¿Cuál es la diferencia entre un multímetro con RMS y uno con True RMS?

Estoy buscando multímetros. Solo soy un principiante en electrónica, pero quiero comprar uno que sea lo suficientemente bueno para mí por un tiempo. Encontré un multímetro que mide True RMS, y otro que sabe lo mismo pero sin TRMS. (ambos hechos por HoldPeak, si a alguien le importa).

La forma más pequeña de este último sería más útil y cuesta 2/3 del precio del TRMS, por lo que le pido su consejo, expertos en electrónica experimentados:

¿En qué casos y cuánto importa True RMS? ¿Cuál es la diferencia entre RMS y True RMS?

La respuesta a esto es un sólido "depende". Más específicamente, depende de qué tipo de señales va a aplicar el medidor.

Si cada señal de CA que desea medir el valor RMS es una onda sinusoidal pura, entonces no necesita un medidor RMS verdadero. Sin embargo, si desea medir el valor RMS de una onda cuadrada, la salida de un rectificador de media onda o algo más complejo, entonces un verdadero medidor RMS será ventajoso. Un ejemplo de dónde esto podría ser relevante es si está tratando de calcular la disipación de potencia de una carga resistiva en un sistema de alimentación de CA donde la red eléctrica ha pasado por algún tipo de procesamiento, o tal vez si se está manejando con una señal PWM.

Aunque es una carga de marketing, el sitio web de Fluke tiene un buen artículo al respecto aquí . Una buena cifra que da es que para una onda cuadrada, un medidor RMS no verdadero leerá un 10% de alto cuando se mide el valor RMS de una onda cuadrada (y esto variará según el ancho del pulso para una señal PWM).

Por cierto, Dave Jones en EEVBlog hizo un tiroteo multímetro de $ 50 hace unos años. Un poco anticuado, pero sigue siendo útil por razones para elegir un medidor en particular sin tRMS y luego el tiroteo multímetro de $ 100 que cubre medidores tRMS.

Hay varios tipos diferentes de medición de voltaje de CA (pico a pico, RMS, etc.), y generalmente arrojarán valores diferentes para cualquier señal dada. En muchos casos, si uno tiene una medición de un tipo conocido y también conoce la forma de la forma de onda y el desplazamiento de CC (si corresponde), será posible calcular cuáles habrían sido las otras mediciones (por ejemplo, para una señal sinusoidal con compensación cero, el voltaje pico será aproximadamente 1.414 veces el voltaje RMS), pero un número por sí solo, sin información sobre qué tipo de medición representa, es probable que no tenga sentido.

Para muchos propósitos, las formas de onda sinusoidales se informan como voltaje RMS (una fuente de alimentación de 120V o 240V, por ejemplo, nominalmente tendrá 120V RMS o 240V RMS), pero los medidores baratos a menudo medirán el voltaje de CA a través de otros medios y luego escalarán el resultado en cualquiera sea la moda apropiada para una señal sinusoidal con desplazamiento cero.

Si uno está midiendo una señal sinusoidal con compensación cero, dicho medidor funcionará bien. En otros casos, dicho medidor puede seguir siendo utilizable (y, de hecho, a veces puede ser mejor que un medidor de verdadero valor eficaz) si uno sabe cómo se calculan sus mediciones y puede deducir a partir de eso lo que quiere saber sobre la señal (por ejemplo, si uno tiene un medidor que se sabe que mide el voltaje pico y lo escala en un 70.7%, y uno quiere saber el voltaje pico de una señal irregular, uno podría usar dicho medidor multiplicando el resultado mostrado por 1.414, mientras que un medidor RMS puede ser casi inútil).

La principal ventaja de un verdadero medidor RMS es que medirá formas de onda irregulares de una manera conocida, sujeto a restricciones de frecuencia documentadas. Otros tipos de medidores pueden realizar mediciones de maneras que a veces serían más útiles y otras menos útiles, pero a menos que el medidor documente las técnicas de medición reales utilizadas, es probable que no sean útiles en absoluto.

Un multímetro económico mide el promedio del voltaje de CA rectificado de onda completa y evita la lectura hacia arriba por un factor de:

$\frac{\pi}{\sqrt{8}} \approx 1.111$

para que coincida con el valor RMS de una onda sinusoidal pura.

Esto significa que la lectura tendrá un error considerable si desea el RMS (valor de calentamiento) de algo así como un pulso de ciclo de trabajo bajo (un factor de cresta grande). El promedio tampoco se mostrará (directamente), pero puede dividirlo entre 1.111 para obtenerlo.

Los circuitos que realizan el cálculo 'verdadero RMS' tienen anchos de banda máximos y rangos dinámicos, pero dentro de ese rango pueden funcionar bien, por ejemplo, para medir el voltaje RMS desde un atenuador controlado por fase. Tienden a costar más y tienen más errores que el simple circuito de promedio.

Si está haciendo un trabajo de voltaje de red, debe considerar un medidor RMS verdadero que también tenga la clasificación de seguridad adecuada . Para la mayoría de los dispositivos electrónicos, el trabajo realmente no es obligatorio, y si necesita mirar más a fondo, debe ahorrar el dinero y obtener un buen osciloscopio, que le dirá mucho más.

Los multímetros más baratos logran especificar RMS midiendo el voltaje máximo de una entrada sinusoidal pura y luego multiplicándolo por 0.707 y mostrando el resultado.

Para una entrada de CA sinusoidal pura sin distorsión, está bien, pero para otras formas de onda no lo es.

La razón por la que no lo es es que el valor RMS de una forma de onda es igual a la magnitud de la señal de CC que causaría un calentamiento equivalente de la carga.

La medición se realiza muestreando el valor de la señal de entrada muchas veces durante un solo ciclo, cuadrando cada uno de esos valores, agregándolos, luego tomando la raíz cuadrada de su suma y mostrándola.

Por lo tanto, el dinero extra que paga por un verdadero instrumento RMS es por el silicio adicional necesario para hacer el trabajo adicional, (menor) el firmware requerido para resolverlo todo (menor) y la conveniencia proporcionada para que no tenga que prepárate para resolverlo por ti mismo.

¿Cuál es la diferencia entre RMS y True RMS?

Usamos RMS para medir voltajes y corrientes porque para cargas resistivas se relaciona directamente con la potencia promedio.

Desafortunadamente, es muy difícil construir circuitos para cuadrar con precisión una raíz cuadrada.

Así que los diseñadores de multímetros hicieron trampa. Midieron alguna propiedad de la señal que es más fácil de medir (a menudo "magnitud media"). Luego aplicaron un factor de escala para convertir la lectura a RMS. Ese factor de escala supone que la onda de entrada es una onda sinusoidal.

Más recientemente han aparecido los medidores "verdadero RMS". Funcionan muestreando la señal y luego calculando el RMS en el software (donde la cuadratura precisa y el enraizamiento cuadrado es más factible).

Tenga en cuenta que incluso un medidor "True RMS" tendrá limitaciones de ancho de banda. Por lo tanto, para señales de entrada de alta frecuencia, su lectura puede no ser un valor RMS exacto. De manera similar, casi todos los medidores (verdadero RMS o no) bloquearán CC en sus rangos de medición de CA, por lo que el valor medido solo será el componente de CA del RMS total.

¿En qué casos y cuánto importa True RMS?

Mi sensación es menor de lo que los especialistas en marketing hacen. Son útiles si desea una lectura precisa del voltaje / corriente RMS para una señal que es de frecuencia bastante baja (pero no tan baja que golpea el filtro de bloqueo de CC) y no se espera que sea una onda sinusoidal.

Pero, sinceramente, la mayoría de las veces en electrónica encuentro que un multímetro se usa para mediciones de voltaje y resistencia de CC. Si una señal es CA, entonces quiero saber no solo su voltaje RMS, sino su forma de onda, en cuyo punto ningún multímetro es muy útil.

A veces, el multímetro se utiliza en la red eléctrica, pero en este caso una medición de voltaje en bruto suele ser suficiente.