AC RMS korrekt messen/oder berechnen?

[Alexander H. (alexander_h732)]

Hallo Leute,

ich bin mir unsicher, ob mein Uni T61E (alte Version) eine 40kHz 
Wechselspannung korrekt misst.
Im konkreten Fall geht es um eine VFD-Heizspannung, die um +-5% genau 
eingehalten werden muss.
Im Datenblatt werden 2,6-3,1V AC (RMS bei 50 oder 60Hz) gefordert.

Die Heizspannung wird mittels Flybackwandler erzeugt und liegt laut Oszi 
(DSO Shell) im Bereich 40kHz.
Das Multimeter gibt im AC Modus 3,0V (RMS?) aus, auf dem Oszi sehe ich 
3,4Vpp und 1,29Vrms.

Gibt es einen Weg, die Heizspannung genau zu messen oder ggf. besser zu 
berechnen (über den Widerstand/Strom der Heizdrähte?)?


Viele Grüße und schonmal vielen Dank.
Alexander

[Michael B. (laberkopp)]

Alexander H. schrieb:
> ich bin mir unsicher, ob mein Uni T61E (alte Version) eine 40kHz
> Wechselspannung korrekt misst

Da brauchst du nicht unsicher sein, nein, das tut es sicher nicht, dafür 
braucht man schon Analog-RMS Wandler wie AD536 in Audio-Millivoltmetern.

http://www.aet-embedtech.com/Controls/Product/millivolt-meter_72

(oder DSP basierte Multimeter).

[Dergute W. (derguteweka)]

Moin,

Alexander H. schrieb:
> Gibt es einen Weg, die Heizspannung genau zu messen oder ggf. besser zu
> berechnen (über den Widerstand/Strom der Heizdrähte?)?

Widerstand wird temperaturabhaengig und damit auch stromabhaengig sein, 
Strommessung wird mindestens genauso ungenau/falsch sein wie 
Spannungsmessung.
Ich wuerd' mal mitm Oszilloskop ein schoenes Bild von einer Periode 
machen und dann mal durch scharfes Hingucken vielleicht so eine Handvoll 
Momentanwerte bestimmen und daraus dann mal Ueff berechnen. Kommt halt 
drauf an, wieviele Faxen der Spannungsverlauf tatsaechlich macht.

Gruss
WK

[Andrew T. (marsufant)]

Alexander H. schrieb:
> Die Heizspannung wird mittels Flybackwandler erzeugt und liegt laut Oszi
> (DSO Shell) im Bereich 40kHz.

HP3400A ist Dein Freund für korrekte RMS Messung.

[Alexander H. (alexander_h732)]

Ok, also es ist anscheinend wirklich sehr schwer, ohne professionelles 
RMS Messgerät (HP) brauchbare Werte zu messen?
Gibts da keinerlei Tricks (zB. AC Spannung gleichrichten um evtl. 
Rückschlüsse auf RMS zu ziehen?).

Kann mein billiges Mini Oszi brauchbare Momentawerte abbilden?
Ich hätte noch ein altes HP 54512 Oszi, was sicher besser geeignet wäre.
Wie genau ich mit scharfem Hingucken eine RMS Spannung ablesen kann, 
müsste ich aber erstmal an einem Beispiel erlernen.

[Michael B. (laberkopp)]

Alexander H. schrieb:
> Kann mein billiges Mini Oszi brauchbare Momentawerte abbilden

Die Messgenauigkeit dürfte dir zu gering sein.

5% schafft man vielleicht (Auswertung der Daten per angeschlossenem PC), 
besser als 1% wohl kaum.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Alexander H. schrieb:
> Das Multimeter gibt im AC Modus 3,0V (RMS?) aus, auf dem Oszi sehe ich
> 3,4Vpp und 1,29Vrms.

Das ist nicht glaubwürdig.

Am Scope angucken und die Kästchen unter der  Signalkurve zählen.

[Wolfgang D. (blitz_f)]

Moin,
Bild IMG6471 ist wenig hilfreich, da das Scope AC-gekoppelt war.
Neues Bild mit DC-Kopplung machen und einstellen, dann kann man ggf. 
helfen.
Ansonsten:
Wenn man ein True-RMS-Multimeter(*) besitzt, das bis weit über 40 kHz 
((>120 kHz) spezifiziert ist, dann: eine Messung RMS-Wert (ohne 
Gleichanteil) und eine Messung im DC-Bereich = Gleichantei machen.
Der Effektivwert ist dan die Wurzel aus (RMS² + DC²)

(*) Gemeint sind die allgemeinen TRMS-Multimeter, die aber fast immer 
den Gleichanteil abtrennen (C-Kopplung) und daher bei einer Wechselgröße 
mit Gleichanteil Unsinn anzeigen.
Gruß, Wolfgang

[Rainer W. (rawi)]

Michael B. schrieb:
> Da brauchst du nicht unsicher sein, nein, das tut es sicher nicht, dafür
> braucht man schon Analog-RMS Wandler wie AD536 in Audio-Millivoltmetern.

Du machst deinem Nick schon wieder alle Ehre

Bei 40kHz ist die Temperatur des Heizdrahtes ausreichend konstant. Wenn 
man da Strom und Spannung mit 10 MSa/s abtastet, die Daten exportiert 
und punktweise die Leistung ausrechnet, darf die Genauigkeit der Messung 
etwas schlechter als 2 % sein, um die Leistung auf 5% zu erfassen. So 
böse sieht das Signal nun wirklich nicht aus.

Alexander H. schrieb:
> Kann mein billiges Mini Oszi brauchbare Momentawerte abbilden?

Es muss sie überhaupt nicht abbilden. Das Oszi braucht ein bisschen 
Bandbreite, etwas Abtastrate, die Möglichkeit zum Datenexport und eine 
ausreichend gute Kalibrierung.

[Heinrich K. (minrich)]

Alexander H. schrieb:
> die um +-5% genau eingehalten werden muss

Alexander H. schrieb:
> Im Datenblatt werden 2,6-3,1V AC

widerspricht sich...

[Dergute W. (derguteweka)]

Moin,

Alexander H. schrieb:
> Kann mein billiges Mini Oszi brauchbare Momentawerte abbilden?

Wenn von dem das IMG_6472.jpg kommt, sieht das doch garnicht so schlecht 
aus. Ich wuerd' halt mal so messen, dass nicht 5 Perioden sondern nur 
1-2 dargestellt werden und das Signal nicht nur mit Ach und Krach ein 
bisschen ueber ein Kaestchen hoch ist, sondern moeglichst ueber alle 8 
Kaestchen geht.
Nur mal so pi*daumen:
Waere es ein "richtiges" Rechteck, waere Ueff=Uss/sqrt(4)
Waere es ein "richtiges" Dreieck, waere Ueff=Uss/sqrt(12)
Dein Signal ist irgendwas zwischendrin und da siehts dann so aus:
(3.40V/1.29V)² = 6.94 also gilt bei deinem Signal:
Ueff=Uss/sqrt(6.94)
Koennte schon hinkommen, denn 6.94 liegt irgendwo zwischen 4 und 12...

Gruss
WK

[Alexander H. (alexander_h732)]

Vielleicht ist das Uni T61E doch nicht so schlecht bei 40KHz (obwohl es 
offiziell nur bis 10kHz RMS messen kann.)
Verbaut ist ein Cyrustek ES51922A und ein AD737J (RMS to DC converter).
Der AD737 ist doch für die RMS Berechnung zuständig, oder?
Bei >1V Signal könnte die Messung noch gut hinhauen, oder lieg ich da 
falsch?
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD737.pdf

[Wolfgang D. (blitz_f)]

Moin,
mit Verlaub, hier wird viel daneben gerätselt.
Auch in IMG6475 ist das Scope auf AC-Kopplung eingestellt.
Damit kann man in keinem Fall den Effektivwert der gemessenen Spannung 
ermitteln, "auszählen" oder sonstwas.
Wie die Rechenvorschrift zeigt, muß die Zeitfunktion, so wie sie ist, 
quadriert werden, eben auch bei Vorhandensein eines Gleichanteils.
Gruß, Wolfgang

[Wolf17 (wolf17)]

Alexander H. schrieb:
> Vielleicht ist das Uni T61E doch nicht so schlecht bei 40KHz (obwohl es
> offiziell nur bis 10kHz RMS messen kann.)

Laut Oszibild sind das aber nicht 40kHz Sinus, sondern eine Kurvenform 
mit höheren Frequenzanteilen.
Wenn kein geeignetes Messgerät ausleihbar ist, muss man improvisieren:
Einen Thermistor mit Wärmeleitpaste mit einem Widerstand zusammen binden 
und gut thermisch isolieren.
(Den Widerstand so wählen, dass mit der U40kHz einige 10K Erwärmung 
stattfinden. Im idealfall mit Ir= Ivfd. Sonst Upp VFD und Upp R mit Oszi 
messen und RMS hinterher umrechnen.)

Wenn die Temperatur eingeschwungen ist, die 40kHz durch DC ersetzen und 
Udc auf gleiche Temperatur justieren. Urms40kHz = Udc x Idc

[Michael B. (laberkopp)]

Rainer W. schrieb:
> Du machst deinem Nick schon wieder alle Ehre
> Bei 40kHz ist die Temperatur des Heizdrahtes ausreichend konstant. Wenn
> man da Strom und Spannung mit 10 MSa/s abtastet,

Oje Rainer, aus welcher Anstalt haben sie dich gerade entlassen.

Er fragte, ob sein Multimeter genau genug anzeigt.

Nicht ob er am Scope Kästchen abzählen kann, das folgte erst später.

Und auch dazu gab es von mir eine Antwort, die du wohl nicht gelesen 
hast.

Geh wieder zurück in deine Anstalt.

[Rainer W. (rawi)]

Michael B. schrieb:
> Er fragte, ob sein Multimeter genau genug anzeigt.

Ich habe DIR auf die angebliche Notwendigkeit eines Analog-RMS Wandlers 
geantwortet - überlesen?

[Dergute W. (derguteweka)]

Moin,

Ok, ich geb's zu: Gestern, als ich das Eingangspost gelesen hab', kam 
mir als erstes die Methode in den Sinn, bei einer eingebauten DY86 
(Roehrengleichrichterdiode in sehr alten SchwarzweissTVs, deren Heizung 
aus dem Zeilentrafo stammtund gegenueber GND auf ein "paar" KV liegt) 
die Heizspannung durch Farbvergleich der Spiegelung der gluehenden 
Kathode mit einer durch gemessene Gleichspannung geheizten, daneben 
liegenden DY86 zu "messen".
Und bei Oszilloskop dachte ich auch eher an HM103 oder HP54gedoens, 
nicht an ein kleines "Mini-Oszi" mit eingebauter Ueff Messung.
Ich bin halt alt :-)

Aber so wie's aussieht, wuerde ich nicht lange rummachen, sondern dem 
angezeigten Ueff Messwert des Mini-Oszis einigermassen vertrauen, wenn 
der Kurvenverlauf halbwegs bildschirmfuellend dargestellt wird und die 
Triggerung stabil ist.

Ich hab' jetzt auch nicht das Schaltbild gesehen, aber ich denke, wenn 
die Heizung aus einem Flybackwandler kommt, dann wird die wohl direkt 
ohne Gleichrichter etc. an den Trafo angeflanscht sein. D.h.: Wo sollte 
da noch der gemutmasste DC herkommen? Dafuer spricht auch Vavr=0.00V aus 
dem IMG_6471.jpeg.

Sprich: ich wuerde bei der Lage der Dinge nicht nach teuren Messgeraeten 
Ausschau halten oder Daten aus dem Scope exportieren, sondern einfach 
den vom Mini-Oszi angezeigten Wert fuer Ueff hernehmen. Unn fertsch.

Gruss
WK

[Rainer W. (rawi)]

Dergute W. schrieb:
> D.h.: Wo sollte da noch der gemutmasste DC herkommen?

Mit einem Multimeter im DC-Bereich sollte sich ein überlagerter 
Gleichspannungsanteil offenbaren.

[Harald W. (wilhelms)]

Alexander H. schrieb:

> Im konkreten Fall geht es um eine VFD-Heizspannung, die um +-5% genau
> eingehalten werden muss.
> Im Datenblatt werden 2,6-3,1V AC (RMS bei 50 oder 60Hz) gefordert.
>
> Die Heizspannung wird mittels Flybackwandler erzeugt

Ich würde das einfach ausprobieren und die Spannung so niedrig
einstellen, das die Anzeige gerade noch gut erkennbar ist.