Электронный фазометр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Фазометр предназначен для измерения углов сдвига фаз между двумя изменяющимися периодически электрическими колебаниями и может быть применен в радиолюбительской практике при разработке, регулировке и эксплуатации электронных и электротехнических аппаратов и устройств. Предлагаемый электронный фазометр дает одновременно информацию о знаке и величине угла сдвига фаз, что делает ее более наглядной. В приборе удалось существенно упростить узлы выделения величины и знака угла и совместить функции отдельных элементов.

Основные технические характеристики:

• Диапазон измеряемых углов сдвига фаз, эл. град.......0...180
• Диапазон рабочих частот, Гц.......10...104
• Диапазон входных напряжений, В.......0,01...50
• Диапазон измеряемых токов, А.......0,01...2
• Погрешность измерения, %, не более.......2

Принципиальная схема электронного фазометра приведена на рис. 1.

Рис.1

Входные напряжения Uвх1 и Uвх2 произвольной формы (например, синусоидальные) от измеряемых цепей через делители R1VD1VD2 и R2VD3VD4 поступают на вход формирователей DA1 и DA2 (компараторы напряжения) и преобразуются в однополярные прямоугольные импульсы с достаточно крутыми фронтами и спадами. Ширина импульсов соответствует длительности полупериода входного сигнала, что иллюстрируется временными диаграммами, представленными на рис.2.

Рис.2

Динамический D-триггер (DD1) выделяет знак угла сдвига фаз, т. е. фиксирует в момент формирования фронта импульса второго измерительного канала, используемого в данной схеме в качестве синхронизирующего (тактового), опережающий или отстающий характер сигнала первого измерительного канала, выход формирователя которого соединен с информационным входом D-триггера. При этом синхронизирующий импульс своим фронтом переводит D-триггер в состояние, определяемое уровнем напряжения на его информационном входе в данный момент времени. Поэтому, если входное напряжение Uвх1 опережает по фазе напряжение Uвх2 то на прямом выходе D-триггера (вывод 9 DD1.1) устанавливается напряжение, соответствующее логической единице, а на инверсном выходе - логическому нулю.

Измеритель величины угла сдвига фаз реализован на базе элемента совпадения (DD2.2), один из входов которого соединен непосредственно с выходом формирователя DA2, а второй - через инвертор DD2.1 с формирователем DA1 измерительного канала. Ширина формируемого импульса на выходе такого элемента пропорциональна углу взаимного перекрытия входных импульсов, т. е. углу сдвига фаз между напряжениями Uвх1 и Uвх2 что подтверждается временными диаграммами на рис. 2. Объединение информации о величине и знаке угла в рассматриваемой схеме осуществляется за счет введения в ее состав еще одного элемента совпадения (DD2.3), выполняющего те же функции измерения величины угла, что и описанный выше. Однако каждый из этих элементов 3И-НЕ (DD2.2 и DD2.3) одним из своих входов соединен соответственно с прямым и инверсным выходами D-триггера, в результате чего последний и определяет, на выходе какого из элементов совпадения выделяется импульс, по ширине равный углу сдвига фаз.

Измерительный прибор РА1 включен между выходами элементов совпадения DD2.2 и DD2.3, образуя при этом дифференциальную схему, вследствие чего его стрелка будет отклоняться в сторону, определяемую знаком угла, и на угол, соответствующий углу сдвига фаз между напряжениями Uвх1 и Uвх2. Конденсатор С1, включенный параллельно индикатору PA1, предназначен для уменьшения пульсации стрелки при измерениях на низких частотах.

Построение входных цепей фазометра позволяет измерять угол сдвига фаз не только между двумя напряжениями, но и между током и напряжением или между двумя токами, для чего входные делители снабжены соответствующими выводами.

Электронный фазометр выполнен в виде отдельного блока. На лицевую панель выведены входные клеммы измерительных каналов, микроамперметр, шкала которого проградуирована в эл. град., и выключатель питающей сети. Элементы прибора смонтированы на печатной плате, изготовленной из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм и закрепленной непосредственно на измерительных зажимах микроамперметра. Соединения печатной платы с входными клеммами прибора выполнены экранированным проводом, что вызвано обеспечением его помехоустойчивости.

В устройстве использованы резисторы МЛТ и СП3-16 (R5), конденсатор С1 - типа МБМ, а в качестве индикатора PA1 - микроамперметр типа М906 с двусторонней шкалой 50-0-50 мкА.

Вместо указанных в устройстве могут быть использованы микросхемы других серий аналогичного функционального назначения при соответствующем выборе их питающего напряжения. Формирователи однополярных импульсов DA1 и DA2 могут быть выполнены не только на базе функциональных микросхем К554СА3 или 521СА3, но и на операционных усилителях или транзисторных каскадах, работающих в ключевом режиме и обеспечивающих требуемую крутизну формируемых фронтов импульсов. Диоды VD1 - VD4 выбираются из условий протекания по ним длительно измеряемого тока. Если же фазометр предназначен для измерения сдвига фаз только между двумя напряжениями, то указанные диоды можно заменить любыми другими без предъявления требований по току и о обратному напряжению.

Питание устройства осуществлено от одного источника однополярного стабилизированного напряжения (рис. 3).

Рис.3

Расширение пределов измерения по напряжению входного сигнала можно осуществить за счет пропорционального изменения параметров резисторов R1 и R2. Если же нет необходимости в измерении знака фазового угла, то из схемы можно исключить динамический D-триггер, а узел выделения сигнала разности угла сдвига фаз (рис. 4) включить непосредственно к выходам компараторов DA1 и DA2. В этом устройстве элемент DD1.4 реализует дифференциальную схему включения индикатора PA1 и обеспечивает компенсацию напряжения логического нуля.

Рис.4

В качестве индикатора контролируемого параметра PA1 могут быть использованы электронный осциллограф или цифровой вольтметр, это позволит существенно повысить точность воспроизведения измеряемой величины.

Электронный фазометр имеет линейную шкалу, что облегчает его тарировку. Для этого в качестве калибровочных напряжений следует взять два линейных напряжения трехфазной сети (угол сдвига фаз линейных напряжений составляет 120 эл. град.). В процессе тарировки необходимо согласовать калибровочные напряжения с допустимым уровнем входных напряжений. Величину отклонений стрелки индикатора не требуемую отметку шкалы осуществляют резистором R5.

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Огни в ночном море 18.03.2010 Сотни тысяч перелетных птиц гибнут каждую весну и осень, пересекая Северное море. Огни многочисленных бурильных платформ по добыче нефти и газа нарушают ориентацию птиц, сбивают их с пути. А в тех случаях, когда на платформе горит факел попутного газа, птицы могут погибнуть в огне. Физиологи определили, что птицы гораздо менее чувствительны к синему и зеленому свету, чем к обычным для морских платформ белым, желтым и красным огням. Однако эксперименты на морских буровых одной из голландских нефтяных компаний показали, что синий свет действует усыпляюще на рабочих ночной смены. Поэтому светотехники в сотрудничестве с физиологами и экологами разработали специальные лампы и сигнальные огни, спектр которых смещен в сине-зеленую область. Количество птиц, отклоняющихся ночью к буровым платформам, на которых установлены новые лампы, в результате сократилось в 2-10 раз.

Другие интересные новости:

▪ Cудоходная компания по транспортировке уловленного CO2

▪ Игровая консоль Microsoft Xbox One X (Project Scorpio)

▪ Acer выпустит 27-дюймовый монитор на панели IPS

▪ Музыкальные аудио системы Beta от Infinity

▪ Водородное топливо из морской воды

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочные материалы. Подборка статей

▪ статья Не хлебом единым жив человек. Крылатое выражение

▪ статья Какой испанский футбольный клуб принципиально не приглашает иностранцев? Подробный ответ

▪ статья Дерен кровавый. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Щуп-осциллограф. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Стабилизатор напряжения с защитой от короткого замыкания, 14-16/9 вольт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025