خانه / مقالات رایگان / مقالات برق و الکترونیک پایه / اندازه گیری ولتاژ ac متناوب (اندازه گیری صحیح ولتاژ rms)

اندازه گیری ولتاژ ac متناوب (اندازه گیری صحیح ولتاژ rms)

اندازه-گيري-ولتاژ-rms

معمولا اندازه گیری ولتاژهای DC ساده و سر راست می باشد.تنها سر در گمی ممکن یافتن نقطه مرجع اندازه گیری است.با این حال زمین مدار به عنوان مرجع پتانسیل صفر در نظر گرفته می شود و موارد اسثنا نیز به طور واضح ذکر می شود.

در اندازه گیری وقتی که ولتاژهای ac به میان می آیند پیچیده تر می شود.یک ولتاژ ac طبق تعریف،یک مقدار دائما در حال تغییر است.برای اندازه گیری ولتاژ acچندین راه مختلف وجود دارد که بسته به شرایط مفید واقع می شوند.برای مثال ممکن است  دانستن مقادیر مطلق ماکزیمم مورد نظر شما باشد و می خواهید پیک ولتاژ را در یک تناوب بدانید.برای راحتی فرض کنید که تمام شکل موج ها حول محور ۰V قرار گرفته اند.

یک ولتاژ ac ممکن است شکل سینوسی داشته و دارای دامنه حداکثر ۱۰Vباشد.(پیک منفی -۱۰V است) گفتن اینکه یک سیگنال ۱۰V AC داریم گمراه کننده است چرا که پیک ولتاژ فقط برای کسر کوچکی از ثانیه برقرار است و در بقیه زمان های یک دوره تناوب ولتاژ لحظه ای به طور قابل توجهی کمتر از این مقدار  پیک است.

از آنجا که ولتاژ بین دو مقدار حداقل و حداکثر یعنی -۱۰V و +۱۰V نوسان می کند رنج ۲۰V را پوشش می دهد.در برخی موارد اندازه گیری سیگنال ۲۰V پیک تا پیک مفید است.اما گفتن اینکه یک سیگنال ۲۰V AC داریم باز هم گمراه کننده است.

راه کار منطقی محاسبه متوسط ولتاژهای لحظه ای در یک دوره تناوب است.به علت تقارن شکل موج سینوسی حول محور صفر و خنثی شدن مقادیر مثبت و منفی با یکدیگر کل دوره تناوب قابل استفاده نیست و در صورت چنین کاری مقدار متوسط صفر خواهد شد.

برای متوسط گیری از ولتاژهای ac،فقط نیمی از یک دوره متناوب مورد توجه قرار می گیرد.به لحاظ ریاضی ثابت شده است که برای موج سینوسی،مقدار متوسط همیشه برابر با ۰/۶۹۶ مقدار پیک می باشد.در مثال ما که پیک ولتاژ موج سینوسی ۱۰V است مقدار متوسط برابر ۶/۳۶V است.

با داشتن مقادیر متوسط،مقایسه ولتاژهای ac معنی پیدا می کند.متاسفانه فرمول قانون اهم برای مقادیر متوسط محدودیت بزرگی ایجاد می کنند.

یک راه برای به کارگیری قانون اهم در ولتاژهای ac بیان کردن این ولتاژها بر اساس ولتاژ dc آنهاست.برای یافتن چنین مقدار معادلی باید مقدار rms (ولتاژ موثر) سیگنال ac را محاسبه کرد.برای موج سینوسی،مقدار rms برابر ۰/۷۰۷ مقدار پیک است.در مثالی که در بالا آورده شده ولتاژ پیک    ۱۰V است.بنابراین ولتاژ rms برابر ۷/۰۷ V است یعنی این سیگنال به اندازه یک ولتاژ ۷/۰۷ V DCدر یک مقاومت گرما ایجاد می کند.همچنین می توان قانون اهم را همانند مقادیر dc برای مقادیر rms هم به کار برد.به عنوان یک قانون،روابط ولتاژها و جریان های ac معمولا بر حسبrms  بیان می شوند.

بهتر است برای جلوگیری از سردرگمی و روشن شدن مطلب کمی بیشتر توضیح دهیم.برای راحتی،مقایسه های زیر برای مقادیر مختلف ac آورده شده است.

مقدار پیک * ۰/۷۰۷=rms

مقدار متوسط * ۱/۱۱=rms

rms * 0/9=مقدار متوسط

مقدار پیک *۰/۶۳۶=مقدار متوسط

rms * 1/41=مقدار پیک

مقدار متوسط * ۱/۵۷=مقدار پیک

پیک * ۲=پیک تا پیک

به خاطر داشته باشید که روابط و مقادیر فوق فقط برای سیگنالهای سینوسی صحت دارند.

اغلب ولت متر های ac برای اندازه گیری ولتاژهای سینوسی کالیبره شده اند و برای اندازه گیری های سایر سیگنالهای ac دقیق نیستند.چنانچه صرفا بخواهید یک مقایسه ساده انجام دهید،ولت متر ac برای سیگنالهای غیر سینوسی کفایت می کند.اما اگر مقدار دقیق rms یک سیگنال غیر سینوسی مورد نظر باشد ولت متر acکمک چندانی نخواهد کرد.

علاوه بر این ولت مترهای ac به فرکانس هم وابسته هستند.این ولت مترها برای اندازه گیری دقیق در فرکانس برق شهری(۶۰ HZ) تنظیم شده اند.ولت مترها در ۷۵% موارد کار خود را به خوبی انجام می دهند.در بقیه موارد هم باید تکنسین از روش های مقایسه ای،تخمینی و یا حدس های تجربی استفاده کند.

امروزه میترهایی وجود دارند که کارهای محاسباتی را هم انجام می دهند.در سالهای اخیر در داخل آنها از ICهایی استفاده می شود که تبدیل rms به dc را انجام می دهند.یعنی اینکه یک سیگنال acبا تقریبا هر شکل موجی به ورودی داده می شود و ولتاژ dc متناسب در خروجی تولید می شود.این ولتاژ dcدقیقا به اندازه مقدار rms واقعی سیگنال ورودی می باشد.از نمونه این IC  ها می توان به دو آی سی AD637  و AD536AJD اشاره کرد.

نویسنده : رامین فریور (Delton T.Horn)

منبع : آموزش برق و الکترونیک مدار سبز

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.