Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Wyznaczenie funkcji kąta fazowego co proponujecie

alighierid 14 May 2009 16:47 2609 17
  • #1
    alighierid
    Level 9  
    Celem mojego układu jest wyznaczenie funkcji kąta fazowego układu szeregowego R=1k i C=1n. Moim zdaniem funkcję tę powinienem widzieć na napięciu kondensatora [kondka (??)] (zaznaczono zielonym markerem). W tym celu wykombinowałem taki detektora fazy, który niestety nie działa tak jak ma:

    Wyznaczenie funkcji kąta fazowego co proponujecie

    Co myślicie o tym układzie? Co z nim jest nie tak. Macie może jakieś inne pomysły.
    [28-30.06.2022, targi] PowerUP EXPO 2022 - zasilanie w elektronice. Zarejestruj się za darmo
  • #2
    Rzuuf
    Level 43  
    Prawdopodobnie źródłem problemów jest niezgodność standardów napięć: napięcie wyjściowe z komparatora może mieć +15 / -15V, a sygnał wejściowy dla 7486 powinien być 0... +0,4V / +2,4 ...+5V, więc poczciwy 7486 może zgłupieć.
    Zastosuj inny komparator (lub wzmacniacz operacyjny), zasilany napięciem 0 / +5V, wówczas możesz go połączyć z TTL-em bez problemów, a nawet bez dodatkowych oporników.
    Kondensator 10pF na wyjściu komparatora jest za mały na to, by traktować go jako integrator, który daje napięcie proporcjonalne do czasu trwania impulsu. Zamiast tego możesz zrobić integrator "z prawdziwego zdarzenia" na wzmacniaczu operacyjnym.
    Jeszcze coś: noga 5 komparatora MUSI mieć połączenie dla polaryzacji do masy, nie może być odizolowana kondensatorem. Komparator z 1 wejściem odizolowanym nie pracuje!
  • #3
    alighierid
    Level 9  
    "noga 5 komparatora MUSI mieć połączenie dla polaryzacji do masy, nie może być odizolowana kondensatorem. Komparator z 1 wejściem odizolowanym nie pracuje!"

    I właśnie to jest problem. Układ ten jest mi potrzebny po to aby widzieć przebieg kąta fi od czasu prądu płynącego w obwodzie szeregowym RC.
  • #4
    Rzuuf
    Level 43  
    Zwróć uwagę na to, że Twój "obwód szeregowy RC" składa sie nie tylko z tych 2 elementów, ale jeszcze dołączonej do tego szeregowej oporności wejściowej komparatora, która jest kilka rzędów razy większa, niż R tego członu, zatem tą oporność "R" możesz ignorować, bo stanowi ułamek procenta rzeczywistej oporności tego obwodu.
    Na dodatek, jeśli wejście komparatora "wisi" bez połaczenia z jakimś poziomem statycznym, to komparator pokaże Ci bzdurę, bo porówna potencjał drugiego wejścia (zero) z ... czym?
    Jeszcze coś: dla 50Hz stała czasowa członu RC przesuwajacego fazę powinna być porównywalna z powiedzmy 1/4 okresu, czyli 5msek. Niech by to było np. 10% tej ćwiartki okresu, to już coś zobaczysz (10% amplitudy sygnału maksymalnego). U Ciebie stała czasu jest 1k x 1n = 10E-6 czyli 1usek, a więc 5000 razy mniej. Nie masz szans, aby zobaczyć cokolwiek sensownego!
  • #5
    alighierid
    Level 9  
    Rzuuf masz rację. Więc mój układ nie nadaje się do realizacji założonego celu :(:(.
    Wiec jaki układ muszę zastosować jeżeli chce widzieć w SPICE kat fi w funcji czasu (lub cześć rzeczywistą i urojoną) prądu w układzie szeregowym RC. Pytanie może bardzo ogólne, ale jestem troszkę zmieszany.
  • #6
    Rzuuf
    Level 43  
    Jeżeli chcesz wiedzieć, jaki prąd płynie w układzie RC, to musisz mierzyć spadek napięcia na elemencie R, gdyż to napięcie jest w fazie z pradem i jest do prądu proporcjonalne. Zatem trzeba dołaczyć R jednym końcem do masy, a wejście komparatora dolaczyć do punktu wspólnego R i C.
    Dodatkowo: oporność źródła sygnału sinusoidalnego musi mieć oporność wewnętrzną pomijalnie małą w porównaniu do R.
    Dla obserwacji musisz założyć większą stałą czasu RC tak, aby stanowiła jakąś znaczącą część okresu (20msek dla 50 Hz).
    A kąt fi zobaczysz w funkcji stałej czasowej RC, a nie w funkcji czasu "w ogóle".
  • #7
    alighierid
    Level 9  
    Niestety taki układ jest nie spełnia kryteriów. Sam pomiar tg fi prądu jest mi potrzebny, aby dokonać pomiaru współczynnika strat dielektryczncyh w taki sposób jak to robi miernik - czyli dzieląc składową rzeczywistą prądu wyjściowego przez składową urojoną. Mając fi = arctg(Img/Re) bede miał Re/IMG =1/tg(fi).
    Problem jest taki, że rzeczywisty wzorzec współczynnika strat nie jest prostym obwodem RC (ten obwód użyłem tylko dla oszacowania czy moja detekcja działa poprawnie bo współćzynnik strat dla szeregowego obwodu 2*pi*f*R*C. Myślałem już nad zastosowaniem układu CD4046.
    Fakt uzyskania zależności fi (tał) nie jest problemem bo tał można zmierzyć w SPICE i przeskalować oś argumentów.
  • #8
    alighierid
    Level 9  
    Witam, tym razem przedstawiam nową dywagacje-nowa idea na ten detektor fazy. Moim zdaniem na markrze zielonym widzę wykres fi (t).

    Wyznaczenie funkcji kąta fazowego co proponujecie


    Wyznaczenie funkcji kąta fazowego co proponujecie

    Rzeczą zastanawiająco-niepokojącą jest fakt, że zmiana wejściowego kondensatora z 100p na 1n nie powoduje zmiany zielononego wykresu a powinna bo przecież fi=arctg(Re/img)........
  • #9
    Rzuuf
    Level 43  
    Zastanawiające jest, do czego Ci jest potrzebny ten OPA, jeżeli z jego wyjścia nie pobierasz sygnału dla jakiegokolwiek innego zastosowania, jak grzanie opornika R7?

    To, że widzisz narastanie sygnału na markerze, wcale nie znaczy, że fi zmienia się z upływem czasu - nie widzę związku! Jeśli fi zależy od R i C, to które z nich się zmieniło w tym czasie, i o ile?
  • #10
    alighierid
    Level 9  
    Wzmacniacza idealnego OPA wraz z rezystorem w sprzężniu użyłem jako konwertera I/U, aby do nóżki 3 dostarczyć sygnał napięciowy.

    http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/26873/TI/CD4046.html

    Pod tym linkiem znajduje się datesheet dla układu CD4046.

    Zaś pisząc:"że zmiana wejściowego kondensatora z 100p na 1n nie powoduje zmiany zielononego wykresu" miałem na myśli fakt, że ściągnałem charakterystykę przy C1=1m i C1=1n i te dwie ch-ki są identyczne co niestety oznacza, żę detekcja jest nie dobra. Czyli uważasz, że mój detektor jest całkowicie do bani :(:(:(:(. Szkoda bo pomyłsy mi się kończą :(:(:(
  • #11
    Rzuuf
    Level 43  
    Przecież do nózki 3 dostarczasz sygnał z PRZED wzmacniacza, więc ten sygnał nie ma przesunięcia fazowego wywołanego R i C ! Sygnał przesunięty w fazie byś dostał z kondensatora (po oporniku) - wówczas faza ma opóźnienie, albo - zamieniając miejscami R i C i odbierajac sygnał z opornika - masz fazę przyśpieszoną.
  • #12
    alighierid
    Level 9  
    Czyli układ do pomiaru może wyglądać tak:

    Wyznaczenie funkcji kąta fazowego co proponujecie

    Pytam, bo myśle, że napięcie w punkcie przyłaczenia nózki 3 jest równe 0, a prąd i tak pójdzie do masy.....
  • #14
    djsmol
    Level 11  
    Trochę pomagałem koledze przy tym układzie ale nie widziałem końcowego schematu (rozmowa przez telefon była).

    Ogólnie chodzi o to, by na detektor dawać napięcie i prąd w układzie RC. Napiecie można dać bezpośrednio ze źródła. A prąd to po to kazałemm tam dać konwerter prąd/napiecie. I nie ma znaczenia w którym miejscu wepniemy ten konwerter, bo prąd w całym obwodzie RC w każdym miejscu jest taki sam. Problemu upatrywałbym w tym, że na wyjsciu tego konwertera dostajemy sygnał z ujemnym znakiem (U=-I*R) wiec być może warto by tam dać inwerter. Zgadzam się co do faktu, że rezystancja tego konwertera nie jest bez znaczenia, wiec może od razu wykorzystać tę rezystancję układową?

    No i chyba przdałyby się jeszcze 2 komparatory, które by z sinusoidy zrobiły prostokąt, i dopiero to podawać na detektor?

    Takie moje przemyślenia...
  • #15
    Paweł Es.
    VIP Meritorious for electroda.pl
    Aby mierzyć prąd wejściowy czy też go "wyprowadzić" na zewnątrz to trzeba zrobić taki układ:

    Wyznaczenie funkcji kąta fazowego co proponujecie

    Jeżeli zastosujemy odwracanie fazy na komparatorze (przez zamianę wejść) to można sobie odpuścić odwracacz fazy na układzie X3.
  • #16
    djsmol
    Level 11  
    A na wyjsciu może jeszcze dać komparatory by otrzymać prostokąt i takie cosjuzmożna bez problemu na XOR dawać??
  • #17
    Paweł Es.
    VIP Meritorious for electroda.pl
    Tak, oczywiście należy pamiętać, że komparatory nie są idealne i wprowadzają opóźnienia i przy większych częstotliwościach mogą powodować dodatkowe przesunięcie fazy w układzie.
  • #18
    djsmol
    Level 11  
    Ale kolega narazie stawia to na SPICE żeby spróbowac, czy pójdzie. A potem jak ma badać straty dieelektryczne to o ile dobrze kojarzę to tam nie trzeba megahertzów.