¿Cómo puedo diseñar un circuito sencillo que convierta una onda sinusoidal en una tensión eficaz? La entrada será una onda sinusoidal y la salida una tensión RMS.
Sé que necesitaré un ADC, pero no estoy seguro de cuál. También sé que el cálculo analítico es V RMS \= V pk × 0.7071.
Soy nuevo en la ingeniería eléctrica. Se agradecerá cualquier ayuda y orientación.
Tal vez utilizar un chip como el AD636 .
La relación 0,707 sólo es válida para señales puramente sinusoidales.
Los voltímetros baratos muestran el valor "RMS" utilizando un rectificador de precisión de onda completa seguido de un filtro de paso bajo y (efectivamente) una ganancia de CC de 1,11, que es la relación entre el valor RMS y el valor medio de una onda sinusoidal pura. Es muy inexacto para formas de onda con picos, como pulsos breves, y algo inexacto para ondas sinusoidales distorsionadas.
Si quieres hacer lo anterior, hay tres sencillos "bloques" de circuitos que puedes investigar e implementar. El verdadero RMS (desde cero) es mucho más difícil debido a las funciones matemáticas y la precisión requerida.
Podrías probar el detector RMS independiente de la frecuencia de Linear Tech (ahora ADI): ∆Σ Avance: El convertidor LTC1966 True RMS-to-DC no utiliza diodos, calentadores ni logaritmos . Un circuito de aplicación típico, según el enlace y la hoja de datos, muestra esto, sólo:
Si quieres probarlo, en LTspice puedes hacerlo:
Debido al filtro de salida, no es exactamente independiente de la frecuencia, pero la idea sí lo es. Arriba se muestran las simulaciones con un filtro de Bessel de primer y segundo orden para una forma de onda triangular (por lo que no se limita a las ondas sinusoidales - puede tener armónicos).
Si no quieres utilizar un chip dedicado a ello (como en los ejemplos anteriores), hay un método que era estándar cuando trabajaba en una empresa que fabricaba equipos para las redes nacionales. Fue en los años 90, y acababan de pasar de la tecnología analógica a la informática. Uno de mis primeros trabajos fue revisar todos los circuitos de protección analógicos y convertirlos en documentos de diseño para el software, no sólo los detalles de lo que hacían, sino el intento detrás de ellos.
De todos modos, su método estándar comienza con un Condensador de bloqueo de CC para que sólo tengas la parte de AC. Después de eso, la onda sinusoidal entra en un rectificador de precisión de onda completa . Esto te da una serie de "jorobas" de medio seno positivo. A continuación, lo pasas por un filtro de paso bajo con una constante de tiempo mucho más lenta que la frecuencia de la onda sinusoidal. El resultado es un nivel de CC que es la media de la amplitud de la onda sinusoidal (más un poco de ondulación).
Tenga en cuenta que el nivel de CC es el media de una onda sinusoidal rectificada (integral sobre el tiempo dividida por el tiempo), que es (2/pi)*Vpk=0,637*Vpk. El valor eficaz, por supuesto, es (1/raíz2)*Vpk=0,707*Vpk. Así que si quieres obtener el RMS real, vas a necesitar un amplificador no inversor con una ganancia de 1,11. O incorpora esa ganancia a tu rectificador de precisión o a tu filtro de paso bajo.
(¡Gracias a @aconcernedcitizen por corregir mis factores de escala!)
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