電子位相計。スキーム、説明

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電子位相計。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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位相計は、周期的に変化する XNUMX つの電気振動の間の位相シフト角度を測定するように設計されており、電子および電気機器やデバイスの開発、調整、操作におけるアマチュア無線の実践に使用できます。提案された電子位相計は、位相シフト角の符号と大きさに関する情報を同時に提供するため、位相シフト角がより明確になります。このデバイスは、角度の大きさと符号を選択するためのノードを大幅に簡素化し、個々の要素の機能を組み合わせることに成功しました。

主な技術的特徴：

測定された位相シフト角の範囲、el。度......0...180
動作周波数範囲、Hz...10...104
入力電圧範囲、V ....... 0,01 ... 50
測定電流範囲、A......0,01...2
測定誤差、％、これ以上....... 2

電子位相計の回路図を図1に示します。 XNUMX。

Pic.1

分圧器 R1VD2VD1 および R1VD2VD2 を介した被測定回路からの任意の形状 (正弦波など) の入力電圧 Uin3 および Uin4 は、ドライバー DA1 および DA2 (電圧比較器) の入力に供給され、かなり急峻な立ち上がりおよび立ち下がりを持つユニポーラ方形パルスに変換されます。。パルス幅は入力信号の半サイクルの期間に対応しており、図 2 に示すタイミング図で示されています。

電子位相計
Pic.2

ダイナミック D トリガー (DD1) は、位相シフト角の符号を選択します。つまり、この回路で同期 (クロック) として使用される 1 番目の測定チャネルのパルスフロントの形成の瞬間に、先頭のまたは、最初の測定チャネルの信号の遅延特性。その出力は、D フリップフロップの情報入力に接続されて形成されます。この場合、その前にある同期パルスは、D フリップフロップを、その時点での情報入力の電圧レベルによって決定される状態に移動させます。したがって、入力電圧 Uin2 が電圧 Uin9 より位相が進んでいる場合、論理 1.1 に対応する電圧が D フリップフロップの直接出力 (ピン XNUMX DDXNUMX) に設定され、論理 XNUMX に対応する電圧が設定されます。論理ゼロが反転出力に設定されます。

位相シフト角計は一致素子 (DD2.2) に基づいて実装されており、その入力の 2 つはドライバー DA2.1 の出力に直接接続され、もう 1 つはインバーター DD1 を介してドライバー DA2 に接続されています。測定チャンネルの。このような素子の出力で生成されるパルスの幅は、入力パルスの相互オーバーラップの角度、つまり電圧Uin2とUin2.3の間の位相シフト角度に比例します。これは、図のタイミング図で確認されます。 3. 検討中のスキームにおける角度の大きさと符号に関する情報の組み合わせは、その構成に別の一致要素 (DD2.2) を導入することによって実行されます。これは、説明した角度の大きさを測定するのと同じ機能を実行します。その上。ただし、これらの 2.3I-NOT 要素 (DDXNUMX および DDXNUMX) のそれぞれは、入力の XNUMX つで D フリップフロップの直接出力と反転出力にそれぞれ接続されており、その結果、後者が決定します。どの整合素子の出力に、位相シフト角に等しい幅でパルスが割り当てられるか。

PA1 測定デバイスは一致素子 DD2.2 と DD2.3 の出力間に接続され、それによって差動回路を形成します。その結果、その矢印は角度の符号と角度によって決定される方向に偏ります。角度は、電圧 Uin1 と Uin2 の間の位相シフト角に対応します。インジケータ PA1 と並列に接続されたコンデンサ C1 は、低周波数での測定時に針リップルを低減するように設計されています。

位相計の入力回路の構造により、XNUMX つの電圧間の位相シフト角だけでなく、電流と電圧の間、または XNUMX つの電流間の位相シフト角を測定することも可能になり、入力分圧器には対応する端子が装備されています。

電子位相計は別個のユニットとして設計されています。フロントパネルには、測定チャンネルの入力端子、マイクロ電流計があり、そのスケールは電子的に校正されます。度、および電源スイッチ。デバイスの要素は、厚さ 1,5 mm の片面フォイルグラスファイバー製のプリント回路基板に取り付けられ、微小電流計の測定クランプに直接固定されています。プリント基板と機器の入力端子との接続には、耐ノイズ性を確保するためシールド線を使用しています。

このデバイスは抵抗器 MLT と SP3-16 (R5) を使用し、コンデンサ C1 は MBM タイプ、インジケーターとして PA1 は 906-50-0 μA の両面目盛りが付いた微小電流計タイプ M50 を使用します。

デバイスで指定された回路の代わりに、電源電圧を適切に選択することで、同様の機能目的の他のシリーズの超小型回路を使用できます。ユニポーラパルス整形器DA1およびDA2は、機能マイクロ回路K554CA3または521CA3に基づいて作成できるだけでなく、スイッチングモードで動作し、生成されたパルスフロントに必要な急峻性を提供するオペアンプまたはトランジスタ段にも基づいて作成できます。ダイオード VD1 ～ VD4 は、長期にわたって測定された電流が流れる条件に基づいて選択されます。位相計が XNUMX つの電圧間の位相シフトのみを測定するように設計されている場合、電流と逆電圧の要件を提示することなく、示されたダイオードを他のダイオードと置き換えることができます。

このデバイスは、単極安定化電圧の単一電源から電力を供給されます (図 3)。

電子位相計
Pic.3

入力信号電圧の測定限界を拡張するには、抵抗 R1 と R2 のパラメータを比例的に変更します。位相角の符号を測定する必要がない場合は、ダイナミック D トリガーを回路から除外し、位相角差信号抽出ユニット (図 4) をコンパレータ DA1 の出力に直接接続できます。そしてDA2。このデバイスでは、要素 DD1.4 が PA1 インジケータをオンにするための差動回路を実装し、論理ゼロ電圧の補償を提供します。

電子位相計
Pic.4

電子オシロスコープまたはデジタル電圧計を監視パラメータ PA1 のインジケータとして使用でき、これにより測定値の再現精度が大幅に向上します。

電子位相計にはリニアスケールが付いており、校正が容易です。これを行うには、三相ネットワークの 120 つの線形電圧を校正電圧として取得する必要があります (線形電圧の位相角は電気角 5 度です)。校正プロセス中に、校正電圧を入力電圧の許容レベルと一致させる必要があります。必要な目盛マークからの指針のずれ量は、抵抗 RXNUMX によって実現されます。

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