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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Misuratore di fase elettronico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione Il misuratore di fase è progettato per misurare gli angoli di sfasamento tra due oscillazioni elettriche che cambiano periodicamente e può essere utilizzato nella pratica radioamatoriale nello sviluppo, nella regolazione e nel funzionamento di dispositivi e dispositivi elettronici ed elettrici. Il misuratore di fase elettronico proposto fornisce contemporaneamente informazioni sul segno e sull'entità dell'angolo di sfasamento, il che lo rende più chiaro. Il dispositivo è riuscito a semplificare in modo significativo i nodi per la selezione della grandezza e del segno di un angolo e a combinare le funzioni dei singoli elementi. Principali caratteristiche tecniche:
Il diagramma schematico del misuratore di fase elettronico è mostrato in fig. uno.
Le tensioni di ingresso Uin1 e Uin2 di forma arbitraria (ad esempio sinusoidale) dai circuiti misurati attraverso i divisori R1VD1VD2 e R2VD3VD4 vengono fornite all'ingresso dei driver DA1 e DA2 (comparatori di tensione) e vengono convertite in impulsi rettangolari unipolari con aumenti e diminuzioni piuttosto ripidi . L'ampiezza dell'impulso corrisponde alla durata del semiciclo del segnale di ingresso, che è illustrata dai diagrammi temporali presentati in Fig. 2.
Il D-trigger dinamico (DD1) seleziona il segno dell'angolo di sfasamento, cioè fissa, al momento della formazione del fronte dell'impulso del secondo canale di misurazione, utilizzato in questo circuito come sincronizzazione (orologio), il principale o natura ritardata del segnale del primo canale di misurazione, la cui uscita è collegata all'ingresso di informazione del D-flip-flop. In questo caso, l'impulso di sincronizzazione con il suo fronte sposta il D-flip-flop in uno stato determinato dal livello di tensione al suo ingresso di informazione in un dato momento. Pertanto, se la tensione di ingresso Uin1 è in anticipo rispetto alla tensione Uin2 in fase, sull'uscita diretta del D-flip-flop (pin 9 DD1.1) viene impostata la tensione corrispondente a quella logica e la tensione corrispondente a sull'uscita inversa viene impostato uno zero logico. Il misuratore dell'angolo di sfasamento è implementato sulla base di un elemento di coincidenza (DD2.2), uno dei cui ingressi è collegato direttamente all'uscita del driver DA2 e il secondo tramite l'inverter DD2.1 con il driver DA1 del canale di misura. La larghezza dell'impulso generato all'uscita di tale elemento è proporzionale all'angolo di sovrapposizione reciproca degli impulsi di ingresso, cioè all'angolo di sfasamento tra le tensioni Uin1 e Uin2, che è confermato dai diagrammi temporali in Fig. 2. La combinazione di informazioni sulla grandezza e il segno dell'angolo nello schema in esame viene effettuata introducendo nella sua composizione un altro elemento di coincidenza (DD2.3), che svolge le stesse funzioni di misurazione della grandezza dell'angolo come descritto Sopra. Tuttavia ciascuno di questi elementi 3I-NOT (DD2.2 e DD2.3) è collegato con uno dei suoi ingressi, rispettivamente, alle uscite diretta e inversa del D-flip-flop, per cui quest'ultimo determina all'uscita di quale degli elementi di coincidenza viene assegnato l'impulso, in larghezza pari all'angolo di sfasamento. Il dispositivo di misurazione PA1 è collegato tra le uscite degli elementi di coincidenza DD2.2 e DD2.3, formando così un circuito differenziale, in conseguenza del quale la sua freccia devierà nella direzione determinata dal segno dell'angolo e dal angolo corrispondente all'angolo di sfasamento tra le tensioni Uin1 e Uin2. Il condensatore C1, collegato in parallelo all'indicatore PA1, è progettato per ridurre l'ondulazione dell'ago durante le misurazioni a basse frequenze. La costruzione dei circuiti di ingresso del misuratore di fase consente di misurare l'angolo di sfasamento non solo tra due tensioni, ma anche tra corrente e tensione o tra due correnti, per le quali i divisori di ingresso sono dotati di terminali corrispondenti. Il misuratore di fase elettronico è progettato come unità separata. Sul pannello frontale sono presenti i terminali di ingresso dei canali di misurazione, un microamperometro, la cui scala è calibrata elettronicamente. gradi e l'interruttore principale. Gli elementi del dispositivo sono montati su un circuito stampato in fibra di vetro su un lato di 1,5 mm di spessore e fissati direttamente ai morsetti di misurazione del microamperometro. I collegamenti del circuito stampato ai terminali di ingresso del dispositivo sono realizzati con filo schermato, garantendone l'immunità ai disturbi. Il dispositivo utilizza resistori MLT e SP3-16 (R5), il condensatore C1 è del tipo MBM e come indicatore PA1 è un microamperometro del tipo M906 con una scala a doppia faccia di 50-0-50 μA. Invece di quelli specificati nel dispositivo, è possibile utilizzare microcircuiti di altre serie con scopi funzionali simili con la selezione appropriata della tensione di alimentazione. I formatori di impulsi unipolari DA1 e DA2 possono essere realizzati non solo sulla base dei microcircuiti funzionali K554CA3 o 521CA3, ma anche su amplificatori operazionali o stadi a transistor che operano in modalità di commutazione e forniscono la necessaria pendenza dei fronti degli impulsi generati. I diodi VD1 - VD4 sono selezionati in base alle condizioni per il flusso della corrente misurata a lungo termine attraverso di essi. Se il misuratore di fase è progettato per misurare lo sfasamento solo tra due tensioni, i diodi indicati possono essere sostituiti con qualsiasi altro senza presentare requisiti di corrente e tensione inversa. Il dispositivo è alimentato da un'unica sorgente di tensione unipolare stabilizzata (Fig. 3).
È possibile espandere i limiti di misurazione della tensione del segnale di ingresso modificando proporzionalmente i parametri dei resistori R1 e R2. Se non è necessario misurare il segno dell'angolo di fase, il D-trigger dinamico può essere escluso dal circuito e l'unità di estrazione del segnale della differenza di angolo di fase (Fig. 4) può essere collegata direttamente alle uscite dei comparatori DA1 e DA2. In questo dispositivo, l'elemento DD1.4 implementa un circuito differenziale per l'accensione dell'indicatore PA1 e fornisce la compensazione per la tensione zero logica.
Come indicatore del parametro monitorato PA1 è possibile utilizzare un oscilloscopio elettronico o un voltmetro digitale, ciò aumenterà significativamente la precisione della riproduzione del valore misurato. Il misuratore di fase elettronico ha una scala lineare che facilita la calibrazione. Per fare ciò, come tensioni di calibrazione dovrebbero essere prese due tensioni lineari di una rete trifase (l'angolo di fase delle tensioni lineari è di 120 gradi elettrici). Durante il processo di calibrazione, è necessario far corrispondere le tensioni di calibrazione con il livello consentito delle tensioni di ingresso. La quantità di deviazione dell'ago indicatore dal segno della scala richiesto è ottenuta dal resistore R5.
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