Tensione rettificata e sua lettura su tester

[stefanopc]

Per affrontare il problema dei multimetri ci sarebbe da capire come il progettista ha implementato questa funzione.
Forse in uno strumento portatile "serio" di fascia medio alta si potrebbe utilizzare un integrato che fa veramente la conversione RMS con qualsiasi forma d'onda in ingresso dalla continua a 200KHz per esempio utilizzando un chip dedicato come quello in allegato.
Nel primo Pdf l'autore cita 4 strumenti di riferimento (a conversione termica-bolometrica) e in ultima pagina da un giudizio comparativo con gli altri sistemi di misura.

Io lo sto utilizzando in un progetto con ottimi risultati.
Forse in un multimetro da 400 euro e oltre un integrato di questo genere lo potrebbero prevedere visto che è in produzione dal 2007.
Per frequenze basse come 100 Hz con un Adc discretamente rapido campionando ad esempio a 8KHz e facendo la media su molte letture si dovrebbe avere una "integrazione " abbastanza precisa.

Ciao

[GioArca67]

E' risaputo che il valore efficace della tensione continua pulsata in uscita da un ponte rettificatore vale Vmax/√2,cioè Vpeak/1,414.

L'unica cosa che davvero dovrebbe essere risaputa è che la tensione continua ha ampiezza COSTANTE nel tempo, per definizione, e che una tensione pulsata ha ampiezza VARIABILE nel tempo: quindi tensione continua pulsata è un ossimoro e non esiste nella realtà, ma solo come possibile figura immaginaria retorica.
SPOILER: non esistono nemmeno Vrms, Wrms ed amenità simili.

Normalmente non viene però precisato il significato del valore letto su un multimetro, digitale o analogico che sia, in modalità DC (perché trattasi comunque di tensione unidirezionale o unipolare che dir si voglia, anche se variabile).

E' precisato in ogni manuale: in modalità DC un multimetro o tester o quel che vuoi chiamarlo, misura una tensione che si suppone non vari di ampiezza nel tempo: essa, per definizione, abbiamo detto essere COSTANTE.

Per cui se con un multimetro in modalità DC tenti di misurare qualcosa che CONTINUO NON E', non troverai alcun valore sensato, e quel che rileverai dipende dalle caratteristiche costruttive dello specifico strumento usato.

Detto questo.

Se l'OP ha voglia di capirci qualcosa che prenda uno scaldabagno (scaldaacqua elettrico) ed esamini come è fatto ed il suo funzionamento.
Si ponga poi la seguente domanda: posso collegarlo indifferentemente ad una sorgente di tensione alternata o ad una continua e vederlo comunque funzionare?

Poi prenda un pentolino con 250ml d'acqua e lo metta su un fornello medio (elettrico o a gas poco cambia).
Accendere alla massima potenza per 3 minuti e misurare ogni 30s la temperatura dell'acqua; poi spegnere per 3 minuti e proseguire le misurazioni, di nuovo al massimo per 3 minuti sempre misurando, di nuovo spento per 3 minuti sempre misurando.

Dopo di che scriveremo qualche formula semplice.

[EcoTan]

Trovo su Wikipedia:

"radice della media dei quadrati", in inglese root mean square, da cui la sigla RMS

che mi sembra veritiero.
Ma se è vero che in inglese l'aggettivo o il partitivo complenento di specificazione, precede il sostantivo cui si riferisce, non dovrebbe dirsi al contrario square mean root quindi SMR?

[franco05]

GioArca67 : non mi sembra il caso di fare a tutti i costi i puristi in ambito terminologico , in ogni caso in rete esiste tale terminologia , basta sapere a cosa si allude, spiegandolo con una breve definizione eventualmente. Inoltre le formule per il calcolo approssimativo della tensione di picco della pulsata a partire dal valore efficace dell' alternata (a meno delle perdite nei diodi) esistono eccome e si trovano anche queste in rete e Wikipedia.
Per quanto riguarda la precisazione del valore letto al multimetro in modalità DC mi riferivo ovviamente alla pulsata, è ovvio che i manuali riportano le specifiche per le misure in trueDC e trueAC ! Non è invece altrettanto ovvio, almeno per me, che i valori che ho rilevato siano casuali e privi di senso, almeno nel caso dell' ICE.
In conclusione gli appunti gratuiti fatti solo per polemizzare lasciano il tempo che trovano.

[MarcoD]

dal post 8:

Chiedo scusa e correggo il testo :
Aggiungo altro : se si misura la stessa onda con l' ICE in modalità di tensione alternata si ottengono 6,6V (che potrebbe essere quasi il valore medio di una alternata a 10V di picco), con i digitali si ottiene un valore di 1,55 che sinceramente non so proprio interpretare!
Il non movimento dell' ago dell' ICE si ha ovviamente misurando una alternata in modalità continua.

Se a un voltmetro numerico predisposto per misure in alternata, si applica una tensione pulsante di 10 V di picco, forse discrimina internamente:
-Il valore medio 6,36 V
-la componente della prima armonica (fondamentale) della tensione alternata
- le armoniche successive (le filtra, le esclude)

La componente della prima armonica avrà una ampiezza in picco picco minore di 5V,
togliamo le cuspidi attorno agli zero volt composte da armoniche,
Supponiamo rimanga un 4,4 Vpp, il cui valore efficace è circa 1,56 V, non troppo diverso dai 1,55 V riscontrati.
Quindi si può supporre che il voltmetro elettronico in AC, toglie la componente continua,
filtra la fondamentale e ne visualizza il valore efficace.
Per una controprova, se inverti i puntali del voltmetro, segna in AC sempre lo stesso valore?

Ancora una domanda: Dai dati tecnici, il tuo voltmetro in AC, ha una banda passante, per esempio da 20 a 2 kHz? Ossia è in grado di misurare il valore efficace di una tensione sinusoidale di soli per esempio 5 Hz o no ?

[stefanopc]

Mi sembra che lo scopo della discussione sia arrivare a misurare correttamente il valore efficace di una pulsata di ampiezza 5.12Vpp.
Praticamente quindi corrisponde al valore Rms di una sinusoide simmetrica di 5.12Vp.
Il valore calcolato sarebbe VRms = 3.63V.
Tutti gli strumenti INVECE indicano 3.11V.

Avrei due idee da proporre.

A) osservando la sinusoide sull'oscilloscopio mi sembra molto "magra" e mi da l'impressione di essere derivata da una triangolare arrotondata.
Se fosse così potrebbe questo essere la causa della differenza.
La tensione in misura è quindi una vera sinusoide o la uscita di un DDS non troppo accurata.
B) In ufficio ho uno strumento recente che dovrebbe avere due scale di tensione.
1- V ac
2 - V dc+ac
Questo "potrebbe" misurare correttamente una forma d'onda pulsata ( con componente continua).

Lunedì eventualmente faccio una prova.

Ps. Per fare un po' di chiarezza (come si vede nell' oscilloscopio) la tensione in misura è una pulsante di 5.12Vpp.

Ciao

[franco05]

Per MarcoD : grazie al momento per la risposta.Vorrei inizialmente farti notare,come ho scritto nel 1°messaggio che "Il valore della tensione riportato sul generatore di funzioni è 10 ma in realtà è circa 5 come anche si evince dall'oscilloscopio". Ho poi ricontrollato la tensione della stessa onda pulsata di 5,12 V di picco sull'ICE in alternata ed effettivamente mi dà 6,6V, valore vicino a quello di una tensione alternata di 10Vpeak,ma in questo specifico contesto non riesco a vederne un significato.
Per quel che riguarda le bande passanti il multimetro Tenma mi segnala una Risposta in frequenza < o =1KHz,
per il DMM Fluke non ho controllato ma mi pare sia anche superiore(2000Hz?), sul manuale ICE non trovo nulla se non che può misurare frequenze fino a 5000Hz.
Giusta osservazione quella del cambio puntali,ci avevo pensato anch'io:vado a controllare e riferisco.
Allora, con i DMM nessun cambiamento(sempre 1,55V), invece con l'ICE analogico si hanno 6,6V solo quando il puntale nero è collegato al coccodrillo nero (negativo) del generatore , altrimenti invertendo i puntali l'ago non si sposta! Ho anche controllato in modo pratico la risposta in frequenza: i DMM rilevano una tensione alternata anche alle frequenze più basse ma sotto i 20Hz cominciano a sottostimare l'RMS sempre di più; viceversa l'ICE rimane accurato fino a 1 Hz solo che alle bassissime freq. l'ago oscilla sempre più ed è impossibile vedere il valore medio !

[franco05]

Per stefanopc : beh, sì , lo scopo è anche quello di misurare nello specifico l' RMS di una pulsata da 5,12Vp, ma il discorso è più ampio e si allarga al significato dei valori dei tester e dell'oscillo che stranamente,ma solo in modalità continua, sono tutti quasi uguali al valore medio della pulsata(anche se qualcuno sostiene che non ha senso parlare di RMS e tensione media per una pulsata!!). Per la forma d'onda riportata sull'oscillo ti posso assicurare che se abbasso il tempo di scansione vengono fuori delle sinusoidi perfette: il generatore funziona OK! E' solo una questione di frequenza che le fa sembrare magre! E poi ho misurato parecchie volte sinusoidi AC dello stesso generatore e i valori RMS sono sempre corretti (anche sull'oscilloscopio).
Comunque, davvero, prova anche tu.

Ciao

[MarcoD]

Per quel che riguarda le bande passanti il multimetro Tenma mi segnala una Risposta in frequenza < o =1KHz,
per il DMM Fluke non ho controllato ma mi pare sia anche superiore(2000Hz?), sul manuale ICE non trovo nulla se non che può misurare frequenze fino a 5000Hz.

Ho anche controllato in modo pratico la risposta in frequenza: i DMM rilevano una tensione alternata anche alle frequenze più basse ma sotto i 20Hz cominciano a sottostimare l'RMS sempre di più; viceversa l'ICE rimane accurato fino a 1 Hz solo che alle bassissime freq. l'ago oscilla sempre più

Quindi i DMM in CA, al di sotto di una certa frequenza funzionano male, ossia avranno un condensatore in serie che taglia la componente continua.

Il vecchio ICE ha un solo diodo, raddrizzatore a una semionda, se gli applichi una sinusoide (che ovviamente è simmetrica) , lui ne misura il valore medio, poi lo visualizza in valore efficace (usando anche una scala particolare che compensa la caduta di tensione nel diodo).

L'argomento delle forme d'onda mi interessa per verificare la correttezza delle mie conoscenze.

Riporto i miei ragionamenti per riceverne conferma o critiche.

Riguardo la tensione pulsante raddrizzata a doppia semionda, a mia sensazione dovrebbe avere lo stesso valore efficace della tensione prima del raddrizzamento (supponendo nulla la caduta nei diodi).
Se penso di alimentare un resistore, questo deve scaldare nello stesso modo con sinusoidale o pulsante doppia sinusoide.

E' diverso se alimento un motore a spazzole per tensione continua, questo è sensibile al valore medio della tensione.
altro caso se alimento un motore a spazzole con eccitazione serie (motore universale ?),
dovrebbe funzionare indifferentemente con tensione continua o alternata (a parte perdite nel ferro per isteresi e correnti parassite).
Dovrebbe essere sensibile al valore medio sia di una pulsante sia di una alternata considerata in modulo (che poi è una pulsante).

Commenti ?

[GioArca67]

Comunque la forma d'onda raddrizzata ha una cuspide, quindi frequenze infinite, quindi i multimetri la leggono deformata perché filtrata passa basso (o passa banda), quindi tentare di fare moltiplicazioni o divisiione per ha poco senso, quindi sono nati i True RMS, che True tanto non sono...

La funzione raddrizzata è


Il cui valore di picco è ovviamente 5.12V, mentre il valore RMS



che coincide col valore RMS della sinusoide non raddrizzata,

prendiamo la prima armonica



Se di questa calcoliamo il valore RMS viene


Tanto per paragone il valore RMS della triangolare vale 2.957 V.

Di seguito un confronto
in fucsia RMS della sinusoide, in verdino quello della prima armonica della raddrizzata; quella verde è (circa) quel che vede il multimetro, ci sono anche quella a 400Hz, a 800Hz ecc fino alla banda passante. Verso lo zero la curva vista dal multimetro è molto meno arrotondata, quindi il valore RMS letto sale qualche centesimo.