Phasenmesser auf dem Betriebssystem. Schema, Beschreibung

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Phasenmesser im Betriebssystem. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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Viele elektronische Phasenmesser haben einen ganz wesentlichen Nachteil, der darin besteht, dass ihre Eingänge galvanisch gekoppelt sind. Diese Funktion schränkt den praktischen Einsatzbereich des Geräts ein.

Der vorgeschlagene Phasenmesser weist diesen Nachteil nicht auf. Dies wurde erreicht, indem das Vergleichslogikelement durch einen Optokoppler ersetzt wurde. Das Gerät sorgt außerdem für eine Entkopplung der Messkanäle und der Stromversorgung. All dies erweitert die Funktionalität des Phasenmessers und bringt ihn näher an ähnliche Geräte des elektrodynamischen Systems. Damit können Sie den Phasenwinkel nicht nur zwischen Spannung und Strom messen, sondern auch zwischen zwei Spannungen oder zwei Strömen.

Wichtigste technische Merkmale:

An den Kanaleingang angelegte Spannung Uin1 (Uin2), V.......0,03...100
Strom Iin1 (Iin2) im Eingangskreis des Kanals, А.......0,01...5
Frequenzband der gemessenen Signale, kHz.......0,01...100
Messfehler, nicht schlechter, %.......±3
Leistungsaufnahme, W ....... 1

Das schematische Diagramm des Geräts ist in Abb. 1 dargestellt. Das Gerät besteht aus zwei Messkanälen, die im Aufbau ähnlich sind. Das Eingangssignal in jedem von ihnen wird durch die Dioden (VD1-VD4) in der Amplitude begrenzt und die Komparatoren am Operationsverstärker (DA1, DA2) wandeln es in rechteckige Impulse um, die gegenphasig zur Eingangsspannung sind, deren Amplitude gleich ist konstant und nahe der Versorgungsspannung.

Abb.1 (zum Vergrößern anklicken)

Nehmen wir an, dass der Phasenverschiebungswinkel der Eingangssignale gleich Null ist (Abb. 2, a). Dann öffnet in der negativen Halbwelle der Ausgangsspannung des Komparators DA1 der Transistor VT1 und es fließt Strom im LED-Kreis des Optokopplers U1. Die negative Ausgangsspannung des DA2-Komparators wird in entgegengesetzter Richtung an die VD5-Diode angelegt, sodass kein Strom im Mikroamperemeterkreis PA1 fließt.

OS-Phasenmesser
Ris.2

Bei einer positiven Spannung am Ausgang der Komparatoren ist der Transistor VT1 geschlossen, die LED ausgeschaltet, der Optokoppler U1 geschlossen und es fließt auch kein Strom im Mikroamperemeterkreis PA1. Somit ist der Durchschnittswert des durch das Mikroamperemeter fließenden Stroms über die Periode der Eingangsspannung Null.

Wenn die Eingangssignale um einen bestimmten Winkel zueinander verschoben sind (die Vorzeichenwechselpunkte der Ausgangsspannung der Komparatoren sind zeitlich verschoben, Abb. 2, b), dann im Zeitintervall von t1 bis t2 , proportional zum Phasenverschiebungswinkel zwischen den Eingangssignalen, wird der Optokoppler geöffnet. Der Durchschnittswert des während der Periode der Eingangsspannung durch das Mikroamperemeter fließenden Stroms ist proportional zum gemessenen Phasenwinkel.

Die Messkanäle des Gerätes werden von separaten Gleichrichtern gespeist, die galvanisch nicht miteinander verbunden sind. In den Primärwicklungskreis des Netztransformators T1 werden zwei in Antireihe geschaltete Zenerdioden (VD14, VD15) eingefügt. Dadurch wird die Spannungsamplitude an der Primärwicklung stabilisiert. Die überschüssige Netzspannung löscht den Ballastkondensator C9 und der Widerstand R6 entlädt ihn nach dem Ausschalten des Gerätes.

An den Anschlüssen jeder Sekundärwicklung des Transformators wird eine nahezu rechteckige Spannung abgenommen, die die Diodenbrücke gleichrichtet und den kapazitiven Filter glättet. Dieser Schaltungsaufbau des Netzteils sorgt für eine sehr geringe Welligkeit, deren Durchschnittswert (Konstantanteil) deutlich höher ist als bei Sinusspannungsgleichrichtern. Dies wiederum verringert die Anforderungen an Glättungsfilter und erhöht die Steifigkeit der äußeren Charakteristik des gesamten Gleichrichters.

Das Gerät verwendet die Widerstände MLT und SP3-1B (R5). Anstelle von OU K140UD1A eignen sich Standard-Spannungskomparatoren, beispielsweise K521SA3. Der KT203V-Transistor kann durch jede pnp-Siliziumstruktur mit einem zulässigen Kollektorstrom von 10 ... 20 mA ersetzt werden. Die Dioden VD1-VD4 werden entsprechend dem Grenzwert des gemessenen Stroms ausgewählt, sie sollten jedoch einen möglichst geringen Vorwärtsspannungsabfall aufweisen. Die Zenerdioden VD14, VD15 können durch andere mit einer Stabilisierungsspannung von 30 ... 100 V bzw. einem Stabilisierungsstrom von 30 ... 10 mA ersetzt werden. In diesem Fall muss jedoch die Anzahl der Windungen geändert werden Primärwicklung des Transformators T1 (bei höherer Spannung erhöht sich die Windungszahl).

Der Transformator T1 ist auf dem Magnetkreis Ш10Х20 aufgebaut. Die Netzwerkwicklung enthält 600 Windungen PEV-1 0,21-Draht und jede Sekundärwicklung enthält 2X180 Windungen PEV-1 0,13-Draht. Mikroammeter RA1 - magnetoelektrisches System mit einem Gesamtablenkstrom der Nadel 50 ... 100 μA.

Der elektronische Phasenmesser hat eine einheitliche Skala und seine Einstellung besteht darin, den maximalen Auslenkungswinkel der Mikroamperemeternadel mit dem Widerstand R5 einzustellen. In diesem Fall ist der Eingang des Phasenmessers mit einer Quelle gegenphasiger Sinusspannung verbunden, deren Parameter der Eingangsspannung und -frequenz des Geräts entsprechen.

Beachten Sie beim Betrieb des Phasenmessers, dass die maximale Spannung, die zwischen einem beliebigen Eingang eines Messkanals und dem entsprechenden Eingang des zweiten angelegt werden kann, den für den Optokoppler zulässigen Wert (ca. 100 V) nicht überschreiten darf.

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