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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Messtechnik: DC Anteil eines Sinusförmigen Signals bestimmen


Autor: Messtechnik (Gast)
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Hallo

Habe aktuell ein Problem aus der Messtechnik. Wie kann man den DC Anteil 
eines sinusförmigen Signals (Spannung oder Strom) möglichst genau 
bestimmen? Aktuell verwende ich ein TRMS Multimeter und schalte die 
Messbereiche zwischen AC- und DC-Messung um. Da ich in der Messtechnik 
nicht so erfahren bin kann ich die Spezifikationen des Instruments nicht 
so richtig interpretieren. Wie kann ich herausfinden wie genau mein 
Instrument den DC-Anteil eines Sinusformigen Signals bestimmen kann? 
Welche weiteren Messtechnischen Verfahren gibt es noch?

Viele Grüsse

ein Gast ;-)

Autor: Bernd (Gast)
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Oszilloskop

Autor: Felix (Gast)
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Bitte korrigiert mich, wenn ich hier falsch liege, aber ich wuerde da 
nen aktiven Tiefpass nehmen. Dahinter dann nen Operationsverstaerker 
(falls das Signal klein ist).

Und dann einfach per ADC oder Multimeter auslesen. Hat meiner Meinung 
nach den Vorteil, dass du sowas AC als auch DC Signal gleichzeitig genau 
messen kannst.

Gruesse,
Felix

Autor: Peter R. (pnu)
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Beim TRMS Multimeter gibt es zwei Varianten:

Die "exakte" Version zeigt den Effektivwert an, inklusive 
Gleichspannungsanteil, also Wurzel aus DC-quadrat plus AC-quadrat.

Die "übliche" Version trennt den DC-Anteil ab und misst den Effektivwert 
des AC-Anteils alleine bzw. den DC Anteil alleine.

Bei einer Rechteckspannung, die gleichmäßig zwischen 0V und 5V 
umschaltet,
zeigt:
Die "exakte" Version 2,5V mal Wurzelaus 2, also 3,54 V an.

Die "übliche" Version zeigt im DC-Bereich 2,50V an und im AC-Bereich 
2,50 V.

Autor: Flo (Gast)
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DC-Messung mit einem normalen Multimeter misst den Gleichanteil (da 
eingebauter Tiefpass),
AC-Messung den Wechselanteil (da über Kondensator 
gleichstromentkoppelt),
True-RMS macht beides gleichzeitig.

So isses auf jeden Fall bei meinem ;-)

Autor: Peter R. (pnu)
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@Flo

Dann hast Du offensichtlich die "exakte" Version, das muss aber nicht 
sein.
Die "übliche" Version gibt es immer wieder.

Einfacher Test, ob "üblich" oder "exakt":

Eine Gleichspannung anlegen, die wird bei "exakt" auch im AC-Bereich 
angezeigt, bei "üblich" nicht.

Autor: ... (Gast)
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Messtechnik schrieb:
> eines sinusförmigen Signals

hängt wohl auch noch von der Frequenz ab?

Ich würde ein Oszilloskop nehmen.

Autor: ... (Gast)
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Peter R. schrieb:
> Die "exakte" Version zeigt den Effektivwert an, inklusive
> Gleichspannungsanteil, also Wurzel aus DC-quadrat plus AC-quadrat.

und

Peter R. schrieb:
> Bei einer Rechteckspannung, die gleichmäßig zwischen 0V und 5V
> umschaltet, zeigt:
> Die "exakte" Version 2,5V mal Wurzelaus 2, also 3,54 V an.

Sorry, aber das kann ich jetzt nicht nachvollziehen. Kannst du das mal 
erklären?

Autor: Messtechnik (Gast)
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Hallo

Vielen Dank für die Unterstützung, ein paar Hinweise habe ich schon 
euren Antworten bekommen, mal sehen wie mich das weiterbringt :-)

Autor: Messtechnik (Gast)
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Hallo

Eine Erweiterung meiner Frage ist die Bewertung der Messung unter 
Berücksichtigung des Messbereichs.

Wie ist das wenn der DC-Anteil in Bezug auf den Spitzenwert des Sinus 
sehr klein ist also bspw. eine Spannung von 90V (Uss) mit einem 
DC-Anteil im mV Bereich beaufschlagt ist?
Um den AC-Anteil "richtig" zu messen sollte das Instrument in diesem 
Beispiel über einen Messbereich von 100V AC verfügen (also Messung im 
obersten Drittel, des Messbereichs).
Wie qualitativ ist dann die Messung des DC-Anteils wenn dieser sehr 
klein ist?

Autor: U. B. (pasewalker)
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> Wie qualitativ ist dann die Messung des DC-Anteils wenn dieser sehr
> klein ist?

Da gilt

U(TRMS)gesamt = Wurzel aus ( U^²eff,AC + U^²DC )

kann das Messgerät 10 mV DC auf z.B. 30 VAC überlagert kaum 
unterscheiden.

Man vergleiche die Spezifikation üblicher, auch "guter" TRMS-Geräte mal 
mit diesem Wunsch ...

Man muss halt AC und DC, getrennt ausgefiltert, messen.

Autor: Peter R. (pnu)
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Zum Effektivwert der Rechteckspannung mit tein:taus = 1:1, ein 
Erklärungsversuch am Beispiel eines 1 Ohm-Widerstandes:

Es sei: für 5ms u = 5V, dann bringen diese 5V an 1 Ohm 25W Leistung.
        für 5ms u = 0V, dann ist in dieser Zeit die Leistung Null.

Über eine Periode gemittelt ist die Leistung also 12,5W

Die Gleichspannung, die an einem 1-Ohm-Widerstand 12,5 W erzeugt ist 
aber
3,54V,. (also 5V mal Wurzel aus 1/2)



Effektivwert ist doch die Gleichspannung, die die gleiche Wärmeleistung 
an einem Widerstand erzeugt wie die zeitlich veränderliche Spannung.

Autor: Michael (Gast)
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Dann rechne auch mal den Effektivwert richtig aus. Der ist nämlich:

Du hast mit dem Mittelwert gerechnet ;)

Autor: faraday (Gast)
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wieso? paßt doch

Wurzel aus 1/10ms * ( 5V² * 5 ms)

Autor: Michael (Gast)
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faraday schrieb:
> wieso? paßt doch
>
> Wurzel aus 1/10ms * ( 5V² * 5 ms)

Ja eben, das frag ich mich auch was da nicht passen soll. Meine 
Vermutung ist ja nur, dass er mit dem Mittelwert gerechnet hat und nicht 
mit dem Effektivwert.

Autor: ... (Gast)
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Michael schrieb:
> Meine
> Vermutung ist ja nur, dass er mit dem Mittelwert gerechnet hat und nicht
> mit dem Effektivwert.

Was in seinem Beispiel, symetrische Recheckspannung, wohl egal, da 
gleich ist. Scheitel- und Formfaktor =1

Autor: U. B. (pasewalker)
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Die Rechteckspannung im Beispiel ist eben NICHT symmetrisch
zu Null, sondern 50% "an" und 50% "aus".
Hier ist der arithm. Mittelwert die Hälfte der "An"-Spannung und
der Eff.-Wert das 1/Wurzel(2)-fache  der "An"-Spannung.

Autor: Michael (Gast)
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U. B. schrieb:
> Die Rechteckspannung im Beispiel ist eben NICHT symmetrisch
> zu Null, sondern 50% "an" und 50% "aus".
> Hier ist der arithm. Mittelwert die Hälfte der "An"-Spannung und
> der Eff.-Wert das 1/Wurzel(2)-fache  der "An"-Spannung.

Treffer, versenkt ;)

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