Yüksek crest factor sinyallerin RMS ölçümü

[taydin]

AC sinyallerde "crest factor", o sinyalin tepe değerinin RMS değerine oranıdır. Gene olarak, bir sinyal ne kadar sivri ise, crest factor değeri de o kadar yüksektir. Multimetrelerin AC bir sinyal üzerinde RMS ölçümü yapabilme yeteneğinin, crest factor değerinin artması ile kötüleştiğini biliyordum. Ekonomik multimetrelerde bu sınır değerinin ne olduğu belirtilmez iken, üst seviye multimetrelerde, ölçülen sinyalin crest factor değerine göre ortaya çıkan ölçüm toleransı belirtilir.

Durumun ne kadar vahim olduğunu görmek için elimdeki multimetrelerin bazıları ile denemeye karar verdim. Önce MATLAB ile oldukçe yüksek crest factor değerine sahip bir sinyal ürettim. Bu sinyalin frekansı 50 Hz, örnekleme hızı ise 5 kHz. Bu değerlere göre sinyalin periyot değeri 20 ms, palslerin her birisinin genişliği ise 600 μs.

Sonra MATLAB ile bu sinyalin önce RMS değerini, sonra da crest factor değerini hesaplattım.

V[SUB]RMS[/SUB] = 0.2449
CF = 4.0825

 

[taydin]

Sonra bu sinyalin datalarını CSV dosya olarak kaydedip sinyal jeneratörüne aktardım ve osiloskop ile üretilen sinyale baktım. Ölçümü yaparken özellikle 10x probu kullandım, çünkü sinyalin kenarları çok dik olduğu için buralarda çok yüksek frekans bileşenleri olacaktır. Kapasitif yükleme olmaması için 500 MHz bant genişliği olan 10x pasif probu kullandım. Gene de üretilen sinyal tam olarak 1 Vp değerine çıkamıyor.

V[SUB]RMS[/SUB] = 0.1973
CF = 4.63

 

[taydin]

Karşılaştırma amaçlı olarak, bant genişliği 30 MHz olan 1x pasif prob ile de denedim. Değerlerdeki değişim yok denecek kadar az.

V[SUB]RMS[/SUB] = 0.1977
CF = 4.65

 

[taydin]

Gene karşılaştırma amaçlı olarak, hem sinyal jeneratörünü hem de osiloskobu 50 Ω empedansa ayarladım ve aradaki bağlantıyı gene 50 Ω empedanslı koaksiyel kablo ile yaptım. Gene neredeyse hiçbir değişim yok.

V[SUB]RMS[/SUB] = 0.1958
CF = 4.63

 

[taydin]

Buradan benim çıkardığım sonuç şu: Bu sinyalin keskin yükselen ve düşen kenarları, sinyal jeneratörünün 80 MHz bant genişliğinin çok üzerinde frekans bileşenleri barındırıyor. O yüzden de sinyal jeneratörü sinyali biraz yumuşatmış oluyor.

Neyse, multimetreler ile ölçümlere geçelim. Crest factor değeri 4.63 olan, 50 Hz, 2 Vpp bir AC sinyalimiz var. Bunu şimdi multimetreler ile ölçelim:

Rigol DM3068	0.1992 Vrms
Keysight U1282A	0.1994 Vrms
Brymen 869s	0.1961 Vrms
UNI-T UT89XD	0.195 Vrms
UNI-T UT139C	0.196 Vrms
UNI-T UT61E	0.1970 Vrms
UNI-T UT195DS	0.1968 Vrms
TT T-ECHNI-C MY64	0.071 Vrms
TT T-ECHNI-C DT-830D	0 Vrms

 

[taydin]

Bu sonuçlara göre şunu söyleyebiliriz. Piyasada bulunan en ucuz, en dandik multimetreyi almadıktan sonra, birçok multimetre 4.65 gibi oldukça yüksek crest factor değerlerinde bile güvenilir RMS voltaj ölçümü yapabiliyor.

Akım ölçümünü denemedim, ama akım ölçümü de bir şönt üzerindeki voltaj ölçümü olduğuna göre benzer bir performans olmasını beklerim.

 

[taydin]

Bir de şunu belirtmekte yarar var, doğru ölçüm yapan multimetrelerin hepsi "True RMS" multimetreler. Ama her true RMS multimetrenin de bu kadar yüksek crest factor değerlerinde iyi ölçüm yapacağının garantisi yok. O yüzden yüksek crest factor değerlerinin yaygın görüldüğü sistemler üzerinde çalışma yapılacaksa (PWM kontrol, faz dilimleme vs), bu şartlar altında cihazın davranışının ne olduğunu belirten üreticilerden multimetre satın almak gerekir.

Testte kullandığım TT-ECHNI-C ürünü multimetreler true rms değil. True RMS olmayan multimetreler, yüksek crest factor özelliğine sahip AC sinyalleri yanlış ölçecektir.

 

[Endorfin35+]

analogta gözlem nasıl olur acaba

 

[taydin]

analogta gözlem nasıl olur acaba

Evet iyi bir öneri. Hiç aklıma gelmedi bendeki TMK 700 ile de ölçmek.