Dziwne wyniki pomiarów testowego układu zasilającego

Witam,

Zabieram się pomału do samodzielnego wykonania zasilacza, lecz chciałbym wykonać to urządzenie w miarę świadomie, więc zacząłem zabawę od pomiarów.
Posiadam transformator 200VA w stanie jałowym napięcie wtórne to 32,4V, pod obciążeniem ≈6Ω prąd uzwojenia wtórnego wynosi ok. 5A, napięcie na uzwojeniu wtórnym wówczas spada do ok. 30,4V - pomiar wykonany multimetrem (Philips PM 2518).
Zbudowałem więc układ składający się z transformatora i prostownika w układzie mostkowym.



Proszę wybaczyć schemat, ale mam poblokowane niektóre strony (praca) i nie potrafiłem zaimportować narysowanego schematu z Easy EDA.

Należy się jeszcze jedno wyjaśnienie, na schemacie nie narysowałem kondensatorów ceramicznych 100n połączonych równolegle z diodami. Będzie na kolejnym schemacie. Diody zastosowane to diody Schottkiego ze względu na mniejszy spadek napięcia w kierunku przewodzenia.



Ale do rzeczy. Pomiar napięcia stałego (Philips PM 2518) w układzie jak na rysunku daje wartość ≈30,4V.

Ponieważ posiadam również oscyloskop postanowiłem sprawdzić jak wygląda przebieg na wyjściu powyższego układu. I podczas próby pomiaru zaobserwowałem dość dziwną rzecz, której jak na razie nie potrafię sobie wytłumaczyć.

Otóż, jak tylko dotknę któregokolwiek zacisku wyjściowego zasilacza (niezależnie czy jest to krokodylek masy oscyloskopu, sonda, czy nawet własny palec) multimetr wówczas zaczyna wskazywać napięcie ok. 41-42V!!!
Co więcej, jeśli do układu podłączę tylko oscyloskop, to napięcie odczytane (Vrms) ≈ 44V (oczywiście, ponieważ nie ma kondensatora filtrującego, to przebieg jest pulsujący 0-44V i trochę odkształcony), natomiast jak w takim układzie podłączę multimetr, napięcie natychmiast spada do ok. 42V.
dodam, że gdy mierzę napięcie zmienny na wyjściu układu multimetr pokazuje ok. 13V.

O ile rozumiem (tam mi się wydaje) skąd różnica pomiędzy wskazaniem oscyloskopu a multimetru (jeden pokazuje rzeczywisty przebieg i mierzy rzeczywiste wartości, a drugi przy pomiarze napięcia stałego zapewne podaje wartość średnią napięcia skutecznego), to zrozumienie dla czego dołączenie multimetru tak bardzo wpływa na napięcie wyjściowe jak na razie jest dla mnie niemożliwe.
Pierwotnie myślałem, ze może miernik jest uszkodzony, lecz sprawdzałem pomiary dwoma różnymi miernikami i wyniki pomiarów były podobne.
Być może pewną wskazówką jest pomiar składowej zmiennej napięcia wyjściowego układu. Jak namierzyłem wartość napięcia zmiennego prawie idealnie pasuje jako różnica napięcia bez multimetru i z multimetrem.
Jednak kompletnie nie mam pomysłu jak wytłumaczyć fakt zmiany(wskazu) tego napięcia w zależności od podłączenia multimetru.
Innym pomysłem, którego jednak jeszcze nie zdążyłem przemyśleć (ale przyszło mi coś takiego do głowy), to wpływ kondensatorów podłączonych równolegle do diód na takie zachowanie układu.

Czytam właśnie opracowania na temat budowy i działania multimetrów oraz teorię dotyczącą pomiarów elektrycznych lecz jeszcze nie wpadłem na rozwiązanie tej zagadki.
Jeśli któryś z kolegów zna odpowiedź na moje pytanie i zechciałby się podzielić swoją wiedzą, lub chociaż naprowadzić mnie na odpowiedni tok myślenia, będę wdzięczny.

Na wyjście zasilacza podaj jakiś opornik żeby nie wisiało w powietrzu.

Pomiar napięcia wyprostowanego (niefiltrowanego) multimetrem jest zwykle zafałszowany, gdyż multimetr nie jest do tego przystosowany (mierzy poprawnie tylko napięcie prądu przemiennego albo stałego).

Dziękuję za odpowiedzi.

Jeśli chodzi o obciążenie układu, to szukam informacji jaki wpływ może mieć brak obciążenia - na razie brak wyników, ale zastanawia mnie jaka może być przyczyna takiego zachowania się układu. Mierząc sam transformator mam zupełnie prawidłowe wyniki niezależnie czym robię pomiar i w jakiej konfiguracji. Więc gdzie jest przyczyna jeśli sam transformator też "wisi" w powietrzu?
Co więcej (wprawdzie nie miałem wczoraj czasu na dłuższe zajęcie się problemem, ale coś pomierzyłem), przeprowadziłem próby na samym niepodłączonym uzwojeniu wtórnym - wyniki przewidywalne, mierzyłem z układem, z którego wymontowałem kondensatory "równoległe" - żadnej różnicy w porównaniu do problematycznego układu, sprawdziłem również układ zmontowany z mostkiem scalonym, który zbudowany jest ze "zwykłych" diód, nie Schottkiego - również bez zmian. Jedyna różnica na "zwykłych" diodach to inne poziomy napięć zmierzonych.
Jeszcze nie próbowałem obciążać układu - może uda się dzisiaj coś pokombinować - tzn. obciążałem, ale nie w celach pomiarowych.

Mam wrażenie, że kolega słusznie każe obciążyć układ, ale i tak spróbuję rozwikłać jaki jest powód takiego zachowania. Z pewnością wpływ na takie zjawisko mają diody, bo bez nich taka sytuacja nie występuje, teraz tylko muszę dowiedzieć się dlaczego.

Kolego trymer01 zdaję sobie sprawę, że pomiar multimetrem takich przebiegów będzie zawierał błąd (z tego też powodu podjąłem próbę sprawdzenia układu oscyloskopem), lecz problem nie polega na nieprawidłowym wskazaniu wartości, tylko na zachowaniu napięć po podłączeniu multimetru. Problem to skok/podniesienie napięcia mierzonego po podłączeniu oscyloskopu lub w drugą stronę obniżenie napięcia po podłączeniu miernika.

Panowie dziękuję za odpowiedzi i nakierowanie, ale prosiłbym raczej o naprowadzenie na teorię aby zrozumieć zjawisko, a nie na rozwiązanie problemu. Podejrzewam, że jak podłączę kondensator filtrujący na wyjściu, to układ będzie zachowywał się przewidywalnie, ale ja chciałbym też zrozumieć przyczynę takiego zachowania układu.

Szukam dalej...

PS. dałem się nabrać na moderację nice joke...

Mierzysz miernikiem cyfrowym? Kolega wyżej już częściowo podpowiedział Ci przyczynę - mierniki takie mierzą to co im karzesz - jak ustawisz napięcie zmienne a jest składowa stała również (offset, tętnienia) - zmierzy napięcie zmienne. Jak ustawisz stałe - zmierzy stałe... jest to i zaleta i wada jednocześnie. No i najważniejsze - mierniki tego typu (cyfrowe) mają dużą rezystancję wejściową; co też czasem jest i zaletą i wadą - w tym wypadku wadą, bo potrafi "łapać" wszystkie zakłócenia z powietrza. Nieobciążony zasilacz pracuje "w powietrze". Daj mu jakiś opornik na wyjściu (nawet dużej wartości, chodzi o zamknięcie obwodu) i dopiero mierz. Na pewno nie będzie idealnie, ale dokładniej niż bez. Poza tym dochodzi tu jeszcze problem kształtu mierzonego napięcia - Mając miernik TRUE RMS zapewne nie miałbyś aż takich różnic.
Kiedyś w dobie mierników wskazówkowych, które miały stosunkowo małe oporności wewnętrzne ten problem nie istniał, bo sam miernik był obciążeniem - co z kolei powodowało fałszowanie wyników pomiaru w układzie o porównywalnych opornościach wyjściowych. Po prostu każdym miernikiem należy się nauczyć mierzyć.

Chyba wciąż się nie rozumiemy (pewnie ja nie mogę zatrybić), problem nie polega na różnicy we wskazaniach, tylko na reakcji na podłączenie miernika.

Proszę zauważyć, że miernik nawet cyfrowy posiada wewnętrzną oporność, więc jest automatycznie obciążeniem. Nieznacznym, bo nieznacznym (według instrukcji >2MΩ), ale jednak, więc jakby ten argument do mnie nie przemawia. Poza tym zakłócenia mogłyby mieć wpływ na wartość napięcia, ale byłyby to wartości rzędu pojedynczych voltów, a ja zaobserwowałem zmianę na poziomie o rząd wyższym!
A dodatkowo, sam transformator bez mostka, też pracuje "w powietrze", a takie zjawiska nie zachodzą.

Mam już pewne przemyślenia, jednak jeszcze nie wszystko policzyłem, więc jest to tylko koncepcja.

Chodzi o zjawisko samoindukcji zgodnie z regułą Lenza.
Jeśli rozważamy przebieg sinusoidalny, to podczas zbocza narastającego mamy strumień magnetyczny skierowany w taki sposób, ze przeciwdziała on przyczynie powstawania (wartość SEM samoindukcji jest ujemna), jednak gdy przebieg osiągnie maksimum i zaczyna opadać, to nagle ujemna SEM jest zgodna ze zmieniającym się strumieniem i indukcją wywołanymi opadającym zboczem sinusa, przez co napięcie na wyjściu mostka prostowniczego zaczyna rosnąć, a prąd płynąć przez "odwrotną" połówkę mostka. SEM samoindukcji będzie miało zapewne (tego jeszcze nie potwierdziłem, na razie to domysł) mniejszą energię niż to indukowane z normalnej pracy transformatora (indukcja wzajemna) i będzie trwać tylko podczas opadającego zbocza sinusa (niezależnie czy to dodatniej, czy ujemnej połówki).
Napięcie wynikające z SEM samoindukcji będzie zależeć (poza oczywistymi czynnikami) od wartości obciążenia. Ponieważ obciążenie wynikające z rezystancji wewnętrznej przyrządów pomiarowych jest niewielkie, to zapewne z tego powodu można zauważyć to zjawisko, bo SEM samoindukcji wydaje się być na tyle mała, że przy większym obciążeniu po prostu tego nie zauważamy (ale to muszę potwierdzić obliczeniami, bo to tylko moja teoria), gdyż energia ta zostanie szybko "wykorzystana" przez odpowiednio większe obciążenie.

Oczywiście to tylko domysł, a najgorsze, że nie do końca zgadza mi się efekt uzyskany doświadczalnie. A mianowicie, gdy włączony mam tylko oscyloskop, to po dołączeniu napięcie wskazywane spada i to jest poprawne zachowanie, bo włączam równolegle obciążenie o podobnej wartości (oscyloskop ma 1MΩ, a miernik >2MΩ), więc przy równoległym połączeniu zmaleje wypadkowa rezystancja, co pociągnie za sobą obniżenie napięcia.
Problem jest w sytuacji odwrotnej, gdy mam podłączony tylko multimetr i podłączę choćby masę oscyloskopu, to napięcie wskazywane przez miernik wzrasta. A to przeczy mojej teorii.
Chyba, że tu wychodzi wasza racja, czyli problem jest ze sposobem przetwarzania sygnałów mierzonych w miernikach cyfrowych?