48中国科技论文 实 验 技 术 与 管 理 Vol. 18 No. 3 2001 统计源期刊
一种简便的相位超前滞后指示仪
徐 云, 杨 川, 吕 庚, 周 红
(清华大学电机工程与应用电子学系, 北京 100084)
摘 要:本文介绍了一种简便的相位超前滞后指示仪, 、硬件结构, 的一些主要特性。, (相序的测定中) , 关键词:相位; 超前; 滞后; :B-4956(2001) 03-0048-03
, 我们需要比较两个同频率的交流信号的相位超前和滞后的关系, 按照传统的方法, 可以采用相位计来测量, 根据读数来确定超滞相关系; 在三相电网的相序的测定中可以采用暗灯法或灯光旋转法, 但是这些方法不是接线较复杂, 就是仪器携带不方便, 或者是所须元器件较多, 不便于现场操作。这里介绍的这种仪器则充分体现了其结构简单, 轻便, 适应频率范围宽, 成本低, 可靠性高的优点。
11基本电路与原理
相位超前滞后指示仪的基本电路如图1, 电路中使用了两块芯片, 一块是MC14013B 双向D 型触发器, 一块是LM339N 电压比较器。
输入的交流信号通过电压比较器与地电位相比较, 得到方波信号, 得到的方波与输入的交流信号是同相位的(方波的上升沿与交流信号由负变正的过零点同时刻) 。电压比较器的两路输入MC14013B 双向D 型触发器的独立数据端D 和时钟端C ,MC14013B 触发器的真值表见表1, 时序图见图2。图3为输入信号和MC14013B 触发器D ,C ,Q 各端口的信号波形图, 由此图可以看到, 当信号A 超前于信号B 时,MC14013B 的独立数据端的输入方波信号也超前于时钟端的输入方波信号, 那么时钟的第一个上升沿到来时, 独立数据端处在高电平, 根据MC14013B 的真值表, 输出Q 端为高电平,Q 端为低电平, 发光二极管1亮, 并且随后所有的时钟信号的上升沿到达时, 独立数据端都处在高电平,Q 端保持高电平不变。当信号A 滞后于信号B 时, 时钟的上升沿到来时, 独立数据端处在低电平, 则输出Q 为低电平, 输出Q 为高电平, 二极管2亮, 并且随后所有的时钟信号的上升沿到达时, 独立数据端都处在低电平,Q 端保持高电平不变。这样根据哪一个二极管发光就可以判断出被测的两个同频交流信号的超滞相关系了。
收稿日期:2000-06-27
作者简介:徐云, 男,1950年出生, 高级工程师, 电工计量室主任, 电工电子实验基地基本电工实验室主任1
一种简便的相位超前滞后指示仪49
图1 相位超前滞后指示仪基本电路图
表1 MC14013B 的真值表输
入
时钟C 数据D 复位R 置位S Q 输出Q ↑
↑
↑
01X 00000001Q 10Q 图2 MC14013B 的时序图
当信号A 超前B 的相位角0超过180度时, 可以认为这时是信号B 超前于A , 相位角0’=360-0
50实 验 技 术 与 管 理
A 端输入信号超前于B A 端输入信号滞后于B
图3 所示) , 所以, , 该指示MC14013的时钟, , , 可以满足很多, 就是可以适应变化的频率, 只要两个输入信号的频率以相同的时间函数变化, 则它的功能不受影响。
21应用举例
a 、将此相位超前滞后指示仪用于测工频三相220—380V 交流电相序时, 只要在输入端利用电阻分压, 使输入电压满足LM339的要求即可, 例如可用一个100k 的电阻和一个1k 的电阻串联接在220V 电压上, 这样1k 电阻上的电压降峰值大约在3. 08V 左右。对三相四线制, 将中性点和指示仪的地端相接, 任意两相分别与两个输入端相接, 即可得出这两相的超滞关系, 由于三相交流电互差120度, 则未测的一相必定滞后于测量中超前的一相, 而领先于测量中滞后的一相, 这样三相的相序便通过一次测量得出。对三相三线制, 只要将三相其中一相接指示仪的地端, 另外两相分别和指示仪两个输入相接, 现将接地端的一相记为1, 接指示仪A 输入口的一相记为2, 与输入口B 相接的一相记为3, 如果测量得A 端超前于B 端, 则通过线电压和相电压的关系可知,1超前于2, 而滞后于3, 这样也能通过一次测量得出三相的相序。
b 、本文所介绍的相位超前滞后指示仪还可以运用于锁相无调式数字相位仪中(1) 。锁相无调式数字相位仪能自动跟踪输入信号的频率, 当被测信号的频率发生变化时, 无需重新调整就可以测量两信号的相位差, 还可以用作变频系统的相位指示表。由于本文介绍的相位超前滞后指示仪在被测的两个信号频率变化时, 只要两个信号的频率对时间的函数一样, 则它对相位超前滞后关系的指示功能不受影响, 所以把它用在锁相无调式数字相位仪中, 该仪表不但可以指示相位差的大小, 还可以指示出相位的超前滞后关系。
c 、在测量电功率(测量电能) 时, 需要了解被测量对象是消耗电功率(电能) 还是提供电功率(电能) , 相位超前滞后指示仪就可以方便的指示被测量电功率(电能) 的供需状态。
[参考文献]
[1]徐云, 徐霞1锁相无调式相位仪[J]1电测与仪表119941(4) :251
48中国科技论文 实 验 技 术 与 管 理 Vol. 18 No. 3 2001 统计源期刊
一种简便的相位超前滞后指示仪
徐 云, 杨 川, 吕 庚, 周 红
(清华大学电机工程与应用电子学系, 北京 100084)
摘 要:本文介绍了一种简便的相位超前滞后指示仪, 、硬件结构, 的一些主要特性。, (相序的测定中) , 关键词:相位; 超前; 滞后; :B-4956(2001) 03-0048-03
, 我们需要比较两个同频率的交流信号的相位超前和滞后的关系, 按照传统的方法, 可以采用相位计来测量, 根据读数来确定超滞相关系; 在三相电网的相序的测定中可以采用暗灯法或灯光旋转法, 但是这些方法不是接线较复杂, 就是仪器携带不方便, 或者是所须元器件较多, 不便于现场操作。这里介绍的这种仪器则充分体现了其结构简单, 轻便, 适应频率范围宽, 成本低, 可靠性高的优点。
11基本电路与原理
相位超前滞后指示仪的基本电路如图1, 电路中使用了两块芯片, 一块是MC14013B 双向D 型触发器, 一块是LM339N 电压比较器。
输入的交流信号通过电压比较器与地电位相比较, 得到方波信号, 得到的方波与输入的交流信号是同相位的(方波的上升沿与交流信号由负变正的过零点同时刻) 。电压比较器的两路输入MC14013B 双向D 型触发器的独立数据端D 和时钟端C ,MC14013B 触发器的真值表见表1, 时序图见图2。图3为输入信号和MC14013B 触发器D ,C ,Q 各端口的信号波形图, 由此图可以看到, 当信号A 超前于信号B 时,MC14013B 的独立数据端的输入方波信号也超前于时钟端的输入方波信号, 那么时钟的第一个上升沿到来时, 独立数据端处在高电平, 根据MC14013B 的真值表, 输出Q 端为高电平,Q 端为低电平, 发光二极管1亮, 并且随后所有的时钟信号的上升沿到达时, 独立数据端都处在高电平,Q 端保持高电平不变。当信号A 滞后于信号B 时, 时钟的上升沿到来时, 独立数据端处在低电平, 则输出Q 为低电平, 输出Q 为高电平, 二极管2亮, 并且随后所有的时钟信号的上升沿到达时, 独立数据端都处在低电平,Q 端保持高电平不变。这样根据哪一个二极管发光就可以判断出被测的两个同频交流信号的超滞相关系了。
收稿日期:2000-06-27
作者简介:徐云, 男,1950年出生, 高级工程师, 电工计量室主任, 电工电子实验基地基本电工实验室主任1
一种简便的相位超前滞后指示仪49
图1 相位超前滞后指示仪基本电路图
表1 MC14013B 的真值表输
入
时钟C 数据D 复位R 置位S Q 输出Q ↑
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01X 00000001Q 10Q 图2 MC14013B 的时序图
当信号A 超前B 的相位角0超过180度时, 可以认为这时是信号B 超前于A , 相位角0’=360-0
50实 验 技 术 与 管 理
A 端输入信号超前于B A 端输入信号滞后于B
图3 所示) , 所以, , 该指示MC14013的时钟, , , 可以满足很多, 就是可以适应变化的频率, 只要两个输入信号的频率以相同的时间函数变化, 则它的功能不受影响。
21应用举例
a 、将此相位超前滞后指示仪用于测工频三相220—380V 交流电相序时, 只要在输入端利用电阻分压, 使输入电压满足LM339的要求即可, 例如可用一个100k 的电阻和一个1k 的电阻串联接在220V 电压上, 这样1k 电阻上的电压降峰值大约在3. 08V 左右。对三相四线制, 将中性点和指示仪的地端相接, 任意两相分别与两个输入端相接, 即可得出这两相的超滞关系, 由于三相交流电互差120度, 则未测的一相必定滞后于测量中超前的一相, 而领先于测量中滞后的一相, 这样三相的相序便通过一次测量得出。对三相三线制, 只要将三相其中一相接指示仪的地端, 另外两相分别和指示仪两个输入相接, 现将接地端的一相记为1, 接指示仪A 输入口的一相记为2, 与输入口B 相接的一相记为3, 如果测量得A 端超前于B 端, 则通过线电压和相电压的关系可知,1超前于2, 而滞后于3, 这样也能通过一次测量得出三相的相序。
b 、本文所介绍的相位超前滞后指示仪还可以运用于锁相无调式数字相位仪中(1) 。锁相无调式数字相位仪能自动跟踪输入信号的频率, 当被测信号的频率发生变化时, 无需重新调整就可以测量两信号的相位差, 还可以用作变频系统的相位指示表。由于本文介绍的相位超前滞后指示仪在被测的两个信号频率变化时, 只要两个信号的频率对时间的函数一样, 则它对相位超前滞后关系的指示功能不受影响, 所以把它用在锁相无调式数字相位仪中, 该仪表不但可以指示相位差的大小, 还可以指示出相位的超前滞后关系。
c 、在测量电功率(测量电能) 时, 需要了解被测量对象是消耗电功率(电能) 还是提供电功率(电能) , 相位超前滞后指示仪就可以方便的指示被测量电功率(电能) 的供需状态。
[参考文献]
[1]徐云, 徐霞1锁相无调式相位仪[J]1电测与仪表119941(4) :251