Фазометр в Electronics Workbench
Сторінки роботи
зміст роботи
ФАЗОМЕТР В ELECTRONICS WORKBENCH
Науковий керівник канд. техн. наук, доцентБЛАДИКО Ю.В.
Для вимірювання частоти та фази в електронній лабораторії Electronics Workbench [1] існує багато способів. Один з них – осцилографічний спосіб вимірювання цих величин – за еліпсом (фігурами Ліссажу) (рис.1). При фазі 90° фігура Ліссажу є коло, за інших фазах - еліпс.
Мал. 1. Спосіб еліпса
Точність вимірювання фази і частоти за допомогою фігур Лісаж істотно нижче, ніж осцилографічних в режимі ZOOM (рис.2).
Мал. 2. Визначення фази за осцилограмами
Використовуючи вимірювач АЧХ і ФЧХ (Bode Plotter) як Phase, можна побудувати фазо-частотную характеристику (рис.3).
Рис.3. Вимірювач АЧХ та ФЧХ
Для будь-якої частоти вхідного сигналу визначається кут зсуву фази напруги у заданій (вихідній) точці (рис. 4).
Мал. 4. Вимірювання кута зсуву фаз
У цьому роботі пропонується модель цифрового фазометра Wat_Phaz (рис. 4). Для вимірювання потужності та її складових можна використовувати модель ватметра [1]. На рис. 5 представлена модифікована схема цієї моделі.
Мал. 5. Вимірювач потужності та фази Wat_Phaz
Вона містить кероване струмом джерело Ic, що імітує струмову обмотку ватметра (вхід I); кероване напругою джерело Uc1, що імітує обмотку напруги (вхід U); перемножувач М, що імітує взаємодію струмової та обмотки напруги ватметра (вихід W - для вимірювання активної потужності вольтметром W постійного струму).
Активний опір «струмової обмотки», що включається послідовно з навантаженням (затискачL - LOAD), визначається обраним (у діалоговому вікні) значенням коефіцієнта передачі джерела Ic і в даному випадку дорівнює 0001 Ом. У той самий час реалізації алгоритму ваттметра з урахуванням перемножника необхідно забезпечити масштаб 1А=1В і відповідно еквівалентний опір «струмової обмотки» 1Ом, що досягається установкою коефіцієнта передачі перемножника рівним зворотної величині коефіцієнта передачі джерела Ic (у разі 1000). Цю функцію в аналізованому приладі виконує додатковий керований джерело Uc2 з коефіцієнтом передачі 1000, що дозволяє підвищити рівень сигналу на вході фазометра.
Фазометр складається з двох компараторів на ОУ 1, на входи яких надходять сигнали з струмової та обмотки напруги ватметра. Вибраний режим роботи ОУ 1 за вихідною напругою Vsw+=3.6B, Vsw-=0 дозволяє сформувати на їх виходах однополярні імпульси фіксованої амплітуди 3.6 і зміщених відносно один одного на часовий проміжок T2-T1, що при значенні періоду T відповідає фазовому куту між напругою і струмом досліджуваного ланцюга φ=360·(T2-T1)/T. Сигнали з компараторів надходять на входи диференціального підсилювача на ОУ 2 з коефіцієнтом передачі R3/R2=0.1, на виході Ph(Phase) якого формуються сигнали амплітудою 3.6·0.1 = 0.36 = 360 мВ, тривалістю T2-T1 і періодом прямування T. складова такої послідовності, що вимірюється вольтметром DEG/mV, становить 360·(T2-T1)/T мВ, тобто. показання вказаного вольтметра відповідають значенню кута у градусах, що і підтверджується результатами моделювання (рис. 6).
Мал. 6. Осцилограма сигналів у каналі фазометра
На закінчення відзначимо, що фазометр працює задовільно при крутих фронтах прямокутних імпульсів на виходікомпараторів, що важко серед Electronics Workbench 5.12.
Література
1 Карлащук, В.І. Електронна лабораторія IBM PC. Лабораторний практикум на базі Electronics Workbench та MATLAB. - М.: СОЛОН-Прес, 2004. - 800 с.