introduzione
Misurare la tensione CA trueRMS non è un compito facile, non è quello che sembra a prima vista. Innanzitutto perché molto spesso è necessario misurare non una tensione puramente sinusoidale, ma qualcosa di più complesso, complicato dalla presenza di armoniche di rumore.
Pertanto, una soluzione semplice e allettante con un rilevatore di valore medio convertito in rms. valori non funziona dove la forma d'onda è molto diversa da quella sinusoidale o è semplicemente sconosciuta.
Voltmetri professionali cfr. mq. i valori sono dispositivi piuttosto complessi sia nei circuiti che negli algoritmi. Nella maggior parte dei contatori, che sono di natura ausiliaria e servono a controllare il funzionamento, tale complessità e precisione non sono richieste.
Richiede inoltre che lo strumento possa essere assemblato sul più semplice microcontrollore a 8 bit.
Principio di misura generale
Lascia che ci sia una certa tensione alternata della forma mostrata in Fig. 1.
La tensione quasi sinusoidale ha un certo quasi periodo T.
Il vantaggio di misurare la tensione rms è che in generale il tempo di misurazione non è importante, influisce solo sulla larghezza di banda di frequenza della misurazione. Più tempo dà più media, meno tempo dà l'opportunità di vedere cambiamenti a breve termine.
Definizione di base cfr. mq. valori assomiglia a questo:
dove u (t) è il valore della tensione istantanea
T - periodo di misurazione
Pertanto, il tempo di misurazione può essere, in generale, qualsiasi.
Per la misura reale con apparecchiature reali per il calcolo dell'integrando, è necessario quantizzare il segnale con una certa frequenza, ovviamente superiore ad almeno 10 volte la frequenza della quasi sinusoide. Quando si misurano segnali con frequenze nell'intervallo di 20 kHz, questo non è un problema nemmeno per i microcontrollori a 8 bit.
Un'altra cosa è che tutti i controller standard hanno un'alimentazione unipolare. Pertanto, non è possibile misurare la tensione alternata istantanea al momento della semionda negativa.
Il lavoro propone una soluzione piuttosto ingegnosa di come introdurre una componente costante nel segnale. Allo stesso tempo, in quella decisione, la definizione del momento in cui vale la pena iniziare o terminare il processo di calcolo cfr. mq. i valori sembrano essere abbastanza ingombranti.
In questo lavoro proponiamo un metodo per superare questo inconveniente, oltre a calcolare l'integrale con maggiore precisione, che ci consente di ridurre al minimo il numero di punti di campionamento.
Caratteristiche della parte analogica del misuratore
Nella fig. 2 mostra il nucleo del circuito di preelaborazione analogico.
Il segnale passa attraverso il condensatore C1 all'amplificatore di sagomatura montato sull'amplificatore operazionale DA1. Il segnale di tensione CA viene miscelato all'ingresso non invertente di un amplificatore con metà della tensione di riferimento utilizzata nell'ADC. La tensione selezionata è 2,048 V, poiché nei dispositivi compatti viene spesso utilizzata una tensione di alimentazione di +3,6 V o inferiore. In altri casi, è conveniente utilizzare 4,048 V, come in.
Dall'uscita dell'amplificatore di forma attraverso la catena integratrice R3-C2, il segnale viene inviato all'ingresso dell'ADC, che viene utilizzato per misurare la componente costante del segnale (U0). C dell'amplificatore di forma, il segnale U' è il segnale da misurare, spostato della metà della tensione di riferimento. Quindi, per ottenere la componente variabile, è sufficiente calcolare la differenza U'-U0.
Il segnale U0 viene utilizzato anche come riferimento per il comparatore DA2. Quando U' passa per il valore di U0, il comparatore genera un differenziale, che viene utilizzato per formare una procedura di interrupt per la raccolta dei campioni di misura.
È importante che molti microcontrollori moderni abbiano sia amplificatori operazionali che comparatori incorporati, senza menzionare l'ADC.
Algoritmo di base
Nella fig. 3 mostra l'algoritmo di base per il caso di misurazione dell'ampiezza di una tensione alternata con una frequenza fondamentale di 50 Hz. 
La misurazione può essere attivata da qualsiasi evento esterno fino a un pulsante premuto manualmente.
Dopo l'avvio, la componente DC viene prima misurata nel segnale di ingresso dell'ADC, quindi il controller va in attesa di una differenza positiva all'uscita del comparatore. Non appena si verifica l'interruzione del fronte, il controllore campiona 20 punti con un passo temporale corrispondente a 1/20 di quasi periodo.
L'algoritmo dice X ms perché LDP ha una propria latenza. Affinché la misurazione avvenga nei tempi corretti, è necessario tenere conto di questo ritardo. Pertanto, il ritardo reale sarà inferiore a 1 ms.
In questo esempio, il ritardo corrisponde a misurazioni di quasi sinusoidi nell'intervallo di 50 Hz, ma può essere qualsiasi ritardo a seconda del quasi periodo del segnale misurato all'interno dell'intervallo di velocità di un particolare controller.
Quando si misura il valore efficace. valori di tensione di un segnale quasi periodico arbitrario, se non si sa a priori di che tipo di segnale si tratta, è consigliabile misurarne il periodo utilizzando un timer integrato nel controller e la stessa uscita del comparatore. E già sulla base di questa misurazione, imposta il ritardo durante il campionamento.
Calcolo del valore quadratico medio della radice
Dopo che l'ADC ha creato un campione, abbiamo un array di valori U "[i], per un totale di 21 valori, incluso il valore U0. Ora, se applichiamo la formula di Simpson (più precisamente, Cotes) per l'integrazione numerica, come la più accurata per questa applicazione, otteniamo la seguente espressione:
dove h è il passo di misura, e la componente zero della formula è assente, poiché è uguale a 0 per definizione.
Come risultato del calcolo, otteniamo il valore dell'integrale nella sua forma pura nel formato delle letture ADC. Per convertire in valori reali, il valore ottenuto deve essere scalato tenendo conto del valore della tensione di riferimento e diviso per l'intervallo di tempo di integrazione.
dove Uref è la tensione di riferimento dell'ADC.
Quando convertito in mV, K è approssimativamente solo 2. Il fattore di scala si riferisce alla differenza tra parentesi quadre. Dopo il ricalcolo e il calcolo di S, dividiamo per l'intervallo di misurazione. Tenendo conto del fattore h, infatti, si ottiene la divisione per un intero invece di moltiplicare per h e quindi dividere per l'intervallo di tempo di misura.
E alla fine, estraiamo la radice quadrata.
E qui arriva la parte più interessante e difficile. È possibile, ovviamente, utilizzare la virgola mobile per i calcoli, poiché il linguaggio C lo consente anche per i controller a 8 bit, ed eseguire calcoli direttamente utilizzando le formule fornite. Tuttavia, la velocità di calcolo diminuirà notevolmente. È anche possibile andare oltre la piccolissima RAM del microcontrollore.
Per evitare ciò è necessario, come correttamente detto in, utilizzare un punto fisso e operare con un massimo di parole a 16 bit.
L'autore è riuscito a risolvere questo problema e misurare la tensione con un errore di Uop / 1024, ad es. per l'esempio fornito con una precisione di 2 mV con un campo di misura totale di ± 500 mV con una tensione di alimentazione di +3,3 V, sufficiente per molte attività di monitoraggio del processo.
Il trucco del software consiste nell'eseguire tutti i processi di divisione, se possibile, prima dei processi di moltiplicazione o elevazione a potenza, in modo che il risultato intermedio delle operazioni non superi 65535 (o 32768 per le azioni con segno).
Una soluzione software specifica esula dallo scopo di questo articolo.
Conclusione
Questo articolo discute le caratteristiche della misurazione dei valori di tensione rms utilizzando microcontrollori a 8 bit, mostra una variante dell'implementazione del circuito e l'algoritmo principale per ottenere campioni di quantizzazione di un segnale quasi sinusoidale reale.
Due anni fa ho recensito questo modello di multimetro. Era un dispositivo ordinato su richiesta di un mio amico. Questa volta l'ho ordinato da solo (ci contavo come regalo). Ho ricevuto l'ordine in primavera. Ma, penso, la recensione non ha perso la sua rilevanza. Allora cosa mi ha spinto a fare questa recensione? In quell'argomento, ho fatto una grave omissione. Non ho notato affatto la scritta True RMS. Mi sono perso anche alcune misurazioni. Verificherò più approfonditamente.
E non sarebbe male ricordarti che esiste un multimetro così economico (il più economico con True RMS). Dopotutto, non tutti hanno letto quella recensione.
Ho usato uno sconto per acquistare un multimetro. Se hai punti, puoi usarli anche tu.
Per prima cosa, diamo una rapida occhiata a come è arrivato tutto. Il pacco è senza traccia. Non volevo proprio pagare la pista, sapendo soprattutto che tutto arriva così bene da questo negozio (meno di 30 giorni dal pagamento). 
Pacchetto standard senza "bolla". All'interno, la schiuma di polietilene avrebbe dovuto proteggere il dispositivo da tutte le sorprese. 
Non si è protetto da tutte le sorprese. Di conseguenza, abbiamo una scatola seriamente appiattita. Ma il dispositivo è sano e salvo.
Ecco cosa era incluso:
1-scatola
2-Multimetro
3-Istruzione in lingua cinese "nativa". La scansione può essere visualizzata qui:
4-Due batterie AAA (all'interno del multimetro).
5-Laccio su ……. mano? Più come due dita (beh, molto piccole).
6-Scheda di garanzia. 
Durante questo periodo, nulla è cambiato nel design del dispositivo. 
Adesivo olografico che conferma l'autenticità (geroglifici al centro e il suo perimetro). 
Apro il coperchio e il dispositivo è pronto per l'uso. Le sonde con fili sono raccolte ordinatamente in una tasca speciale. Lunghezza cavi 37cm + sonde 10cm. C'è pochissimo spazio. Con difficoltà, tutto si adatta. 
I fili sono sottili e non morbidi. Se lo butti in macchina e lo usi occasionalmente, durerà a lungo. Le sonde dovranno presto essere sostituite con l'uso quotidiano. Quelli nuovi non entreranno in tasca. Dovrai praticare un foro (foro) sul lato. In caso contrario, il coperchio non si chiuderà.
Non ho notato questa iscrizione allora. 
Sulla copertina ci sono brevi caratteristiche con le capacità del dispositivo. 
Nella pagina del negozio per maggiori dettagli, indicando l'errore di misurazione. 
In effetti, tutto è molto meglio. Più su questo più tardi.
Il dispositivo stesso è in una custodia di plastica con una copertura che copre il pannello frontale. Il corpo è ben fatto, tutto si adatta abbastanza bene.
Piccolo multimetro. 
L'ho pesato. Con batterie 127g. 
Le iscrizioni sul dispositivo sono chiare. 
Il coperchio ha un fermo, si chiude bene, è necessario fare un piccolo sforzo per aprirlo. C'è una fessura nel coperchio. È possibile chiudere il dispositivo con un coperchio solo se l'interruttore di modalità è impostato sulla posizione "off" sinistra corretta. 
La copertura può essere utilizzata come supporto. Tuttavia, tale uso è discutibile. 
L'interruttore della modalità operativa è su disco, con una fissazione chiara e un clic.
All'accensione, si attiva automaticamente la modalità con selezione automatica del campo di misura. E' presente un pulsante giallo "RANGE" per la selezione manuale della portata, con commutazione ciclica.
Non c'è retroilluminazione del display.
Spegnimento automatico.
Se non vengono eseguite operazioni con il dispositivo utilizzando il selettore oi pulsanti, dopo 14-15 minuti emetterà quattro brevi segnali acustici di avviso (abbastanza forti). Dopo il quinto tempo più lungo, il multimetro entra in modalità di sospensione e si spegne. Per riattivarlo, dovrai portare l'interruttore di modalità in posizione OFF, quindi accenderlo nella posizione desiderata. Non reagisce alla pressione dei pulsanti, non sarà possibile "rianimare" in questo modo.
Abilitazione/disabilitazione della modalità misure automatiche "RANGE" (pulsante giallo).
Funziona quando si misura la resistenza e la tensione AC/DC. Per fare ciò, fare clic sul pulsante. Una breve pressione cambia le sottobande. Nella modalità di misurazione della capacità e della frequenza, la modalità di misurazione automatica non è disabilitata.
Misure relative "REL" (pulsante blu).
Funziona durante la misurazione di tensione e resistenza.
Quando si misura la frequenza, passa alla modalità di misurazione del ciclo di lavoro.
Risoluzione display: 4000 letture con virgola mobile.
Le capacità di visualizzazione sono ridondanti rispetto alle capacità del dispositivo.
Il dispositivo è alimentato da due batterie AAA. Questo è senza dubbio un vantaggio. 
Le batterie erano incluse. Soluzione salina ordinaria, è meglio cambiarli. Se scorrono, le sorgenti si guastano.
Chi se ne frega, diamo un'occhiata a cosa c'è dentro.
Ho svitato una vite autofilettante. Senza rimuovere il coperchio della batteria, non è possibile raggiungere le "frattaglie". Successivamente, è necessario neutralizzare diversi fermi. 
Poi svito 4 viti. 
Le pastiglie di contatto dell'interruttore sono appena unte. Lubrificato con ciatim.
Non c'è un solo trimmer all'interno. Da un lato è brutto. È impossibile regolare la precisione della misurazione (nel qual caso). D'altra parte, bene. Non ci sono trimmer, il che significa che non c'è nulla che vada fuori strada.
Nel ruolo del processore, un microcircuito del tipo "blob". Non si sono pentiti del composto. 
Non ho commenti sulla qualità della saldatura.
Chiudo il dispositivo e procedo alla determinazione della precisione del dispositivo.
Tutti i dispositivi, con i quali determinerò l'accuratezza, hanno un costo compreso tra 10.000 e 100.000 rubli. Naturalmente, questi non sono dispositivi personali. Quasi nessuno li ha per uso personale. Qualcuno sarà interessato.
Verifichiamo come viene misurata la variazione utilizzando B1-9 (installazione per il controllo dei voltmetri) 
Questa impostazione consente di misurare l'errore direttamente come percentuale. Ma non userò questa comoda opzione. Darò tutte le misure sotto forma di tabella. Secondo me questo è più chiaro. Ho impostato la frequenza a 50Hz, porto il regolatore di errore a zero. Scrivo solo ciò che mostra il multimetro. 
Il risultato è semplicemente stupendo. Non puoi prestare molta attenzione a 10mV. In primo luogo, l'errore fornisce la tensione indotta sui fili (pickup). In secondo luogo, in tutta la mia vita non è stato necessario misurare tensioni di tale livello. Per misurare tensioni di questo livello sono necessari fili schermati di breve lunghezza.
Tra le altre cose, questa impostazione consente di modificare la frequenza del segnale di riferimento. Di conseguenza, ho capito che il multimetro ti consente di misurare con precisione una sinusoide entro 10-1100 Hz.
Ed ecco una foto comparativa della tensione misurata di una rete industriale con un altro dispositivo abbastanza preciso True RMS V7-78 (lo considereremo esemplare), che costa una volta... più costoso di quello monitorato. 
Ci sono discrepanze. Ma questo è un ottimo risultato. Credimi, lavoro da diversi anni ...
La costante sarà valutata utilizzando il calibratore programmabile P320. È semplice. Collego un multimetro al calibratore e scrivo cosa mostra (il multimetro). Tutti i dati sono stati inseriti in una tabella. 
A 420 mV - 4,2 V - 42 V, il risultato è semplicemente stupendo. Sul resto - entro i confini dichiarati.
Passiamo alla misurazione della resistenza.
I negozi di resistenza P4834 e P4002 mi aiuteranno.
Per prima cosa ho collegato le sonde. 
Tutti i dati di misurazione sono riassunti in una tabella. 
Se non si tiene conto del limite di 42MΩ, l'errore è molto superiore a quello dichiarato (nell'ultima cifra).
I diodi di chiamata e il cicalino sono separati in diverse modalità. Quando i diodi suonano, sulle sonde aperte è presente la tensione di batteria. Puoi far suonare i LED. Sotto carico, la tensione (naturalmente) scende. 
In modalità buzzer e misurando le resistenze, la tensione ai capi delle sonde è di circa un Volt.
Queste sono in realtà letture misurate.
Controllerò l'accuratezza della misurazione dei contenitori utilizzando il caricatore P5025.
Spiegherò alcune delle sfumature.
1. Il campione ha una capacità iniziale, deve essere presa in considerazione.
2. Quando si misurano capacità superiori a 10μF, si osserva un ritardo nelle misurazioni. Ho annotato il tempo di ritardo nella tabella. 
Il negozio è limitato a una capacità di 100μF. Non ho un campione per una capacità maggiore.
Aggiungo alcune foto con le misurazioni degli elettroliti. 
Volevo sapere fino a che punto è stato progettato il dispositivo. Ma non l'ho mai scoperto. 
Le specifiche dicono che può misurare fino a 200μF. Come puoi vedere dalla foto, può misurare più di 10.000μF. Bella caratteristica!
Il dispositivo ha misurato questo fascio in 7 secondi. Anche se, secondo la logica del test su un campione, pensavo che avrebbe impiegato almeno un minuto.
Misura della frequenza...
Per determinare la precisione della misurazione, ho collegato il Will "TEK Stabilock 4032 al dispositivo. Non mi sono sforzato. Il dispositivo può emettere frequenze calibrate, il che è molto conveniente. 
Mi scuso per la qualità della foto. Il dispositivo è nell'angolo della stanza. E con un flash, la qualità dell'immagine è ancora peggiore.
Tutti i dati sono stati inseriti in una tabella. (La sensibilità alla frequenza del dispositivo è stata duplicata su G3-112.)
La precisione delle letture è nettamente superiore a quanto dichiarato. 
Misura la frequenza sopra i 10 MHz. È vero, la sensibilità è piuttosto debole. Dobbiamo alzare il segnale. Fermato a 34MHz. 
Torniamo all'inizio della recensione. Allora cosa mi ha spinto a fare questa recensione? In quell'argomento, ho fatto una grave omissione. Non ho notato affatto la scritta True RMS. Una caratteristica distintiva di questo multimetro è il calcolo del valore efficace della tensione CA misurata.
Controllato con MHS-5200A. Interessante in quanto può generare segnali di qualsiasi forma. Ho impostato la frequenza a 50Hz. Ma c'è una particolarità. Mostra solo il valore picco-picco (nel mio caso, valore di picco 10V). 
La forma d'onda e il valore quadratico medio (vero valore efficace) sono stati controllati utilizzando un altro dispositivo (chissà il prezzo - taci :))
Prima ha presentato un'onda sinusoidale. 
Poi ha archiviato così.
Poi questo.
Poi questo. 
E infine ... 
Super!
I multimetri convenzionali (danno un errore superiore all'8%) su tali forme d'onda iniziano a mentire molto. 
Ho calibrato questo dispositivo (FUYI FY9805) appositamente per le recensioni, mi piace per il contrasto dei numeri. Ma non puoi inserire True RMS in esso: (quindi, sta mentendo, se non una sinusoide.
E VICTOR VC921 non ha deluso. I cinesi non hanno ingannato. Può davvero.
È ora di passare alla parte finale. Evidenzierò ciò che mi è piaciuto e non mi è piaciuto. Il punto di vista è soggettivo.
Svantaggi:
- Non è possibile sostituire rapidamente le sonde (in caso di rottura), poiché sono saldate direttamente nella scheda del dispositivo.
- Piccolo spazio per le sonde.
- Testimonianza di Paley, in contrasto con i loro compagni.
- Non misura la forza attuale (per alcuni, questo è importante).
- Non esiste una scala analogica.
- Nessuna retroilluminazione del display.
- Sonde non morbide, di media qualità.
Professionisti:
+ L'indicatore mostra i valori misurati (μF, mV, ...).
+ Autoselezione dei limiti di misura (con la possibilità di disabilitare la funzione).
+ Realizzato in modo ordinato e sano.
+ Puoi far suonare i LED.
+ La presenza di spegnimento automatico. Il dispositivo si spegnerà dopo 15 minuti.
+ Il dispositivo (dal punto di vista della metrologia) è semplicemente stupendo. È vero, ci sono alcune sfumature.
+ Alimentato da due elementi AAA è un vantaggio decisivo (per me). Lo troverò sempre e ovunque (anche in viaggio d'affari, anche a casa)
+ La presenza di uno slot per un interruttore sul coperchio anteriore obbliga lo spegnimento del dispositivo dopo l'uso.
+ Misura gli elettroliti con una capacità di oltre 10.000 μF!
+ Con il vero RMS!
Produzione:
Ne vale davvero la pena. Applica il coupon e sarai felice anche tu :)
Sembra tutto. Se hai dimenticato qualcosa, correggilo.
Come smaltire correttamente le informazioni della mia recensione, ognuno decide da solo. Posso solo garantire la veridicità delle mie misurazioni. Se non sei chiaro su qualcosa, fai domande. Spero almeno di aver aiutato qualcuno.
Questo è tutto.
Buona fortuna a tutti!
Le misurazioni accurate sono un compito difficile per i tecnologi e gli specialisti dei servizi di moderni impianti di produzione e attrezzature di varie organizzazioni. La nostra vita quotidiana include sempre più personal computer, variatori di velocità e altre apparecchiature con caratteristiche non sinusoidali di consumo di corrente e tensione di esercizio (sotto forma di impulsi a breve termine, con distorsioni, ecc.). Tali apparecchiature possono causare letture inadeguate sui misuratori di media convenzionali (che calcolano il valore efficace).
Perché scegliere strumenti True-RMS?
Quando parliamo di correnti AC, di solito intendiamo la dissipazione di calore media effettiva o il valore quadratico medio (RMS) della corrente. Questo valore è equivalente a una corrente continua che produrrebbe lo stesso effetto termico della corrente alternata misurata e viene calcolato utilizzando la seguente formula:
.
Tuttavia, quando la curva sinusoidale devia dalla forma ideale, questo coefficiente cessa di agire. Per questo motivo, i contatori di media spesso danno risultati errati quando si misurano le correnti nelle moderne reti elettriche.
Carichi lineari e non lineari
Riso. 1. Curve di tensione di forma sinusoidale e distorta.
I carichi lineari, che includono solo resistori, bobine e condensatori, sono caratterizzati da una curva di corrente sinusoidale, quindi non ci sono problemi durante la misurazione dei loro parametri. Tuttavia, nel caso di carichi non lineari, come azionamenti a frequenza variabile e alimentatori per apparecchiature da ufficio, si verificano curve distorte in presenza di interferenze da carichi ad alta potenza.
Riso. 2. Curve di corrente e tensione dell'alimentatore di un personal computer.
La misurazione delle correnti efficaci da tali curve distorte utilizzando misuratori convenzionali può dare, a seconda della natura del carico, una significativa sottostima dei risultati reali:
|
Classe dispositivo | Tipo di carico/forma della curva
|
|||
| PWM (meandro) | diodo monofase raddrizzatore | diodo trifase raddrizzatore |
||
| RMS | correttamente | sopravvalutazione del 10% | eufemismo del 40% | sottostima del 5% ... 30% |
| Vero RMS | correttamente | correttamente | correttamente | correttamente |
Pertanto, gli utenti di dispositivi ordinari avranno una domanda sul perché, ad esempio, un fusibile da 14 A si brucia regolarmente, sebbene secondo l'amperometro la corrente sia solo di 10 A.
Strumenti True RMS (True RMS)
Per misurare la corrente con curve distorte, è necessario controllare la forma della sinusoide utilizzando un analizzatore di curve di segnale, quindi utilizzare un misuratore con letture medie solo se la curva risulta essere una sinusoide veramente ideale. Tuttavia, è molto più comodo utilizzare sempre un misuratore True RMS ed essere sempre sicuri delle misurazioni. I moderni multimetri e pinze amperometriche di questa classe utilizzano tecnologie di misurazione avanzate per determinare i valori effettivi reali della corrente alternata, indipendentemente dal fatto che la curva di corrente sia un'onda sinusoidale perfetta o sia distorta. Per questo vengono utilizzati convertitori speciali, che determinano la principale differenza di costo con le controparti di budget. L'unico limite è che la curva deve rientrare nell'intervallo di misura accettabile dello strumento utilizzato.
Tutto ciò che riguarda le caratteristiche della misura delle correnti di carico non lineari vale anche per la misura delle tensioni. Anche le curve di tensione sono spesso sinusoidi non perfette, con il risultato che i misuratori medi danno risultati errati.
Sulla base degli esempi sopra descritti, nei moderni sistemi elettrici ad alta tecnologia per la misurazione di correnti e tensioni, si consiglia di utilizzare dispositivi della classe True RMS.
Radice quadratica media (RMS). Valore effettivo o effettivo
True Root Mean Square (TRMS)
Root-mean-square (RMS) - valore quadratico medio - ing.
True Root-Mean-Square (TRMS) - vero valore quadratico medio della radice - ing.
Per qualsiasi funzione periodica (ad esempio, corrente o tensione) della forma f = f (t), il valore efficace della funzione è definito come:
allora il valore effettivo di una funzione periodica non sinusoidale è espresso dalla formula
 |
Poiché Fn è l'ampiezza della n-esima armonica, allora Fn / √2 è il valore effettivo dell'armonica. Pertanto, l'espressione ottenuta mostra che il valore effettivo di una funzione periodica non sinusoidale è uguale alla radice quadrata della somma dei quadrati dei valori effettivi delle armoniche e del quadrato della componente costante.
Ad esempio, se una corrente non sinusoidale è espressa dalla formula:
 |
allora il valore efficace della corrente è:
 |
Tutti i rapporti di cui sopra vengono utilizzati durante il calcolo nei tester di misurazione ISKZ, nei circuiti di misurazione della corrente UPS, negli analizzatori di rete e in altre apparecchiature.
Vera radice quadrata media (TRMS)
La maggior parte dei tester semplici non è in grado di misurare con precisione il valore RMS di un segnale non sinusoidale (ovvero un segnale con una grande distorsione armonica, come un'onda quadra). Determinano correttamente la tensione RMS solo per segnali sinusoidali. Se si misura la tensione RMS di una forma rettangolare con un tale dispositivo, la lettura sarà errata. Il motivo dell'errore è che i tester convenzionali, durante il calcolo, tengono conto dell'armonica fondamentale (per una rete convenzionale - 50 Hz), ma non tengono conto delle armoniche più elevate del segnale.
Per risolvere questo problema, esistono strumenti speciali che misurano accuratamente l'RMS, tenendo conto delle armoniche più elevate (di solito fino a 30-50 armoniche). Sono contrassegnati con il simbolo TRMS o TRMS (vera radice quadrata media) - vera radice quadrata media, vero RMS, vero RMS.
Così, ad esempio, un tester convenzionale può misurare in errore la tensione all'uscita dell'UPS con un'onda sinusoidale approssimata, mentre il tester "APPA 106 TRUE RMS MULTIMETER" misura correttamente la tensione (RMS).
Osservazioni
Per un segnale sinusoidale, la tensione di fase nella rete (neutro - fase, tensione di fase) è uguale a:
USCZ f = Umax f / (√2)
Per un segnale sinusoidale, la tensione concatenata (tensione concatenata, interlineare) è:
URMS l = Umax l / (√2)
La relazione tra fase e tensione di linea:
USCZ l = USCZ f * √3
Leggenda:
f - lineare (tensione)
l - fase (tensione)
RMS - valore quadratico medio della radice
max - valore massimo o di picco (tensione)
Esempi:
La tensione di fase 220 V corrisponde alla tensione di linea 380 V
La tensione di fase 230 V corrisponde alla tensione di linea 400 V
La tensione di fase 240 V corrisponde alla tensione di linea 415 V
Tensione di fase:
La tensione nella rete è di 220 V (RMS), - il valore di ampiezza della tensione è di circa ± 310 V
Tensione di rete 230 V (RMS), - valore di picco della tensione circa ± 325 V
Tensione di rete 240 V (RMS), - valore di picco della tensione circa ± 340 V
Tensione di linea:
Tensione di rete 380 V (RMS), - valore di picco della tensione circa ± 537 V
Tensione di rete 400 V (RMS), - valore di picco della tensione circa ± 565 V
Tensione di rete 415 V (RMS), - valore di picco della tensione circa ± 587 V
Di seguito è riportato un tipico esempio di tensioni di fase in una rete trifase:
 |
G.I. Fondamenti di Atabekov della teoria delle catene p.176, 434 p.
Il wattmetro CA presentato nell'articolo consente di misurare i seguenti parametri:
1. Tensione efficace
2.
Corrente efficace
3. Potenza attiva
4. Piena potenza
5.
Fattore di potenza
6. Potenza di carico media (vedi sotto)
Possibilità e caratteristiche di questa implementazione:
1. L'intervallo di potenza misurato è diviso in due intervalli per migliorare la precisione e il passaggio da uno all'altro avviene automaticamente.
2. Per migliorare la leggibilità e semplificare l'acquisizione delle letture, sono implementate due opzioni per la visualizzazione delle informazioni (nella foto sotto)
3. Il dispositivo consente di determinare l'uscita di tensione e corrente oltre i limiti stabiliti e controllare il carico in base a queste informazioni.
4. Il dispositivo misura anche la potenza nel periodo, in modo da poter determinare il consumo reale di dispositivi a potenza variabile (frigorifero, ferro da stiro, computer).
Foto
Potenza attiva. Attuale. Voltaggio.
Lo stesso è il potere lordo. Fattore di potenza. Potenza media nel periodo di misurazione.
Tecnica di misurazione:
C'è un eccellente articolo di Oleg Artamonov http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/tower/6484
È in accordo con esso (e con la teoria) che il programma è costruito.
Schema :
Costruito con componenti prontamente disponibili e facili da ripetere.
PSU: qualsiasi alimentatore da 5 V con piccola ondulazione.
Amplificatore - LM2904 o simile
Trimmer P1 e P2 - multigiro
Lo shunt Rsh è assemblato da resistori da 0,1 Ohm 2W collegati in parallelo. Selezionato sulla base di circa 1 resistenza per 1 kW di potenza massima misurata. C'è spazio per 10 pezzi sul tabellone. Ne ho installati 4, circa 4 kW.
ATMega8 è configurato per funzionare da un generatore interno, 8MHz.
Aspetto esteriore :
Prestare attenzione al fotoaccoppiatore nell'angolo in alto a sinistra.
Scheda a circuito stampato:
Nota: non tutti gli elementi del circuito stampato vengono utilizzati. Nella versione attuale, non è necessario il quarzo con la sua reggetta, pulsante K2 (accanto a K1, non contrassegnato).
Un optoisolatore si trova nell'angolo destro, ma consiglio di realizzarlo come dispositivo separato. Tornerà utile.
Configurazione e funzionamento del circuito:
Attenzione: il circuito è sotto tensione di rete. Esegui il firmware del MK con il voltaggio spento, alimentalo tramite il programmatore! Collega l'uscita UART solo tramite accoppiatore ottico!
L'allestimento si divide in due fasi.
Passaggio 1. Regolazione del punto zero.
Premi il pulsante e accendi il dispositivo. Rilascia il pulsante.
Sullo schermo apparirà un'immagine del tipo seguente:
Questi sono i valori di tensione e corrente su una scala da 0..1023.
Da sinistra a destra: periodo minimo, periodo massimo, media.
Utilizzando i trimmer P1 e P2, impostiamo la media a 511.
Verifichiamo la presenza di uno stock sopra e sotto il minimo e il massimo.
Il numero dopo il # indica il numero di campioni prelevati nel periodo. Questo numero dovrebbe essere leggermente inferiore a 200.
Fase 2. Calibrazione.
Collegare l'adattatore UART-USB. Ad esempio così:
tramite opto-disaccoppiamento. La sua scheda è nel file insieme alla scheda principale, nella scheda successiva.
Esegui il programma terminale a velocità 4800.
- Collegare un voltmetro e un amperometro esemplificativi e un carico attivo, ad esempio 100W.
- Connettere il dispositivo alla rete. Durante il caricamento, sull'immagine del "termometro", tenere premuto K1 e non rilasciarlo finché il "termometro" non raggiunge il bordo dello schermo. (Impostazione) viene visualizzato sullo schermo.
- Nel terminale dovrebbe apparire un'immagine di quanto segue:
Questa è una finestra di dialogo. Il nuovo valore viene salvato come segue:
(elemento) (Invio) (valore) (Invio)
Spiegazione dei punti:
1, costante per la tensione
2.
Costante per la gamma corrente 1
3. Costante per l'intervallo di corrente 2
4. Numero di periodi di misurazione. Influisce sulla frequenza degli aggiornamenti delle informazioni.
5,6,7 Impianti per controllo carichi (fusibile). Uscite di controllo LED1, LED2.
8. Controllo dell'uscita al terminale. Vedi sotto.
0. Esci
Per calibrare, comporre la proporzione del modulo: X = (costante registrata) * (tensione di riferimento) / (tensione visualizzata)
Scrivi a memoria. Ripetere se necessario.
Ripeti per la corrente, quindi cambia il carico per entrare nel secondo intervallo (diciamo 1000 W) e ripeti di nuovo.
Tutto, puoi usarlo.
Altro:
1. Un indicatore si trova nell'angolo in alto a destra. Il suo lampeggio conferma l'operatività del dispositivo.
Il punto all'interno di questo indicatore mostra l'intervallo incluso: meno - 1 intervallo, più - 2 intervallo.
2. Constant Disp, descritto nella seconda fase di calibrazione, controlla la modalità di uscita dei dati al terminale.
Disp = 0 Non viene visualizzato nulla.
Disp = 1 Duplica i dati del display sul terminale:
Disp = 2 Modalità "Oscilloscopio". In questa modalità, i dati di misura salvati dei valori istantanei di tensione e corrente vengono emessi al terminale, dove possono essere copiati (ad esempio) in Excel, verificati per l'adeguatezza e semplicemente utilizzati per studiare le forme d'onda di corrente e tensione nel Rete. Un file di esempio è allegato all'articolo.
4. In modalità operativa, il tasto K1 commuta tra le modalità di visualizzazione.
È tutto. Sarei felice di sentirti.
Elenco dei radioelementi
| Designazione | Tipo di | Denominazione | Quantità | Nota | Negozio | Il mio blocco note | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BP | Alimentazione elettrica | 5 volt | 1 | Qualunque | nel blocco note | ||
| Adattatore USB-UART | 1 | Necessario per la calibrazione | nel blocco note | ||||
| Scheda di isolamento ottico | 1 | Nella foto, per un adattatore USB-UART | nel blocco note | ||||
| OP1, OP2 | Amplificatore operazionale | LM2904 | 1 | nel blocco note | |||
| IC2 | MK AVR 8 bit | ATmega8 | 1 | nel blocco note | |||
| display LCD | HD44780 2x20 | 1 | nel blocco note | ||||
| RE1, RE2 | Diodo raddrizzatore | 1N4007 | 2 | nel blocco note | |||
| LED1, LED2 | Diodo ad emissione luminosa | 2 | nel blocco note | ||||
| DO1, DO2 | Condensatore elettrolitico | 6.8 uF | 2 | nel blocco note | |||
| C3 | Condensatore | 100 nF | 1 | nel blocco note | |||
| R1 | Resistore | 20 kΩ | 1 | nel blocco note | |||
| R2, R5, R8 | Resistore | 10 kΩ | 3 | nel blocco note | |||
| R3, R6, R10, R13, R14 | Resistore | 1 kΩ | 5 | nel blocco note | |||
| R4 | Resistore | 470 kOhm | 1 | nel blocco note | |||
| R7 | Resistore | 0,1 ohm 2 W | 10 | Rsh, collegato in parallelo, selezionare la quantità | nel blocco note | ||
| R9, R12 | Resistore | 680 Ohm | 2 | nel blocco note | |||
| R11 | Resistore | 330 kOhm | 1 | nel blocco note | |||
| P1 | Resistenza trimmer | 330 kOhm | 1 | Multigiro | nel blocco note | ||
| P2 | Resistenza trimmer | 1,5 kOhm | 1 | Multigiro | |||
