True RMS

Waar staat deze term voor?
Een collega van me stond erop dat ik stroommetingen uitvoerde met een Amperetang ipv met mijn multimeter in serie met de gebruiker.
De waardes zouden niet True RMS zijn.
Hij kon niet uitleggen wat het was, maar volgens mij gaat het om de effectieve waarde, wat volgens mij elke normale meter doet.

boe

De meeste meters meten gemiddelde waarden. Zij meten de gemiddelde waarde van een gelijkgericht signaal en vermenigvuldigen die met een bepaalde factor om zo tot een 'gesimuleerde RMS'-waarde te komen. Bij sinusvormige golven werkt dit prima, maar bij vervormde golfvormen niet. True-RMS-meters geven de correcte meetwaarde weer voor alle golfvormen die onder de specificaties vallen.

Maar een wisselspanninkje van ongeveer 50V, met een continue stroom van ca 2A moet toch geen probleem zijn?

boe
free_electron

Silicon Member

RMS is de root mean square waarde. tis in feite een integratie over tijd.

de meeste meters vermengivuldigen de gemeten piekwaarde mat 1/V2 ( 1 over wortel 2 ) omdat dit de correcte benadering is voor een symmetrische sinus.

dit klopt echter niet meer als er een DC offset op zit of als de golfvorm geen sinus is.

Een True RMS meter doet wel die integratie. De oude toestellen deden dit door de geleverde energie om te zetten in warmte op een element waarvan de thermische coeeficient gekend is ( vermogenomzetting ) en de temperatuur te meten.

Analog devices AD weetikveelwat . 638 of 538 dacht ik )

het kan ook gedaan worden met een precisie gelijkrichter . de moederne meters doen true RMS door middel van samplers. je sampelt 1 miljoen punten en rekent de boel door.

Professioneel ElectronenTemmer - siliconvalleygarage.com - De voltooid verleden tijd van 'halfgeleider' is 'zand' ... US 8,032,693 / US 7,714,746 / US 7,355,303 / US 7,098,557 / US 6,762,632 / EP 1804159 - Real programmers write Hex into ROM

Het is geen probleem van het meten, maar van de golf vorm. En je hebt vaker met rare golven te maken dan je denkt. Voor een zuivere sinus is de RMS en de gemiddelde waarde gelijk. Echter als je dingen gaat doen als fase aansnijding (dimmer), of PFC (power factor correction ) dan heb je niet meer met sinusen te maken maar met andere golf vormen. En dan heb je om de RootMeanSquare te weten een true RMS meter nodig. Als je wilt wil ik wel de wiskunde erachter opduiken en hier op de site zetten.

carpe cerevisi

Hmm... Bij mij zal het dan wel helemaal niet goed gaan...
Ik heb een ~50v Wisselspanning op een coaxkabel, waar frequenties van 5 tm 862 Mhz overheen lopen, die ook nog eens gesuperponeerd signaal dragend zijn. :-(

boe
free_electron

Silicon Member

waaa waaa waaaaa . om dergelijk spul te meten hebje een spectrum analyser nodig. laat die de power meting doen.

Professioneel ElectronenTemmer - siliconvalleygarage.com - De voltooid verleden tijd van 'halfgeleider' is 'zand' ... US 8,032,693 / US 7,714,746 / US 7,355,303 / US 7,098,557 / US 6,762,632 / EP 1804159 - Real programmers write Hex into ROM

Ik heb alleen de spanning en de stroom nodig.
Het gaat om het stroomverbruik van Groeps- en Eindversterkers in een Kabelnetwerk.
In meetraporten wil men het verbruik weten van die dingen.
Met een Ampere tang kun je dat niet meten over een Coaxkabel.
De spanningen kan ik in zoverre wel meten met mijn (universele) Voltmeter, maar met deze meter mag ik die stroom niet meten.
Nu meet ik de stroom door de zekering te verwijderen en daar de Amperemeter tussen te zetten.

Voor wat alle andere te meten waardes betreft, gebruik ik een "beeldkoffer", waarmee ik de signaalsterkte kan meten.

boe

Is het dan niet simpeler de stroom/spanning aan de voeding te meten, of stel ik mij dit te simple voor. Of... moet je alleen een laag frequentcomponent meten voor het verbruik? Dan is het misschien mogelijk met een spanningsmeter over een 50 Ohm weerstand met een (hoog ohmige) RC combinatie, zodat je de laagfrequent gedeelte van de spanning meet. Alle hef HF word dan door de C kortgesloten.

carpe cerevisi

Die construkties waarbij de spanning uitgefilterd wordt bestaan al wel, maar komen niet overal voor.

De voedingsspanning wordt op een centraal punt ingekoppeld en getransporteerd over die Coaxkabels. Er treedt altijd een spanningsverlies op over de afstanden tussen de voeding en Verbruiker.
De voedingsbron is 55v en de verbruikes blijven perfect werken zolang de spanning maar bover de 24v blijft. Dit om bij extreme spanningsval een goede werking te waarborgen.
Maar voor de raportage moet men wel weten wat er verbruikt wordt in de diverse versterkers en wat de spanning is op die punten.
Op sommige punten wordt de spanning eerst uitgekoppeld voor andere doeleinden als doorkoppelen naar andere kabels of tbv een tweede versterker in dezelfde behuizing. Maar meestal blijft de voedingspanning in de coax tot deze in de versterker uitgefilterd wordt

boe

Gaan we weer terug naar af... Als ik het nu goed begrijp hebben we het over gelijkspanningen en dan: Als je collega met een true RMS meter een DC spanning/stroom wil lezen, stuur hem dan maar even terug naar school. Je bent niet geinteresseert in de HF, en de rest is DC, goter dan 24V. Een stroom meter heeft een spanningsval van ongeveer 100 mV (voor een beetje redelijke meter) dus dat maakt ook geen groot verschil in de belasting, dus kleine meetfout in de stroommeting. Spanningsmeten met een redelijke meter> 10Mohm, dus de stroom is te verwaarlozen, dus kleine fout in de spannings meting. En RMS is alleen relevant bij zulke frequenties dat je meter een integrator nodig heeft om het juist uit te lezen. En ik denk dat het met dit soort metingen totaal niet relevant is.

Mocht het een laagspannings AC zijn, dan denk ik dat het een redelijke normale sinus is. Ook daar kun je met een gewone meter aan meten, en geeft een goed resultaat. Als echter de voedingen trapezium achtige switched mode power supplies zijn (wat ik niet denk, de hoeveelheid ellende die je zou inkioppelen over een lange leiding) dan zou je college wel eens gelijk kunnen hebben.

carpe cerevisi

RMS is geen heilige graal. Wat je wilt is de gemiddelde stroom meten.

Neem als voorbeeld: een voeding, daarachter een mooi pi-filter (C-L-C), met daarachter de belasting die een DC-stroom met daarop gesuperponeerd een wiebelstroom opneemt. (Ik heb het hier wel over wisselstroom frequenties waar zo'n True-RMS meter raad mee weet).

Aan de belasting zijde wordt een hogere RMS-waarde dan gemiddelde waarde geregistreerd. Aan de voedende zijde waar de stroom mooi glad is gestreken is de RMS-waarde gelijk aan de gemiddelde waarde.
Bij een filter met ideale componenten hebben we geen vermogensverlies, de spanning voor en achter het filter is mooi glad en hebben dezelfde waarde.

Zou je de gemeten RMS-stroom zowel voor als achter het filter met de spanning vermenigvuldigen, dan krijg je de indruk dat aan de belastingzijde een groter vermogen opgenomen wordt dan aan de voedende zijde geleverd wordt. Daar valt grof geld mee te verdienen als dat echt waar zou zijn.

Doen we hetzelfde met de gemeten gemiddelde stroom, dan is de vermogensopname voor en achter het filter gelijk.

Een RMS-stroommeting doe je alleen om vermogensdissipatie in ohmse weerstanden te bepalen. Bijvoorbeeld om te zien of kabels niet overbelast worden, niet om de stroomsopname van een willekeurig apparaat te weten.

In het geval van het HF-kabel meetprobleem zou ik voorstellen het HF om te leiden via wat filters en het vermogen (zonder HF) te meten met een normale W meter die spanning en stroom tegelijkertijd meet en het werkelijke vermogen (of wat je maar wilt weten) laat zien.

Dat heeft met RMS metingen niet echt iets van doen.

Het prettige van een RMS meting van een spanning of stroom vind ik dat je (mits redelijk binnen de specificaties van de meter) beter weet wat het getal dat je te zien krijgt betekent.
Hoe een "gewone" meter omgaat met vreemde golfvormen (als uit een gelijkrichter, PWM, fase-aansnijding, rimpels op voedingen etc) is vaak onduidelijk, dan weet je eigenlijk nog niets.

[edit]
@ verhaal hierboven: Is men dan niet gewoon een stukje blindstroom mee aan het meten ?
Volgens mij heeft dat alles ook niets met het verschil tussen de RMS of gemiddelde waarde meting van doen - maar misschien kom ik daar na een gezonde nachtrust wel op terug.. ;)

[Bericht gewijzigd door Aart op 16 november 2005 01:47:40 ]

Op 16 november 2005 01:40:05 schreef Aart:
Hoe een "gewone" meter omgaat met vreemde golfvormen (als uit een gelijkrichter, PWM, fase-aansnijding, rimpels op voedingen etc) is vaak onduidelijk, dan weet je eigenlijk nog niets.

Een gewone meter, DC gekoppeld, meet het gemiddelde aantal electronen dat voorbij komt. Dit zijn zeer zinvolle getallen. Bijvoorbeeld bij de stromen die voorkomen bij gelijkrichter schakelingen. Het aantal elektronen dat er vanaf de trafo de bufferelco in gaat moet gelijk zijn aan het aantal dat door de belasting uit de elco wordt getrokken.
Hier geeft de gemiddelde waarde een zeer zinvol getal. Doe je deze meting met een RMS meting dan ga je je afvragen of de missende elektronen echt in een bodemloze put terecht zijn gekomen.
Een RMS meting is hier echter wel weer zinvol om te kijken of de trafo zelf niet overbelast raakt (koperverliezen).

Of gemiddeld of RMS gemeten moet worden ligt eraan wat je wilt weten.

Zoals Aart al zei: Echt vermogen meten doe je met een toestel dat de momentele spanning en stroom vermenigvuldigd en dit product middelt.

Echter, als een DC-spanning constant en mooi vlak is kan de vermogensopname ook bepaald worden aan de hand van de gemiddelde stroom. Het meten van een RMS-stroom levert hier een nietszeggende waarde op.

Op 15 november 2005 21:00:52 schreef LaStei:
Voor een zuivere sinus is de RMS en de gemiddelde waarde gelijk.

Nu maak je een foutje, ik neem aan dat je de effectieve waarde bedoelt.
De gemiddelde waarde is namelijk wiskundige gemiddelde en deze is voor een sinus gelijk aan 2/pi.
De effectieve waarde is gelijk aan de RMS waarde en deze is gelijk aan een DC stroom die hetzelfde vermogen in een zelfde belasting opwekt als de varieërende stroom.
De term root-mean-square betekend:

"De wortel uit de gemiddelde som van de kwadraten"

Voor een discreet signaal zou je dit in een simpele formule kunnen formuleren:

http://expand.xs4all.nl/uploadarchief/download.do?file=RMS_formule.JPG

Waarin N het aantal samples is en Xi de sample waarden van 0 tot N-1.
Het Sigma teken (ook wel sommeer teken genoemd) geeft aan dat je al deze waarden moet sommeren.
Voor een discreet signaal is de RMS waarde berekenen dus kinderlijk eenvoudig :-P
Het enige wat je nodig hebt is een redelijk snelle A/D omzetter en een stukje hardware voor de gegevensverwerking.
Nu is het zo dat je met zowel een stroomtang als een serie stroom meting even goed de stroom kan bepalen.
Een stroomtang heeft echter als voordeel dat je de schakeling niet hoeft te onderbreken.
Het nadeel is dat de meeste stroomtangen echter geen DC stromen kunnen meten (LEM heeft een paar modellen die dat wel kunnen).
Uit de waarde van de stroom kun je niet direct het opgenomen vermogen bepalen, daarvoor moet ook de fase tussen stroom en spanning bekend zijn.

Technology is dominated by two types of people: those who understand what they do not manage and those who manage what they do not understand

@ Freddy: Je hebt me niet overtuigd, maar ik ben wel nieuwsgierig en zal bij gelegenheid de meting eens proberen te reproduceren.

Misschien weet iemand anders meer, met name over hoe een niet-RMS meting in zijn werk gaat ?

Misschien maakt dit het wat duidelijker.
Testschema:

http://home.kpn.nl/f-alf/images/fil-bel-schema.gif

en de bijbehorende sommetjes:

http://home.kpn.nl/f-alf/images/fil-bel-sommetjes.gif

Je ziet dat de RMS stroom aan de belastingzijde afwijkend is vergeleken met de andere stromen. Bereken je hieruit ook nog eens het vermogen, dan zie je dat er meer vermogen opgenomen wordt dan er aan de voedingszijde wordt geleverd.

Bij berekening van het vermogen met de gemiddelde stroom klopt het verhaaltje weer.

Vergeet ook niet dat RMS een wiskundige bewerking is, en niet een werkelijke stroom. RMS is verzonnen om vermogensberekeningen te maken aan ohmse belastingen waar alleen stroom of spanning en de weerstand bekend zijn. Bijvoorbeeld kabels, koperweerstand van trafo's. In alle andere gevallen is het opgeven van een RMS stroom onzin.

Ik heb de stromen het niet alleen berekend, maar gisteren ook gemeten.

Inderdaad, de RMS waarde is alleen te gebruiken bij reële belastingen.

Technology is dominated by two types of people: those who understand what they do not manage and those who manage what they do not understand

In ieder geval vriendelijk bedankt voor de moeite en de nette uitleg :)

Ik heb het echter nog niet door, houd het gevoel dat spanning en stroom na het filter hier niet meer in fase zijn en er wel degelijk echt meer (blind-) stroom door de meter loopt.

Die zie je niet terug in de DC-component maar wel in de AC component van de stroom na het filter, dus wel in de RMS meting (van beide) en niet bij een gemiddelde gelijkstroom meting (alleen de DC-component).

Mijn excuses als ik erg eigenwijs overkom.
We zitten hier op (of over) het randje van mijn kennis, vind het wel interressant. :)

Nog een kleine toevoeging:
de T in TRMS betekent dat zowel AC als DC gemeten worden.
Een RMS-meter meet enkel de AC waarde.

@Aart: TRMS of niet, je meet enkel de stroom gedurende een tijd en niet de faze tov de spanning. Je meet dus ook de blind- stroom.
Om het vermogen te bepalen moet de ogenblikkelijke spanning met de ogenblikkelijke stroom vermenigvuldigt worden, dit gaat dus niet met een gemiddelde waarde of RMS multimeter.

Eeehhh...
Om nog even op mijn eigen vraagstuk in te breken... ;-)

Het is een AC spanning van 24->55v...
Over dezelfde geleider, loopt ook een HF signaal.
Wil ik de spanning meten op de versterker en de stroom erdóór, schijnen wij een true RMS meter te moeten gebruiken.

Mijn vraag is nu:
Is dat wel nodig? Hoeveel zal een gemeten stroom uit zulk een schakeling afwijken van een schakeling waarbij er geen HF signaal door die kabel gaat?
Anders gezegd; Is het wel of niet aanwezig zijn van een HF signaal van invloed op een gemeten spanning of stroom??

boe

Op 16 november 2005 19:48:52 schreef Aart:
Ik heb het echter nog niet door, houd het gevoel dat spanning en stroom na het filter hier niet meer in fase zijn en er wel degelijk echt meer (blind-) stroom door de meter loopt.

Het gaat hier om DC-stromen. De spanningen aan beide zijden van het filter zijn nagenoeg vlak.

Stroom en spanning aan de voedingszijde van het filter:

http://home.kpn.nl/f-alf/images/fil-bel-voeding.gif

Stroom en spanning aan de belastingszijde van het filter:

http://home.kpn.nl/f-alf/images/fil-bel-belasting.gif

De gebruikte filtercomponenten zijn wat afwijkend van die in het schema.

Een opmerking over de term "true RMS": Normaliter berekend RMS de waarde van het gehele signaal, dus zowel de AC als DC component. In de scoopplaatjes aangeduid met crms. De "c" staat hier voor cycle. Dit houdt in dat de RMS waarde over een geheel aantal cycles wordt berekend.
De RMS waarde van alleen de AC component is de standaard diviatie. Hier aangeduid met csdev.

Terug naar de oorspronkelijke vraag.
Als ik het goed begrijp gaat het hier om een fantoomvoeding over de coax. Dus, 24...55 VAC, 50 Hz en daarop gesuperponeerd de HF-spanning. In dat geval is het handig om met filters de voeding en HF te scheiden. Dit om HF aanpassingsproblemen te voorkomen.
Dan het meten van de stroom. De eerste vraag is dan: waarom wil je de stroom meten? Is dit in verband met warmte ontwikkeling in de kabels? Of om de belasting van de trafo te bepalen? Dan is een RMS meting de juiste methode.
Wil je echt het opgenomen vermogen bepalen dan ontkom je niet aan een echte Watt-meter.
Hou er rekening mee als er meerdere soorten belastingen (ohms, AC-DC voedingen) op de trafo aangesloten en de bedoeling is om de totale belasting van de trafo te bepalen. Dan kunnen de vermogens (of stromen) niet eenvoudig bij elkaar worden opgeteld.

Klopt, Als je vermogen wilt meten moet je direkt spanning en stroom meten, en daar zelfs een True RMS op los laten. Het simpleste voorbeeld dan ik kan verzinnen is een brug gelijkrichter met een condensator erachter. De stroom door die brug is een korte puls, om de condensator op te laden. Hier kom je niet om RMS meters heen wil je het juiste antwoord weten. (Helaas kan ik niet van die mooie formules in dit venster plaatsen)

carpe cerevisi

Op 17 november 2005 17:27:37 schreef LaStei:
Klopt, Als je vermogen wilt meten moet je direkt spanning en stroom meten, en daar zelfs een True RMS op los laten.

Als je de momentele spanning en stroom vermenigvuldigd moet je over dit product vooral geen RMS loslaten, alleen middelen. RMS op vermogen loslaten doen alleen audiofielen die geen verstand van wiskunde hebben. Hier uitgebreid besproken: http://www.circuitsonline.net/forum/view/message/116108

De stroom door die brug is een korte puls, om de condensator op te laden. Hier kom je niet om RMS meters heen wil je het juiste antwoord weten.

Wat het juiste antwoord is ligt aan de vraag!

Op 15 november 2005 20:40:08 schreef Fantomaz:
Maar een wisselspanninkje van ongeveer 50V, met een continue stroom van ca 2A moet toch geen probleem zijn?

Een wisselende spanning maar toch constante stroom lijkt me zeker een probleem.

Wouter van Ooijen: VOTI webwinkel, docent HvU (Technische Informatica); C++ on mictrocontrollers blog