Effektivwert ab 1Hz

TrueRMS zu DC Konverter ab 1Hz

Dieser TrueRMS zu DC Konverter wandelt eine (fast) beliebige Wellenform in eine dem Effektivwert entsprechende Gleichspannung um. Die Besonderheit ist daran, dass die untere Grenzfrequenz bei nur etwa 1Hz liegt. Damit werden Experimente z.B. in der Schule mit per Hand erzeugter Rechteckspannung (PWM) möglich.

Zentraler Baustein ist der LTC1967, dem lediglich ein Filter nachgeschaltet werden muss. Das Filter entscheidet über die untere Grenzfrequenz und ist in dieser Schaltung auf etwa 1Hz ausgelegt.

Die Ausgangsspannung wird vor dem Ausgang über ein LM1875 Verstärker-IC verstärkt, so dass ein maximaler Ausgangsstrom von 4A möglich ist. Der messbare Spannungsbereich liegt bei 24Vpp.

Die Schaltung basiert auf dem Datenblatt des LTC1967 und wurde im wesentlichen durch den Leistungsverstärker ergänzt. Nachstehend kann der Schaltplan und das Layout im EAGLE-Format sowie eine Simulation des LTC1967 im LTSPICE Format heruntergeladen werden.

Zu beachten ist, dass die Schaltung nicht mit dem Anspruch größtmöglicher Messgenauigkeit entwickelt wurde und dahingehend ggf. angepasst werden muss. Für die schulische Experimente sollte die Genauigkeit aber ausreichen.

Meine bevorzugte Alternative zu dem beschriebenen Experiment möchte ich aber auch noch aufzeigen: Zwei identische Widerstände werden mit Hilfe einer Infrarotkamera auf ihre Temperatur hin überwacht. Der eine Widerstand wird durch eine beliebige Wellenform erwärmt wobei der andere durch eine Gleichspannung erwärmt wird. Sobald man durch Anpassung der Gleichspannung die gleiche Temperatur an beiden Widerständen eingestellt hat, kann man den Effektivwert der Wellenform in Form der Höhe der Gleichspannung ablesen.

Beispiel eines Aufbaus zur Bestimmung des Effektivwertes per Temperatur
Infrarotbild (Ausschnitt) eines Widerstandes aufgenommen mit FLIR ONE über iPhone

Was der Effektivwert eigentlich ist, wird anhand des Infrarotkamera-Experiments in dem folgenden Video erklärt:

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