NÁŘADÍ S DIGITÁLNÍ DUŠÍ
Měření střídavých signálů pomocí multimetrů s funkcí True RMS
Prakticky všechny digitální multimetry dostupné na trhu umožňují měřit střídavé (AC) napětí a proudy. Avšak ne všechny přístroje měří skutečnou efektivní hodnotu označovanou jako True RMS. Multimetry, které nemají převodník True RMS, měří efektivní hodnotu signálu průměrováním usměrněného signálu a následně jeho přepočtem na efektivní hodnotu dle vztahu (1):
Bez ohledu na tvar vstupního signálu se za velikost koeficientu tvaru pro stanovení efektivní hodnoty bere hodnota 1,11, která odpovídá koeficientu tvaru sinusovky. Znamená to, měření efektivní hodnoty je s největší přesností prováděno pouze pro sinusový průběh.
Pro jiné střídavé signály bude měření velmi nepřesné s ohledem na rozdílné hodnoty koeficientu tvaru kF. Například u obdélníkového průběhu se střídou 1:1 bude měření zatíženo chybou 11%, jelikož kF =1,00.
Z toho vyplývá, že v praxi lze správně a přesně měřit signály proměnlivého napětí se sinusovým průběhem. Přístroje bez funkce True RMS budou použitelné pouze pro měření síťového napětí, které je obvykle sinusové. Měření proudu v síti takovým přístrojem může být nepřesné, jelikož proud spotřebičů napájených ze sítě není vždy sinusový a nemusí takový být.
Přesné měření efektivní hodnoty libovolných střídavých nesinusových signálů proudu a napětí vyžaduje použití multimetru True RMS, který provádí měření podle definice.
Hlavním omezením použití multimetrů True RMS je rychlost změn signálů vyjádřená:
- mezním kmitočtem,
- rychlostí narůstání signálu
- nebo kmitočtový rozsah signálu.
Existuje mnoho praktických případů, ve kterých je opodstatněné, ba přímo nutné použití přístrojů s funkcí True RMS, jelikož máme co do činění se střídavými nesinusovými signály.
V elektronice se často objevují obdélníkové, trojúhelníkové, pilovité a nesinusové periodické signály a modulované různým způsobem, jejichž efektivní hodnotu lze přesně změřit pouze multimetrem True RMS.
Velmi často má síťový proud tekoucí zatěžovacím obvodem deformovaný tvar a je nesinusový z důvodu nelineární charakteristiky spotřebičů (např. žárovky).
V obvodech napájených stejnosměrným napětím je velmi oblíbené řízení výkonu pomocí modulátoru šířky impulsů PWM (např. řízení rychlosti otáčení ventilátorů chlazení v počítačích, napájecích zdrojích).
V takovém případě je průběh zatěžovacího proudu a napájecího napětí impulsní a může být obdélníkový nebo libovolně deformovaný, kvůli tomu lze měřit efektivní hodnotu pomocí multimetru True RMS. Podobný problém s měřením je v obvodech napájení sinusovým střídavým napětím, ve kterých je používáno řízení pomocí tyristorů nebo triaků (např. stmívače osvětlení). Proud teče zátěží pouze v krátkých časových intervalech, protože napájecí napětí je zapínáno pouze v části síťové sinusovky.
Dalším velmi typickým případem je měření efektivní hodnoty proudu odebíraného spínanými stejnosměrnými zdroji, všeobecně používanými v počítačích, monitorech, nabíječkách a mnoha dalších radiotelevizních zařízeních a domácích spotřebičích. Průběh proudu zátěží je periodický, ale má impulsní charakter s velkou rychlostí náběhu a krátkou dobou trvání. To znamená, že většina současných zařízení odebírá proud, jehož efektivní hodnotu lze přesně měřit pouze a výlučně pomocí multimetrů True RMS.
Multimetry s funkcí True RMS lze rovněž jednoduše využít pro stanovení činného výkonu spotřebiče, má-li odporový charakter. Stačí přesně změřit efektivní hodnotu napětí na zátěži VRMS a proudu IRMS tekoucí touto zátěží a následně výsledky měření vynásobit. Tak tedy přesné měření napájecího napětí a proudu zátěží s použitím multimetrů TRUE RMS umožňuje rovněž přesné stanovení činného výkonu spotřebičů v obvodech impulsního a střídavého napájení.
Shrneme-li uvedené, zaručují multimetry s vestavěným převodníkem True RMS přesné měření většiny střídavých signálů proudu a napětí, se kterými se setkáváme v praxi. Výrazně zvětšená funkčnost a přesnost měření multimetrů s funkcí True RMS zdůvodňuje trochu větší cenu takových měřicích přístrojů. Proto jsou také tyto multimetry určeny všem, kteří potřebují funkční a přesný multimetr pro široké spektrum aplikací.