數字式工頻相位表的製作方法
2023-06-04 20:37:21 2
專利名稱:數字式工頻相位表的製作方法
本實用新型涉及工頻相位測量技術，提供的是一種數字顯示儀表，在工頻範圍內，用它去測量兩個交變電壓或電流之間，或者一個交變電壓和一個交變電流之間的相位角。
現在使用的工頻相位表，絕大多數是一種指針式儀表，這種表的指示範圍是90°，它必須與面板上的相限開關相配合，才能將指示值擴大到360°。還有另一種指針式相位表，例如市場有售的MG29型，它是一種採用普通電晶體電路，將兩交變信號的相位角變成相位的電壓，而後由指針式微安表顯示。前面所提的相位表中，令人感到麻煩的相限開關，在後一種表中被省去了，但後一種表工作不穩定，使用中需要校正。這兩種指針式表，都存在著精度低和讀數不方便的缺點。
本實用新型的目的是提供一種教字顯示的數字式工頻相位表。採用全數字電路，用測量兩信號電壓之間的時間間隔的辦法，直接顯示0°至360°的相位表值，去得到一種生產簡單，成本低，工作穩定和有一定精度的工頻相位表。
本實用新型，除具有通常數顯儀表所具有的計數鎖存解碼顯示部分(U4)之外，還有固定相移的信號處理部分(U1)、180KC標準時鐘源(U2)，和產生測量循環控制脈衝電路部分(U3)。其中它的信號處理部分(U1)中，兩個待測的交變信號，分別經變壓器和由集成運算放大器組成的鑑零器組後，形成兩串與信號電壓基本同相的方波信號。信號電壓與對應的方波之間的相移是由變壓器引起的，而鑑零器的相移可以忽略不計，所以這一相移是固定值。當然這一相移是固定值。當然這一相移也是不大的。這兩個方波信號分別接到兩個D型觸發器的時鐘輸入端(CL)，第1D型觸發器的Q輸出端同時與第2D型觸發器的D端和S端相聯，第1D型觸發器的Q端和第2D型觸發器的Q端分別與一個兩輸入的與非門的輸入端相聯，這個與非門的輸出作為信號處理部分(U1)的輸出(KO)。而第1D型觸發器的D端和S端相聯做成本部分(U1)的控制輸入端(TI)，在這裡只要輸入一個大於兩個信號周期的負脈衝，則在(KO)就會輸出一個負脈衝，這一負脈衝的寬度正好等於兩信號之間的時間間隔。這一時間間隔，用180KC的標準時鐘去計數，就可直接得到可讀的相位角值。而前述的固定相移可以用計數之先預置數的辦法事先去掉。其中產生測量循環控制脈衝電路部分(U3)，依次出現的正脈衝(A)，大於兩個信號周期的負脈衝(B)，及負脈衝(C)，反覆出現以形成整機的測量循環。
下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明圖1是這一實用新型的組成方框圖。其中U1是輸入第1信號通道的交變信號，U2為輸入第2信號通道的交變信號，A1為第1信號通道的鑑零器，A2為第2信號通道的鑑零器，FD1為第1D觸發器，FD2為第2D觸發器，TI為U1的控制輸入端，KO為U1的出端，U4為一計數鎖存解碼顯示部分，它有計數控制端CI，預置數控制端PE，鎖存控制端LE。
圖2是這一實用新型的互聯點的波形，及它們相對於信號方波的聯繫。
圖3是這一實用新型的一個具體實施例。
本實用新型是檢測一交變電流信號I，相對於交變電壓信號V的相位角的數字式I頻相位表。第1信號通道是由電流變壓器T1及複合鑑零器A1組成，複合鑑零器A1是由一片LM725和一片LM311組成，目的在於擴大動態工作範圍。後面的電阻和兩隻二極體作成的限幅器是將輸出變成0－5Y的方波。第2信號通道是由信號變壓器T2及由一片LM311作成的鑑零器A2組成，後面的二極體及電阻作用與第一信號通道相同。U1除有前述部分之外，還有第1D觸發器FD1和第2D觸發器FD2及與非門D1。U1的控制輸入端為TI輸出端為KO。U2為一普通晶振電路組成的180KC時鐘源，它由非門D3、一塊180KC晶體及電阻電容組成。U4是由4片十進計數器MC14029，4片鎖存解碼片MC14511、4隻共陰極數碼管及相應的限流電阻組成。U4中的CT1CT2CT3及CT4是串接的4位計數器，它們的PE控制端聯在一起組成U4的PE控制端CT1的CI作為U4的計數控制端CI，它們的時鐘輸入端都與180KC時鐘源的輸出相聯。4片MC14511的LE端相聯組成U4的鎖存控制端LE。U3是將電壓信號引入非門D2，形成方波，送入FD3分頻，又送入由一片MC14029做成的十進減法計數器CT5CT5的Q4輸出又送入二分頻器FD4。這樣，用FD4的Q輸出端的信號作為U3的A脈衝，送入U4的PE控制端；與非門D4的輸出作為U3的B脈衝，送入U1的TI輸入端；與非門D5的輸出作為U3的C脈衝送入U4的LE輸入端。
整機工作過程是這樣的，A點送出一正脈衝，將U4的計數器置一初值，這一初值對應於U1的信號通道的固定相移；而後由B點送出一寬度為信號周期4倍的負脈衝，它被送入U1的TI輸入端，則在U1的KO輸出端產生一等於兩信號相角的負脈衝，使得U4開始計數。計數完畢之後C點送出一負脈衝，將計數器中的結果送入4片MC14511組成的鎖存器，鎖存解碼顯示，供使用者讀出對應的相位角值。而後又再一次重複上述過程，如此往復不已進行相位角測量。
由此可以看出本電路，較之以往電路起碼有以下優點能直接用數字顯示360°至0°的相位角，讀數容易；只須接入信號而沒有任何輔助開關，使用方便；電路簡單易於生產；工作可靠和穩定，可以作為一般檢測用，也可用作長期運行的場合。
權利要求
1.一種由集成電路構成，具有計數鎖存解碼顯示部分的數字式工頻相位表，其特徵為具有固定相移的信號處理部分(U1)，180KC標準時鐘源(U2)，和產生測量循環控制脈衝電路部分(U3)。
2.由權利要求
1所述的數字式頻相位表，其特徵在於它的信號處理部分(U1)的兩個信號處理通道，均由一個信號變壓器和一由集成運算放大器做成的鑑零器組成。它們的輸出又分別與兩D型觸發器的時鐘輸入端(CL)相聯，第1D型觸發器的D端和S端相聯做成本部分的控制輸入端(TI)，第1D型觸發器的Q輸出端與第2D型觸發器的D端和S端相聯，第1D型觸發器的Q端和第2D型觸發器的Q端分別與一個兩輸入的與非門的輸入端相聯，這個與非門的輸出是作為本部分電路的輸出(KO)。
3.由權利要求
1所述的數字式工頻相位表，其特徵在於它的產生測量循環控制脈衝電路部分(U3)，具有三個控制脈衝輸出端，第一輸出端(A)為計數器提供初始狀態預置脈衝；第二輸出端(B)與信號處理部分(U1)的控制輸入端(TI)相聯，提供控制脈衝，第三輸出端(C)為計數鎖存電路提供鎖存脈衝。
專利摘要
數字式工頻相位表是測量兩工頻信號之間的相位角的一種數字顯示儀表。利用集成運算放大器和一般數字電路的工作速度快，測時精度高的特點，間接測量兩信號之間的時間間隔，去得到它們的相位角值。選用了頻率為180KC晶振之後，使得電路更為簡單，無需特殊的轉換電路，直接得到可讀的相位角值。這樣的數顯儀表，比之一般指針式表，工作穩定、讀數方便、易於生產和具有一定精度的優點，都是非常明顯的。
文檔編號G01R25/00GK87204694SQ87204694
公開日1988年10月26日 申請日期1987年10月16日
發明者李恭敢, 侯一生 申請人:李恭敢, 侯一生導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan