التعبير عن المعلمات كقيمة متوسطة، وجذر متوسط ​​مربع ( RMS, معدل الجذر التربيعي)، قيمة لحظية أو قيمة الذروة. ليس فقط نوع الحمل هو المهم، ولكن أيضًا ما إذا كنا نتعامل مع تيار متردد أو مستمر وما هو شكل موجة الجهد والتيار. ترتبط ارتباطًا وثيقًا بمفاهيم الجهد والتيار، الطاقة والطاقة.

القيم اللحظية

التيار اللحظي والجهد والطاقة هي قيم تقابل لحظة معينة من الزمن. تتكون أي إشارة من عدد لا نهائي من القيم اللحظية. في حالة الجهد، يتم كتابة هذا كـ .

لنفترض أن هناك دائرة تتكون من مقاومة ومحرِّض متصلين على التوالي، ومتصلين بمصدر جهد جيبي له ذروة الجهد والتردد هرتز.

يمكن كتابة الجهد الجيبي كدالة للزمن في هذه الحالة على النحو التالي:

(1)

التيار له قيمة قصوى ويتم إزاحته بالنسبة للجهد:

(2)

الطاقة، كدالة للوقت، هي القيم اللحظية المقابلة للجهد والتيار:

(3)

يوضح الشكل أدناه الرسوم البيانية للجهد والتيار والطاقة.

على سبيل المثال، يعرض الخط الرمادي قيمًا لحظية لنقطة زمنية معينة آنسة:

الخامس (4.2) = 2.906 فولت

ط (4.2) = 0.538 أ

ع (4.2) = 1.563 واط

عند نقطة زمنية معينة، يمكن دائمًا مضاعفة الجهد اللحظي والتيار عن طريق حساب القدرة اللحظية.

متوسط ​​القيم

المتوسطات هي المعلمات الأكثر استخدامًا.

إذا تم تركيب المتر المتعدد لقياس قيم التيار المستمر، يتم قياس متوسط ​​قيم الجهد والتيار. بالإضافة إلى ذلك، إذا كان جهاز القياس المتعدد في وضع التيار المستمر، فسيتم أيضًا قياس متوسط ​​الجهد أو التيار لإشارات التيار المتردد. في حالة جهد التيار المتردد المتماثل، سيشير المقياس المتعدد إلى القيمة الصحيحة.

الجهد والتيار

متوسط ​​القيمة هو مجموع جميع المنتجات ذات القيم اللحظية، مقسومًا على عدد القياسات المأخوذة. إذا تم إجراء القياسات لعدد لا حصر له من المرات، فيمكننا الانتقال إلى الحد الذي يتحول فيه الفاصل الزمني للقياس → 0 والمجموع إلى جزء لا يتجزأ. على العموم:

(4)

بالنسبة للجهد نحصل على:

(5)

المقياس المتعدد

كما ذكرنا سابقًا، يقوم جهاز القياس المتعدد المضبوط على وضع التيار المستمر بقياس متوسط ​​الجهد أو التيار. في الأدوات الرقمية، يتم الحصول على هذا المتوسط ​​باستخدام آر سي.-منقي. يتم حساب متوسط ​​إشارة الإدخال بشكل مستمر على مدار فترة زمنية ثابتة. في شكل صيغة:

(6)

متوسط ​​الجهد مع مرشح RC

الطاقة والقوة

توضح المعادلة (3) أن منتج الجهد اللحظي والتيار هو القدرة اللحظية. إذا قمت بجمع الطاقة اللحظية مضروبة في وقت متناهٍ في الصغر، فإن النتيجة هي الطاقة. لأن :

(7)

في الواقع، الطاقة هي قوة مضروبة في الوقت: ويمكن دائمًا إضافة حزم الطاقة لحساب الطاقة الإجمالية.

كمثال، لنأخذ مرة أخرى التوصيل التسلسلي لمحث ومقاوم. وفي الشكل أدناه، يوضح الخط الأسود ديناميكيات الطاقة مع مرور الوقت، محسوبة وفقاً للمعادلة (7).

منحنى القدرة في حالة الجهد والتيار ذو القطبية المتناوبة له أيضًا تغير دوري في السعة مع مضاعفة التردد. ولأن الطاقة تتبدد في المقاومة، فإن المنطقة الرمادية للقيم الموجبة لمنحنى الطاقة أكبر من المنطقة السالبة.

قيمة الطاقة (الخط الأسود) في أي نقطة زمنية تساوي المساحة الواقعة تحت منحنى الطاقة حتى تلك النقطة. ومن الواضح أن الطاقة تزداد بشكل دوري أكثر مما تتناقص نتيجة لعدم تناسق اتساع منحنى القدرة بالنسبة للمحور.

ويوضح الشكل الفترة الزمنية. يتم تحديد الطاقة خلال هذه الفترة الزمنية التي دخلت النظام وحسابها على النحو التالي:

(8)

متوسط ​​الطاقة خلال فترة زمنية معينة يساوي إجمالي كمية الطاقة خلال هذا الوقت مقسومًا على وقت القياس:

(9)

إذا تم استبدال ذلك في المعادلة (8)، فيمكن حساب متوسط ​​القدرة لأي.

(10)

ويتم الحصول على هذه المعادلة وفقا للرقم (4). القوة النشطة هي دائمًا قوة متوسطة.

هذه المعادلة لحساب متوسط ​​تبديد الطاقة صالحة دائمًا لأن الحساب يعتمد على قيم لحظية. لا يهم ما إذا كان التيار هو DC أو AC، أو ما هو شكل موجة الجهد والتيار، أو ما إذا كان هناك تحول في الطور بين الجهد والتيار.

معادلة حساب متوسط ​​القدرة هي أساس الطريقة المستخدمة في عدادات القدرة. تعمل عدادات الكهرباء في المنازل والشركات وفق المعادلة (8) والتي يمكن إعادة كتابتها على النحو التالي:

(11)

الحد الأعلى في التكامل هو النقطة الزمنية التي يقرأ فيها مقياس الطاقة القيمة.

فعال ( RMS) قيم

آر إم إس ( RMS)، أو القيمة الفعالة هي قيمة الجهد أو التيار الذي تتبدد عنده نفس الطاقة في الحمل كما هو الحال عند الجهد أو التيار الثابت.
عند الجهد المتردد بقيمة فعالة 230 فولتسيتم توليد نفس كمية الحرارة عند الحمل كما هو الحال عند الجهد الثابت 230 فولت. تشير القيمة الفعالة فقط إلى تبديد حرارة الحمل المقاوم. على سبيل المثال، القيمة RMSالتيار مفيد لقياس الجهد تحت الحمل في سلك (= مقاوم)، ولكن لالقياس تيار شحن البطارية أو المكثف (= تدفق الإلكترون).

متوسطالقيمة التربيعية

RMSهو اختصار ل معدل الجذر التربيعي، والذي يترجم حرفيًا إلى جذر متوسط ​​المربع.

زيادة الجهد أو التيار كدالة للوقت لحساب القيمة RMSيتم تنفيذ ثلاث عمليات حسابية بالتتابع: التربيع والمتوسط ​​واستخراج الجذر التربيعي. لماذا هذا؟

الطاقة الصادرة عن مقاومة متصلة بمصدر جهد:

(12)

للحصول على الطاقة والجهد اللحظي:

(13)

يظهر حساب متوسط ​​القدرة كدالة للوقت في (10). يمكننا أن نستنتج من (13):

(14)

وبما أنه ثابت فيمكن إخراجه من التكامل:

(15)

وبتحريك الجهد في المعادلة (12) إلى الجانب الأيسر يمكننا حساب الجهد من متوسط ​​القدرة والمقاومة:

(16)

ثم نعوض متوسط ​​القدرة المحسوبة من (15) في المعادلة (16):

(17)

وبتخفيض قيم المقاومة نحصل على:

(18)

ويمكن أن نرى بوضوح أن هذه المعادلة تتكون من ثلاثة أجزاء: التربيع والمتوسط ​​والجذر التربيعي.

في الحسابات المذكورة أعلاه، تم حساب قيمة الجهد عبر المقاومة. يمكنك أن تفعل الشيء نفسه بالنسبة للتيار من خلال المقاوم:

(19)

لا تستطيع معظم أجهزة القياس المتعددة حساب القيمة الفعالة للجهد المقاس. لمعرفة قيمة RMS، عادة ما تكون هناك حاجة إلى جهاز خاص.

يوضح الشكل أدناه كيفية قيام الجهاز بحساب الجهد المقاس صحيح RMS(قيم rms الحقيقية). صحيح RMSيستخدم الجهاز، في الممارسة العملية، طريقة تشغيل مختلفة قليلا، حيث يلزم مضاعف واحد فقط. يجب أن تحتوي المضاعفات التناظرية على درجة حرارة منخفضة جدًا للانجراف والإزاحة، مما يجعل هذه الأدوات باهظة الثمن.

الدائرة التناظرية للحصول على قيم RMS

وبالإضافة إلى ذلك، يمكنك حساب RMSبرمجياً من القيم الرقمية المتسلسلة للجهود المقاسة. يُستخدم هذا الأسلوب بشكل شائع في أجهزة القياس المتعددة و.

RMS الزائفة

معظم أجهزة القياس المتعددة لا تقيس RMS-القيم عند تحديد وضع التيار المتردد. ومع ذلك، يبدو أنها تعطي قيمًا فعالة عند قياس الفولتية والتيارات المتناوبة. لكن القيم المعروضة صالحة فقط لقياسات الموجة الجيبية.

يقوم جهاز بسيط أولاً بتصحيح الإشارة المقاسة. ثم آر سي.يقوم مرشح الترددات المنخفضة باستخراج القيمة المتوسطة، والتي يتم قياسها بحيث يعرض الجهاز القيمة الفعالة. في شكل معادلة:

(20)

عيب هذا النهج هو أنه مناسب فقط لإشارات الموجة الجيبية. أي شكل موجة آخر سوف ينتج قيمة فعالة خاطئة.

القوة المصنفة؟

خاصة في الهندسة الصوتية، مصطلح "تقييم الطاقة" أو . وهذا بحكم التعريف تسمية خاطئة.

أعلى قليلاً، عند الحديث عن الطاقة والقدرة، يتبين أن قوة التشغيل يتم حسابها من إجمالي كمية الطاقة مقسومة على الوقت الذي يتم فيه قياس هذه الطاقة، انظر المعادلة (9). يتم تحديد الطاقة الإجمالية من خلال جمع جميع حزم الطاقة اللحظية، انظر المعادلة (11​​). هذه هي الطريقة الصحيحة الوحيدة لحساب الطاقة النشطة.

كما هو مذكور أعلاه، فإن القيمة الفعالة تعادل جهدًا أو تيارًا ثابتًا من شأنه أن ينتج نفس الطاقة بنفس المقاومة. يتم حساب هذا المؤشر على أنه الجذر التربيعي لمتوسط ​​قيمة مربع الجهد اللحظي (أو التيار). لا يوجد سبب للاعتقاد بأن هذه العمليات الرياضية الثلاث يجب إجراؤها للحصول على قوة لحظية. ستكون قيمة لا معنى لها.

عدادات متعددة من شركة صينية فيكتورحاليًا، يمكنك العثور عليها غالبًا على مواقع الإنترنت الصينية AliExpress وBanggood، ويوجد عدد قليل منها لدى الموزعين الروس. ما هي مقاييس الميزانية المتعددة لهذه الشركة الصينية؟ اليوم نقوم بمراجعة جهاز متعدد فيكتور VC890Dمع وظيفة RMS الحقيقية. تم ذكر كلمة True RMS هنا لسبب ما، لأن... يوجد بالضبط نفس المقياس المتعدد Victor VC890D، ولكن بدون True RMS، والذي يتميز بمظهر وخصائص مختلفة قليلاً، بالإضافة إلى عدة نطاقات لقياس سعة المكثف. يحتوي هذا المقياس المتعدد على نطاق واحد فقط: 2000 درجة فهرنهايت. وهي مبنية على رقائق مختلفة تمامًا.

هناك نموذج آخر فيكتور VC890C+، يختلف فقط في القدرة على قياس درجة الحرارة ووجود مزدوجة حرارية في المجموعة. في جميع النواحي الأخرى، أجهزة متطابقة تماما.

يبلغ متوسط ​​تكلفة جهاز القياس المتعدد على AliExpress حوالي 25 دولارًا.

لذلك، تم طلب المتر المتعدد على AliExpress، ووصل بدون صندوق، فقط ملفوف في عدة طبقات من غلاف الفقاعات. يمكنك رؤية الحزمة أدناه:

هنا نرى المتر المتعدد نفسه، والمسابير، والتعليمات باللغة الصينية، بالإضافة إلى قطعة من الورق عليها ختم تحكم.

خصائص فيكتور VC890D:

• TrueRMS (قياس الموجي التعسفي)
• الدقة الأساسية ±0.5% (DCV)
• قياس جهد التيار المستمر حتى 1000 فولت (±0.5%)
• قياس جهد التيار المتردد حتى 750 فولت (±0.8%)
• العاصمة / التيار المتردد تيار يصل إلى 20 أمبير (± 1.5%)
• قياس المقاومة حتى 20 ميجا أوم (±0.8%)
• قياسات السعة تصل إلى 2000 ميكروفاراد (± 2.5%)
• استمرارية السلسلة
• اختبار الصمام الثنائي
• قياس كسب الترانزستور
• الوظيفة: 3 قياسات/ثانية
• قراءات الانتظار التلقائي
• إيقاف التشغيل التلقائي
• شاشة LCD 4 أرقام مع إضاءة خلفية
• مصدر الطاقة 9 فولت (تاج)
• الأبعاد: 186 × 87 × 47 ملم
• الوزن مع البطارية: 364 جرامًا مع الغلاف، 280 جرامًا بدون الغلاف

يحتوي المتر المتعدد على علبة سيليكون قابلة للإزالة. هناك موقف. يوجد ملصق ثلاثي الأبعاد في النهاية؛ كما يلمع نقش فيكتور في الضوء، وهذا واضح في الصورة الأولى.

عند تشغيل الطاقة، يتم عرض جميع الرموز الممكنة على الشاشة، ويصدر المقياس المتعدد أيضًا صوتًا قصيرًا. على يمين زر Hold (يعمل أيضًا على تشغيل الإضاءة الخلفية بالضغط لفترة طويلة)، يوجد مؤشر LED أحمر. عند التبديل بين الأوضاع، يصدر صوت تنبيه ويومض مؤشر LED باللون الأحمر.

المجسات هي الأكثر شيوعًا، والمقاومة المقاسة على مقياس متعدد سطح المكتب هي ~ 0.1 أوم.

تحتوي علبة السيليكون على حاملات للمسبار.

يوجد 4 مقابس للمسابير - 2 قياسي ومقبسين لقياس التيار. يصل المقبس الأول إلى 200 مللي أمبير، والثاني للتيارات التي تصل إلى 20 أمبير، وكلاهما مزود بصمامات مقابلة، يمكن الوصول إليهما من خلال حجرة البطارية.

ما هو TrueRMS؟

TrueRMS هو "الجذر الحقيقي لمتوسط ​​المربع". أولئك. يشير TrueRMS إلى قياس قيم التيار المتردد والجهد. حاليًا، نحن محاطون بشكل متزايد بالأجهزة المنزلية ذات الاستهلاك الحالي غير الجيبي وإدخال التشوهات: أجهزة الكمبيوتر أو UPS أو محولات التردد أو نفس PWM. على سبيل المثال، عند قياس الاستهلاك الحالي لـ PWM، قد يتم المبالغة في تقدير القيم، وعلى سبيل المثال، عند استخدام مقوم الصمام الثنائي أحادي الطور، قد يتم التقليل من تقديرها. على سبيل المثال، قد يحدث موقف أنك قمت بقياس الاستهلاك الحالي بمقدار 7 أمبير، ولكن قاطع الدائرة الكهربائية الخاص بك يستمر في التعثر أو ينفجر مصهر 10 أمبير. هذا هو المكان الذي يمكن أن يكون فيه المتر المتعدد المزود بوظيفة مفيدًا TrueRMS، والذي يمكنه تحديد القيمة الفعالة الفعلية للتيار المتردد بغض النظر عن شكله.

قياسات

أقترح أخذ القياسات ومعرفة مدى دقة وسرعة عمل الجهاز في الأوضاع المختلفة. يمكنك رؤية سرعة رد الفعل في الفيديو.

لنبدأ بقياس مقاومة المقاومات عالية الدقة 0.01% من TDK وVishay. سنقوم بتغيير المجسات إلى مجسات ذات جودة أعلى قليلاً وبمقاومة أقل لتقليل تأثير مقاومتها الداخلية. سيكون من الممكن مع الأقارب، ولكن لا يزال العديد من هواة الراديو يغيرونها فيما بعد إلى الأفضل أو بسبب التآكل السريع.

يعطي المقياس المتعدد قراءات دقيقة بعد مرور بعض الوقت ( يمكنك رؤيته بوضوح في الفيديو). ولأن عند أخذ القياسات، كانت كلتا اليدين مشغولتين، والتقطت الكاميرا صورًا بإصدار متأخر، ثم تبين أن قيم المقاومة في بعض الإطارات غير مستقرة. ولكن لا يزال، في معظم الحالات، يتم المبالغة في تقدير قراءات المقاومة إلى حد ما، على الرغم من أن كل شيء يقع ضمن خطأ القياس المعلن.

دعونا نتحقق من مدى دقة قياس المتر المتعدد لجهد التيار المستمر. للقيام بذلك، لنأخذ الأيون الموجود على شريحة AD588BQ، التي لا يتجاوز انجراف درجة حرارتها 1.5 جزء في المليون/درجة مئوية، مع جهد خرج 5 فولت و10 فولت. لنكون أكثر دقة، 5.00031 فولت و10.00027 فولت (يتم قياسهما باستخدام مقياس متعدد Agilent 34401A).

لقياس جهد التيار المتردد، تم استخدام عاكس 12/220، مما ينتج موجة جيبية نقية. كما ترون، القراءات دقيقة تماما.

قياس كسب الترانزستورات hFE:

تنطفئ الإضاءة الخلفية للشاشة تلقائيًا بعد 15 ثانية تقريبًا من الضغط على زر Hold لفترة طويلة.

في وضع قياس الصمام الثنائي، تظهر الفولتية على المجسات المفتوحة. كما ترون، فهو حوالي 1.6 فولت (تشير العديد من المواصفات لهذا النموذج إلى جهد غير صحيح يبلغ 3 فولت). لذلك، لا يمكنهم التحقق من مصابيح LED، لأن... للتحقق منها تحتاج إلى المزيد من الجهد.

اختبار استمرارية الصمام الثنائي 1N4007. يتم عرض انخفاض الجهد الأمامي عبر الصمام الثنائي.

كما ترون، هو 0.565 فولت.

لقياس سعة المكثفات، يوفر هذا النموذج نطاقًا واحدًا فقط - 2000 ميكروفاراد. يعرض الجهاز، حسب السعة المقاسة، البعد: ميكرو أو نانو، أي. اختيار النطاق التلقائي بشكل أساسي. الحد الأدنى للبعد: 0.001 nF، أي. 1 بيكو فاراد.

المنحل بالكهرباء 100 فائق التوهج.

تعد القياسات الدقيقة مهمة صعبة تواجه التقنيين والمتخصصين في صيانة مرافق الإنتاج الحديثة والمعدات لمختلف المنظمات. تشمل حياتنا اليومية بشكل متزايد أجهزة الكمبيوتر الشخصية ومحركات الأقراص المتغيرة السرعة وغيرها من المعدات التي لها خصائص غير جيبية للاستهلاك الحالي وجهد التشغيل (على شكل نبضات قصيرة المدى، مع تشوهات، وما إلى ذلك). قد تتسبب هذه المعدات في قراءات غير كافية من أجهزة قياس المتوسط ​​التقليدية (rms).

لماذا يجب عليك اختيار أجهزة True-RMS؟

عندما نتحدث عن القيم الحالية للتيار المتردد، فإننا نعني عادة متوسط ​​الحرارة الفعالة المتولدة أو القيمة الحالية لجذر متوسط ​​التربيع (RMS). هذه القيمة تعادل قيمة التيار المباشر، الذي يؤدي تأثيره إلى نفس التأثير الحراري مثل تأثير التيار المتردد المقاس، ويتم حسابه باستخدام الصيغة التالية:

.

الطريقة الأكثر شيوعًا لقياس تيار RMS باستخدام جهاز قياس هي تصحيح التيار المتردد، وأخذ متوسط ​​الإشارة المصححة، وضرب النتيجة بعامل 1.1 (النسبة بين المتوسط ​​وقيم RMS لـ موجة جيبية مثالية).

ومع ذلك، إذا انحرف المنحنى الجيبي عن الشكل المثالي، يتوقف هذا المعامل عن التطبيق. لهذا السبب، غالبًا ما تعطي عدادات المتوسط ​​نتائج غير صحيحة عند قياس التيارات في شبكات الطاقة الحديثة.

الأحمال الخطية وغير الخطية

أرز. 1. منحنيات الجهد ذات الشكل الجيبي والمشوه.

تتميز الأحمال الخطية، التي تتكون فقط من المقاومات والملفات والمكثفات، بمنحنى تيار جيبي، لذلك لا توجد مشاكل عند قياس معلماتها. ومع ذلك، مع الأحمال غير الخطية مثل محركات التردد المتغير وإمدادات الطاقة المكتبية، سوف تحدث منحنيات مشوهة عندما يكون هناك تداخل من الأحمال الكبيرة.

أرز. 2. منحنيات التيار والجهد لمصدر طاقة الكمبيوتر الشخصي.

إن قياس الجذر التربيعي لقيمة التيارات باستخدام مثل هذه المنحنيات المشوهة باستخدام أجهزة القياس التقليدية يمكن أن يعطي، اعتمادًا على طبيعة الحمل، تقديرًا أقل بكثير للنتائج الحقيقية:

لذلك ، سوف يتساءل مستخدمو الأجهزة التقليدية عن سبب انفجار فتيل 14 أمبير بانتظام ، على سبيل المثال ، على الرغم من أن التيار هو 10 أ فقط وفقًا لقراءة مقياس التيار الكهربائي.

عدادات RMS الحقيقية

لقياس التيار بأشكال موجية مشوهة، تحتاج إلى استخدام محلل شكل موجة للتحقق من شكل الموجة الجيبية، ثم استخدام المقياس مع متوسط ​​القراءات فقط إذا كان شكل الموجة موجة جيبية مثالية حقًا. ومع ذلك، فمن الملائم أكثر استخدام جهاز قياس بقراءات True RMS باستمرار والتأكد دائمًا من دقة القياسات. تستخدم أجهزة القياس المتعددة الحديثة والمشابك الحالية لهذه الفئة تقنيات قياس متقدمة تسمح لك بتحديد القيم الفعالة الحقيقية للتيار المتردد، بغض النظر عما إذا كان المنحنى الحالي عبارة عن موجة جيبية مثالية أو مشوهة. لهذا الغرض، يتم استخدام المحولات الخاصة، والتي تسبب الفرق الرئيسي في التكلفة مع نظائرها في الميزانية. القيد الوحيد هو أن المنحنى يجب أن يكون ضمن نطاق القياس المسموح به للجهاز المستخدم.

كل ما يتعلق بخصائص قياس تيارات الحمل غير الخطية ينطبق أيضًا على قياس الفولتية. منحنيات الجهد أيضًا ليست في كثير من الأحيان موجات جيبية مثالية، مما يتسبب في أن تعطي أجهزة القياس ذات القراءات المتوسطة نتائج غير صحيحة.

قيمة الجذر التربيعي المتوسط ​​(RMS). القيمة الحالية أو الفعالة
الجذر الحقيقي لمتوسط ​​مربع (RMS)

الجذر التربيعي (RMS) - قيمة الجذر التربيعي المتوسط ​​- الإنجليزية.
الجذر الحقيقي للمتوسط ​​التربيعي (TRMS)

بالنسبة لأي دالة دورية (على سبيل المثال، التيار أو الجهد) بالصيغة f = f(t)، يتم تعريف القيمة المربعة الجذرية للدالة على النحو التالي:

ثم يتم التعبير عن القيمة الفعالة للوظيفة الدورية غير الجيبية بالصيغة

بما أن Fn هي سعة التوافقي n، فإن Fn / √2 هي القيمة الفعالة للتوافقي. وبالتالي، فإن التعبير الناتج يوضح أن القيمة الفعالة للدالة الدورية غير الجيبية تساوي الجذر التربيعي لمجموع مربعات القيم الفعالة للتوافقيات ومربع المكون الثابت.

على سبيل المثال، إذا تم التعبير عن تيار غير جيبي بالصيغة:

فإن قيمة الجذر التربيعي للتيار هي:

تُستخدم جميع النسب المذكورة أعلاه في الحسابات في أجهزة الاختبار التي تقيس ISKZ، وفي دوائر قياس التيار UPS، وفي محللات الشبكات وفي المعدات الأخرى.

الجذر الحقيقي لمتوسط ​​التربيع (TRMS)

لا يستطيع معظم أجهزة الاختبار البسيطة قياس قيمة RMS للإشارة غير الجيبية بدقة (أي إشارة ذات تشويه توافقي كبير، مثل الموجة المربعة). إنهم يحددون جهد RMS بشكل صحيح فقط للإشارات الجيبية. إذا قمت بقياس جهد RMS لشكل مستطيل باستخدام مثل هذا الجهاز، فستكون القراءة خاطئة. سبب الخطأ هو أنه عند الحساب، يأخذ المختبرون التقليديون في الاعتبار التوافقي الأساسي (لشبكة عادية - 50 هرتز)، لكنهم لا يأخذون في الاعتبار التوافقيات الأعلى للإشارة.

لحل هذه المشكلة، هناك أدوات خاصة تقيس RMS بدقة، مع مراعاة التوافقيات الأعلى (عادةً ما يصل إلى 30-50 توافقيًا). يتم تمييزها بالرمز TRMS أو ISKZ (الجذر الحقيقي لمتوسط ​​المربع) - قيمة الجذر المتوسط ​​الحقيقي، True RMS، RMS الحقيقي.

لذلك، على سبيل المثال، يمكن لجهاز الاختبار التقليدي قياس الجهد عن طريق الخطأ عند خرج UPS باستخدام جيبية تقريبية، في حين أن جهاز اختبار APPA 106 TRUE RMS MULTIMETER يقيس الجهد (RMS) بشكل صحيح.

ملحوظات

بالنسبة للإشارة الجيبية، فإن جهد الطور في الشبكة (الطور المحايد، جهد الطور) يساوي:

Urms f = Umax f / (√2)

بالنسبة للإشارة الجيبية، فإن الجهد الخطي في الشبكة (الطور - الطور، الجهد بين السطور) يساوي:

أورمز l = أوماكس l / (√2)

العلاقة بين المرحلة وخط الجهد:

USKZ l = USKZ f * √3

التسميات:

و - الخطي (الجهد)

ل - المرحلة (الجهد)

RMS - جذر متوسط ​​القيمة المربعة

الحد الأقصى - قيمة الحد الأقصى أو السعة (الجهد)

أمثلة:

يتوافق جهد الطور 220 فولت مع الجهد الخطي 380 فولت

يتوافق جهد الطور 230 فولت مع جهد الخط 400 فولت

يتوافق جهد الطور 240 فولت مع الجهد الخطي 415 فولت

جهد المرحلة:

جهد التيار الكهربائي 220 فولت (RMS)، - قيمة جهد السعة حوالي ±310 فولت

جهد التيار الكهربائي 230 فولت (RMS)، - قيمة جهد السعة حوالي ±325 فولت

جهد التيار الكهربائي 240 فولت (RMS)، - قيمة جهد السعة حوالي ±340 فولت

خط الجهد:

جهد التيار الكهربائي 380 فولت (RMS)، - قيمة جهد السعة حوالي ±537 فولت

جهد التيار الكهربائي 400 فولت (RMS)، - قيمة جهد السعة حوالي ±565 فولت

جهد التيار الكهربائي 415 فولت (RMS)، - قيمة جهد السعة حوالي ±587 فولت

فيما يلي مثال نموذجي لجهود الطور في شبكة ثلاثية الطور:

جي. أتابيكوف أساسيات نظرية الدائرة ص 176، 434 ص.