數(shù)字式相位差測量儀-在線瀏覽
2024-08-03 05:15本頁面
【正文】 理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用電路設(shè)計(jì)和有關(guān)先修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程實(shí)際問題的能力，鞏固，加深和擴(kuò)展有關(guān)電子類的知識(shí)。二、設(shè)計(jì)要求 被測信號(hào)為正弦波(或者是方波)，頻率為45~55Hz，；相位測量精度為1度；用數(shù)碼管顯示測量結(jié)果。例如，電力系統(tǒng)中電網(wǎng)并網(wǎng)合閘時(shí)，要求兩電網(wǎng)的電信號(hào)之間的相位相同，這需要精確測量兩列工頻信號(hào)的相位差。為此，我們設(shè)計(jì)了一種數(shù)字式相位差測量儀，該儀以可編程邏輯器件（PLD）和鎖相環(huán)（PLL）倍頻電路為核心，實(shí)現(xiàn)了兩列信號(hào)相位差的自動(dòng)測量及數(shù)顯?；鶞?zhǔn)信號(hào)（相位基準(zhǔn)）fr經(jīng)放大整形后加到鎖相環(huán)的輸入端，在鎖相環(huán)的反饋環(huán)路中設(shè)置一個(gè)N=360的分頻器，使鎖相環(huán)的輸出信號(hào)頻率為fr，但相位與fr相同，這個(gè)輸出信號(hào)被用作計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)鐘。于計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率為360fr，因此，一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖對(duì)應(yīng)1度。這種測量方法可以從波形圖圖2得到理解和說明。 設(shè)計(jì)框圖圖1 相位差測量儀的原理框圖 主要參考器件（軟件仿真，用Proteus） LM32D觸發(fā)器、4046鎖相環(huán)、4040（十二位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器）、451數(shù)碼管。兩路信號(hào)的相位不同，便存在相位差，簡稱相差。兩個(gè)同頻信號(hào)之間的移相，是電子行業(yè)繼電保護(hù)領(lǐng)域中模擬、分析事故的一個(gè)重要手段，利用移相原理可以制作校驗(yàn)各種有關(guān)相位的儀器儀表、繼電保護(hù)裝置的信號(hào)源。我們知道，將參考信號(hào)整形為方波信號(hào)，并以此信號(hào)為基準(zhǔn)，延時(shí)產(chǎn)生另一個(gè)同頻的方波信號(hào)，再通過波形變換電路將方波信號(hào)還原成正弦波信號(hào)。這種處理方式的實(shí)質(zhì)是將延時(shí)的時(shí)間映射為信號(hào)間的相位值。（2） 放大整形電路部分在相位差測量過程中，不允許兩路信號(hào)在放大整形電路中發(fā)生相對(duì)相移。圖2 移相放大整形電路（3） 鎖相倍頻電路部分設(shè)被測信號(hào)的工作頻率為55Hz，測量的分辨率取1度，360倍頻后信號(hào)的頻率為19800Hz，故可選擇最高工作頻率為40MHz的鎖相環(huán)4046（如圖所示）。在這里我們采用的是4040計(jì)數(shù)器（如圖3所示）。所有的計(jì)數(shù)器為主從觸發(fā)器。CR為高電平時(shí)，對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)
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