APPARATUUR MET EEN DIGITAAL HART
Meting van wisselstroomsignalen met behulp van multimeters met True-RMS-functie
Vrijwel alle op de markt verkrijgbare digitale multimeters maken de meting van spanningen en wisselstromen (AC) mogelijk. Niet alle instrumenten voeren echter de meting van de echte effectieve verwarmingswaarde uit die aangeduid als true-RMS. Multimeters die niet zijn uitgerust met een true-RMS-omzetter meten de effectieve verwarmingswaarde van het signaal door het gemiddelde te bepalen van het gelijkgerichte signaal en dat vervolgens om te rekenen naar de effectieve verwarmingswaarde met de formule (1):
Onafhankelijk van de vorm van het ingangssignaal bedraagt de waarde van de vormfactor die is aangenomen voor de bepaling van de effectieve verwarmingswaarde 1,11 en komt overeen met de factor voor een ideale sinus. Dit betekent dat de meting van de effectieve verwarmingswaarde alleen voor een sinusoïde golfbeweging de hoogste nauwkeurigheid geeft.
De meting van andere wisselstroomsignalen is bijzonder onnauwkeurig vanwege de verschillende waarden van de vormfactor kF. Bijvoorbeeld een blokgolf met een vulling van 50% levert een meetfout op van 11% omdat kF = 1,00.
Het gevolg hiervan is dat u in de praktijk alleen wisselspanningssignalen met een sinusoïde vorm juist en exact kunt meten. Instrumenten zonder true-RMS-functie zijn alleen geschikt voor het meten van de spanning van het lichtnet die meestal een sinusvorm heeft. Het meten van netwerkspanning met een dergelijk instrument kan onnauwkeurig zijn, omdat de stroom in ontvangers die worden gevoed door het lichtnet niet altijd een sinusvorm heeft.
Exacte meting van de effectieve verwarmingswaarde van willekeurige wisselstroomsignalen, niet-sinusoïde stroom en spanning vereist toepassing van een true-RMS-multimeter die de meting in overeenstemming met de definitie uitvoert.
De belangrijkste beperking van toepassing van true-RMS-multimeters is de snelheid van de signaalwisselingen uitgedrukt in:
- minimale frequentie,
- snelheid signaaltoename
- of de bandbreedte van het signaal.
Er bestaan veel praktijksituaties waarin het gebruik van instrumenten met true-RMS-functie noodzakelijk of gemotiveerd is, omdat we te maken hebben met niet-sinusoïde wisselstroom.
In de elektronica komen vaak signalen voor die tijdelijk een blokvorm, driehoekige vorm, zaagvorm of niet-sinusoïde vorm hebben en afwisselend zijn gemoduleerd. Hun effectieve verwarmingswaarde kan alleen exact worden gemeten met een true-RMS-multimeter.
Vaak is de netwerkstroom in het belastingcircuit vervormd en niet-sinusoïde door de niet-lineaire kenmerken van de ontvanger (bv. lampjes).
In systemen met gelijkstroomvoeding is het bijzonder populair om het vermogen te sturen met behulp van pulsbreedtemodulators PWM (bv. de besturing van koelventilators in computers, voedingen). In dat geval is het verloop van de belastingsstroom en de voedingsspanning gepulst en kan een blokvorm of een willekeurige vervorming aannemen, waardoor de meting van de effectieve verwarmingswaarde alleen mogelijk is met behulp van een true-RMS-multimeter.
Een vergelijkbaar meetprobleem vindt plaats in systemen die worden gevoed met een sinusoïde wisselspanning waarin besturing door middel van thyristors of triacs wordt toegepast (bv. verlichtingsdimmers). De belastingsstroom vindt slechts in korte tijdspannen plaats, omdat de voedingsspanning slechts via een deel van de netwerksinusoïde wordt ingeschakeld.
Een ander typisch geval is het meten van de effectieve verwarmingswaarde van de stroom die wordt afgenomen door schakelende DC-voedingen die algemeen worden toegepast in computers, monitors, laders en veel andere radio- en televisieapparatuur en huishoudelijke apparaten. Het verloop van de belastingsstroom is periodiek, maar heeft echter een gepulst karakter met een bijzonder hoge slewrate en korte tijdsduur. Dit betekent dat het merendeel van de moderne apparaten stroom afneemt waarvan de effectieve verwarmingswaarde uitsluitend exact gemeten kan worden met true-RMS-multimeters.
U kunt multimeters met true-RMS-functie ook op eenvoudige wijze gebruiken voor het bepalen van het werkelijke vermogen van een ontvanger als die een resistief karakter heeft. Het is voldoende om de exacte effectieve verwarmingswaarde te meten bij VRMS-belasting en de IRMS-stroom die door deze belasting loopt en vervolgens de meetresultaten te vermenigvuldigen. Op die manier laat de exacte meting van de voedingsspanning en belastingsstroom met true-RMS-multimeters ook exacte bepaling van het werkelijke vermogen van de ontvangers in systemen met impulsvoeding en wisselstroomvoeding toe.
Samengevat, multimeters met ingebouwde true-RMS-omzetter garanderen exacte meting van de meeste wisselstroom- en wisselspanningssignalen die u in de praktijk kunt tegenkomen. De aanzienlijk grotere functionaliteit en meetnauwkeurigheid van true-RMS-multimeters rechtvaardigen de iets hogere kosten van deze meetinstrumenten. Daarom zijn deze multimeters bestemd voor iedereen die een functionele en nauwkeurige multimeter nodig hebben voor een groot toepassingsbereik.