Igazi effektív effektus átalakító tervezése az ic ad736 használatával

A True-RMS vagy TRMS egy olyan típusú átalakító, amely az RMS értéket egyenértékű egyenértékre alakítja. Itt ebben az oktatóanyagban megismerhetjük a valódi RMS-DC átalakítót, hogyan működik és hogyan befolyásolhatják a mérési módszerek a megjelenített eredményeket.

Mi az RMS?

Az RMS a Root Mean Square rövidítése. Definíció szerint váltakozó elektromos áram esetén az RMS értéke egyenértékű egy egyenfeszültséggel, amely ugyanolyan teljesítményt vezet be egy ellenállásba.

Valódi RMS IC AD736

Az IC AD736 kevés funkcionális alszakasszal rendelkezik, mint például a bemeneti erősítő, a teljes hullámú egyenirányító (FWR), az RMS mag, a kimeneti erősítő és az előfeszítő rész. A bemeneti erősítő MOSFET-ekből épül fel, ezért felelős ennek az IC-nek a nagy impedanciájáért.

A bemeneti erősítő után van egy precíziós teljes hullámú egyenirányító, amely felelős az RMS mag meghajtásáért. A négyzetezés, az átlagolás és a négyzetgyökeresítés alapvető RMS műveleteit a magban egy külső átlagoló CAV kondenzátor segítségével hajtják végre. Felhívjuk figyelmét, hogy CAV nélkül a javított bemeneti jel feldolgozatlanul halad át a magon.

Végül egy kimeneti erősítő puffereli az RMS mag kimenetét, és lehetővé teszi az opcionális aluláteresztő szűrés elvégzését a külső CF kondenzátoron keresztül, amely az erősítő visszacsatolási útvonalán keresztül csatlakozik.

Az IC AD736 jellemzői

• Az IC tulajdonságait az alábbiakban soroljuk fel
• Nagy bemeneti impedancia: 10 ^ 12 Ω
• Alacsony bemeneti torzítóáram: maximum 25 pA
• Nagy pontosság: ± 0,3 mV ± 0,3% az olvasás
• RMS konverzió legfeljebb 5 jeligényű tényezőkkel
• Széles tápellátási tartomány: +2,8 V, −3,2 V - ± 16,5 V
• Alacsony teljesítmény: 200 µA maximális tápfeszültség
• Pufferolt feszültség kimenet
• A megadott pontossághoz nincs szükség külső kárpitozásra

Megjegyzés: Felhívjuk figyelmét, hogy a funkcionális blokkdiagram, a funkcionális leírás és a szolgáltatások listája az adatlapból származik, és az igényeknek megfelelően módosul.

Valódi RMS-DC mérési módszerek

Elsősorban három módszer áll rendelkezésre, amelyeket a DVM használ az AC mérésére, ezek

• True-RMS mérés
• Átlagos javított mérés
• True-RMS AC + DC mérés

True-RMS mérés

A True-RMS egy meglehetősen elterjedt és népszerű módszer minden formájú és méretű dinamikus jel mérésére. True-RMS multiméterben a multiméter kiszámítja a bemeneti jel RMS értékét és megmutatja az eredményt. Éppen ezért nagyon pontos összehasonlítás egy átlagos javított mérési módszerrel.

Átlagos javított mérés

Egy átlagos javított DVM esetén a bemeneti jel átlagát vagy átlagát veszi, megszorozza 1,11-gyel, és megjeleníti az RMS értéket. Tehát azt mondhatjuk, hogy ez egy átlagos javított RMS kijelző multiméter.

True-RMS AC + DC mérés

A True-RMS multiméter hiányosságainak kiküszöbölésére létezik True-RMS AC + DC mérési módszer. Ha egy PWM jelet True-RMS multiméterrel mérne, akkor rossz értéket fog olvasni. Értsük meg ezt a módszert néhány képlettel és videóval, keressük meg a videót a bemutató végén.

Számítás a True RMS konverterhez

Az RMS értéke

A képlet kiszámításához RMS értéket írja le, mint

Ha figyelembe vesszük a számítást

V (t) = Vm Sin (wt) 0

Ez arra forr

Vm / (2) ^1/2

Az átlagos érték

Az átlagos érték kiszámítására szolgáló képletet a következők írják le

Ha figyelembe vesszük a számítást

V (t) = Vm Sin (wt) 0

Ez arra forr

2Vm / ᴫ

Példa számításra Valódi RMS-DC átalakító

1. példa

Ha figyelembe vesszük az 1 V csúcs-csúcs feszültséget, és ezt a képletbe vesszük az effektív effektív feszültség kiszámításához, VRMS = Vm / √2 = 1 / √2 =, 707V

Figyelembe véve 1 V csúcs-csúcs feszültséget, és beillesztve a képletbe az átlagos feszültség kiszámításához, VAVE = 2VM / π = 2 * 1 / π = 2 / π = 0,637V

Ezért egy nem valós RMS DVM esetén az értéket 1,11-es tényezővel kalibrálják, amely a VRMS / VAVE = 0,707 / 637 = 1,11 V értékből származik.

2. példa

Most van egy csúcstól csúcsig terjedő tiszta AC szinusz hullám, 5 V, és közvetlenül tápláljuk azt egy DVM-be, amely valódi RMS képességekkel rendelkezik, erre a számításra szükség lenne, VRMS = Vm / √2 = 5 / √2 = 3,535V

Jelenleg 5 V csúcs-csúcs tiszta tiszta szinusz hullámunk van, és közvetlenül tápláljuk azt egy DVM-be, amely egy átlagos javított DVM, erre a számításra szükség lenne, VAVE = 2VM / π = 2 * 5 / π = 10 / π = 3,183V

Ezen a ponton az átlagos DVM-ben látható érték nem egyenlő az RMS DVM- mel, ezért a gyártók keményen kódolják az 1.11V tényezőt a hiba kompenzálására.

Tehát lesz, VAVE = 3,183 * 1,11 = 3,535 V

Tehát a fenti képletek és példák alapján bebizonyíthatjuk, hogy egy nem valós RMS multiméter hogyan számítja ki az AC feszültséget.

De ez az érték csak a tiszta szinusz hullámformára vonatkozik. Tehát láthatjuk, hogy valódi RMS DVM-ekre van szükségünk a nem szinuszos hullámforma megfelelő méréséhez. Ellenkező esetben hibát kapunk.

Szem előtt tartandó dolgok

A gyakorlati alkalmazásra vonatkozó számítások elvégzése előtt ismerni kell néhány tényt, hogy megértsük a pontosságot, miközben az RMS feszültségeket mérjük az AD736 IC segítségével.

Az AD736 adatlapja elmondja a két legfontosabb tényezőt, amelyeket figyelembe kell venni annak a hibaszázaléknak a kiszámításához, amelyet ez az IC produkál az RMS érték mérése közben.

1. Frekvencia válasz
2. Címerfaktor

Frekvencia válasz

A grafikon görbéinek megfigyelésével megfigyelhetjük, hogy a frekvenciaválasz nem állandó az amplitúdóval, de minél alacsonyabb az amplitúdója, amelyet az átalakító IC bemenetében mért, a frekvencia-válasz csökken, és az alsó mérési tartományokban 1mv körül van, hirtelen csökken néhány kHz.

Az adatlap néhány ábrát ad erről a témáról, amelyet alább láthat

A pontos mérés határértéke 1%

Tehát egyértelműen láthatjuk, hogy ha a bemeneti feszültség 1mv és a frekvencia 1 kHz, akkor az már eléri az 1% -os további hibajelzést. Feltételezem, hogy most megérti a többi értéket.

MEGJEGYZÉS: A frekvencia-válasz görbét és a táblázatot az adatlap veszi át.

Címerfaktor

Egyszerűbben kifejezve: a csúcstényező a csúcsérték és az effektív érték aránya.

Cím-tényező = VPK / VRMS

Például, ha egy tiszta szinusz hullámot veszünk figyelembe, amelynek amplitúdója:

VRMS = 10V

A csúcsfeszültség lesz

VPK = VRMS * √2 = 10 * 1,414 = 14,14

Ezt az alábbi, a wikipédiából készített képből jól látható

Az alábbi táblázat az adatlapból azt mondja nekünk, hogy ha a számított csúcstényező 1 és 3 között van, akkor további 0,7% -os hibára számíthatunk, különben a PWM jelre igaz 2,5% -os további hibát kell figyelembe vennünk.

A valódi RMS konverter vázlata az IC AD736 használatával

Az RMS átalakító alábbi vázlata az adatlapból származik, és igényeink szerint módosul.

Szükséges alkatrészek

Sl. Nem	Alkatrészek	típus	Mennyiség
1	AD736	IC	1
2	100K	Ellenállás	2
3	10uF	Kondenzátor	2
4	100uF	Kondenzátor	2
5.	33uF	Kondenzátor	1
6.	9V	Akkumulátor	1
7	Egy nyomtávú huzal	Generikus	8.
8.	Transzformátor	0 - 4,5 V	1
9.	Arduino Nano	Generikus	1
10.	Kenyérlemez	Generikus	1

Valódi RMS-DC átalakító - Gyakorlati számítások és tesztelés

A demonstrációhoz a következő berendezést használják

1. Meco 108B + TRMS multiméter
2. Meco 450B + TRMS multiméter
3. Hantek 6022BE oszcilloszkóp

Amint az a sematikus ábrán látható, egy bemeneti csillapítót használnak, amely alapvetően feszültségosztó áramkör az AD736 IC bemeneti jelének csillapítására, mivel ennek az IC-nek a teljes skálájú bemeneti feszültsége 200 mV MAX.

Most, hogy tisztázunk néhány alapvető tényt az áramkörről, kezdjük el a gyakorlati áramkör számításait.

RMS-számítások 50 Hz-es váltóáramú szinuszhullámra

Transzformátor feszültsége: 5,481 V RMS, 50 Hz

Az R1 ellenállás értéke: 50,45K

Az R1 ellenállás értéke: 220R

A transzformátor bemeneti feszültsége

Most, ha ezeket az értékeket feltesszük egy online feszültségosztó kalkulátorba, és kiszámítjuk, akkor 0,02355V VAGY 23,55mV kimeneti feszültséget kapunk

Most az áramkör bemenete és kimenete jól látható.

A jobb oldalon a Meco 108B + TRMS multiméter mutatja a bemeneti feszültséget. Ez a feszültségosztó áramkör kimenete.

A bal oldalon a Meco 450B + TRMS multiméter mutatja a kimeneti feszültséget. Ez az AD736 IC kimeneti feszültsége.

Most láthatja, hogy a fenti elméleti számítás és mind a multiméter eredményei közel vannak, tehát egy tiszta szinuszhullám esetében ez megerősíti az elméletet.

A mérési hiba mindkét multiméter eredményben a tűrésükből adódik, és bemutatás céljából a hálózati 230 V AC bemenetet használom, amely az idő múlásával nagyon gyorsan változik.

Ha kétségei vannak, nagyíthatja a képet, és láthatja, hogy a Meco 108B + TRMS multiméter váltakozó áramú, a Meco 450B + TRMS multiméter pedig DC üzemmódban van.

Ezen a ponton nem zavartam magam a hantek 6022BL oszcilloszkópom használatával, mert az oszcilloszkóp nagyjából használhatatlan, és csak ezen alacsony feszültségszinteken mutat zajt.

Számítások a PWM jelre

Bemutatás céljából egy PWM jelet állítanak elő egy Arduino segítségével. Az Arduino kártya feszültsége 4,956 V, a frekvencia majdnem 1 kHz.

Max Arduino Board feszültség: 4.956V, 989.3Hz

Az R1 ellenállás értéke: 50,75K

Az R1 ellenállás értéke: 220R

Bemeneti feszültség az Arduino táblán

Most tegye ezeket az értékeket egy online feszültségosztó számológépbe, és számolja ki, így 0,02141V VAGY 21,41mV kimeneti feszültséget kapunk.

Ez a bemeneti PWM jel csúcsfeszültsége, és az RMS feszültség megtalálásához egyszerűen el kell osztanunk √2-vel, így a számítás

VRMS = Vm / √2 = 0,02141 / √2 = 0,01514V vagy 15,14mV

Elméletileg egy True-RMS multiméter könnyen képes lesz kiszámolni ezt az elméletileg kiszámított értéket.

DC üzemmódban

AC üzemmódban

A képen látható transzformátor ott ül és nem csinál semmit. Ezzel láthatja, hogy nagyon lusta ember vagyok.

Szóval mi a probléma?

Mielőtt bárki megugrik és azt mondja, hogy rosszul hajtottuk végre a számításokat, hadd mondjam el, hogy jól elvégeztük a számításokat, és a probléma a multiméterekben van.

A DC üzemmódban a multiméterrel egyszerűen az átlagot a bejövő jelet, ki tudjuk számítani.

Tehát a bemeneti feszültség 0,02141V, és az átlagos feszültség megszerzéséhez egyszerűen megszorozza az értéket 0,5- tel.

Tehát a számítás

VAVE = 0,02141 * 0,5 = 0,010705V vagy 10,70mV

És ezt kapjuk a multiméter kijelzőjén.

Az AC üzemmódban a bemeneti kondenzátor a multiméter blokkolja a DC komponens a bemeneti jel, így a számítás válik nagyjából ugyanaz.

Amint ezt jól láthatja, ebben a helyzetben mindkét olvasat teljesen téves. Tehát nem bízhat a multiméter kijelzőjében. Éppen ezért léteznek True RMS AC + DC képességekkel rendelkező multiméterek, amelyek könnyen képesek pontosan megmérni ezt a fajta hullámformát. Például az extech 570A egy multiméter, valódi RMS AC + DC képességekkel.

Az AD736 egyfajta IC, amelyet az ilyen típusú bemeneti jelek pontos mérésére használnak. Az alábbi kép az elmélet bizonyítéka.

Most kiszámítottuk az effektív feszültséget 15,14 mV-ra. De a multiméter 15,313 mV-ot mutat, mert nem vettük figyelembe az AD736 IC csúcstényezőjét és frekvencia-válaszát.

Ahogy kiszámítottuk a csúcstényezőt, ez a számított érték 0,7% -a, tehát ha matematikát végzünk, 0,00010598 vagy 0,10598mV

Így, Vout = 15,14 + 0,10598 = 15,2459 mV

Vagy

Vout = 15,14 - 0,10598 = 15,0340mV

Tehát a Meco 450B + multiméter által megjelenített érték egyértelműen a 0,7% -os hibatartományon belül van

Arduino kód a PWM generáláshoz

Szinte elfelejtettem megemlíteni, hogy ezt az Arduino kódot használtam a PWM jel előállításához 50% -os munkaciklussal.

int OUT_PIN = 2; // négyzetes hullám 50% -os ciklussal érvénytelen beállítással () {pinMode (OUT_PIN, OUTPUT); // a tű meghatározása kimenetként} void loop () {/ * * ha 500 mikroszekundumot másodpercre konvertálunk, akkor 0.0005S-t kapunk * most, ha az F = 1 / T képletbe vesszük, akkor F = 1 / 0,0005 = 2000 lesz * a tű 500 uS-on be van kapcsolva és 500 us-ig kikapcsol, így a * frekvencia F = 2000/2 = 1000Hz lesz vagy 1Khz * * / digitalWrite (OUT_PIN, HIGH); késleltetés mikroszekundum (500); digitalWrite (OUT_PIN, LOW); késleltetés mikroszekundum (500); }

Itt többet megtudhat a PWM előállításáról az Arduino segítségével.

Óvintézkedések

Az AD736 True RMS - DC átalakító IC messze a legdrágább 8-PIN PDIP IC, amellyel dolgoztam.

Miután teljesen megsemmisítettem az ESD-t, megfelelő óvintézkedéseket tettem és földhöz kötöttem magam.

Áramkör-fejlesztések

A bemutatóhoz egy forrasztás nélküli kenyérlemezben készítettem az áramkört, ami abszolút nem ajánlott. Ezért nő a mérési hiba egy bizonyos frekvenciatartomány után. Ez az áramkör szüksége van egy megfelelő PCB a megfelelő s tar-alaplapnak a megfelelő működés érdekében.

True RMS - DC átalakító alkalmazásai

-Ban használják

• Nagy pontosságú voltmérők és multiméterek.
• Nagy pontosságú, nem szinuszos feszültségmérés.

Remélem tetszett ez a cikk, és valami újat tanultál belőle. Ha kétségei vannak, kérje az alábbi megjegyzéseket, vagy használhatja fórumunkat a részletes megbeszéléshez.

Az alábbiakban részletes videót mutatunk be a teljes számítási folyamatról.