اندازه گیری ولتاژ متناوب

rms

مقدار پیک * 0/707=rms

مقدار متوسط * 1/11=rms

rms * 0/9=مقدار متوسط

مقدار پیک *0/636=مقدار متوسط

rms * 1/41=مقدار پیک

مقدار متوسط * 1/57=مقدار پیک

پیک * 2=پیک تا پیک

اندازه گیری ولتاژ ac متناوب (ولتاژ rms)

متناوب

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 0V قرار گرفته اند.

یک ولتاژ ac ممکن است شکل سینوسی داشته و دارای دامنه حداکثر 10Vباشد.(پیک منفی -10V است) گفتن اینکه یک سیگنال 10V 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 -10V و +10V نوسان می کند رنج 20V را پوشش می دهد.در برخی موارد اندازه گیری سیگنال 20V پیک تا پیک مفید است.اما گفتن اینکه یک سیگنال 20V ACداریم 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 0/696 مقدار پیک می باشد.در مثال ما که پیک ولتاژ موج سینوسی 10V است مقدار متوسط برابر 6/36V 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،مقدارrms برابر 0/707 مقدار پیک است.در مثالی که در بالا آورده شده ولتاژ پیک    10V است.بنابراین ولتاژ rmsبرابر 7/07 V است یعنی این سیگنال به اندازه یک ولتاژ 7/07 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 * 0/707=rms

مقدار متوسط * 1/11=rms

rms * 0/9=مقدار متوسط

مقدار پیک *0/636=مقدار متوسط

rms * 1/41=مقدار پیک

مقدار متوسط * 1/57=مقدار پیک

پیک * 2=پیک تا پیک

 اندازه گیری ولتاژ

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(60 HZ) تنظیم شده اند.ولت مترها در 75% 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 ازICهایی 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  وAD536AJD اشاره کرد.