전자 위상 측정기. 계획, 설명

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위상계는 주기적으로 변화하는 두 개의 전기 진동 사이의 위상 편이 각도를 측정하도록 설계되었으며 전자 및 전기 장치 및 장치의 개발, 조정 및 작동에서 아마추어 무선 연습에 사용할 수 있습니다. 제안된 전자 위상계는 위상 편이각의 부호와 크기에 대한 정보를 동시에 제공하여 시각적으로 더 잘 보이게 합니다. 장치에서 각도의 크기와 부호를 선택하고 개별 요소의 기능을 결합하기 위한 노드를 크게 단순화할 수 있었습니다.

주요 기술 특성 :

측정된 위상 변이 각도의 범위, el. 도.......0...180
작동 주파수 범위, Hz.......10...104
입력 전압 범위, V.......0,01...50
측정된 전류 범위, A.......0,01...2
측정 오류, %, 더 이상 .......2

전자 위상 측정기의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. 하나.

Pic.1

분배기 R1VD2VD1 및 R1VD2VD2를 통해 측정된 회로에서 임의 형태(예: 정현파)의 입력 전압 Uin3 및 Uin4는 셰이퍼 DA1 및 DA2(전압 비교기)의 입력에 공급되고 상당히 가파른 상승 및 하강을 가진 단극 직사각형 펄스로 변환됩니다. 펄스의 폭은 입력 신호의 반 주기 기간에 해당하며 그림 2에 표시된 타이밍 다이어그램으로 설명됩니다.

전자 위상계
Pic.2

동적 D-트리거(DD1)는 위상 변이 각도의 부호를 선택합니다. 즉, 이 회로에서 동기화(클록킹) 신호로 사용되는 두 번째 측정 채널의 펄스 에지가 형성되는 순간, 셰이퍼의 출력이 D-트리거의 정보 입력에 연결된 첫 번째 측정 채널 신호의 선행 또는 지연 특성을 감지합니다. 이 경우 동기화 펄스는 앞부분에서 D-flip-flop을 주어진 시간에 입력된 정보에서 전압 레벨에 의해 결정된 상태로 전환합니다. 따라서 입력 전압 Uin1이 전압 Uin2보다 위상이 앞서면 논리 단위에 해당하는 전압이 D 트리거의 직접 출력(DD9의 핀 1.1)에 설정되고 역 출력에 논리 XNUMX이 설정됩니다.

위상 편이 각도 측정기는 일치 요소(DD2.2)를 기반으로 구현되며 입력 중 하나는 DA2 셰이퍼의 출력에 직접 연결되고 두 번째는 DD2.1 인버터를 통해 측정 채널 셰이퍼 DA1과 연결됩니다. 이러한 요소의 출력에서 생성된 펄스의 폭은 입력 펄스의 상호 중첩 각도, 즉 전압 Uin1과 Uin2 사이의 위상 편이 각도에 비례하며 이는 그림 2의 타이밍 다이어그램에서 확인할 수 있습니다. 2.3. 고려중인 계획에서 각도의 크기와 부호에 대한 정보를 결합하는 것은 위에서 설명한 각도의 크기를 측정하는 것과 동일한 기능을 수행하는 일치 요소 (DD3)를 하나 더 구성에 도입하여 수행됩니다. 그러나 이러한 각 2.2I-NOT 요소(DD2.3 및 DDXNUMX)는 각각 입력 중 하나에 의해 D-플립플롭의 직접 및 역 출력에 연결되며, 그 결과 후자는 펄스가 방출되는 일치 요소의 출력에서 위상 편이 각도와 동일한 폭을 결정합니다.

PA1 측정 장치는 일치 요소 DD2.2와 DD2.3의 출력 사이에 연결되어 차동 회로를 형성하며 그 결과 화살표는 각도의 부호에 의해 결정된 방향과 전압 Uin1과 Uin2 사이의 위상 편이 각도에 해당하는 각도로 벗어납니다. PA1 표시기와 병렬로 연결된 커패시터 C1은 저주파수에서 측정할 때 화살표의 맥동을 줄이도록 설계되었습니다.

위상계의 입력 회로 구성을 통해 두 전압 사이뿐만 아니라 전류와 전압 사이 또는 두 전류 사이의 위상각을 측정할 수 있으며 입력 분배기에 적절한 리드가 장착되어 있습니다.

전자 위상계는 별도의 장치로 만들어집니다. 전면 패널에는 측정 채널의 입력 단자, 마이크로 전류계가 표시되며 그 스케일은 el 단위로 보정됩니다. deg. 및 전원 스위치. 장치의 요소는 1,5mm 두께의 단면 호일 유리 섬유로 만들어진 인쇄 회로 기판에 장착되고 마이크로 전류계의 측정 클램프에 직접 고정됩니다. 장치의 입력 단자와 인쇄 회로 기판의 연결은 노이즈 내성을 보장하기 위해 차폐 와이어로 이루어집니다.

이 장치는 저항 MLT 및 SP3-16(R5), 커패시터 C1 - 유형 MBM 및 표시기 PA1 - 양면 스케일이 906-50-0μA인 마이크로암미터 유형 M50을 사용합니다.

장치에 표시된 것 대신 유사한 기능적 목적의 다른 시리즈의 미세 회로를 적절한 공급 전압 선택과 함께 사용할 수 있습니다. 단극 펄스 셰이퍼 DA1 및 DA2는 K554CA3 또는 521CA3 기능 마이크로 회로를 기반으로 할 수 있을 뿐만 아니라 키 모드에서 작동하고 생성된 펄스 전면의 필요한 가파른 정도를 제공하는 연산 증폭기 또는 트랜지스터 스테이지에서도 만들 수 있습니다. 다이오드 VD1 - VD4는 장기간 측정된 전류의 흐름 조건에서 선택됩니다. 위상계가 두 전압 간의 위상 편이만 측정하도록 설계된 경우 이러한 다이오드는 전류 및 역전압에 대한 요구 사항 없이 다른 다이오드로 교체할 수 있습니다.

장치는 단극 안정화 전압의 단일 소스에서 전원을 공급받습니다(그림 3).

전자 위상계
Pic.3

입력 신호의 전압에 대한 측정 한계의 확장은 저항 R1 및 R2의 매개 변수를 비례적으로 변경하여 수행할 수 있습니다. 위상각의 부호를 측정할 필요가 없으면 동적 D 트리거를 회로에서 제외하고 위상각차 신호 추출 장치(그림 4)를 비교기 DA1 및 DA2의 출력에 직접 연결할 수 있습니다. 이 장치에서 요소 DD1.4는 PA1 표시기를 켜기 위한 차동 회로를 구현하고 논리 제로 전압에 대한 보상을 제공합니다.

전자 위상계
Pic.4

제어 매개변수 PA1의 표시기로 전자 오실로스코프 또는 디지털 전압계를 사용할 수 있으므로 측정값의 재현 정확도가 크게 향상됩니다.

전자 위상계에는 선형 눈금이 있어 쉽게 교정할 수 있습니다. 이를 위해 120상 네트워크의 두 선형 전압을 교정 전압으로 취해야 합니다(선형 전압의 위상각은 5el.deg.임). 교정 과정에서 교정 전압을 입력 전압의 허용 수준과 일치시켜야 합니다. 표시 바늘의 편차 값과 필요한 눈금 표시는 저항 RXNUMX에 의해 수행됩니다.

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