2023年12月24日

DCCの波形とテスターの電圧について

■はじめに
DCCが出力する信号をDMM:デジタルマルチメータ(テスター)で計測すると何Vが見えるかみていきましょう。

■結果
DCCの電圧はオシロスコープで観測した矩形波のピーク値で語る。
ピーク値が測定できるデジタルマチメータで測定する。

■確認時の構成
雑で申し訳ないですが、D101に適当な12VのACアダプタを接続し線路にDCC信号を出力
波形は秋月電子通商で購入したOWONのHDS272S
デジタルマルチメータ(テスター)はエーアンドディーのデジタルマルチメーター AD-5522

d101.png

■測定結果
オシロスコープはDCCの波形が確認できます。このような波形を矩形波といいます。
±9V出力されています。
デジタルマルチメータの数値は6.31Vrmsでした。
オシロDMM.png

■所見
DC12V のACアダプタを使用すると、コマンドステーションのHブリッジ回路等よって、2,3V低い電圧が線路に印加されます。(Vo=9v)
デジタルマルチメータのACレンジでDCC電圧を測定するということは、実効値という値に換算された電圧が表示されます。
実効値(ACレンジ)は正弦波の場合、1/√2 * Vo で求められます。
1/√2*9V=6.3V
正確では無いですが、実効値なのでピーク値に換算するため√2を乗算する事でDCC電圧が求められます。
6.3V * √2 = 8.9V

■真のRMS(TRUE-RMS)と平均値について
実効値(ACレンジのRMS)を測定するには、2つの方法があります。
安価なデジタルマルチメータの方式である平均値方式と、真のRMS(True-RMS)とうたっているデジタルマルチメータがあります。
例えば日置電機のDT4222は「True-RMS」対応しています。
hioki.png
図付きでわかりやすかったのは、FLUKEのRMSの計算方法です。
比較.png

OWONのHDS272Sのスペックを確認したところ真の実効値に対応しているようでしたので、比較してみました。
HDS272S(真の実効値) 2.814V
AD-5522(平均値方式) 6.36V
スクリーンショット 2023-12-24 23.02.09.png

HDS272S(真の実効値) 2.814Vとかなり小さいので、ACレンジの周波数帯域が測定範囲外なのかなと思いましたが10kHまで対応しているようです。ちなみに、DCCの周波数は、DCC信号0: 4.3kHz 1:166us 8.6kHz です。
10k.png
なんで2.814Vを計測したかは?です。

■真のRMSの計算式
1サイクルの波形をサンプリングして、2乗して平均した値の平方根が、真のRMSの求めかた。
※デジタルマルチメータはnサイクルの波形をサンプリングしているかもしれません。
交流信号の特性値の計算方法

■最後に
DCCの波形をOWONのHDS272SのACレンジ(真のRMS)で測定すると、2.8Vrms。
ジタルマルチメーター AD-5522で測定した値に√2倍すると、DCC信号の波高値に近くなる(適当な事を言っています
FLUKEが公開してる表で平均値方式は真のRMSに対して10%高くなるというのも検証できませんでした。
DCCの電圧はオシロスコープで観測した波高値で語る。

posted by あやの at 23:37| Comment(0) | 日記
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