谈谈改装万用表之四~数字表平均值检波改RMS,以优利德ut136b+为例谈改RMS

dayibalang · 发表于 2021-1-8 02:19:10

本帖最后由 dayibalang 于 2021-1-11 00:28 编辑

疫情又有山雨欲来风满楼之势，所以最近又开始在家工作了。无聊之余打算把手里的平均值检波万用表都改成rms的，其实现在手里的101和136都在朋友处飘泊着呢，发现我这帮狐朋狗友更喜欢拿我改过的表用，不过估计136近期能回家，就先从它开始吧。表还没回来，先把ac2rms转换的部分做出来。

rms/有效值是什么?为什么要用rms表征ac?这些常识就不赘述了。其实平均值的表日常用起来没有什么不便，rms表能修的故障mean表也可以，这里只想给大家介绍下修改的方法，但并不建议都去改表玩。

言归正传，怎么改?当然不是改个晶振4兆改8兆采样快了就是rms了，有这种想法或者是不懂什么是rms或者不懂万用表的原理，但是可以确定的是所有mean检波的的万用表都可以改rms，甚至只要不嫌麻烦就连指针表也一样能改。本文讨论的是数字表怎么改，前文有篇万用表的精度调整介绍了数字万用表的基本工作原理，核心是电阻分压后进行ad转换，改rms只要将ac分压后的平均值检波电路替换为rms检波即可，平均值检波因为要乘波形因数加上检波电路元件公差往往保留了校准电位器或软件校准，而rms检波ic往往精度足够高甚至可以免校准。

rms2dc ic的选择，自己搭就没必要了，现成的ic很多，传统的选择就是ad，芯片比较贵，这可能就是低端表往往没这功能的原因，也是为什么0660/1106备受厂家青睐的原因，因为这个方案不用增加硬件成本就能实现rms，136+的芯片厂家承永都是积分转换器要想实现rms必须要个外置转换器，所以他们也出rms2dc芯片，大部分和ad兼容，不兼容的那几个我觉得比ad的用起来还方便，不过不好买，反正手里有什么就用什么吧。富晶的方案理论上可能实现计算rms转换但实际上还是需要外置rms2dc，101的修改等漂回来再说吧，实际上看电路101比136+还容易改。手动量程的7106和7129方案更不用说了，都摆在明面上。

从哪里引出分压后的ac信号呢？简单说只要找到原机的平均值检波电路就可以，为什么说简单?因为全波平均值检波电路有2个二极管有对称的电阻电容，即使没有电路图只靠猜都能找个八九不离十，对于136+的平均值检波就是下面这个电路，test5是分压电路ovsg的缓冲输出，adi是检波运放的反相输入端，ado是检波运放的输出端，acvh/l分别是平均值检波差分输出的高低两端。

改rms时test5就不需要了，adi与ado短接组成缓冲器，由ado引出分压后的ac信号，喜欢ac coupling还是dc coupling可以自己选择，外壳打眼加开关选择ac/ac+dc绝对是个好主意，有这功能的表都不便宜比如4282和289都是高级货，ut195ds可能是我听说过的有这功能的最便宜的万用表价格也够买一打136+了，acvh/l作为rms检波后的dc输入，电源引自万用表芯片的charge pump输出及电池供电端。万用表内都有双电源，即使万用表芯片没泵浦输出外部也有电路提供双电源，慢慢找一定有。

最后说一句，容忍不了底数的人，强烈建议不要改，改了晶振的如果看到改rms后尾数跳也别怨rms芯片性能问题，莫谓余之言之不预也。

表回来了，看看改完的效果吧
/*这里修正一下，下面的误差是改rms时不小心碰了校准电位器的原因，发现后重新校准，更新后的精度见帖子最后更新*/
交流市电，与f115比+0.5% /*此为错误值*/

与4282比+0.26% /*此为错误值，校准后小于0.1%*/

上面都是正弦波是看不出rms的效果的，下面分别是三角波，正弦波，方波，与f115比大约+0.4%，测试时为保留较多位数信号源调整过幅值。与市电的差异应为量程间差异引起。改造后无需校准，对于普通玩家交流基准源本就不易找到，改rms只要事先分析好是可以不用校准的。

看到回帖中有对rms-dc转换芯片的一些应用方面的看法，我不认同，觉得有必要澄清一下
首先关于归零，对于rms-dc有底数是正常的，但要说底数大到影响使用那是绝对不可能的。正常的话不会超过5个字，运气好的话一二个字，甚至是0，如果不是这样，那么我的建议是别动不动说芯片不行，要想想自己运用得是不是够好，再仔细读读手册。我的经验看手册的数据是保守的，实际上3个字是极限。

再就是小信号有没有参考价值的问题，以一个普通变压器为例，在40v量程16.00v，400v量程16.1v，1000v量程18v。显而易见1/10的小信号仍然在1%精度范围内，即使是1/100的小信号误差仍然可以接受，ut136b+的acv精度是1%rdg+3个字，虽然正常人没这么用的，但这还没有超差。所以对于小于10%的信号得出欢乐值……的说法，我的建议还是三个字–看手册。
关于抗干扰这是个很大的话题，但芯片本身就是交流rms运算的，带宽内的ac信号都应该被计算进去，所以在此抗干扰差其实是个错误说法，正确的应该是灵敏度高。还有一些是关于peak error的，参见我7楼回复的帖子。

再补充个136(4000字改rms)与115(6000字rms)的对比

***最后修正一下，前面的误差是改rms时不小心碰了dc校准电位器的原因，发现后重新校准dc，与4282比对差异为0.08%***

13、14楼更新电路图示

haishangfei · 发表于 2021-1-8 08:27:00

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温力口 · 发表于 2021-1-8 08:32:41

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dayibalang · 发表于 2021-1-8 09:44:49

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dayibalang · 发表于 2021-1-8 09:46:04

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老张37475 · 发表于 2021-1-8 10:15:43

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dayibalang · 发表于 2021-1-8 10:36:42

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ksj197706 · 发表于 2021-1-8 11:44:32

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我是不会修 · 发表于 2021-1-8 16:28:39

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dayibalang · 发表于 2021-1-8 17:20:35

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dayibalang · 发表于 2021-1-8 20:14:57

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guangqu · 发表于 2021-1-9 10:22:33

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dayibalang · 发表于 2021-1-9 10:45:26

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dayibalang · 发表于 2021-1-9 10:55:49

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三杯五粮液 · 发表于 2021-1-9 22:35:15

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dayibalang · 发表于 2021-1-10 00:31:46

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三杯五粮液 · 发表于 2021-1-10 11:19:43

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200birds · 发表于 2021-1-10 13:00:35

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dayibalang · 发表于 2021-1-10 18:36:08

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dayibalang · 发表于 2021-1-10 19:09:48

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