Меню

Среднее выпрямленное значение измеряемого напряжения



Измерение переменных напряжений

date image2015-05-26
views image1240

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Амплитудное, среднеквадратичное и средне-выпрямленное значения приняты для характеристики переменного напряжения и тока. — Амплитудное значение напряжения 2U m характеризует максимально возможное значение напряжения данной формы – максимальное отклонение от нуля (иногда называют пиковым). — Размах синусоидального напряжения равен 2U m. — Среднеквадратичное значение напряжения U. Его еще называют эффективным или действующим.

Среднеквадратичное значение переменного напряжения численно равно значению постоянного напряжения или тока, развивающего на некотором активном сопротивлении такую же мощность, как и данное переменное напряжение или ток.

Для синусоидальной формы среднеквадратичное значение в раз меньше U m, т.е.

Для других форм переменного напряжения это соотношение иное (см. табл. 3.1).

Применительно к симметричному синусоидальному напряжению говорят о средневыпря-мленном значении напряжения U ср.в. за полупериод. Для синусоидального напряжения оно имеет следующие соотношения:

Переменное напряжение характеризуется тремя значениями. Если при синусоидальной форме напряжения измеренное среднеквадратичное значение U = 1 В, то U ср.в. = 0,9 В, а размах напряжения 2U m = 2,8 В.

Приборы для измерения переменного напряжения

Структурная схема, показанная на рис. 3.1, лежит в основе переносных многопредельных вольтметров не требующих дополнительного питания.

Переменные напряжения звуковых частот (50. 20000 Гц) измеряют вольтметрами выпрямительной системы. Их еще называют детекторными, так как они представляют собой сочетание микроамперметра с детектором на полупроводниковых диодах.

Выпрямители могут быть однополупериод-ными рис. 3.2б или двухполупериодными рис. 3.2а. Вольтметры с двухполупериодными выпрямителями вдвое чувствительнее вольт-

метров с однополупериодными выпрямителями. Отклонение стрелки микроамперметра пропорционально средневыпрямленному значению измеряемого переменного напряжения. В подавляющем большинстве случаев шкалу прибора выпрямительной системы градуируют в среднеквадратичных значениях.

При несинусоидальной форме напряжения следует пользоваться средневыпрямленным значением измеряемого напряжения.

При этом, показания прибора следует умножить на коэффициент 0,45 (при однополупери-одном) или 0,9 (при двухполупериодном выпрямлении).

Рис. 3.1. Структурная схема вольтметров выпрямительной системы

При измерении вольтметром выпрямительной системы пульсирующих синусоидальных напряжений приборы будут реагировать не на переменную, а на постоянную составляющую U 0, равную средневыпрямленному значению напряжения: U ср.в. = U 0.

Чтобы измерить переменную составляющую пульсирующего напряжения, вольтметр выпрямительной системы подключают к измеряемой цепи через разделительный конденсатор, который «отрежет» постоянную составляющую U 0. Емкость такого конденсатора должна быть порядка 1 мкФ.

Вольтметр выпрямительной системы является составной частью всех комбинированных приборов. Диапазон измерений выбирают путем переключения добавочных или шунтирующих резисторов.

Источник

Параметры переменного напряжения

Содержание

  1. Среднее значение напряжения
  2. Средневыпрямленное значение напряжения
  3. Среднеквадратичное значение напряжения
  4. Как измерить среднеквадратичное значение напряжения
Читайте также:  Технология монтажа линий электропередачи напряжением до 1000в

Как вы помните из предыдущей статьи, переменное напряжение – это напряжение, которое меняется со временем. Оно может меняться с каким-то периодом, а может быть хаотичным. Но не стоит также забывать, что и переменное напряжение обладает своими особенными параметрами.

Среднее значение напряжения

Среднее значение переменного напряжения Uср – это, грубо говоря, площадь под осциллограммой относительно нуля за какой-то промежуток времени. Чтобы это понять, давайте рассмотрим вот такую осциллограмму.

Например,чему равняется среднее значение напряжения за эти два полупериода? В данном случае ноль вольт. Почему так? Площади S1 и S2 равны. Но все дело в том, что площадь S2 берется со знаком “минус”. А так как площади равны, то в сумме они дают ноль: S1+(-S2)=S1-S2=0. Для бесконечного по времени синусоидального сигнала среднее значение напряжения также равняется нулю.

То же самое касается и других сигналов, например, двухполярного меандра. Меандр – это прямоугольный сигнал, у которого длительности паузы и импульса равны. В этом случае его среднее напряжение также будет равняться нулю.

Средневыпрямленное значение напряжения

Чаще всего используют средневыпрямленное значение напряжения Uср. выпр. То есть площадь сигнала, которая “пробивает пол” берут не с отрицательным знаком, а с положительным.

средневыпрямленное значение напряжения будет уже равняться не нулю, а S1+S2=2S1=2S2. Здесь мы суммируем площади, независимо от того, с каким они знаком.

На практике средневыпрямленное значение напряжения получить легко, использовав диодный мост. После выпрямления синусоидального сигнала, график будет выглядеть вот так:

Для того, чтобы примерно узнать, чему равняется средневыпрямленное напряжение, достаточно узнать максимальную амплитуду синусоидального сигнала Umax и сосчитать ее по формуле:

Среднеквадратичное значение напряжения

Чаще всего используют среднеквадратичное значение напряжения или его еще по-другому называют действующим. В литературе обозначается просто буквой U. Чтобы его вычислить, тут уже простым графиком не отделаешься. Среднеквадратичное значение – это значение постоянного напряжения, который, проходя через нагрузку (скажем, лампу накаливания), выделяет за тот же промежуток времени такое же количество мощности, какое выделит в этой нагрузке переменное напряжение. В английском языке среднеквадратичное напряжение обозначается так: RMS (rms) – root mean square.

Связь между амплитудным и среднеквадратическим значением устанавливается через коэффициент амплитуды K a:

Вот некоторые значения коэффициента амплитуды K a для некоторых сигналов переменного напряжения:

Более точные значения 1,41 и 1,73 – это √2 и √3 соответственно.

Читайте также:  При включении фар падает напряжение бортовой сети

Как измерить среднеквадратичное значение напряжения

Для правильного замера среднеквадратического значения напряжения у нас должен быть мультиметр с логотипом T-RMS. RMS – как вы уже знаете – это среднеквадратическое значение. А что за буква “T” впереди? Думаю, вы помните, как раньше была мода на одно словечко: “тру”. “Она вся такая тру…”, “Ты тру или не тру?” и тд. Тру (true) – с англ. правильный, верный.

Так вот, T-RMS расшифровывается как True RMS – “правильное среднеквадратическое значение”. Мои токоизмерительные клещи могут замерять этот параметр без труда, так как на них есть логотип “T-RMS”.

Проведем небольшой опыт. Давайте соберем вот такую схемку:

Выставим на моем китайском генераторе частоты треугольный сигнал с частотой, ну скажем, 100 Герц

А вот осциллограмма этого сигнала. Внизу, в красной рамке, можно посмотреть его параметры

И теперь вопрос: чему будет равно среднеквадратическое напряжение этого сигнала?

Так как один квадратик у нас равняется 1 Вольт (мы это видим внизу осциллограммы в красной рамке), то получается, что амплитуда Umax этого треугольного сигнала равняется 4 Вольта. Для того, чтобы рассчитать среднеквадратическое напряжение, мы воспользуемся формулой:

Итак, смотрим нашу табличку и находим интересующий нас сигнал:

Для нас не важно, пробивает ли сигнал “пол” или нет, главное, чтобы сохранялась форма сигнала. Видим, что наш коэффициент амплитуды K a= 1,73.

Подставляем его в формулу и вычисляем среднеквадратическое значение нашего треугольного сигнала

Проверяем нашим прибором, так ли оно на самом деле?

Супер! И в правду Тrue RMS.

Замеряем это же самое напряжение с помощью моего китайского мультиметра

Он меня обманул :-(. Он умеет измерять только среднеквадратическое значение синусоидального сигнала, а у нас сигнал треугольный.

Самый интересный сигнал в плане расчетов – это двуполярный меандр, ну тот есть тот, который “пробивает пол”.

Его амплитудное Umax, средневыпрямленное Uср.выпр. и среднеквадратичное напряжение U равняется одному и тому же значению. В данном случае это 1 Вольт.

Вот вам небольшая картинка, чтобы не путаться

  • Сред. – средневыпрямленное значение сигнала. Это и есть площадь под кривой
  • СКЗ – среднеквадратичное напряжение. Как мы видим, для синусоидальных сигналов, оно будет больше, чем средневыпрямленное.
  • Пик. – амплитудное значение сигнала
  • Пик-пик. – размах или двойная амплитаду. Или иначе, амплитуда от пика до пика.
Читайте также:  Плата для стабилизатора напряжения ресанта 15000вт

Так что же все-таки показывает мультиметр при измерении переменного напряжения? Показывает он НЕ амплитудное, НЕ среднее и НЕ среднее выпрямленное напряжение, а среднее квадратическое, то есть действующее напряжение! Об этом всегда помним.

Источник

6 Выпрямители среднего значения

Выпрямители среднего значения дают на выходе напряжение, постоянная составляющая которого пропорциональна среднему значению выпрямленного входного напряжения. Работа подобных выпрямителей, как правило, основывается на том, что при одной полярности входное напряжение с некоторым масштабным коэффициентом подается на выход, а при другом – выходное напряжение поддерживается равным нулю (однополупериодный выпрямитель) или инвертированному входному напряжению (двухполупериодный выпрмитель). В последнем случае, если обеспечено равенство масштабных напряжений для прямого и инвертированного входных сигналов, то устройство может применяться в качестве формирователя моделя входного сигнала: выходное напряжение оказывается пропорциональным абсолютному значению входного. Использование ОУ в точных выпрямителях преследует цель уменьшить погрешности преобразования, обусловленные неидеальными вольт-амперными характеристиками диодов.

Рисунок 18 — Схема активного выпрямителя среднего значения напряжения.

На рисунке 18 показана схема простого выпрямителя среднего значения напряжения. Выпрямитель построен на основе инвертирующего усилителя, ОУ1 содержащнго диоды в цепи обратной связи. При положительной полярности входного сигнала открыт диод VD1 и обратная связь замыкается через резистор R2. При отрицательной полярности Uвх ток обратной связи течет через диод VD2 и резистор R3. Таким образом, при синусоидальном входном сигнале на зажимах Uвых1 будут присутствовать положительные полуволны напряжения, а на зажимах Uвых2 – отрицательные, соответствующие однополупериодному выпрямлению входного сигнала. Поскольку открытый диод входит в прямую цепь замкнутого контура, то падение напряжения на нем практически не сказывается на выходном напряжении. Поэтому при Uвх>0 получаем Uвых=0, Uвых2=- UвхR2/R1, а при Uвх 0), то справедливо равенство .

Если же открыт диод VD2 (Uвх -11 . Это достигается комплексным применением различных методов — поразрядный контроль, прямое заполнение битового потока, проверка пакета сообщений CRC-полиномом с Хемминговым интервалом d=6, контроль формы пакета сообщений, подтверждение правильного приема пакета данных.

Наличие большого количества адаптеров (мостов) между разными типами интерфейсов позволяет легко решать проблему совместимости устройств. Часто решение всего комплекса проблем оказывается возможным в рамках номенклатуры микросхем одной фирмы. Так, в каталогах известных компаний STMicroelectronics, Maxim наряду с широким набором интерфейсных схем семейства RS-232 имеется богатый выбор интерфейсных микросхем USB, CAN и упрощенной модификации LIN.

Источник