True RMS of een ware leugen?

De twee true RMS multimeters die ik dagelijks gebruik meten de RMS-waarde in het AC spanning- en stroombereik. De DC-bereiken meten de gemiddelde waarde. Niets opmerkelijks op het eerste gezicht. Toch is er wat vreemds aan de hand. Als de gelijkspanning van een 9 volt batterij wordt gemeten in het AC bereik om de RMS waarde te meten geven beide multimeters een spanning van 0 volt aan. De gelijkspanning wordt geblokkeerd. Dit is ook wat verwacht mag worden als een AC bereik geselecteerd is om het wisselspanningsaandeel van het te signaal meten.

Maar, dit is niet in overeenstemming als de effectieve waarde volgens de RMS-methode gemeten moet worden. Volgens de definitie zal de effectieve waarde van een spanning of stroom een gelijk vermogen dissiperen in een weerstand als een gelijkspanning of stroom van dezelfde waarde. De effectieve waarde van de batterij is daarom ook 9 volt!

Standaard deviatie

De methode om de effectieve waarde te meten van een signaalfunctie minus zijn gemiddelde waarde heet de standaard deviatie. Ook hier word de berekeningsvolgorde Root Mean Square gevolgd, alleen niet van het totale signaal, maar van het AC-aandeel van het signaal. Je zou zulke multimeters RMS-multimeters kunnen noemen omdat de methode gehanteerd wordt, maar het komt niet overeen met de definitie en is misleidend. En om voor "RMS" het woord "true" te plakken gaat mij echt te ver.

AC + DC

Er is toch een methode om de echte effectieve waarde te weten te komen als de AC-bereiken gelijkspanningen of stromen blokkeert worden. Hiervoor moet het signaal in zowel het AC als in het DC bereik gemeten worden. De twee gemeten waarden moeten beide gekwadrateerd en bij elkaar opgeteld worden, en uit deze som wordt vervolgens de wortel getrokken. Een erg omslachtige methode voor zo'n essentiële parameter. Gelukkig hebben fabrikanten dit ook door en worden er tegenwoordig ook True RMS multimeters gemaakt die de ware effectieve waarde direct kunnen meten. Dit wordt vaak aangeduid met "RMS (AC+DC)". Helaas produceren fabrikanten slechts enkele modellen die dit kunnen en meet het overgrote aandeel nog steeds "false RMS".

Waarom is dit belangrijk

De effectieve waarde heeft betrekking op de warmteontwikkeling in een ohmse weerstand. Gloeilampen bijvoorbeeld zijn erg gevoelig voor overbelasting. Als zo'n lamp gestuurd wordt vanuit een PWM driver of dimmer, wat veelal een pulserende gelijkspanning is, zal de effectieve spanning niet met een True RMS multimeter gemeten kunnen worden. De spanning in het DC-bereik meten is zinloos omdat deze de gemiddelde waarde meet.
Een ander geval is het meten van de stroom door een transformatorwikkeling. Als deze deel uitmaakt van een gelijkspanningvoeding zal hierdoor een pulserende stroom lopen als gevolg van het stootsgewijs opladen van de bufferelco. In het geval van een enkelzijdige gelijkrichting is het niet mogelijk om de effectieve stroom meten die de opwarming van een trafo veroorzaakt.

Lees meer hierover en andere eigenaardigheden van diverse multimeters in het artikel meetafwijkingen.