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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Elektronischer Phasenmesser. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik Der Phasenmesser dient zur Messung der Phasenverschiebungswinkel zwischen zwei sich periodisch ändernden elektrischen Schwingungen und kann in der Amateurfunkpraxis bei der Entwicklung, Einstellung und dem Betrieb elektronischer und elektrischer Apparate und Geräte eingesetzt werden. Der vorgeschlagene elektronische Phasenmesser liefert gleichzeitig Informationen über das Vorzeichen und die Größe des Phasenverschiebungswinkels, was ihn visueller macht. Im Gerät war es möglich, die Knoten zur Auswahl von Größe und Vorzeichen des Winkels deutlich zu vereinfachen und die Funktionen einzelner Elemente zu kombinieren. Wichtigste technische Merkmale:
Das schematische Diagramm des elektronischen Phasenmessers ist in Abb. 1 dargestellt. eines.
Eingangsspannungen Uin1 und Uin2 beliebiger Form (z. B. sinusförmig) aus den Messkreisen werden über die Teiler R1VD1VD2 und R2VD3VD4 dem Eingang der Former DA1 und DA2 (Spannungskomparatoren) zugeführt und in unipolare Rechteckimpulse mit relativ steilen Anstiegen umgewandelt und fällt. Die Breite der Impulse entspricht der Dauer der Halbwelle des Eingangssignals, was durch die Zeitdiagramme in Abb. 2 veranschaulicht wird.
Der dynamische D-Trigger (DD1) wählt das Vorzeichen des Phasenverschiebungswinkels, d. h. im Moment der Bildung der Impulsfront des zweiten Messkanals, der in dieser Schaltung als Synchronisationssignal (Taktsignal) verwendet wird, die voreilende oder nacheilende Natur des Signals des ersten Messkanals, dessen Ausgang mit dem Informationseingang des D-Flip-Flops verbunden ist. In diesem Fall versetzt der Synchronimpuls mit seiner Vorderseite das D-Flip-Flop in einen Zustand, der durch den Spannungspegel an seinem Informationseingang zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmt wird. Liegt also die Eingangsspannung Uin1 phasengleich vor der Spannung Uin2, so stellt sich am direkten Ausgang des D-Triggers (Pin 9 von DD1.1) eine einer logischen Einheit entsprechende Spannung und am Ausgang eine logische Null ein inverser Ausgang. Der Phasenverschiebungswinkelmesser ist auf Basis eines Koinzidenzelements (DD2.2) implementiert, dessen einer Eingang direkt mit dem Ausgang des DA2-Shapers verbunden ist und dessen zweiter Eingang über den DD2.1-Wechselrichter mit dem verbunden ist Messkanalformer DA1. Die Breite des erzeugten Impulses am Ausgang eines solchen Elements ist proportional zum Winkel der gegenseitigen Überlappung der Eingangsimpulse, d. h. dem Phasenverschiebungswinkel zwischen den Spannungen Uin1 und Uin2, was durch die Zeitdiagramme in Abb. bestätigt wird. 2. Die Kombination von Informationen über die Größe und das Vorzeichen des Winkels im betrachteten Schema erfolgt durch die Einführung eines weiteren Koinzidenzelements (DD2.3) in seine Zusammensetzung, das die gleichen Funktionen zur Messung der Größe des Winkels wie oben beschrieben erfüllt . Jedes dieser 3I-NOT-Elemente (DD2.2 und DD2.3) ist jedoch über einen seiner Eingänge mit den direkten und inversen Ausgängen des D-Flip-Flops verbunden, wodurch dieser bestimmt an dessen Ausgang eines der Koinzidenzelemente ein Impuls abgegeben wird, dessen Breite dem Phasenverschiebungswinkel entspricht. Das Messgerät PA1 ist zwischen die Ausgänge der Koinzidenzelemente DD2.2 und DD2.3 geschaltet und bildet so eine Differenzschaltung, wodurch sein Pfeil in der durch das Vorzeichen des Winkels und um ein bestimmten Richtung abweicht Winkel, der dem Phasenverschiebungswinkel zwischen den Spannungen Uin1 und Uin2 entspricht. Der parallel zum PA1-Indikator geschaltete Kondensator C1 soll das Pulsieren des Pfeils bei Messungen bei niedrigen Frequenzen reduzieren. Der Aufbau der Eingangskreise des Phasenmessers ermöglicht die Messung des Phasenwinkels nicht nur zwischen zwei Spannungen, sondern auch zwischen Strom und Spannung oder zwischen zwei Strömen, wofür die Eingangsteiler mit entsprechenden Leitungen ausgestattet sind. Der elektronische Phasenmesser ist als separate Einheit gefertigt. Auf der Frontplatte befinden sich die Eingangsanschlüsse der Messkanäle, ein Mikroamperemeter, dessen Skala in el. kalibriert ist. Grad und einen Netzschalter. Die Elemente des Gerätes sind auf einer Leiterplatte aus einseitiger Glasfaserfolie mit einer Dicke von 1,5 mm montiert und direkt an den Messklemmen des Mikroamperemeters befestigt. Die Verbindungen der Leiterplatte mit den Eingangsklemmen des Geräts werden mit einem abgeschirmten Kabel hergestellt, was die Störfestigkeit gewährleistet. Das Gerät verwendet die Widerstände MLT und SP3-16 (R5), den Kondensator C1 vom Typ MBM und als Anzeige PA1 ein Mikroamperemeter vom Typ M906 mit einer zweiseitigen Skala von 50-0-50 μA. Anstelle der im Gerät angegebenen können bei entsprechender Wahl ihrer Versorgungsspannung auch Mikroschaltungen anderer Serien mit ähnlichem Funktionszweck verwendet werden. Die unipolaren Impulsformer DA1 und DA2 können nicht nur auf Basis der funktionalen Mikroschaltungen K554CA3 oder 521CA3 hergestellt werden, sondern auch auf Operationsverstärkern oder Transistorstufen, die im Schlüsselmodus arbeiten und für die erforderliche Steilheit der erzeugten Impulsfronten sorgen. Die Dioden VD1 - VD4 werden anhand der Bedingungen ausgewählt, unter denen ein langfristig gemessener Strom durch sie fließt. Wenn der Phasenmesser nur die Phasenverschiebung zwischen zwei Spannungen messen soll, können diese Dioden durch andere ersetzt werden, ohne dass Anforderungen an Strom und Sperrspannung gestellt werden müssen. Das Gerät wird von einer einzigen Quelle unipolarer stabilisierter Spannung gespeist (Abb. 3).
Die Erweiterung der Messgrenzen für die Spannung des Eingangssignals kann durch proportionale Änderung der Parameter der Widerstände R1 und R2 erfolgen. Wenn das Vorzeichen des Phasenwinkels nicht gemessen werden muss, kann der dynamische D-Trigger aus der Schaltung ausgeschlossen und die Phasenwinkeldifferenzsignal-Extraktionseinheit (Abb. 4) direkt an die Ausgänge der Komparatoren DA1 angeschlossen werden und DA2. In diesem Gerät implementiert das DD1.4-Element einen Differenzschaltkreis für den PA1-Indikator und sorgt für eine Kompensation der logischen Nullspannung.
Als Indikator für den Regelparameter PA1 kann ein elektronisches Oszilloskop oder ein Digitalvoltmeter verwendet werden, wodurch die Genauigkeit der Messwertwiedergabe deutlich verbessert wird. Der elektronische Phasenmesser verfügt über eine lineare Skala, die eine einfache Kalibrierung ermöglicht. Hierzu sollten zwei lineare Spannungen eines Drehstromnetzes als Kalibrierspannungen herangezogen werden (der Phasenwinkel der linearen Spannungen beträgt 120 el. Grad). Bei der Kalibrierung ist es notwendig, die Kalibrierspannungen an die zulässigen Eingangsspannungen anzupassen. Der Wert der Abweichungen der Anzeigenadel von der erforderlichen Skalenmarkierung wird durch den Widerstand R5 ermittelt.
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