Qual è la differenza tra un multimetro con RMS e uno con True RMS?

Sto cercando multimetri. Sono solo un principiante in elettronica, ma voglio comprarne uno che sarà abbastanza buono per me per un po '. Ho trovato un multimetro che misura True RMS e un altro che conosce lo stesso ma senza TRMS. (entrambi realizzati da HoldPeak, se qualcuno se ne frega.)

La forma più piccola di quest'ultima sarebbe più maneggevole e costa 2/3 del prezzo del TRMS, quindi chiedo il tuo consiglio, Esperti di elettronica con esperienza:

In quali casi e quanto conta True RMS? Qual è la differenza tra RMS e True RMS?

La risposta a questo è un solido "dipende". Più specificamente, dipende dal tipo di segnali a cui si intende applicare il misuratore.

Se ogni segnale AC di cui si desidera misurare il valore RMS è un'onda sinusoidale pura, non è necessario un vero misuratore RMS. Se, tuttavia, si desidera misurare il valore RMS di un'onda quadra, l'uscita di un raddrizzatore a semionda o qualcos'altro più complesso, allora un vero misuratore RMS sarà vantaggioso. Un esempio di dove questo potrebbe essere rilevante è se si sta tentando di calcolare la dissipazione di potenza di un carico resistivo in un sistema di alimentazione CA in cui la rete ha subito una sorta di elaborazione, o forse se è guidata da un segnale PWM.

Anche se si tratta di un carico di marketing, il sito web di Fluke ha un buon articolo sulla questione qui . Una bella figura che fornisce è che per un'onda quadra, un misuratore RMS non vero leggerà il 10% di altezza quando si misura il valore RMS di un'onda quadra (e questo varierà in base alla larghezza dell'impulso per un segnale PWM).

A proposito, Dave Jones a EEVBlog ha fatto una sparatoria da $ 50 qualche anno fa. Un po 'datato, ma comunque utile per motivi di scelta di un particolare contatore senza tRMS e quindi la sparatoria multimetro da $ 100 che copre i contatori tRMS.

Esistono diversi tipi di misurazione della tensione CA (picco-picco, RMS, ecc.) E generano generalmente valori diversi per ogni dato segnale. In molti casi, se uno ha una misura di tipo noto e si conosce anche la forma della forma d'onda e l'offset CC (se presente), sarà possibile calcolare quali sarebbero state le altre misurazioni (ad esempio per un segnale sinusoidale con zero offset, la tensione di picco sarà circa 1,414 volte la tensione RMS), ma un numero da solo, senza informazioni sul tipo di misurazione che rappresenta, potrebbe essere privo di significato.

Per molti scopi, le forme d'onda sinusoidali sono riportate come tensione RMS (una rete elettrica da 120 V o 240 V, ad esempio, avrà nominalmente 120 V RMS o 240 V RMS), ma i misuratori economici misurano spesso la tensione CA tramite altri mezzi e quindi ridimensionano il risultato in qualunque modo sarebbe appropriato per un segnale sinusoidale con offset zero.

Se uno sta misurando un segnale sinusoidale con offset zero, un tale metro funzionerà perfettamente. In altri casi un tale misuratore può ancora essere utilizzabile (e in effetti talvolta può essere migliore di un misuratore true-RMS) se si sa come vengono calcolate le sue misurazioni e si può capire da ciò che si desidera sapere sul segnale (ad es. Se uno ha un misuratore che è noto per misurare la tensione di picco e la ridimensiona del 70,7%, e si vuole conoscere la tensione di picco di un segnale irregolare, si potrebbe usare un misuratore moltiplicando il risultato visualizzato per 1,414, mentre un misuratore RMS potrebbe essere quasi inutile).

Il vantaggio principale di un vero misuratore RMS è che misurerà forme d'onda irregolari in modo noto, soggetti a restrizioni di frequenza documentate. Altri tipi di misuratori possono eseguire misurazioni in modi a volte più utili e talvolta meno utili, ma a meno che il misuratore non documenti le effettive tecniche di misurazione utilizzate, potrebbero non essere affatto utili.

Un multimetro economico misura la media della tensione CA rettificata a onda intera e sposta la lettura verso l'alto di un fattore di:

$\frac{\pi}{\sqrt{8}} \approx 1.111$

per abbinare il valore RMS di un'onda sinusoidale pura.

Ciò significa che la lettura sarà notevolmente errata se si desidera l'RMS (valore di riscaldamento) di qualcosa come un impulso del ciclo di lavoro basso (un grande fattore di cresta). Anche la media non sarà (direttamente) visualizzata, ma puoi dividerla per 1.111 per ottenerla.

I circuiti che eseguono il calcolo del 'vero RMS' hanno la massima larghezza di banda e intervalli dinamici, ma all'interno di quell'intervallo possono fare bene, diciamo per cose come misurare la tensione RMS da un dimmer controllato in fase. Tendono a costare di più e hanno più errori del semplice circuito di media.

Se stai eseguendo un lavoro sulla tensione di rete, dovresti prendere in considerazione un vero misuratore RMS che sia adeguatamente valutato in termini di sicurezza . Per la maggior parte dell'elettronica, il lavoro non è davvero necessario e, se hai bisogno di guardare più in profondità, dovresti risparmiare denaro e ottenere un buon oscilloscopio, che ti dirà molto di più.

I multimetri più economici riescono a specificare RMS misurando la tensione di picco di un ingresso sinusoidale puro e quindi moltiplicandola per 0,707 e visualizzando il risultato.

Per un ingresso CA sinusoidale puro senza distorsione, va bene, ma per altre forme d'onda non lo è.

Il motivo non è che il valore RMS di una forma d'onda è uguale all'ampiezza del segnale CC che causerebbe un riscaldamento equivalente del carico.

La misurazione viene eseguita campionando il valore del segnale di ingresso più volte durante un singolo ciclo, quadrando ciascuno di questi valori, aggiungendoli, quindi prendendo la radice quadrata della loro somma e visualizzandola.

Quindi, il denaro extra che paghi per un vero strumento RMS è per il silicio extra necessario per fare il lavoro extra, (minore) il firmware richiesto per risolvere tutto, (minore) e la comodità fornita in modo da non dover attrezzati per capire tutto da solo. (maggiore)

Qual è la differenza tra RMS e True RMS?

Utilizziamo RMS per misurare tensioni e correnti perché per carichi resistivi si riferisce direttamente alla potenza media.

Sfortunatamente è molto difficile costruire circuiti per quadrare e radicare accuratamente un singal.

Quindi i progettisti di multimetri hanno tradito. Hanno misurato alcune proprietà del segnale che è più facile da misurare (spesso "magnitudo media"). Quindi hanno applicato un fattore di scala per convertire la lettura in RMS. Tale fattore di scala presuppone che la forma d'onda di input sia un'onda sinusoidale.

Più recentemente sono comparsi misuratori "true RMS". Funzionano campionando il segnale e quindi calcolando RMS nel software (dove la quadratura accurata e il rooting quadrato sono più fattibili).

Si noti che anche un misuratore "True RMS" avrà limiti di larghezza di banda. Pertanto, per segnali ad alta frequenza in ingresso, la lettura potrebbe non essere un valore RMS accurato. Allo stesso modo praticamente tutti i misuratori (vero RMS o no) bloccheranno la corrente continua sui loro campi di misura AC, quindi il valore misurato sarà solo il componente AC dell'intero RMS.

In quali casi e quanto conta True RMS?

La mia sensazione è inferiore a quella che fanno i marketer. Sono utili se si desidera una lettura accurata della tensione / corrente RMS per un segnale che è una frequenza abbastanza bassa (ma non così bassa da colpire il filtro di blocco CC) e non si prevede che sia un'onda sinusoidale.

Ma onestamente la maggior parte delle volte in elettronica trovo che un multimetro venga utilizzato per le misure di tensione e resistenza CC. Se un segnale è in corrente alternata, voglio sapere non solo la sua tensione RMS, ma la sua forma d'onda a quel punto in cui nessun multimetro è molto utile.

A volte il multimetro viene utilizzato sulla rete ma in genere è sufficiente una misurazione della tensione grezza.