Transcript 11 - Masurarea frecv..

Măsurarea frecvenţei, a timpului
și a defazajelor
Definire
- pentru semnale alternative pure;
- pentru semnale de c.a. cu componentă de c.c.;
- pentru semnale unipolare;
Metode de măsurare
- directe
- indirecte
- analogice;
- numerice;
Frecvenţmetrul analogic electromecanic cu lamele vibrante
F = k (Imaxsinwt)2 = k I2 2sin2wt = k I2 + k I2 cos 2wt)
componenta continuă
componenta alternativă
Domeniu de frecvenţă: 10...1000Hz (în energetică: 45...55Hz,
cu ecart de 0,5Hz sau 0,2Hz)
UN: 110, 220, 380, 500 V
Precizia: 0,2; 0,5 sau 1 (prin raportare la valoarea citită)
Frecvențmetru de tablou pentru uz energetic
Frecvenţmetre analogice cu ac indicator
Frecvențmetrul cu circuit rezonant
(măsoară frecvența fără cuplaj galvanic)
Frecvențmetrul analogic cu circuit monostabil
Principiu de funcționare
U(fx)
- tren de impulsuri unipolare
0
dreptunghiulare, cu
amplitudine "u" și durată
Uo comp
constantă "t", cu care se
alimentează un dispozitiv
0
magnetoelectric.
t
t
T/2
Uo mono
Udme = u fu = u t /Tx = u fx
adme ~ fx
Tx
Umed dme
u
0
t
t
t
Frecvențmetru analogic cu circuit E555
în configurație de monostabil
Măsurarea numerică a frecvenței
Etapele măsurării directe
- generarea unui semnal-poartă cu durata 10-n s;
- formarea semnalului cu frecvența de măsurat;
- obținerea de pulsuri sincrone cu semnalul format;
- numărarea pulsurilor pe durata semnalului-poartă.
Formator
Frecvențmetru
numeric
elementar
U, I
Circuit
de intrare
Monostabil
CK
Numãrãtor
EN
Generator
de tact (1s)
Afisor cu
memorie
Diagrame de semnal
semnal cu frecventa de mãsurat
0
t
semnal format
t
0
impulsuri de numãrare
t
0
0
semnal de validare
1s
t
t
0
impulsuri numãrate
Măsurarea numerică a intervalelor de timp
Cuanta de timp - perioada Tclk;
Intervalele de timp măsurate - multipli ai Tclk.
Principiu - numărarea impulsurilor ceasului propriu al sistemului
pe perioada de măsurat
ceasul sistemului
0
t
0 perioada de mãsurat
1s
t
0
t
impulsuri numãrate
Cronometru numeric cu gamă largă de măsurare
Ceasul
sistemului
Numãrãtor
divizare
semnal cu
perioada
de mãsurat
Numãrãtor
mãsurare
poartã AND
Măsurarea defazajului și a factorului de putere
Defazajul - interval de timp între trecerile prin zero în
același sens de variație ale două semnale.
- definit exclusiv între semnale cu frecvențe egale.
Fazmetrul analogic electronic
Principiu
- generarea unei tensiuni proporționale cu defazajul dintre cele
două semnale
Structura
- atenuatoare + protecții pe canalele de intrare
- formatoare (amplificatoare limitatoare sau comparatoare)
- circuite logice pentru semnalul de defazaj
- stabilizator pentru normalizarea amplitudinii
- circuit de mediere (integrator sau filtru trece-jos)
Schema bloc a unui fazmetru analogic
u1(t) Atenuator
Protectie
Amplif.
limitator
Poarta
NAND
f1=f2
u2(t) Atenuator
Protectie
Amplif.
limitator
FTJ
Uo( )
DME a
Fazmetre numerice
Principiul de măsurare
- contorizarea unor impulsuri pe durata defazajului
X
X
1
X
2
t
0
pulsuri
numãrate
0
prima
mãsurare
a doua
mãsurare
t
a treia
mãsurare
Condiții dimensionale
Pentru frecvență cunoscută și stabilă
f) corelarea frecv. ceasului de măs. cu frecv. semnalelor
(cu buclă PLL)
fclk = ( fsemnal x 360 / r) [Hz]
(unui defazaj de "r" grade electrice îi corespunde un impuls de ceas)
Exemplu: pentru măsurarea  la 50Hz cu o rezoluție de 0,1o :
fclk =50 x 360/0,1 =180 000 Hz = 180 kHz
(într-o rețea cu frecvența 60Hz ar fi nevoie de fclk = 216kHz
Pentru frecvență oarecare
Se măsoară numeric perioada unuia din semnale:
T  NT impulsuri de ceas-sistem.
NT se divide la 3600  Nunit - nr. impulsuri ceas-sistem după
care se generează un impuls de ceas de măsurare.
Nunit = NT / 3600
Schema bloc a unui fazmetru pentru 50Hz
Circuit de
intrare
canal 1
U sau I
Circuit de
canal 2 intrare
U sau I
Formator
de impuls
Formator
de impuls
poartã de
mãsurare
Circuit de
resetare
si blanc
Numãrãtor
BCD
poartã
de validare
Generator
de tact
180 kHz
Decodor
BCD 7 segmente
Afisaj
1
3 digit
2
Operații interne fazmetrului numeric generic
1 - măsurarea numerică a perioadei semnalelor  NT
2 - calculul numărului de impulsuri de ceas-sistem care
generează un impuls de ceas de măsurare.
Nunit=NT / 3600
3 - încărcarea Nunit într-un numărător presetabil care numără
invers (funcția de timer)
4 - contorizarea impulsurilor de ceas de măsurare (cu
frecvența fclk) într-un numărător de măsurare
5 - memorarea numărului de impulsuri și afișarea rezultatului