如何分辨一般電表與TRUE RMS電表

沒人看的東西好像比較好寫~~

繼續來寫沒人看的第六部曲
從四部曲系列可以比較出一般電表和true rms電表的區別
那要怎麼分辨廠商說的true rms就是真的呢？
直接用ACV檔測量電池電壓可以嗎？
有數字就是一般電表，0就是true rms電表？

當然不行

我們在上一篇指針型電表中已經證實
頂多只能說明在訊號進入前是否有將DC濾掉

要確認是否為true rms電表就要輸入非正弦波再帶入波形因數確認

理論上也可以直接看示波器顯示的讀數來比較(通常示波器都是true rms，除非...)

那就直接開測

我的訊號產生器只能產生直流訊號

因此輸入示波器時切到DC檔

先確認我的示波器讀數是否符合理論值的波形因數

結果如下

除了低佔空比的脈波之外，大致都符合理論值

那就當作我的示波器是真的true rms吧~~

接下來就可以用這個示波器的讀數和電表的ACV檔做比較

若相差不多，就表示我的電表是true rms

但因為我的電表只有ACV檔有true rms

所以示波器也要切到AC檔，模擬DC訊號轉變成AC時的電壓

因此可能會有一些差距

加上示波器的讀取方式和三用電表也不盡相同

因此讀數不會完全一樣，但還是可以看出一些趨勢

結果如下

一般電表

true rms 電表

畫成圖形比較好看

可以看出如果是true rms 的電表

讀數和示波器會有比較高度的吻合

一般電表就沒有一定的規律

都做到這樣了...

再用TRIAC作一次確認

一般電表，測量時數字有明顯跳動

true rms電表，測量時數字很穩定

拐彎抹角的實驗

真是有夠無聊...

指針電表的測量原理

既然數位表都寫這麼多了

指針表也來寫一下好了

指針表內部的表頭有一個螺旋狀的金屬提供指針復位所需要的力矩

由於這個金屬彈性的關係，指針不可能會對電流(磁場)有快速的反應

因此電磁鐵(動圈)通電後理論上就只會對電流的平均值產生反應

加上指針的偏轉方向和動圈的磁性有絕對的關係

為了讓指針固定往同一個方向旋轉(順時針)

輸入的電流就必須是直流電才行

因此測量交流電壓時就和我們之前說的一般數位電表一樣

必須先過一個半波整流後再輸入動圈

所以理論上指針表的刻度一定是固定波形因數(約2.22)所設定出來的

我們依照上次的方法利用指針表再做一次實驗就可以確認了

原本的ACV電壓為13V

半波整流測量出來的電壓為12V，扣降壓降0.7V後幾乎是相同的

全波整流測量出來的電壓為23.5V，扣掉壓降1.4V後大約也是2倍

但部分指針表有一個神奇的孔位，很多人都沒用過

那就是「OUT+」，或標示為OUTPUT (+)

我們將紅色表筆插入這個孔位，再測量一次半波整流和全波整流的電壓

半波整流和全波整流的電壓都為0

難道這個指針表是true rms!!

當然不可能，那為甚麼會和之前數位true rms的電表有一樣結果

有數字就是一般電表，0就是true rms電表？

沒那麼簡單...

這頂多只能說明在訊號進入前是否有將DC濾掉

我們將指針表拆開看看就知道了

out+檔位的走線可以看出來在交流電輸入後會經過一個交流電容和限流電阻

最後進入表頭前再經過一支整流二極體

所以當我們輸入半波或全波整流的DC

這個耦合電容會濾掉幾乎全部的DC訊號

測出來當然就會是0了

單純+的孔位就沒有經過交流電容

所以可以測量半波或全波整流後的直流電

但...測量出來的結果是沒有太大意義的

那這個OUT+的檔位是幹嘛用的呢？

最主要就是測量帶有直流偏壓的交流信號

例如音頻放大電路，或信號產生器等

幾乎都是音響或放大電路才會需要使用的

數位電表ACV、DCV的測量原理4_DCV檔量AC

三用電表的DCV檔時是採用平均值(AVG)

基本上不管是一般電表或是TRUE RMS電表都是如此

(除非是有DC_true rms功能的超高級電表)

所以我們拿這兩種電表分別測量AC時

平均值都是接近0

但如果用DCV檔測量半波整流或全波整流的DC呢？

當然還是讀取平均值

但這時候平均值不能代表真實電壓

因為此時的電壓有正弦波的模式

因此更好的表達方式反而應該是有效值RMS

波形因數=1.111

好像聽過是不是？

我們在功率的難題一系列中就討論過利用DCV檔測量全波整流時所出現的問題

有興趣的朋友可以參考以下連結

那如果是半波整流呢？

波形因數就會變成1.571

這個數字無法從電表測量出來，只能用算的

那要怎麼證實呢？

回到之前「功率的難題」所用的方法

利用功率計測量出來的真實功率和P=IV來對照

結果如下

功率計待機0.15W，半波整流後的功率為3.89W

燈泡消耗功率為3.74W

實測電壓為51.72V，電流為0.0295A

波形因數，根號(3.74/51.72/0.0295)=1.566

很接近1.571了

另外一個方法就是示波器了

直接測量就可以讀出全波整流和半波整流的AVG和RMS值

全波整流的波形因數，12.0/10.7=1.121(理論值1.111)

半波整流的波形因數，8.47/4.9=1.729(理論值1.571)

半波整流測量出來的結果好像偏高

但另一台示波器顯示的平均值和有效值卻是相同的!!

不同的示波器運作程式似乎不同

我的豬腦容量有限，暫時還搞不清楚來龍去脈

等高手來幫忙解惑了

以上就是沒人看的數位電表測量原理四部曲

謝謝大家~~

劇終