True RMS dönüştürücü - True RMS converter

Alternatif bir akımın ölçümü için , sinyal genellikle eşdeğer değerde bir doğru akıma , ortalama karenin (RMS) köküne dönüştürülür . Basit enstrümantasyon ve sinyal dönüştürücüler, sinyali ortalama bir düzeltilmiş değere filtreleyerek ve bir düzeltme faktörü uygulayarak bu dönüşümü gerçekleştirir . Uygulanan düzeltme faktörünün değeri yalnızca giriş sinyali sinüzoidal ise doğrudur .

True RMS, mutlak değerin ortalamasına değil, eğrinin karesinin ortalamasının karekökü ile orantılı olan daha doğru bir değer sağlar. Verilen herhangi bir dalga formu için , bu iki ortalamanın oranı sabittir ve çoğu ölçüm (nominal olarak) sinüs dalgaları üzerinde yapıldığından, düzeltme faktörü bu dalga formunu varsayar; ancak herhangi bir bozulma veya sapma, hatalara yol açacaktır. Bunu başarmak için, gerçek bir RMS dönüştürücü daha karmaşık bir devre gerektirir.

Dijital RMS dönüştürücüler

Bir dalga formu dijitalleştirilmişse, doğru RMS değeri doğrudan hesaplanabilir. Çoğu dijital ve PC tabanlı osiloskop , bir dalga formunun RMS değerini verme işlevi içerir. Dönüşümün hassasiyeti ve bant genişliği tamamen analogdan dijitale dönüştürmeye bağlıdır. Çoğu durumda, gerçek RMS ölçümleri tekrarlayan dalga biçimleri üzerinde yapılır ve bu koşullar altında dijital osiloskoplar (ve birkaç gelişmiş örnekleme multimetresi), bir stroboskopik elde etmek için sinyal frekansından çok daha yüksek örnekleme frekansında örnekleme yaparken çok yüksek bant genişlikleri elde edebilirler. etki.

Termal dönüştürücüler

Alternatif bir akımın RMS değeri , aynı ısıtma etkisini elde etmek için gerekli olacak doğru akım değerine eşdeğer bir voltaj olduğundan, ısıtma değeri olarak da bilinir . Örneğin, dirençli bir ısıtma elemanına 120 V AC RMS uygulanırsa, 120 V DC uygulanmış gibi tam olarak aynı miktarda ısınır.

Bu ilkeden erken dönem termal dönüştürücülerden yararlanıldı. AC sinyali , bir DC ölçüm devresinde kullanılabilen bir termistör ile eşleşen küçük bir ısıtma elemanına uygulanacaktır .

Teknik çok kesin değildir, ancak herhangi bir frekanstaki herhangi bir dalga biçimini ölçecektir (termistörün termal kapasitansının çok küçük olduğu ve dolayısıyla sıcaklığının çok fazla dalgalandığı son derece düşük frekanslar hariç). Büyük bir dezavantaj, düşük empedans olmasıdır: yani, termistörü ısıtmak için kullanılan güç, ölçülen devreden gelir. Ölçülen devre ısıtma akımını destekleyebiliyorsa, ısıtma elemanının empedansı bilindiği için etkiyi düzeltmek için bir ölçüm sonrası hesaplama yapmak mümkündür. Sinyal küçükse, bir ön amplifikatör gereklidir ve enstrümanın ölçüm yetenekleri bu ön amplifikatör tarafından sınırlandırılacaktır. Radyo frekansı ( RF ) çalışmasında, 50 ohm sürüş ve sonlandırma empedansları yaygın olarak kullanıldığından, düşük empedans mutlaka bir dezavantaj değildir.

Termal dönüştürücüler nadir hale geldi, ancak yine de eski, güvenilmez bir enstrümanın termal elemanını çıkarabilen ve bunu kendi yapılarının modern bir tasarımına dahil edebilen radyo amatörleri ve hobileri tarafından kullanılıyor. Ek olarak, çok yüksek frekanslarda ( mikrodalga ), RF güç ölçerler hala RF enerjisini bir voltaja dönüştürmek için termal teknikler kullanır. Termal tabanlı güç ölçerler, milimetre dalga (MMW) RF çalışması için normdur .

Analog elektronik dönüştürücüler

Analog elektronik devreler şunları kullanabilir:

• belirli bir konfigürasyonda, giriş sinyalini kendisiyle çarpan (karesini alan), sonucun bir kapasitörle ortalamasını alan ve ardından değerin karekökünü hesaplayan ( işlemsel bir yükselticinin geri besleme döngüsündeki bir çarpan / kare devresi aracılığıyla) bir analog çarpan ) veya
• Giriş sinyalinin mutlak değerini oluşturmak için bir tam dalgalı hassas redresör devresi , bir log amplifikatörüne beslenir , kare kanun transfer fonksiyonunu türetmenin bir yolu olarak iki katına çıkarılır ve üstel bir amplifikatöre beslenir ve daha sonra zaman ortalaması ve karekök, yukarıdakine benzer şekilde gerçekleştirilir, ${\ displaystyle x ^ {2} = e ^ {2 \ ln {| x |}}}$
• bir log-domain hassas detektörü ( Blackmer RMS detektörü ) aynı zamanda giriş sinyalinin mutlak değerinin logaritmasını hesaplar, ancak, zaman ortalaması girişin karesi yerine logaritması üzerinde gerçekleştirilir. Çıktı, hızlı saldırı, ancak yavaş ve doğrusal bozulma ile logaritmiktir (desibel ölçeği).
• bir alan etkili transistör , zaman ortalamasından önce kare-kanun transfer fonksiyonunu doğrudan yaratmak için kullanılabilir.

Termal dönüştürücülerden farklı olarak, bant genişliği sınırlamalarına tabidirler ve bu da onları çoğu RF çalışması için uygunsuz kılar . Zaman ortalamasından önceki devre, yüksek frekanslı performans için özellikle önemlidir. Yetişme hızı (özellikle düşük giriş sinyali seviyelerinde) mutlak değeri oluşturmak için kullanılan operasyon amplifikatörünün sınırlama FET VHF yöntemi yakın çalışabilir ise, ikinci yöntem, yüksek frekanslarda fakir hale getirir. Karmaşık analog hesaplamalar için yeterince hassas entegre devreler üretmek için uzman teknikler gereklidir ve çoğu zaman bu tür devrelerle donatılmış sayaçlar, önemli bir fiyat artışı ile isteğe bağlı bir ekstra olarak gerçek RMS dönüşümü sunar.

Referanslar

Dış bağlantılar

• Log / antilog tekniklerine dayalı bir analog gerçek RMS-DC dönüştürücünün devre açıklaması .

Edebiyat

• Kurt Bergmann: Elektrische Messtechnik. Vieweg, 2000, 6. Aufl., S. 18.
• Wilfried Weißgerber: Elektrotechnik für Ingenieure 2. Springer Vieweg, 2013, 8. Aufl., S. 2.