आईसी एड 736 का उपयोग करके डीसी कनवर्टर के लिए एक सच्चे आरएमएस को डिजाइन करना

ट्रू-आरएमएस या टीआरएमएस एक प्रकार का कनवर्टर है जो आरएमएस मूल्य को डीसी मूल्य के बराबर में परिवर्तित करता है। यहाँ इस ट्यूटोरियल में, हम सच्चे RMS से लेकर DC कनवर्टर तक के बारे में जानेंगे कि यह कैसे काम करता है और माप के तरीके प्रदर्शित परिणामों को कैसे प्रभावित कर सकते हैं।

RMS क्या है?

RMS रूट मीन स्क्वायर का संक्षिप्त नाम है । परिभाषा के अनुसार, विद्युत प्रवाह को वैकल्पिक करने के लिए, आरएमएस मान एक डीसी वोल्टेज के बराबर होता है जो बिजली की समान मात्रा को एक रोकनेवाला में डालता है।

ट्रू आरएमएस आईसी AD736

IC AD736 में इनपुट एम्पलीफायर, फुल-वेव रेक्टिफायर (FWR), RMS कोर, आउटपुट एम्पलीफायर और पूर्वाग्रह खंड जैसे कुछ कार्यात्मक उपखंड हैं। इनपुट एम्पलीफायर का निर्माण MOSFETs के साथ किया जाता है, इसलिए यह इस आईसी के उच्च प्रतिबाधा के लिए जिम्मेदार है।

इनपुट एम्पलीफायर के बाद एक सटीक फुल-वेव रेक्टिफायर होता है जो RMS कोर को चलाने के लिए जिम्मेदार होता है। कोरिंग के आवश्यक आरएमएस संचालन, औसत और चौकोर रूटिंग को बाह्य संधारित्र CAV की सहायता से कोर में किया जाता है। कृपया ध्यान दें कि CAV के बिना, सुधारित इनपुट सिग्नल कोर के माध्यम से अप्रमाणित होकर यात्रा करता है।

अंत में, एक आउटपुट एम्पलीफायर RMS कोर से आउटपुट को बफ़र करता है और बाहरी संधारित्र CF के माध्यम से वैकल्पिक कम-पास फ़िल्टरिंग की अनुमति देता है, जो एम्पलीफायर के फीडबैक पथ से जुड़ा होता है।

आईसी AD736 की विशेषताएं

• आईसी की विशेषताएं नीचे सूचीबद्ध हैं
• उच्च इनपुट प्रतिबाधा: 10 ^ 12:
• कम इनपुट पूर्वाग्रह वर्तमान: 25 पीए अधिकतम
• उच्च सटीकता: accuracy 0.3 mV ± 0.3% रीडिंग
• 5 तक सिग्नल क्रेस्ट कारकों के साथ आरएमएस रूपांतरण
• वाइड पावर सप्लाई रेंज: +2.8 V, V3.2 V से + 16.5 V
• कम बिजली: 200 maximumA अधिकतम आपूर्ति वर्तमान
• बफ़र्ड वोल्टेज आउटपुट
• निर्दिष्ट सटीकता के लिए किसी बाहरी ट्रिम्स की आवश्यकता नहीं है

नोट: कृपया ध्यान दें कि कार्यात्मक ब्लॉक आरेख, कार्यात्मक विवरण, और सुविधाओं की सूची डेटाशीट से ली गई है और जरूरतों के अनुसार संशोधित की गई है।

ट्रू आरएमएस टू डीसी मेजरमेंट मेथड्स

मुख्य रूप से तीन विधियाँ उपलब्ध हैं जो AC को मापने के लिए DVM का उपयोग करते हैं, वे हैं-

• ट्रू-आरएमएस मेजरमेंट
• औसत आयताकार माप
• ट्रू-आरएमएस एसी + डीसी माप

ट्रू-आरएमएस मेजरमेंट

ट्रू-आरएमएस सभी आकारों और आकारों के गतिशील संकेतों को मापने के लिए एक बहुत ही सामान्य और लोकप्रिय तरीका है। ट्रू-आरएमएस मल्टीमीटर में, मल्टीमीटर इनपुट सिग्नल के आरएमएस मान की गणना करता है और परिणाम दिखाता है। यही कारण है कि यह एक औसत सुधारित माप पद्धति की तुलना में बहुत सटीक है।

औसत आयताकार माप

एक औसत सुधारित डीवीएम में, यह इनपुट सिग्नल के औसत या औसत मूल्य को लेता है और इसे 1.11 से गुणा करता है और आरएमएस मूल्य प्रदर्शित करता है। तो, हम कह सकते हैं कि यह एक औसत सुधारा हुआ आरएमएस डिस्प्ले मल्टीमीटर है।

ट्रू-आरएमएस एसी + डीसी माप

ट्रू-आरएमएस मल्टीमीटर में खामियों को दूर करने के लिए ट्रू-आरएमएस एसी + डीसी माप विधि मौजूद है। यदि आप True-RMS मल्टीमीटर के साथ PWM सिग्नल को मापते हैं, तो आप गलत मान पढ़ेंगे। आइए कुछ तरीकों और वीडियो के साथ इस पद्धति को समझें, इस ट्यूटोरियल के अंत में वीडियो ढूंढें।

ट्रू आरएमएस कनवर्टर के लिए गणना

RMS मान

RMS मान की गणना करने के सूत्र के रूप में वर्णित है

अगर हम पथरी को ध्यान में रखकर करते हैं

V (t) = Vm सिन (wt) 0

यह करने के लिए फोड़े

Vm / (2) ^1/2

औसत मूल्य

औसत मूल्य की गणना करने के सूत्र के रूप में वर्णित है

अगर हम पथरी को ध्यान में रखकर करते हैं

V (t) = Vm सिन (wt) 0

यह करने के लिए फोड़े

2Vm / ᴫ

उदाहरण गणना सही RMS से डीसी कनवर्टर

उदाहरण 1

यदि हम चोटी के चरम वोल्टेज को 1V मानते हैं और इसे RMS वोल्टेज की गणना करने के सूत्र में रखते हैं, जो कि

वीआरएमएस = वीएम / √2 = 1 / =2 =.707 वी

अब 1V के चरम वोल्टेज के लिए एक चोटी पर विचार कर रहा है और इसे औसत वोल्टेज की गणना करने के लिए सूत्र में डाल रहा है, जो है, VAVE = 2VM / π = 2 * 1/2 = 2 / 0.6 = 0.637V

इसलिए, एक गैर-सच्चे RMS DVM में, मान को 1.11 के एक कारक द्वारा कैलिब्रेट किया जाता है जो VRMS / VAVE = 0.707 / 637 = 1.11V से आता है

उदाहरण 2

अब हमारे पास 5V की शुद्ध एसी साइन वेव करने के लिए एक चोटी है और हम सीधे इसे एक DVM को खिला रहे हैं, जिसमें असली RMS क्षमताएं हैं, इसके लिए गणना होगी, वीआरएमएस = वीएम / / 2 = 5 / =2 = 3.535 वी

अब हमारे पास 5V की शुद्ध एसी साइन वेव करने के लिए एक चोटी है, और हम सीधे इसे एक DVM को खिला रहे हैं, जो कि एक औसत रेक्टिड DVM है, इसके लिए गणना होगी।

VAVE = 2VM / π = 2 * 5/10 = 10 / 3. = 3.183V

अब इस बिंदु पर, औसत DVM में दिखाया गया मूल्य RMS DVM के बराबर नहीं है, इसलिए निर्माताओं ने त्रुटि की भरपाई के लिए 1.11V कारक को हार्ड कोड दिया है।

तो यह बन जाता है, वीएवी = 3.183 * 1.11 = 3.535 वी

इसलिए, उपरोक्त सूत्रों और उदाहरणों से, हम यह साबित कर सकते हैं कि एक गैर-सच्चे आरएमएस मल्टीमीटर एसी वोल्टेज की गणना कैसे करता है।

लेकिन यह मूल्य केवल शुद्ध साइन तरंग के लिए सटीक है। तो हम देख सकते हैं कि हमें एक गैर-साइनसॉइडल तरंग को ठीक से मापने के लिए एक सच्चे आरएमएस डीवीएम की आवश्यकता है। अन्यथा, हमें एक त्रुटि मिलेगी।

ध्यान रखने योग्य बातें

व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए गणना करने से पहले, AD736 IC की मदद से RMS वोल्टेज की माप करते समय सटीकता को समझने के लिए कुछ तथ्यों को जानना आवश्यक है।

AD736 की डेटशीट उन दो सबसे महत्वपूर्ण कारकों के बारे में बताती है, जिन्हें आरएमएस मूल्य को मापने के दौरान इस आईसी के उत्पादन में त्रुटि के प्रतिशत की गणना के लिए ध्यान में रखा जाना चाहिए।

1. आवृत्ति प्रतिक्रिया
2. शिखा कारक

आवृत्ति प्रतिक्रिया

ग्राफ पर घटता देख कर, हम देख सकते हैं कि आवृत्ति प्रतिक्रिया आयाम के साथ स्थिर नहीं होती है, लेकिन आपके कनवर्टर आईसी के इनपुट में आपके द्वारा मापे जाने वाले आयाम कम होते हैं, आवृत्ति प्रतिक्रिया गिरती है, और कम माप रेंज में लगभग 1mv, यह अचानक कुछ kHz गिरता है।

डेटाशीट हमें इस विषय के बारे में कुछ आंकड़े देता है जिसे आप नीचे देख सकते हैं

सटीक माप की सीमा 1% है

इसलिए, हम स्पष्ट रूप से देख सकते हैं कि यदि इनपुट वोल्टेज 1mv है और आवृत्ति 1 kHz है, तो यह पहले से ही 1% अतिरिक्त त्रुटि चिह्न तक पहुंच जाता है। मुझे लगता है कि अब आप बाकी मूल्यों को समझ सकते हैं।

नोट: आवृत्ति प्रतिक्रिया वक्र और तालिका डेटाशीट से ली गई है।

शिखा कारक

सरल शब्दों में, क्रेस्ट कारक आरएमएस मूल्य से विभाजित पीक मूल्य का अनुपात है।

क्रेस्ट-फैक्टर = वीपीके / वीआरएमएस

उदाहरण के लिए, यदि हम एक आयाम के साथ एक शुद्ध साइन लहर मानते हैं

वीआरएमएस = 10 वी

पीक वोल्टेज हो जाता है

वीपीके = वीआरएमएस * =2 = 10 * 1.414 = 14.14

आप नीचे स्पष्ट रूप से देख सकते हैं कि विकिपीडिया से ली गई छवि से

डेटाशीट से नीचे दी गई तालिका हमें बताती है कि यदि गणना की गई शिखा कारक 1 से 3 के बीच है, तो हम 0.7% की अतिरिक्त त्रुटि की अपेक्षा कर सकते हैं, हमें 2.5% अतिरिक्त त्रुटि पर विचार करना होगा जो कि PWM सिग्नल के लिए सही है।

आईसी AD736 का उपयोग करके सच्चे RMS कनवर्टर के लिए योजनाबद्ध

RMS कनवर्टर के लिए नीचे योजनाबद्ध डेटाशीट से लिया गया है और हमारी आवश्यकताओं के अनुसार संशोधित किया गया है।

अवयव आवश्यक

Sl.No	पार्ट्स	प्रकार	मात्रा
1	AD736	I C	1
२	100 कि	अवरोध	२
३	10uF है	संधारित्र	२
४	100uF	संधारित्र	२
५	33uF है	संधारित्र	1
६	9 वी	बैटरी	1
।	सिंगल गेज वायर	सामान्य	।
।	ट्रांसफार्मर	0 - 4.5 वी	1
९	अरुडिनो नैनो	सामान्य	1
१०	ब्रेड बोर्ड	सामान्य	1

ट्रू आरएमएस टू डीसी कन्वर्टर- प्रैक्टिकल कैलकुलेशन एंड टेस्टिंग

प्रदर्शन के लिए, निम्नलिखित उपकरण का उपयोग किया जाता है

1. मेको 108 बी + टीआरएमएस मल्टीमीटर
2. मेको 450B + TRMS मल्टीमीटर
3. हंटेक 6022BE ओस्सिलोस्कोप

जैसा कि योजनाबद्ध में दिखाया गया है, एक इनपुट एटेन्यूएटर का उपयोग किया जाता है जो मूल रूप से AD736 IC के इनपुट सिग्नल को अटेंड करने के लिए एक वोल्टेज डिवाइडर सर्किट होता है, क्योंकि इस IC का फुल-स्केल इनपुट वोल्टेज 200mV MAX है।

अब जब हमने सर्किट के बारे में कुछ बुनियादी तथ्यों को स्पष्ट कर दिया है, तो हमें व्यावहारिक सर्किट के लिए गणना शुरू करने दें।

50 हर्ट्ज एसी साइन वेव के लिए आरएमएस गणना

ट्रांसफार्मर वोल्टेज: 5.481 वी आरएमएस, 50 हर्ट्ज

रेसिस्टर R1 का मान: 50.45K

रेजिस्टर आर 1 का मूल्य: 220 आर

ट्रांसफार्मर का इनपुट वोल्टेज

अब अगर हम इन मूल्यों को एक ऑनलाइन वोल्टेज विभक्त कैलकुलेटर में डालते हैं और गणना करते हैं, तो हमें 0.02355V या 23.5mV का आउटपुट वोल्टेज मिलेगा।

अब सर्किट के इनपुट और आउटपुट को स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है।

दाईं ओर, मेको 108B + TRMS मल्टीमीटर इनपुट वोल्टेज दिखा रहा है। यह वोल्टेज विभक्त सर्किट का आउटपुट है।

बाईं ओर, मेको 450B + TRMS मल्टीमीटर आउटपुट वोल्टेज दिखा रहा है। वह AD736 IC से आउटपुट वोल्टेज है।

अब आप देख सकते हैं कि उपरोक्त सैद्धांतिक गणना और दोनों मल्टीमीटर परिणाम करीब हैं, इसलिए शुद्ध साइन लहर के लिए, यह सिद्धांत की पुष्टि करता है।

दोनों मल्टीमीटर परिणामों में माप त्रुटि उनकी सहिष्णुता और प्रदर्शन के लिए है, मैं मुख्य 230V एसी इनपुट का उपयोग कर रहा हूं, जो समय के साथ बहुत तेजी से बदलता है।

यदि आपको कोई संदेह है, तो आप छवि को ज़ूम इन कर सकते हैं और देख सकते हैं कि मेको 108 बी + टीआरएमएस मल्टीमीटर एसी मोड में है और मेको 450 बी + टीआरएमएस मल्टीमीटर डीसी मोड में है।

इस बिंदु पर, मैंने अपने हैंटेक ६०२२ बीएल आस्टसीलस्कप का उपयोग करने की जहमत नहीं उठाई क्योंकि आस्टसीलस्कप बहुत बेकार है और केवल इन कम वोल्टेज स्तरों पर शोर दिखाता है।

PWM सिग्नल के लिए गणना

प्रदर्शन के लिए, एक Arduino की मदद से एक PWM सिग्नल उत्पन्न होता है। Arduino बोर्ड का वोल्टेज 4.956V है और आवृत्ति लगभग 1 kHz है।

मैक्स अरुडिनो बोर्ड वोल्टेज: 4.956V, 989.3Hz

रेसिस्टर R1 का मान: 50.75K

रेजिस्टर आर 1 का मूल्य: 220 आर

Arduino बोर्ड पर इनपुट वोल्टेज

अब इन मानों को एक ऑनलाइन वोल्टेज विभक्त कैलकुलेटर में डालें और गणना करें, हमें 0.02141V या 21.41mV का आउटपुट वोल्टेज मिलेगा।

इस इनपुट PWM संकेत के पीक वोल्टेज और आरएमएस वोल्टेज को खोजने के लिए, हम बस से विभाजित करने की जरूरत है √2 तो गणना हो जाता है

वीआरएमएस = वीएम / √2 = 0.02141 / 0.012 = 0.01514V या 15.14mV

सिद्धांत रूप में, एक ट्रू-आरएमएस मल्टीमीटर आसानी से इस सैद्धांतिक रूप से गणना मूल्य की गणना करने में सक्षम होगा?

डीसी मोड में

एसी मोड में

छवि में ट्रांसफार्मर वहाँ बैठकर कुछ भी नहीं कर रहा है। इसके साथ, आप देख सकते हैं कि मैं बहुत आलसी व्यक्ति हूं।

तो समस्या क्या है?

इससे पहले कि कोई भी कूदता है और कहता है कि हमने गणना गलत की है, आपको बता दें कि हमने गणना सही तरीके से की है, और समस्या मल्टीमीटर में है।

में डीसी मोड मल्टीमीटर बस इनपुट संकेत है जो हम गणना कर सकते हैं की औसत ले जा रहा है।

तो, इनपुट वोल्टेज 0.02141V है और औसत वोल्टेज प्राप्त करने के लिए, यह केवल 0.5 से मूल्य को गुणा करता है।

तो गणना बन जाती है, VAVE = 0.02141 * 0.5 = 0.010705V या 10.70mV

और यही हमें मल्टीमीटर डिस्प्ले में मिल रहा है।

में एसी मोड, मल्टीमीटर के इनपुट संधारित्र, इनपुट संकेत के डीसी घटक को अवरुद्ध तो गणना बहुत ज्यादा एक ही हो जाता है।

अब जैसा कि आप स्पष्ट रूप से देख सकते हैं, इस स्थिति में दोनों रीडिंग बिल्कुल गलत हैं। इसलिए, आप मल्टीमीटर डिस्प्ले पर भरोसा नहीं कर सकते। यही कारण है कि ट्रू आरएमएस एसी + डीसी क्षमताओं के साथ मल्टीमीटर मौजूद हैं जो आसानी से इस तरह के तरंगों को सटीक रूप से माप सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक्सटेक 570 ए ट्रू आरएमएस एसी + डीसी क्षमताओं के साथ एक मल्टीमीटर है।

AD736 को सटीक ढंग से इनपुट संकेतों के इन प्रकार को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है आईसी का एक प्रकार है। नीचे की छवि सिद्धांत का प्रमाण है।

अब हमने RMS वोल्टेज की गणना 15.14mV की है। लेकिन मल्टीमीटर 15.313mV दिखाता है क्योंकि हमने क्रेस्ट फैक्टर और AD736 आईसी की आवृत्ति प्रतिक्रिया पर विचार नहीं किया था ।

जैसा कि हमने शिखा कारक की गणना की है यह गणना मूल्य का 0.7% है इसलिए यदि हम गणित करते हैं तो यह 0.00010598 या 0.10598mV तक उबलता है

इसलिए, Vout = 15.14 + 0.10598 = 15.2459 mV

या

वाउट = 15.14 - 0.10598 = 15.0340mV

तो मेको 450B + मल्टीमीटर द्वारा प्रदर्शित मूल्य स्पष्ट रूप से 0.7% त्रुटि सीमा के भीतर है

PWM पीढ़ी के लिए Arduino कोड

मैं यह उल्लेख करना लगभग भूल गया कि मैंने 50% शुल्क चक्र के साथ PWM सिग्नल उत्पन्न करने के लिए इस Arduino कोड का उपयोग किया है।

int OUT_PIN = 2; // स्क्वायर वेव आउट विथ 50% ड्यूटी साइकल शून्य सेटअप () {pinMode (OUT_PIN, OUTPUT); // पिन को आउटपुट के रूप में परिभाषित करना} शून्य लूप () {/ * * यदि हम ५०० माइक्रोसेकंड सेकंड में बदल दें तो हमें ०.०००५ एस मिलेगा * अब अगर हम इसे F = 1 / T * फॉर्मूला में रखते हैं तो हमें F = 1 / 0.0005 = 2000 मिलेगा। पिन 500 यूएस पर है और 500 के लिए बंद है इसलिए * फ्रीक्वेंसी F = 2000/2 = 1000 हर्ट्ज हो जाती है। या 1Khz * * / digitalWrite (OUT_PIN, हाई); देरीमाइक्रोसेकंड (500); digitalWrite (OUT_PIN, LOW); देरीमाइक्रोसेकंड (500); }

आप यहां Arduino के साथ PWM उत्पन्न करने के बारे में अधिक जान सकते हैं।

एहतियात

AD736 True RMS से DC कनवर्टर IC अब तक का सबसे महंगा 8-पिन PDIP IC है, जिसके साथ मैंने काम किया है।

ईएसडी के साथ एक को पूरी तरह से नष्ट करने के बाद, मैंने उचित सावधानी बरती और खुद को जमीन पर गिरा दिया।

सर्किट एन्हांसमेंट्स

प्रदर्शन के लिए, मैंने सर्किट को सोल्डरलेस ब्रेडबोर्ड में बनाया है जो बिल्कुल अनुशंसित नहीं है। यही कारण है कि एक निश्चित आवृत्ति रेंज के बाद माप त्रुटि बढ़ जाती है। इस सर्किट को सही ढंग से काम करने के लिए उचित s टार-ग्राउंड प्लेन के साथ एक उचित PCB की आवश्यकता होती है ।

डीसी कनवर्टर करने के लिए ट्रू आरएमएस के अनुप्रयोग

में इसका उपयोग किया जाता है

• उच्च परिशुद्धता वाल्टमीटर और मल्टीमीटर।
• उच्च परिशुद्धता गैर-साइनसॉइडल वोल्टेज माप।

मुझे उम्मीद है कि आपको यह लेख पसंद आया होगा और इसमें से कुछ नया सीखा जाएगा। यदि आपको कोई संदेह है, तो आप नीचे टिप्पणी में पूछ सकते हैं या विस्तृत चर्चा के लिए हमारे मंचों का उपयोग कर सकते हैं।

पूर्ण गणना प्रक्रिया दिखाने वाला एक विस्तृत वीडियो नीचे दिया गया है।