NETES MÜHENDİSLİK
Profesyonel Üye
Programlanabilir AC güç kaynakları öncelikle, test edilen bir üniteye düşük bozulma, hassas bir şekilde kontrol edilen sinüzoidal voltaj sağlamak için kullanılır. Bununla birlikte, California Instruments I-iX Series II gibi AC kaynakları da ölçüm yapmak için giderek daha fazla kullanılmaktadır. AC kaynak ve ölçümler arasındaki sıkı entegrasyonun birçok faydası vardır:
Gerilim ve Akım
AC Kaynağın çıkışında yapılabilecek en temel ölçümler gerilim ve akım ölçümleridir. Önem verilmesi gereken konu; voltaj ve akım ölçümlerinin ortalama okumalar değil, gerçek RMS (Kök Ortalama Kare) değerleri olmasıdır. Bir AC akımının RMS değeri, bir dirençte aynı miktarda güç kaybı üretecek olan DC akımına eşdeğerdir.
Şekil 1. AC akımın True RMS değeri.
Şekil 1'de gösterildiği gibi, mevcut dalga biçimini sonsuz derecede küçük zaman dilimlerine bölerek ve zamanın her anında güç tüketimini (P = I2 * R) belirleyerek bunu gözünüzde canlandırabilirsiniz. Güç, tüm bu değerlerin toplamının zaman dilimi sayısına bölünmesine eşittir. Direnç R'nin sabit olduğu varsayıldığından, denklemden çıkarılabilir, bu da etkin akım için aşağıdaki formülle sonuçlanır:
Ieff = √(I12 + I22 + …. + In2 ) / n, burada n zaman dilimlerinin sayısıdır.
Bu değer, dirençte aynı miktarda güç kaybı üretecek bir DC akımına eşdeğer olduğu için AC akımının etkin değeridir. Bu hesaplamayı toplamdan zaman içinde bir entegrasyona (dt) değiştirmek, RMS akım değerini üretecektir. Bu değer, akımların toplamının zaman dilimi sayısına bölünmesiyle elde edilen ortalama değer ile aynı değildir.
Saf sinüzoidal dalga formunun özel durumunda, ortalama voltaj, 1,11 faktörüne bölünen RMS değerine eşdeğerdir. Ölçülecek sinyal sinüzoidal olduğu sürece, bu oran ortalama bir voltaj ölçümü yapılarak RMS değerini hesaplamak için kullanılabilir. Ancak sinüzoidal olmayan sinyaller için bu sabit oran artık geçerli değildir ve ortalama değer çarpı 1.11 ile RMS değeri arasında önemli bir fark olabilir.
Bir AC Kaynağın çıkış voltajı tipik olarak sinüzoidal iken, akım olmayabilir. Bugünlerde birçok yük doğrusal değildir ve harmonik akımlar çekecektir. Akımı doğru bir şekilde ölçmek için, AC Kaynağın ölçüm sistemi yalnızca gerçek RMS'yi ölçmekle kalmaz, aynı zamanda daha yüksek dereceli harmonikleri kapsayacak yeterli bant genişliğine sahip olmalıdır. Birçok AC güç uygulaması için, 40'a kadar harmonikler ilgili olabilir, bu da ölçüm sistemi bant genişliğinin kullanılan en yüksek temel frekansın en az 40 katı olması gerektiği anlamına gelir. Rastgele dalga formu oluşturabilen AC kaynakları, ikisi de sinüzoidal olmayabileceğinden, voltaj ve akım için gerçek RMS ölçümünü kullanmalıdır.
- Ölçümler, optimum aralık sağlayan AC kaynağının çıkış aralığı ve güç seviyesi için optimize edilmiştir, bu da daha yüksek oranlı doğruluk ve çözünürlük sağlar.
- Ölçüm sisteminin AC Kaynağına entegrasyonu, çoğu ATE kurulumunda harici test ekipmanı ihtiyacını ortadan kaldırarak genel sistem maliyetini ve karmaşıklığını azaltır.
- Dahili ölçüm algılama noktaları, gürültü toplamaya meyilli olan ve genellikle sinyal bozulmasına neden olan harici kablolama ihtiyacını ortadan kaldırır.
Gerilim ve Akım
AC Kaynağın çıkışında yapılabilecek en temel ölçümler gerilim ve akım ölçümleridir. Önem verilmesi gereken konu; voltaj ve akım ölçümlerinin ortalama okumalar değil, gerçek RMS (Kök Ortalama Kare) değerleri olmasıdır. Bir AC akımının RMS değeri, bir dirençte aynı miktarda güç kaybı üretecek olan DC akımına eşdeğerdir.
Şekil 1. AC akımın True RMS değeri.
Şekil 1'de gösterildiği gibi, mevcut dalga biçimini sonsuz derecede küçük zaman dilimlerine bölerek ve zamanın her anında güç tüketimini (P = I2 * R) belirleyerek bunu gözünüzde canlandırabilirsiniz. Güç, tüm bu değerlerin toplamının zaman dilimi sayısına bölünmesine eşittir. Direnç R'nin sabit olduğu varsayıldığından, denklemden çıkarılabilir, bu da etkin akım için aşağıdaki formülle sonuçlanır:
Ieff = √(I12 + I22 + …. + In2 ) / n, burada n zaman dilimlerinin sayısıdır.
Bu değer, dirençte aynı miktarda güç kaybı üretecek bir DC akımına eşdeğer olduğu için AC akımının etkin değeridir. Bu hesaplamayı toplamdan zaman içinde bir entegrasyona (dt) değiştirmek, RMS akım değerini üretecektir. Bu değer, akımların toplamının zaman dilimi sayısına bölünmesiyle elde edilen ortalama değer ile aynı değildir.
Saf sinüzoidal dalga formunun özel durumunda, ortalama voltaj, 1,11 faktörüne bölünen RMS değerine eşdeğerdir. Ölçülecek sinyal sinüzoidal olduğu sürece, bu oran ortalama bir voltaj ölçümü yapılarak RMS değerini hesaplamak için kullanılabilir. Ancak sinüzoidal olmayan sinyaller için bu sabit oran artık geçerli değildir ve ortalama değer çarpı 1.11 ile RMS değeri arasında önemli bir fark olabilir.
Bir AC Kaynağın çıkış voltajı tipik olarak sinüzoidal iken, akım olmayabilir. Bugünlerde birçok yük doğrusal değildir ve harmonik akımlar çekecektir. Akımı doğru bir şekilde ölçmek için, AC Kaynağın ölçüm sistemi yalnızca gerçek RMS'yi ölçmekle kalmaz, aynı zamanda daha yüksek dereceli harmonikleri kapsayacak yeterli bant genişliğine sahip olmalıdır. Birçok AC güç uygulaması için, 40'a kadar harmonikler ilgili olabilir, bu da ölçüm sistemi bant genişliğinin kullanılan en yüksek temel frekansın en az 40 katı olması gerektiği anlamına gelir. Rastgele dalga formu oluşturabilen AC kaynakları, ikisi de sinüzoidal olmayabileceğinden, voltaj ve akım için gerçek RMS ölçümünü kullanmalıdır.