专利名称:数字式工频相位表的制作方法
本实用新型涉及工频相位测量技术，提供的是一种数字显示仪表，在工频范围内，用它去测量两个交变电压或电流之间，或者一个交变电压和一个交变电流之间的相位角。
现在使用的工频相位表，绝大多数是一种指针式仪表，这种表的指示范围是90°，它必须与面板上的相限开关相配合，才能将指示值扩大到360°。还有另一种指针式相位表，例如市场有售的MG29型，它是一种采用普通晶体管电路，将两交变信号的相位角变成相位的电压，而后由指针式微安表显示。前面所提的相位表中，令人感到麻烦的相限开关，在后一种表中被省去了，但后一种表工作不稳定，使用中需要校正。这两种指针式表，都存在着精度低和读数不方便的缺点。
本实用新型的目的是提供一种教字显示的数字式工频相位表。采用全数字电路，用测量两信号电压之间的时间间隔的办法，直接显示0°至360°的相位表值，去得到一种生产简单，成本低，工作稳定和有一定精度的工频相位表。
本实用新型，除具有通常数显仪表所具有的计数锁存译码显示部分(U4)之外，还有固定相移的信号处理部分(U1)、180KC标准时钟源(U2)，和产生测量循环控制脉冲电路部分(U3)。其中它的信号处理部分(U1)中，两个待测的交变信号，分别经变压器和由集成运算放大器组成的鉴零器组后，形成两串与信号电压基本同相的方波信号。信号电压与对应的方波之间的相移是由变压器引起的，而鉴零器的相移可以忽略不计，所以这一相移是固定值。当然这一相移是固定值。当然这一相移也是不大的。这两个方波信号分别接到两个D型触发器的时钟输入端(CL)，第1D型触发器的Q输出端同时与第2D型触发器的D端和S端相联，第1D型触发器的Q端和第2D型触发器的Q端分别与一个两输入的与非门的输入端相联，这个与非门的输出作为信号处理部分(U1)的输出(KO)。而第1D型触发器的D端和S端相联做成本部分(U1)的控制输入端(TI)，在这里只要输入一个大于两个信号周期的负脉冲，则在(KO)就会输出一个负脉冲，这一负脉冲的宽度正好等于两信号之间的时间间隔。这一时间间隔，用180KC的标准时钟去计数，就可直接得到可读的相位角值。而前述的固定相移可以用计数之先预置数的办法事先去掉。其中产生测量循环控制脉冲电路部分(U3)，依次出现的正脉冲(A)，大于两个信号周期的负脉冲(B)，及负脉冲(C)，反复出现以形成整机的测量循环。
下面结合附图对本实用新型进行详细说明图1是这一实用新型的组成方框图。其中U1是输入第1信号通道的交变信号，U2为输入第2信号通道的交变信号，A1为第1信号通道的鉴零器，A2为第2信号通道的鉴零器，FD1为第1D触发器，FD2为第2D触发器，TI为U1的控制输入端，KO为U1的出端，U4为一计数锁存译码显示部分，它有计数控制端CI，预置数控制端PE，锁存控制端LE。
图2是这一实用新型的互联点的波形，及它们相对于信号方波的联系。
图3是这一实用新型的一个具体实施例。
本实用新型是检测一交变电流信号I，相对于交变电压信号V的相位角的数字式I频相位表。第1信号通道是由电流变压器T1及复合鉴零器A1组成，复合鉴零器A1是由一片LM725和一片LM311组成，目的在于扩大动态工作范围。后面的电阻和两只二极管作成的限幅器是将输出变成0－5Y的方波。第2信号通道是由信号变压器T2及由一片LM311作成的鉴零器A2组成，后面的二极管及电阻作用与第一信号通道相同。U1除有前述部分之外，还有第1D触发器FD1和第2D触发器FD2及与非门D1。U1的控制输入端为TI输出端为KO。U2为一普通晶振电路组成的180KC时钟源，它由非门D3、一块180KC晶体及电阻电容组成。U4是由4片十进计数器MC14029，4片锁存译码片MC14511、4只共阴极数码管及相应的限流电阻组成。U4中的CT1CT2CT3及CT4是串接的4位计数器，它们的PE控制端联在一起组成U4的PE控制端CT1的CI作为U4的计数控制端CI，它们的时钟输入端都与180KC时钟源的输出相联。4片MC14511的LE端相联组成U4的锁存控制端LE。U3是将电压信号引入非门D2，形成方波，送入FD3分频，又送入由一片MC14029做成的十进减法计数器CT5CT5的Q4输出又送入二分频器FD4。这样，用FD4的Q输出端的信号作为U3的A脉冲，送入U4的PE控制端；与非门D4的输出作为U3的B脉冲，送入U1的TI输入端；与非门D5的输出作为U3的C脉冲送入U4的LE输入端。
整机工作过程是这样的，A点送出一正脉冲，将U4的计数器置一初值，这一初值对应于U1的信号通道的固定相移；而后由B点送出一宽度为信号周期4倍的负脉冲，它被送入U1的TI输入端，则在U1的KO输出端产生一等于两信号相角的负脉冲，使得U4开始计数。计数完毕之后C点送出一负脉冲，将计数器中的结果送入4片MC14511组成的锁存器，锁存译码显示，供使用者读出对应的相位角值。而后又再一次重复上述过程，如此往复不已进行相位角测量。
由此可以看出本电路，较之以往电路起码有以下优点能直接用数字显示360°至0°的相位角，读数容易；只须接入信号而没有任何辅助开关，使用方便；电路简单易于生产；工作可靠和稳定，可以作为一般检测用，也可用作长期运行的场合。
权利要求
1.一种由集成电路构成，具有计数锁存译码显示部分的数字式工频相位表，其特征为具有固定相移的信号处理部分(U1)，180KC标准时钟源(U2)，和产生测量循环控制脉冲电路部分(U3)。
2.由权利要求
1所述的数字式频相位表，其特征在于它的信号处理部分(U1)的两个信号处理通道，均由一个信号变压器和一由集成运算放大器做成的鉴零器组成。它们的输出又分别与两D型触发器的时钟输入端(CL)相联，第1D型触发器的D端和S端相联做成本部分的控制输入端(TI)，第1D型触发器的Q输出端与第2D型触发器的D端和S端相联，第1D型触发器的Q端和第2D型触发器的Q端分别与一个两输入的与非门的输入端相联，这个与非门的输出是作为本部分电路的输出(KO)。
3.由权利要求
1所述的数字式工频相位表，其特征在于它的产生测量循环控制脉冲电路部分(U3)，具有三个控制脉冲输出端，第一输出端(A)为计数器提供初始状态预置脉冲；第二输出端(B)与信号处理部分(U1)的控制输入端(TI)相联，提供控制脉冲，第三输出端(C)为计数锁存电路提供锁存脉冲。
专利摘要
数字式工频相位表是测量两工频信号之间的相位角的一种数字显示仪表。利用集成运算放大器和一般数字电路的工作速度快，测时精度高的特点，间接测量两信号之间的时间间隔，去得到它们的相位角值。选用了频率为180KC晶振之后，使得电路更为简单，无需特殊的转换电路，直接得到可读的相位角值。这样的数显仪表，比之一般指针式表，工作稳定、读数方便、易于生产和具有一定精度的优点，都是非常明显的。
文档编号G01R25/00GK87204694SQ87204694
公开日1988年10月26日 申请日期1987年10月16日
发明者李恭敢, 侯一生 申请人:李恭敢, 侯一生导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan