Способ определения последовательности фаз

Способ определения последовательности фаз, многофазных высокостабильных сетей, отличается от существующих способов определения последовательности фаз, тем, что позволяет подключаться одним щупом, тем самым позволяет создать мобильные приборы, без дополнительных подключений.  Блочная схема прибора, изображена на рис. 1.

Рис. 1. Блочная схема прибора измерения последовательности фаз

Принцип работы прибора следующий:

  1. Подача питания на прибор переводит микроконтроллер 5 в режим низкого потребления (спящий).
  2. Прикосновение руки к сенсорной площадке 8 уменьшает ёмкостное сопротивление прибора и становится проводником переменного тока.
  3. Щупом прибора касаются одой из фаз, произвольно выбранной.
  4. Ёмкостное сопротивление сенсорной площадки 8 создаёт разность потенциалов на входе микроконтроллера 5 и выводит его из спящего режима.
  5. Ток, проходящий через высокоомный делитель 1, уменьшается до безопасной величины.
  6. Компаратор 2, может быть как отдельно собранная схема, так и в составе микроконтроллера, он преобразует синусоидальный сигнал в прямоугольный, с логическими уровнями достаточными для работы микроконтроллера 5.
  7. Кварцевый генератор 3 запускается совместно с микроконтроллером, может быть собран как отдельная схема, так и находится в составе микроконтроллера, вырабатывает прямоугольный сигнал (генерирует опорную частоту).
  8. Устройство сравнения 4 (цифровой компаратор) выполняет логическую операцию сравнения, позволяет заполнить высокостабильными импульсами от кварцевого генератора 3 низкочастотные импульсы, пришедшие от компаратора 2.
  9. На контроллер 5 приходят импульсы с блока сравнения 4, пропорциональные фазной частоте и модулированные кварцевым генератором.
  10. В контроллере 5 происходит обработка сигнала по программе и вывод результата на индикатор 6.
  11. Любая фаза, после первого цикла измерения, индицируется как фаза А, а микроконтроллер запоминает значение фазы, продолжая отсчитывать импульсы кварцевого генератора.
  12. В случае нестабильного измерения, микроконтроллер формирует сигнал ошибки и проводит повторное измерение. Если несколько измерений нестабильны, сигнал о нестабильности передаётся на индикацию.
  13. После индикации фазы переставляется щуп на другую фазу.
  14. Повторяются пп 5-10, с отличием, что микроконтроллер 5 рассчитывает время смещения импульсов относительно запомненного предыдущего значения и на основании времени сдвига выдаёт сигнал на индикацию соответствующей фазы.
  15. Если измерения прекращаются, микроконтроллер устанавливает все необходимые регистры памяти и переводится в спящий режим низкого потребления до следующего использования.

Прибор может быть выполнен на дискретных, цифровых электронных элементах. В качестве микроконтроллера может быть использован любой подходящий микроконтроллер, а так же возможна программная эмуляция данного способа измерения.

Прибор может быть дополнен разнообразными дополнительными средствами измерений, при применении соответствующего контроллера. Возможная реализация подключения прибора к вычислительной технике и другим цифровым устройствам, как коммутационным способом, так и дистанционным, позволяя обмениваться данными, а так же для обновления прошивки прибора, позволяя ему эволюционно совершенствоваться.

Диаграммы работы прибора

Рис. 2. Диаграмма сигналов прибора

Интервалы времени Δtn1 – Δtnk+1 модулированы генератором и по сути являются периодом колебаний заполненным импульсами кварцевого генератора. Микроконтроллер запоминает константы времени в количестве колебаний кварцевого генератора, начиная с t1, относительно t0(начала измерений). Далее происходит сравнение интервалов, если они вкладываются в приемлемый диапазон, то происходит команда на индикацию фазы А. Если диапазон частот отличен, либо константы интервалов выходят за рамки допустимых пределов, обрабатывается программа ошибки. В случае положительного определения, фазы, запоминается усреднённая частота, даётся сигнал на перестановку щупа. При перестановке фазы, повторяются измерения, и происходит сравнение усреднённых констант, расчёт угла фазы. Если фаза отстаёт на 120º, включая интервал допуска по нестабильности, то выводится команда на индикацию фазы С, если опережает, то фазы В. Пока прибор в работе, то индицируется фаза, относительно последней измеренной. Если сигнал отсутствует более установленного для таймера времени, то контроллер переводится в спящий режим, предварительно установив ячейки памяти в исходное состояние. Выводится прибор из спящего режима подачей сигнала и приступает к измерению.
Этот способ измерения угла сдвига фазы может быть использован в приборах различного назначения, в качестве индикатора фазы, но в отличии от существующих не имеет подключения к разным фазам одновременно, что позволяет использовать в переносных индикаторах, а так же измерительных штангах. Так же данный способ позволяет встраивать режим измерения в др. приборы.

©Alexey Tarasov