Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE





AeronauticaComunicatiiElectronica electricitateMerceologieTehnica mecanica


Voltmetre electronice de c.a.

Electronica electricitate

+ Font mai mare | - Font mai mic







DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger
CBB R-S simplu realizat in consructoe integrata
Contactoare si ruptoare
MATERIALE FEROELECTRICE
SURSE DE ALIMENTARE - Proiectarea unui convertor “Flyback”
Ecuatiile de functionare ale transformatorului in paralel
Functionarea transformatorului trifazat in sarcina nesimetrica
Conditii de trecere la suprafata de separatie dintre medii magnetice diferite
Numarator binar sincron reversibil
ELECTRIFICAREA IN ROMANIA (1882-1992) - RETELE ELECTRICE EXISTENTE IN ROMANIA IN ANUL 1950
Traductoare inductive de deplasare (circuite feromagnetice). Traductorul inductive diferential pt deplasari liniare

Voltmetre electronice de c.a.

        Schema bloc, functionala a unui astfel de voltmetru este prezentata in Fig.5.8.



Fig.5.8. Schema bloc a unui voltmetru electronic de c.a.

AT- alternator de intrare;  ACA- amplificator de c.a.

A/C- convertor c.a.-c.c.;   F+ACC- filtru + amplificator de c.c.

VME- voltmetru magnetoelectric

        Dupa caracterul conversiei c.a.-c.c. se deosebesc trei tipuri de voltmetre electronice: de valori medii, de valori de varf si de valori efective

        1. Convertoare de valori medii (redresoare de precizii)

        Constau din combinatii de AO cu circuite de redresare monoalternanta sau bialternanta. Asocierea AO, avand factor de amplificare mare in bucla deschisa, cu diode redresoare elimina unele neajusuri ale schemelor de redresare simple cum ar fi: neliniaritatea diodelor la semnale mici si dependenta caracteristici diodei de temperatura.

        Schema unui redresor de precizie monoalternanta este prezentata in Fig.5.9.

Fig.5.9. Convertor de valori medii monoalternanta

        Consideram ca la intrarea convertorului se aplica tensiunea sinusoidala:

                                        ui(t)=Uim sin wt                              (5.10)

In semialternanta pozitiva a tensiunii de intrare :

        ui(t) > 0; u’e(t) < 0; D1-conduce ; D2-blocata;

ue(t) = 0

In semialternanta negativa a tensiunii de intrare:

        ui(t) < 0; u’e(t) > 0; D1-blocata ; D2-conduce;                                 

                                     ue(t) = -R2/R1*ui(t)                           (5.11)

        Ca urmare expresia generala a tensiunii de iesire, in functie de tensiunea de intrare este:

                                    (5.12)

        Formele de unde ale tensiunilor de la intrarea si de la iesirea convertorului sunt prezentate in Fig.5.10.

Fig.5.10. Formele de unde ale tensiunilor de intrare si de iesire

        Prin conectarea la iesire a unui voltmetru magnetoelectric VME, acesta mediaza tensiunea  ue(t), deviatia sa fiind proportionala cu valoarea medie Uemed:

                                                     (5.13)

Fig.5.11. Convertor de valori medii bialternanta

        Schema unui redresor de precizie bialternanta si formele de unde ale tensiunilor de la intrarea si de la iesirea convertorului sunt prezentate in Fig.5.11 si respectiv Fig.5.12.

        In semialternanta pozitiva a tensiunii de intrare ui(t) > 0; ue(t)<0; D1- blocata; D2 – conduce si uA(t) = -R/R*ui(t) = - ui(t)

Tensiunea de iesire este:

                          (5.14)

Fig.5.12. Formele de unde ale tensiunilor de intrare si de iesire

        In semialtrnanta negativa a tensiunii de intrare:

ui(t)<0; ue(t)>0; D1- conduce; D2 – blocata si uA(t)=0;  i2=0;

        Tensiunea la iesire devine :

                           ue(t)=-iR=-i1R=-ui(t)/R*R=-ui(t)                 (5.15)

        2. Convertoare de valori de varf

        Schemele de principiu ale unor astfel de convertoare sunt prezentate in Fig.5.13. Aceste convertoare au la intrare un circuit format dintr-o dioda si un condensator numit detector de varf .

Consideram ca la intrare se aplica o tensiune sinusoidala:

                                       ui(t) = Uim sinωt                             (5.16)

Fig.5.13. Convertoare de valori de varf

Considerand schema din Fig.5.13.a, in timpul semialternantei pozitive a tensiunii de intrare, dioda D conduce si capacitatea C se incarca rapid cu polaritatea din figura. Constanta de timp la incarcare ti = RDC, este determinata de rezistenta in conductie a diodei RD. In semialternanta negativa dioda D este blocata si capacitatea C se descarca lent pe rezistenta de intrare Ri a amplificatorului de curent continuu ACC. Constanta de timp la descarcare este td = RIC >> τi, deoarece Ri>>RD. Tensiunea uc(t) care se aplica la intrarea ACC variaza ca in Fig.5.14.



Fig.5.14. Graficul tensiunilor de la intrarea si respectiv iesirea convertorului

        Pentru τi=RDC<<T=2π/ω, incarcarea capacitatii C la valoarea maxima a tensiunii de intrare +Uim se poate face chiar in prima perioada. La frecvente mai inalte ale tensiunii de intrare incarcarea capacitatii la valoarea +Uim, poate dura mai multe perioade. Daca τd=RiC>>T, descarcarea capacitatii este foarte redusa si practic tensiunea uc(t) ramane egala cu +Uim.

        Schema din Fig.5.13.b, functioneaza asemanator, avand avantajul ca asigura blocarea eventualei componente continue care ar putea fi suprapusa peste tensiunea alternativa. Din acest motiv este mai frecvent utilizata. Intrucat la intrarea amplificatorului de cc se aplica atat componenta alternativa cat si componenta continua a tensiunii de intrare, acest convertor mai trebuie prevazut cu un filtru trece-jos montat inaintea amplificatorului.

        Grupul de detectie alcatuit din diode D si capacitate C sunt plasate intr-o sonda  si pot fi aplicate direct la punctul de masura, scurtandu-se legaturile in curent alternativ. Se obtine avantajul, reduceri capacitatii parazite a firelor de legatura, putandu-se efectua masurari pana la frecvente foarte inalte (zeci si sute de MHz).

        Principalele dezavantaje ale convertoarelor de valori de varf prezentate sunt:

-         apar erori in cazul masurarii unor tensiuni mici datorita neliniaritatii caracteristicii diodei;

-         apar erori in cazul masurarii unor tensiuni nesinusoidale, datorita faptului ca gradarea scarii aparatelor indicatoare se face in valori efective tinandu-se seama de relatia: , relatie valabila  numai in regim sinusoidal;

-         apar indicatii diferite ale aparatelor indicatoare la inversarea conexiunilor, daca tensiunea de masurat are o forma de unda nesimetrica; Pentru inlaturarea acestui neajuns se folosesc detectoare varf la varf care permit masurarea diferentei dintre valoarea maxima pozitiva si valoarea maxima negativa.

Fig.5.15. Detector varf la varf

  In semialternanta negativa a tensiunii de intrare, dioda D1 conduce si C1 se incarca cu polaritatea din figura, la valoarea . In semialternanta pozitiva, dioda D1 este blocata iar dioda D2 conduce, la bornele condensatorului C2 aplicandu-se tensiunea de pe C1 plus tensiunea de intrare in aceasta semialternanta, adica:

                                         (5.17)

Dupa un anumit timp, determinat de constantele de timp de incarcare ale condensatoarelor, tensiunea de iesire devine:

                            =Uvv                         (5.18)

Pe langa avantajul eliminarii erorilor in cazul formelor de unda nesimetrice, acest detector mai prezinta si avantajul unei cresteri a sensibilitatii fata de detectia simpla (dublarea sensibilitatii, intrucat Uvv = 2Um).

        3. Convertoare de valori efective

        Valoarea cea mai reprezentativa pentru un semnal alternativ este valoarea efectiva care contine si informatie referitoare la puterea asociata semnalului respectiv.

        Numai pentru semnalele la care sunt cunoscuti factorul de forma Kf si factorul de varf Kv (cum sunt semnalele sinusoidale Kf=Uef/Umed, Kv=Umax/Uef), se pot stabili relatii intre valoarea efectiva si valoarea medie respectiv valoarea de varf.

        Valoarea efectiva a unei tensiuni periodice este data de relatia:

                                                                 (5.19)

unde u(t) este valoarea momentana (instantanee) iar T este perioada. Rezulta ca operatiile de calcul pe care trebuie sa le efectueze circuitele electronice ale convertorului constau dintr-o ridicare la patrat, o mediere si apoi o extragere de radical.

        Principial, aceste operatii pot fi implementate prin schema din Fig.5.16. Elementul principal al unui astfel de convertor il constituie multiplicatorul electronic.

Fig.5.16. Convertor de valori efective cu circuite de calcul analogice

        Dupa principiul de functionare, multiplicatoarele se clasifica in:

-            multiplicatoare cu transconductanta variabila;

-            multiplicatoare cu sumare logaritmica;

-            multiplicatoare cu efect Hall

-            multiplicatoare cu modulare in amplitudine si durata.

        Schema bloc simplificata a unui multiplicator electronic este prezentata in Fig.5.17 iar ecuatia de functionare este de forma:

                                          uiesire = kuxuy                                (5.20)




unde ux si uy sunt tensiunile aplicate la intrare, iar k este factorul de scara.

Fig.5.17. Multiplicatoare electronice: a) simple; b) cu divizor

        Daca tensiunile ux si uy sunt atat pozitive cat si negative (cum e in regim sinusoidal), multiplicatorul functioneaza in 4 cadrane, iar daca numai una poate fi de ambele polaritati, multiplicatorul este in 2 cadrane. Multiplicatoarele produse in prezent sunt de regula in 4 cadrane si permit si divizarea (Fig.5.17.b), adica functioneaza dupa o relatie de forma:

                                                                      (5.21)

        Multiplicatoarele analogice sunt utilizate in circuitele de calcul analogic, in circuitele de modulare/demodulare, watmetre si contoare electronice, e.t.c. In Fig.5.18 sunt prezentate 3 scheme bloc de calcul analogic, utilizand multiplicatoare.

Fig.5.18. Circuite de calcul analogic cu multiplicatoare: a)-ridicare la patrat; b)-divizare; c)-extractor de radical

        Ridicarea la patrat se realizeaza daca intrarile Vx si Vy ale multiplicatorului sunt conectate impreuna.

        Operatia de divizare (impartire) a doua tensiuni este realizata de circuitul din Fig.5.18.b. Astfel, se observa ca tensiunea fata de masa a punctului A este:

                                     VA=R2I=-R2/R1Vx                            (5.22)

Totodata VA este si tensiunea la iesirea multiplicatorului ce are la cele doua intrarari tensiunile Vy si respectiv V0. Deci:

                                           VA=kVyV0                                 (5.23)

Din cele doua relatii rezulta:

                                          (5.24)

        Operatia de extragere a radacinii patrate este realizata de circuitul din Fig.5.18.c. Se observa ca tensiunea la iesirea multiplicatorului este:

                                VA=R2I=-R2/R1Vx=kV02                       (5.25)

                                                  (5.26)

unde se impune ca Vx<0.

        Multiplicatorul X1 din Fig.5.16 realizeaza ridicarea la patrat a tensiunii de intrare. Amplificatorul A1 impreuna cu elementele din reactie formeaza un filtru trece-jos ce mediaza tensiunea aplicata la intrare. Astfel pentru:

                                                (5.22)

rezulta:

                                        (5.23)

                                           (5.24)

unde k2=(T/R1C1)k1

        Amplificatorul A2 avand in reactie multiplicatorul X2 realizeaza functia de extractor de radical:

                          (5.25)

        Alte tipuri de convertoare de valori efective sunt cele cu dispozitive electrotermice (Fig.5.19). Acestea sunt realizate din doua termoelemente in montaj diferential, functionand pe principiul sistemelor de urmarire. Primul termoelement este incalzit de un curent efectiv proportional cu valoarea efectiva a tensiunii de intrare, iar prin al doilea trece un curent generat de un amplificator diferential A2, la intrarea caruia se aplica semnalele de la iesirea termoelementelor. Tensiunea diferentiala de la intrarea amplificatorului A2 este zero (foarte mica) intrucat A2 este in bucla deschisa, ca urmare tensiunile continue de la iesirea termoelementelor vor fi egale. Deci tensiunea continua de la iesirea termoelementului doi urmareste variatiile tensiunii de la iesirea termoelementului unu. Admitand ca cele doua termoelemente sunt identice rezulta ca tensiunea de iesire este egala cu valoarea efectiva a tensiunii de intrare indiferent de forma si de frecventa acesteia.

                                            ue(t)=Uief                                   (5.26)     

Dezavantajul acestei scheme il constituie tensiunea relativ mica la iesirea termoelementelor, care in acest caz sunt termocupluri, ceea ce reclama ca amplificatorul A2 sa aiba deriva termica foarte mica. Acest dezavantaj este inlaturat daca drept termoelemente sunt folosite ansambluri constituite din rezistente de incalzire si tranzistoare, a caror sensibilitate ajunge la 2mV/°C, fata de 40mV/°C in cazul termocuplurilor.

Fig.5.19. Convertor de valori efective cu dispozitive electrotermice








Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 702
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2019 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site