Hallo, ich habe eine Spannung aus einer Einweg-Gleichrichterschaltung. Kurvenverlauf s. Anlage. Mit dem Oszilloskop wird eine AVG Spannung und eine TRMS Spannung errechnet. Ist ja schon ein enormer Unterschied... Was mich wundert, dass teure Messgeräte wie Fluke 87 oder Agilent 34410 keine AC+DC RMS Messung direkt machen können. Man muss zwei Messungen einzeln im AC und DC durchführen und dann beide Ergebnisse quadratisch addieren. RMS = Wurzel aus (Udc^2 + Uac^2). Liege ich mit folgenden Behauptungen richtig: RMS Strom + RMS Spannung um die Leistung an einem ohmschen Verbraucher zu ermitteln. AVG Spannung um den Strom in einer induktiven Last mit Freilaufdiode mit dem gemessenen Widerstand der Spule zu errechnen ?
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Dirk F. schrieb: > Liege ich mit folgenden Behauptungen richtig: > RMS Strom + RMS Spannung um die Leistung an einem ohmschen Verbraucher > zu ermitteln. Ja. > AVG Spannung um den Strom in einer induktiven Last mit Freilaufdiode > mit dem gemessenen Widerstand der Spule zu errechnen ? Eher für Ladestrom in Akkus. Dirk F. schrieb: > Was mich wundert, dass teure Messgeräte wie Fluke 87 oder Agilent 34410 > keine AC+DC RMS Messung direkt machen können Es gibt mindestens 4 Messvarianten: - DC Average - DC mit RMS Bewertung, also RMS ohne Koppelkondensator - AC Average, also Präzisionsgleichrichter wobei Gleichrichtwert und Average nicht dasselbe ist - AC mit RMS Bewertung, also RMS mit Koppelkondensator Aber kein (kommerzielles) Messgerät bietet die.
Michael B. schrieb: > Aber kein (kommerzielles) Messgerät bietet die. Ich meine mich zu erinnern, dass das Fluke 89 RMS AC+DC (also die 166 V aus dem Beispiel) direkt messen konnte. Gerät ist aber nicht mehr verfügbar.
Aus der Bedienungsanleitung des Fluke 289: "Das Messgerät ist fähig, Wechselstrom- und Gleichstromsignalkomponenten (Spannung oder Stromstärke) als zwei separate Messwerte oder als ein AC+DC-Wert (eff.) kombiniert anzuzeigen. Das Messgerät zeigt AC- und DC- Kombinationen auf den in Abbildung 13 dargestellten drei verschiedene Weisen an: AC über DC (AC,DC), DC über AC (DC,AC) und AC kombiniert mit DC (AC+DC)."
Dirk F. schrieb: > Mit dem Oszilloskop wird eine AVG Spannung und eine TRMS Spannung > errechnet. Pass auf! Manche Skopes berechnen das RMS über die angezeigte Waveform! Z.B. Tek TDS2012. Gerade in deinem Bild ist nicht das ganzzahlige Vielfache einer Periode gezeigt. Andere bieten auch eine RMS über eine Periode an, da frage ich mich nur, wie gut die den Anfang und das Ende ermitteln.
Ob es bei den Vielfachmesgeräten eines gibt, welches RMS DC+AC messen kann, weis ich nicht, aber es gibt NF Voltmeter, welche von DC bis 10MHz RMS mit DC-Anteil messen können. z.B. das Rohde&Schwarz URE. Aber die heute üblichen digitalen Oszillografen können das mit ihrer Messfunktion auch. Man muss nur den Eingang auf DC-Kopplung stellen. Ralph Berres
Gunnar F. schrieb: > Pass auf! Manche Skopes berechnen das RMS über die angezeigte Waveform! > Z.B. Tek TDS2012. Gerade in deinem Bild ist nicht das ganzzahlige > Vielfache einer Periode gezeigt. Das ist auch nicht so wichtig. Denn > Andere bieten auch eine RMS über eine Periode an, da frage ich mich nur, > wie gut die den Anfang und das Ende ermitteln. Sie ermitteln eigentlich alle Anfang und Ende einer Periode innerhalb der durch den AD-Wandler vorgegebene Genauigkeit. Lange Zeit waren es 8Bit AD-Wandler, welche eine Auflösung von etwa 0,5% ermöglichen. Mittlerweile kommen immer mehr Oszillografen auf den Markt, welche 12Bit oder sogar 14 Bit AD-Wandler verwenden. Die handelsübliche True-RMS Wandler-ICs von Analog-Device, welche oft in den Multimeter verwendet werden sind auch nicht genauer als ca 1%. Wenn man mal bedenkt, das Oszillografen eigentlich keine hochgenauen Messgeräte sein sollen, ist die Berechnung der RMS immer noch genau genug um überschlägige Amplitudenwerte zu erhalten. Ralph Berres
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Ralph B. schrieb: > Ob es bei den Vielfachmesgeräten eines gibt, welches RMS DC+AC messen > kann, weis ich nicht,
Rolf schrieb:
....
Haha, ja die Chinesen!
Ich habe auch ein UniT (UT210E) "True RMS" Multimeter, da steht dann in
der Bedienungsanleitung: "Nur für sinusförmige Signale"!
Die haben inzwischen auch cleveres Marketing!
Gunnar F. schrieb: > Ich habe auch ein UniT (UT210E) "True RMS" Multimeter, da steht dann in > der Bedienungsanleitung: "Nur für sinusförmige Signale"! Brymen hat einige DMM, die können auch nicht-sinus-Spannungen
Stephan S. schrieb: > Brymen hat einige DMM, die können auch nicht-sinus-Spannungen Ja ist klar. Nur habe noch keines gesehen (bei uns fast ausschließlich Fluke), die ihr Messverfahren ausdrücklich spezifizieren. Deswegen bin ich mit solchen Angaben immer vorsichtig. Mein Kommentar soll nur zum Ausdruck bringen, dass ich es witzig finde: "True RMS, nur für sinusförmige Signale"! Das konnte mein altes Monacor Zeigerinstrument vor 50 Jahren auch schon.
Gunnar F. schrieb: > Haha, ja die Chinesen! > Ich habe auch ein UniT (UT210E) "True RMS" Multimeter, da steht dann in > der Bedienungsanleitung: "Nur für sinusförmige Signale"! > > Die haben inzwischen auch cleveres Marketing! Oder mein Gerät ist besser. :-) Bei mir steht nämlich unter Spannungsmessungen: True rms are valid from 10% of range to 100% of range AC crest factor can be up to 3.0 except 1000V where it is 1.5 Es gibt ja Analog-Chips, die so was "umrechnen" können, wenn der Crest-Faktor nicht zu groß ist. In meinem Foto sieht man im Display "AC+DC True RMS". Mit der gelben Taste kann ich auf "AC True RMS" umschalten. Was dabei wohl passiert? ;-)
Ich habe hier ein Vici VC8145. Das kann
1 | DC[V/A]: Mittelwert (Gleichanteil) |
2 | AC[V/A]: Effektivwert des Wechselanteils |
3 | DC[V/A]+AC[V/A]: Effektivwert des Gesamtsignals |
anzeigen, die letzten beiden auch gleichzeitig. Hab's gerade mal anhand eines Halbwellensignals ausprobiert. Die Werte stimmen mit der Theorie überein.
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Dirk F. schrieb: > Was mich wundert, dass teure Messgeräte wie Fluke 87 oder Agilent 34410 > keine AC+DC RMS Messung direkt machen können. Mein Agilent 1253 hat drei Schaltstellungen: DC, AC, und DC+AC. Selbstverständlich TRMS und das bis zu Freuenzen im hohen kHz- Bereich. Den Aritmetischen Mittelwert kann ich m.W damit aber nicht messen. Das können wohl nur einfache Multimeter ohne TRMS. Allerdings zeigt die Anzeige dann den 1,11-Fachen Wert an und berücksichtigt so den Faktor von 1,11 zwischen Uav und Ueff bei sinusförmigen Spannungen.
Ralph B. schrieb: > RMS mit DC-Anteil messen können. z.B. das Rohde&Schwarz URE. Diese Diskussion gab es schon einmal, lange her. Das URE ist mein einziges Gerät, was bei 24V-Halbwelle 17V anzeigt, was ja der korrekte Effektivwert an einer ohmschan Last ist. Andere zeigen falsche 12 V an. Rolf schrieb: > AC crest factor can be up to 3.0 Das findet sich auf in der Anleitung anderer Geräte, aber niemand (zumindest ich) weiß, wie der Crestfaktor definiert ist. Richtig derbe Fahrkarten bekommt man bei AC-Strom an Netzgeräten gezeigt, wenn deren Stromflußwinkel recht kurz ist. Zur überschlägigen Abschätzung ist dann angesagt, auf dem Scope-Schirm Kästchen zu zählen.
Manfred P. schrieb: > Richtig derbe Fahrkarten bekommt man bei AC-Strom an Netzgeräten > gezeigt, wenn deren Stromflußwinkel recht kurz ist. Wenn man einen grösseren Meßbereich wählt, wird auch der zulässige Crestfaktor grösser. Allerdings wird dann auch der Meßfehler grösser.
Manfred P. schrieb: > aber niemand (zumindest ich) weiß, wie der Crestfaktor definiert ist. Verhältnis Maximalspannung zu rms Wert.
Zur RMS Messung bei Scopes. Wenn man repetitive Wellenformen hat ist das Ganze noch relativ trivial, dann bezieht sich der Wert ueber die Periode. Die Standard Definition ist Quadrieren, Integrieren ueber eine Periode, Wurzel draus, und durch die Periode teilen. Moderne Scopes haben nicht nur 1000 punkte horizontal, sondern waehlbar 10k, 100k, 1M, 10M. Oft moechte man den RMS Wert haben, und es gibt keine Periode mehr, oder gleichzeitig mehrere, zumindest auf dem Fourierbild sieht man mehrere Frequenzen. Dann zerfaellt der RMS Wert zu Quadrieren, Tiefpassen, Wurzel draus. Die Zeitskala des Tiefpasses wird dann auch die Zeitskala des RMS Wertes.
Manfred P. schrieb: >> AC crest factor can be up to 3.0 > > Das findet sich auf in der Anleitung anderer Geräte, aber niemand > (zumindest ich) weiß, wie der Crestfaktor definiert ist. Zumindest ich habe das vor Jahrzehnten mal so gelernt: ;-) https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Crest-Faktor&redirect=no Ein auf der Nullinie aufsetzendes 50:50-Rechtecksignal hat den Crest-Faktor sqrt(2) = 1,41, lässt sich also bei obiger Spec messen. Das habe ich mal versucht. Wenn die Amplitude 3,3 V ist, muss das MM bei Einstellung "AC True RMS" den Wert 3,3/2 = 1,65 V anzeigen, und bei Einstellung "AC+DC True RMS" den Wert 3,3/sqrt(2) = 2,33 V. Und das tut es bei mir im Rahmen der Messgenauigkeit auch tatsächlich. @Michael B. Allerdings ist das ein Billig-MM, und du schriebst ja, dass kommerzielle MMs das nicht können. SCNR.
Im 1. post 20.12.2023 07:30 sind 12/5 Perioden abgebildet. Wie in 20.12.2023 10:35 erwähnt wurde, ist dies nicht ein ganzzahliges Vielfaches einer Periode. Für die Amplitude wird
angenommen.
Die Theorie ergibt {für ganzzahlige Anzahl Perioden} U_avg = 103.53... V
und U_eff = Û/2 = 162.63... V.
Das arithmetische Mittel stimmt sehr gut mit dem screenshot überein,
jedoch der Effektivwert U_rms 166 V im screenshot ist schon etwas höher
als von der theoretisch berechnete.
Meine Frage {@ z. B. Dirk F.} lautet nun, ob diese "Abweichung" des
Effektivwertes von Toleranzen herrührt oder nicht doch durch die
unganzzahlige Anzahl Perioden zu erklären ist
bzw.: es ist für mich nicht konsistent nachvollziehbar, dass U_avg
weniger abweicht als U_rms.
Oder wirkt bei U_rms = 166 V dennoch das Schnipsel der 3. Periode rechts
mit?
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Frage: der screenshot zeigt ja horizontal auf der Zeitachse 12 * 4 ms =
48 ms (2.4 Perioden) {, entsprechend f = 50 Hz}.
Wie würden die U_avg und U_rms -Werte aussehen, wenn 40 ms (exakt 2
Perioden) für die Zeitachse eingestellt wären?
Harald W. schrieb: > Allerdings zeigt die Anzeige dann den 1,11-Fachen Wert an und > berücksichtigt so den Faktor von 1,11 zwischen Uav und Ueff bei > sinusförmigen Spannungen. Der Mittelwert einer reinen Sinusspannung sollte doch wohl eher bei 0 liegen, oder was ist mit "Uav" gemeint?
@22.12.2023 07:13:
Einweg -gleichgerichtet, worum es hier geht, wird der arithmetische
Mittelwert U_avg = Û/pi (aka Gleichspannungs -Anteil, DC).
@20.12.2023 07:30, Dirk F.:
Es würde mich immer noch interessieren, ob sich die U_rms 166 V
verändern, wenn das betrachtete Zeitintervall von 2.4 nach 2.0 Perioden
verkürzt wird, sodass das Schnipsel rechts keinen Einfluss haben kann
{weil ich zweifel noch daran, ob die Perioden -Erkennung auch griff oder
ob da ein anderer Effekt wirkte}.
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Xeraniad X. schrieb: > Für die Amplitude wird
> angenommen.
Das wären 325V. Tatsächlich sind es aber mehr.
Mit Û=335V und f=50,05Hz ergibt sich die im Anhang gezeigte, dem
originalen Screenshot überlagerte gelbe Kurve. Sie stimmt mit der
Messung ziemlich gut überein, nur im Scheitelbereich ist das gemessene
Signal etwas verzerrt. Uavg und Urms sollten aber für das gemessene und
das idealisierte Signal trotzdem wenigstens ungefähr übereinstimmen.
Mit den obigen Werten für Û und f sollten über eine Periode gerechnet
Uavg=106,6V und Urms=167,5V sein. Die angezeigten 103V liegen aber
deutlich daneben, und auch die 166V sind nicht perfekt.
Über den gesamten Bildschirm gerechnet sind die Werte der gelben Kurve
Uavg=96,8V und Urms=157,5V. Die Abweichungen sind damit noch viel
größer. Man kann also fast ausschließen, dass das Oszi Uavg und Urms
über den gesamten Bildschirm berechnet.
Mir fallen spontan drei mögliche Erklärung für die Abweichungen ein:
1. Das Oszi versucht, Uavg und Urms über eine oder mehrere volle
Perioden zu bestimmen, macht aber bei der Messung der Periodendauer
einen Fehler.
2. Der Bildschirm stellt in der aktuellen Einstellung nur einen
Ausschnitt des Speichers dar, die Berechnung von Uavg und Urms
erfolgt aber über den gesamten Speicher.
3. Evtl. hat das Oszi eine Multimeterfunktion, und Uavg und Urms werden
gar nicht aus den Oszimesswerten berechnet, sondern ganz unabhängig
davon auf analoger Basis mit dem Multimeterteil gemessen.
Yalu X., habe vielen Dank für die Kalibrierung der zuvor unbekannten Grössen & Deine Einschätzung /Interpretation diesbezüglich.
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Als ich den Screenshot im Eröffnungsbeitrag sah, dachte ich anfangs, er stammt von einem dieser Einfachstoszis, die man bei AliExpress oder Ebay für 20–30€ bekommt. Weit gefehlt, es scheint sich um ein sehr teures Fluke ScopeMeter 190 Series II zu handeln. Die Zweikanalmodelle haben tatsächlich ein dediziertes Multimeter eingebaut (die Vierkanalmodelle messen auch im Multimetermodus über die Oszilloskopkanäle mit entsprechend geringerer Auflösung und Genauigkeit). Leider konnte ich weder im Handbuch noch in den Produktspezifikationen einen Hinweis darauf finden, wie die etwas seltsamen Werte für Uavg und Urms im Screenshot zustande kommen könnten.
Xeraniad X. schrieb: > Es würde mich immer noch interessieren, ob sich die U_rms 166 V > verändern, wenn das betrachtete Zeitintervall von 2.4 nach 2.0 Perioden > verkürzt wird, sodass das Schnipsel rechts keinen Einfluss haben kann > {weil ich zweifel noch daran, ob die Perioden -Erkennung auch griff oder > ob da ein anderer Effekt wirkte}. Kann ich erst in 2 Wochen messen....
@23.12.2023 16:45
Danke @Dirk F., dann in 2 Wochen {betreffs automatischer Perioden
-Erkennung}; da wäre ausserdem noch eine Art Referenz für die
Scheitelspannung {Û = 325.26.. V oder etwas anders?} interessant.
In dem Bild (von Dirk F.) des eröffnenden 20.12.2023 07:30
ist rechts unten {in schwarz} "Trig: A _|-" {wobei das Hysterese
-Zeichen im screenshot deutlich besser aussieht}.
Auch falls es als "trivial" gesehen wird:
Bei 8 ms ist dieses Symbol "_|-" auf der "Höhe" der Spannung etwa 266 V
angebracht. Rechts {in rot, "A"} bei 48 ms wird {im erwähnten
Bildschirm} anscheinend getriggert, was dafür sprechen würde, dass
tatsächlich 2 Perioden erwischt wurden; jedoch weiss ich nicht, ob
dieses dann auch in die berechneten, angezeigten Werte einging.
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Ich habe mal versucht die Messung mit meinen Mitteln nachzustellen: eine 1N4007 und zwei 12kOhm Lastwiderstände in Reihe und dann die Spannung über der Diode mit einem Fluke 289 Multimeter und einem Picoscope USB-Oszilloskop mit Micsig Differenztastkopf gemessen. Das Fluke zeigt im Gleichspannugsbereich 102VDC und 124VAC bzw. 161VAC+DC an, im Wechselspannungsbereich 125VAC und einen Crest Factor von 1,7. Mit dem USB-Oszilloskop habe ich verschiedene Möglichkeiten das Messintervall festzulegen: über die ganze Kurve, zwischen den beiden Linealen, über eine Periode an einem der Lineale oder am Triggerzeitpunkt. Über die ganze Kurve ist bei der von mir gewählten Messdauer von 50ms nicht sinnvoll, zwischen den beiden Linealen mit 20ms Abstand erhalte ich fast die gleichen Werte wie mit dem Fluke 289: RMS(AC+DC) 161V, Mean(DC) 102,5V und einen RMS-Ripple von 124V.
Dirk F. schrieb: >> Es würde mich immer noch interessieren, ob sich die U_rms 166 V >> verändern, wenn das betrachtete Zeitintervall von 2.4 nach 2.0 Perioden >> verkürzt wird, sodass das Schnipsel rechts keinen Einfluss haben kann >> {weil ich zweifel noch daran, ob die Perioden -Erkennung auch griff oder >> ob da ein anderer Effekt wirkte}. Habe jetzt mit dem Fluke 196C 100Mhz 2 Kanal eine 3 V 1KHz Rechteckspannung die RMS und AV Spannung gemessen. 1: 6 Perioden 2: 1 Periode 3: 1 Periode etwas nach Rechts geschoben. Messwerte bleiben gleich. Das Messgerät erkennt wohl automatisch 1 Periode zur Berechnung und nimmt nicht den gesamten Bildschirm. 4: Weniger als 1 Periode, Falsche Messwerte, klar.
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