Hallo,
ich habe mittels Diode und Widerstand eine Sinusspannung
gleichgerichtet.
Widerstand 1kOhm, f=3kHz, Amplitude 4,2V
So, nun messe ich mit meinem Multimeter den Spannungsabfall zwischen
Masse/Plus und komme ziemlich genau auf den Effektivwert der
Wechselspannung.
Soweit so gut. Messe ich aber den Gleichspannungsanteil, komme ich auf
lediglich 126 mV.
Wie kann das sein? Der Mittelwert einer gleichgerichteten
Wechselspannung ist doch gleich ihr Gleichspannungsanteil. Und dieser
berechnet sich doch
2*Amplitude/Pi
Somit müsste in mein Fall eine Gleichspannung von ca. 2,8V rauskommen.
Oder irre ich mich da?
Vielen Dank schonmal,
gruß Stefan
Du hast also einen Einweggleichrichter ohne Pufferkondensator gebaut,
richtig? Damit hast Du eine pulsierende Gleichspannung, da die Spannung
während der negativen Halbwelle 0 beträgt. Die Diode läßt ja nur während
der positiven Halbwelle durch. Aufgrund dieser gewaltigen Welligkeit der
"Gleichspannung" sieht das Multimeter faktisch eine Wechselspannung
zwischen 0 und Vspitze. Deren (vermuteten) Effektivwert zeigt das
Multimeter dann an. Denk dran, bei einer Wechselspannung ist
Vspitze-spitze= 2*Veff*sqrt(2).
Schalt mal einen Elko parallel zum Widerstand, dann nimmt die Welligkeit
erheblich ab und Du kommst dem erwarteten Verhalten gleich viel näher.
Oder nimm' statt der Einweggleichrichtung Zweiweggleichrichtung (falls
der Trafo eine Mittenanzapfung hat) oder Brückengleichrichtung. Damit
kannst Du auch die negative Halbwelle nutzen.
Servus
Michael
Moin,
leider hast Du nicht erwähnt, wie Du die Spannungen gemessen hast und
mit welchem Messgerät die Spannungen gemessen wurden.
Billige Multimeter messen im Wechselspannungsbereich gerne den
Gleichrichtwert und korrigieren diesen mit einem Faktor für Sinus-
signale, um den "Effektivwert" anzuzeigen.
Um den Gleichspannungsanteil aus einer Wechselspannung auszufiltern
wird ein Hochpass vorgeschaltet, der im einfachsten Fall aus einem
Kondensator und dem Innenwiderstand der Messschaltung besteht.
Vielleicht hilft's
Stefan
Hallo Stefan,
wenn du hinter der Diode mißt, solltest du eine einweggleichgerichtete
Sinusspannung mit einer Amplitude von 4,2V - 0,7V = 3,5V messen können.
Wäre es eine echte Sinushalbwelle, dann sollte dieses Signal einen
Gleichspannungsanteil von 3,5V / pi = 1,1V aufweisen. Wegen der Diode
kommt es aber beim Nulldurchgang zu einem verzögerten Einschalten und
beschleunigten Ausschalten. Die Sinushalbwelle wird also etwas
schlanker, wodurch natürlich auch der Gleichspannungsanteil sinkt. Du
solltest also etwas weniger als 1.1V messen. Ich habe schnell eine
Testschaltung aufgebaut und mit meinem "Fluke 87" 1.04V gemessen.
Kai
Hallo Kai,
sehr gut und plausibel erklärt. Danke :)
Nur warum ist der Gleichspannungsanteil bei dir nur Amplitude/Pi.
Normalerweise beträgt dieser doch 2*Amplitude/Pi.
Ich nehme stark an das das an der nur vorhanden Halbwelle liegt?
Muss man sich das "merken", oder kann man das irgendwie einfach
"herleiten"?
Was wäre, wenn man eine Brückenschaltung oder ähnliches verwendet, also
eigentlich das ganze Signal verwendet wird. Beträgt dann der
Gleichspannungsanteil wieder 2*Amplitude/Pi?
Danke
Hallo Stefan,
>Nur warum ist der Gleichspannungsanteil bei dir nur Amplitude/Pi.>Normalerweise beträgt dieser doch 2*Amplitude/Pi.
Wenn du nur eine Diode verwendest, hast du nur eine Halbwelle, die
andere fehlt. Deswegen "Amplitude/Pi" statt "2*Amplitude/Pi".
>Was wäre, wenn man eine Brückenschaltung oder ähnliches verwendet, also>eigentlich das ganze Signal verwendet wird. Beträgt dann der>Gleichspannungsanteil wieder 2*Amplitude/Pi?
Ja genau.
>Muss man sich das "merken", oder kann man das irgendwie einfach>"herleiten"?
Also, ich habe für sowas eine mathematische Formelsammlung (Bronstein)
in der es ein schönes Kapitel über Fourierreihen gibt.
Aber du kannst die Sache mit dem Gleichspannungsanteil auch sehr gut so
veranschaulichen:
Wenn du das Spannungszeitdiagramm betrachtest, also den Signalverlauf,
den dir dein Oszilloskop zeigt, dann mußt du einfach nur für eine
Periode T deines Signals den Flächeninhalt bestimmen und diesen dann
durch T teilen. Das ist gerade dein Gleichspannungsanteil! Spannungen
über der Nulllinie sind dabei positiv zu rechnen, Spannungen unter der
Nulllinie negativ. Damit siehst du zwar noch nicht sofort, woher das
"1/pi" im Gleichspannungsanteil herkommt, aber du siehst, warum sich die
Einweggleichrichtung und Doppelweggleichrichtung gerade um den Faktor
"2" unterscheiden. Es fehlt einfach immer das Flächenstück der zweiten
Halbwelle.
Mathematisch macht man genau das Gleiche. Nur heißt das dann
"integrieren". Du integrierst die Signalspannung über eine Periode T und
teilst das ganze durch T. Wenn du das mit A*sinx machst, erhälst du bei
der Einweggleichrichtung "A/pi" und bei der Doppelweggleichrichtung
"2*A/pi". Das "1/pi" kommt also daher, daß in der Periode T von sinx
gerade "pi" drin steckt.
Kai
