ИЗМЕРИТЕЛЬ СДВИГА ФАЗЫ

     простые интересные РАДИОСХЕМЫ сделанные своими руками

» ДАТАШИТ
Например: TDA2050


» РАДИОБЛОГИ
Проверка жидкокристаллического дисплея 1602 (HD44780)
ЭВМ «Таймыр»
Переделка USB паяльника с Али-экспресс
Простой индикатор напряжения автомобильного АКБ на светодиодах
Импульсный блок питания на одном транзисторе
Дополнительная батарея для продления времени работы блютус наушников
Еще раз про ЛУТ технологию
Переделка многооборотного подстрочного резистора в регулируемый


Радиосхемы » Измерители

ИЗМЕРИТЕЛЬ СДВИГА ФАЗЫ

      

Этот простой измеритель сдвига фазы разрабатывался как приставка к компьютеру для снятия фазо-частотных характеристик акустических систем при разработке и настройке разделительных фильтров, но он также может быть использован самостоятельно, так как обладает встроенным отсчетным устройством. Сопряжение с компьютером происходит через звуковую карту. Фазометр выдает переменное напряжение фиксированной частоты с амплитудой пропорциональной фазе измеряемого сигнала. Так как фаза сигнала может иметь различную полярность, а передача сигнала к компьютеру производится на переменном токе, то для получения отрицательных значений приходится сдвигать нуль в область положительных значений. Так, нулевому сдвигу фазы соответствует некоторое определенное значение напряжения которое калибруется перед измерением. Выбирая различные комбинации переключателей расположенных на лицевой панели прибора можно получить на выходе сигналы соответствующие -180, -90, 0, 90 и 180 градусам фазового сдвига.

Принцип работы схемы

В виду невысоких требований к точности показаний была применена простая архитектура измерителя. Сигналы обоих каналов преобразовываются в прямоугольные цифровые после чего вычитаются на исключающем ИЛИ. Полученный сигнал имеет скважность пропорциональную модулю фазового сдвига. Для преобразования скважности в амплитуду используется интегрирующая RC цепочка. Напряжение полученное на цепочке измеряется стрелочной головкой по которой можно непосредственно отсчитывать фазу. Для определения полярности сдвига используется D триггер на тактовый вход которого подается опорный сигнал, а на вход данных измеряемый сигнал, в результате в зависимости от того, опережает ли измеряемый сигнал опорный или отстает, триггер переключается в то или иное состояние. В зависимости от состояния триггера изменяется полярность напряжения на выходе интегрирующей цепочки. После чего полученное напряжение модулируется, фильтруется от гармоник и подается на выход.

Сигнал с микрофона подается на чувствительный вход In1, пройдя через усилители на DA1 и DA2 поступает на фильтр верхних частот предназначенный для уменьшения помех. Переменный резистор на выходе DA1 позволяет в небольших пределах регулировать чувствительность микрофонного входа. На вход In2 поступает опорный сигнал.

С целью получения возможности подключения непосредственно к выходу усилителя установлен переключатель SA1 который уменьшает чувствительность входа. Так как уровень сигнала в этом канале намного выше, используется только буфер на DA4. На выходе буфера стоит такая же цепочка фильтра верхних частот, только тут постоянную времени фильтра можно менять с целью компенсации фазового сдвига в каналах измерения.

Затем сигналы с обоих входов поступают на компараторы с гистерезисом DA3.1. DA3.2. Буферы на DD1.1 и DD1.2 обостряет фронты сигналов с компараторов. Причем DD1.1 инвертирует сигнал который ранее был инвертирован DA2. Полученные цифровые сигналы вычитаются на DD1.3, но подавать этот сигнал на интегрирующую цепочку пока рано ввиду того, что он изменяется от минус питания, до плюс питания, а требуется изменение от земли до плюс питания. Поэтому положительная полуволна проходит через диод, а отрицательная этим же диодом отсекается, в это время открывается полевой транзистор замыкающий выход на землю. Управляющий сигнал для транзистора получается путем инвертирования исходного посредством DD1.4. 

Сигнал со скважностью пропорциональной сдвигу фазы проходит через интегрирующую RC цепочку и аналоговый ключ DD2.1 и подается на измерительную головку. Также этот сигнал подается на буфер DA5 и после на инвертор на DA6. В зависимости от направления сдвига фазы, на фильтр на DA7 через ключи DD2.2 или DD2.3 поступает прямой или инвертированный сигнал. 

Управляет ключами триггер DD3.1 который определяет знак фазы. После фильтрации напряжение пропорциональное фазовому сдвигу поступает на модулятор на ключе  DD2.4, опорное напряжение которому выдает буфер DA8, а тактовую частоту генератор на триггере DD3.2. Полученный меандр отфильтровывается от гармоник фильтром на DA9. После чего сигнал пройдя через регулятор выходной амплитуды  и буфер DA11 поступает на выходной разъем Out. 

Узел на DA10 служит для индикации при недостаточном уровни входного сигнала. Недостаточному уровню соответствует свечение светодиода. Также светодиод сигнализирует при отклонении формы входного сигнала от меандра, в этом случаи показания будут ошибочными. Переключатель SA3 служит для калибровки полярности фазы и позволяет выбрать ее положительной, отрицательной или реальной. Переключатель SA2 используется для получения калибровочных сдвигов фазы 90 и 180 градусов. 

При установке переключателя в среднее положение, пока заряжается конденсатор, напряжение на выходе соответствует нулевому сдвигу фазы.

Для автономной работы от батареи требуется наличие двухполярного напряжение, положительная часть которого берется непосредственно от батареи, а отрицательная берется от преобразователя на микросхеме DA12. Преобразователь включен по типичной для него схеме и в комментариях не нуждается.

Настройка измерителя фаз

Настройка данного прибора не представляет особых трудностей ввиду практический полной самокалибровки, однако отладка потребует наличие вольтметра и генератора, пусть даже из звуковой карты, в особо тяжелых случаях придется применить осциллограф и разбираться в принципах работы схемы. 

Для начала проверяют работу преобразователя напряжения и наличие генерации триггера DD3.2. После чего на оба входа подается сигнал частотой в районе 5-7 килогерц. Вращая подстроечный резистор на выходе DA4 добиваются минимальных показаний показывающего прибора. Затем подают сигнал частотой пару килогерц со сдвигом в 180 градусов. Если такого сигнала под рукой нет, то можно подать сигнал только на вход In1, а вход In2 подключить на выход DA2. Подбирая резистор последовательно с головкой для получения полного отклонения стрелки.

Переключатель SA2 при этом должен быть в среднем положении. Напряжение на входе DA5 не должно быть больше 2 вольт, в противном случаи параллельно головки ставят дополнительные шунты. Переводя переключатель SA2 в положение 90 и 180 градусов вращая соответствующие подстроечники добиваются отклонения стрелки на требуемые значения шкалы. В завершение настройки переключатель SA3 переводят в положение отрицательной фазы и вращая резистор смещения нуля добиваются нулевого выходного напряжения прибора. На этом настройка прибора заканчивается.

Вместо завершения

Так как конструкция изначально задумывалась как проект выходного дня, она была собрана частично навесом, частично на макетных платах, и дабы не шокировать неокрепшие умы начинающих радиолюбителей содержимое коробочки публике показывать не буду. 

Работа с прибором довольно интуитивна. Ко входу In1 подключается микрофон, желательно со своим предусилителем, на In2 подается сигнал с усилителя. Выход Out соединяют с микрофонным или линейным входом компьютера. Строить графики фазы можно непосредственно в программах измерения АЧХ при измерении свипом, только выбрать линейный масштаб шкалы по вертикале. Переключателями выбирают сдвиг фазы +180 градусов и изменяя выходное напряжение фазометра добиваются требуемой амплитуды сигнала на графике. Затем перебирая различные положения переключателей калибруют остальные точки шкалы. Ручку чувствительности устанавливают в минимальное положение и увеличивают в случаи зажигания светодиода во время измерения. На низких частотах светодиод светится постоянно. Специально для сайта Радиосхемы - SecreTUseR.

   Форум по измерениям

   Обсудить статью ИЗМЕРИТЕЛЬ СДВИГА ФАЗЫ





КАК СДЕЛАТЬ ЛАЗЕРНОЕ ШОУ

КАК СДЕЛАТЬ ЛАЗЕРНОЕ ШОУ     Делаем простое, самодельное светомузыкальное лазерное шоу - пошаговая технология.

ПИТАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА

ПИТАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА     Рассмотрены вопросы питания микроконтроллеров. Испытание схемы простого повышающего преобразователя 3-5В для этих целей.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ 1,5 - 9 ВОЛЬТ

     Практический пример создания простейшего преобразователя для того, чтоб из напряжения одной пальчиковой батарейки получить 9V.


ПЕРЕДАЧА ТОКА БЕЗ ПРОВОДОВ МЕТОДОМ ИНДУКЦИИ

     Теория и практика беспроводной передачи электричества методом индукции.


» ПОИСК СХЕМ



» РАДИОЭЛЕМЕНТЫ

Группа вконтакте Канал ютуб Группа в фэйсбук Мобильная версия © 2010-2019, "Радиосхемы". Все права защищены. Почта