Effektivspannung messen

[Farad]

Hallo,

einfache Frage: Welches Zeigerinstrument ist am geeignetsten um den echten Effektivwert einer beliebigen Wechselspannung zu messen?

Konkret geht es um die Durchschnittsspannung bei Musik, die von einer Endstufe bereitgestellt wird.

Drehspul? Dreheisen? Taugen die Geräte von Monacor etwas (auf ein paar Prozent Fehler kommt es nicht an, es geht um Größenordnungen) ?

gruß, farad

[MFB]

Dreheisen bilden den Effektivwert, Drehspul nur einen Mittelwert, wenn ich mich da richtig erinnere.
Gruß
Jürgen

[antiasina]

Wenns um Größenordnungen geht, ist es IMO egal.
Ein Drehspulinstrument lenkt linear aus und zeigt so den arithmetischen Mittelwert des Stroms an.
Ein Dreheiseninstrument zeigt den wahren Effektivwert an. Ein Nachteil ist, dass die Quadratische Skala keinen sehr großen Dynamikbereich bietet. Das dürfte im Musikbereich nachteilig sein.
Dreheiseninstrumente haben auch den Vorteil, dass es keine auchdünnen Drähte gibt, die den Strom zum Messwerk führen, die durch rhythmisches Ausschlagen bei Musik beschädigt werden können.
Da wirst du mehrere Bereiche umschalten können müssen...
Ich hätte keine Skrupel, jedes x-beliebige Messwerk zu verwenden. Die Drehspulgeräte von Monacor, die ich habe, sind im 1. Skalendrittel erschreckend falsch. Für Musikbetrieb wäre mir das aber egal, denn man kann eh nicht so genau ablesen, weil sich der Zeiger bewegt. Deshalb kannst du wahrscheinlich auch ein Drehspulinstrument verwenden, weil ich davon ausgehe, dass der Fehler nicht größer als 50% ist. Bei elektrischer/elektronischer Musik dürftest du sehr gut hinkommen, weil der Crestfaktor oft niedrig ist, eine Jazz-Band dürfte die größten Fehler verursachen.

[Fosti]

Naja, man muss bei den Zeigerinstrumenten schon aufpassen, dass sie im gesamten Frequenzspekrum der Musik einigermaßen anzeigen.

Das Drehspulinstrument hat den Nachteil, dass es eine für Sinusgrößen ausgelegte Skala hat, da es, wie richtigerweise schon gesagt wurde, von Hause aus den Mittelwert des Stromes anzeigt. Bei sehr langsamen Stromänderungen aber den Augenblickswert.

Die mechanische Dynamik des Zeigerinstrumentes ist also von großer Bedeutung.

Ein Dreheiseninstrument würde ich vorziehen, oder, wenn man die Wirkleistung anzeigen möchte, ein eisengeschlossenes elektrodynamisches Messwerk. Beide bieten bei passender mechanischer Dynamik entweder eine echte Effektivwertwertbildung (Drehspulinstrument) oder Mittelwertbildung der Leistung, was der Wirkleistung entspricht (elektrodynamisches Messwerk).

[Frankynstone]

Dreheiseninstrumente haben durch geeignete Gerometrie eine stückweise lineare Skale, die an Anfang und Ende eben etwas gestaucht ist. Der Hauptvorteil ist, dass denen die Polarität egal ist, sie zeigen für Gleich- und Wechselspannung so halbwegs korrekt an. Wegen ihrer vergleichsweise großen Induktivität kann ich mir nicht vorstellen, dass es mit der Frequenzunabhängigkeit weit her wäre.

Besser ist es, den Effektivwert auszurechnen, root mean square sagt eigentlich schon alles, nämlich die Wurzel aus dem Mittelwert des Quadrates. Die Spannung wird quadriert (entspricht der Berechnung der Leistung), tiefgepasst (entspricht der Mittelwertbildung über einen kurzen Zeitraum) und die Wurzel gezogen (um aus der mittleren Leistung die Effektivspannung zu gewinnen), das alles geht mit Operationsverstärkern (die sind ursprünglich für solche mathematischen Operationen vorgesehen, also hier ganz in ihrem Element) und etwas Außenbeschaltung aus nichtlinearen Bauelementen (die Literatur zeigt viele Standardschaltungen). Anzeigen kann das dann ein beliebiges Messwerk, denn es kommt Gleichspannung aus der Schaltung raus.

Die Gleichspannung aus der Schaltung kann nun entweder einem Messwerk direkt zugeführt werden, was, wie schon angedeutet, wegen der großen Dymamik von Musik umschaltbaren Messbereiches sein muss, oder mit einer weiteren OPV-Stufe logarithmiert werden, um den Pegel des Echteffektivwertes der Spannung zu lesen.

[Mwf]

Hallo Farad,

Also Drehspulinstrument, wg. Kosten und Bandbreite.

Einfache passive Bastelschaltung:

Schutzwiderstand -- Brückengleichrichter -- weiterer Ladewiderstand -- Elko gg. Minus -- Entladewiderstand/ggfs. Spannungsteiler -- Drehspulinstrument (gg. Minus).

Wenn der Entladewiderstand (+ Instrument) nach dem Elko
* ca. 4 x so groß ist, wie die Summe der Widerstände vor dem Elko (auch die Brücke berücksichtigen)
ergibt sich näherungsweise der Effektivwert.
Kann man schön mit 2-Ton-Signalen (je gleichstark) überprüfen.
Die Summe muß 3 dB (Faktor 1,41) über einem Einzelsignal liegen.

Elko so groß wählen, dass bei Sinus im Bass noch kein allzugroßes Gezappel stört.
Oder auch noch wesentlich größer wählen, um die Zeitkonstante dem Verlauf der Schwingspulentemp. anzunähern

Skaleneichung bei z.B. 70% vom Max.,
ggfs. parallel mit dig. DC-Multimeter kontrollieren...

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Monacor Drehspulinstrumente waren in früheren Jahrzehnten o.K.,
Für portables Equipment sind Billiginstr. aber evtl. nicht ausreichend robust.
-- Abhilfe: Schaumstoff-Lagerung.

Richtig gute mechanische Messwerke sind teuer.
Aber das ahnten wir bereits...
Heute leider kaum noch Auswahl, man muss nehmen was es noch gibt.


Gruß,
Michael

[Frankynstone]

Notfalls Pollin Best.Nr. 830164. Ich hab noch VU-Meter (Drehspule) von einem Kassettendeck rumliegen, falls jemand braucht, sie sind freilich in dB eingeteilt, wäre also so zu eichen, dass Vollaussteuerung mit Sinus eine Anzeige von 0dB provoziert, die Effektivspannung ist dann etwa das 0,707fache der Betriebsspannung, Vollaussteuerung mit Rechteck ist effektiv dann das 1fache der Betriebsspannung.

In einem alten Kenwood-Verstärker fand ich auch Drehspulinstrumente vor, deren Skale ist AFAIR in Watt eingeteilt, die Auswerteschaltung ließe sich eventuell rekonstruieren.

[GabbaGandalf]

am besten dürfte ein messgerät mit thermo-umformer sein, ist aber ziemlich kostspielig, sowas.

weitere infos:link

[Frankynstone]

Glühlampe, Fotowiderstand, mit Gleichspannung eichen.

[PeterG]

Hallo,

wobei der Fotowiderstand relativ schnell altert: man sollte öfter kalibrieren.

MfG
Peter