Как детектировать косинус фи

[Levap]

Здравствуйте. Подскажите на каком принципе измерить величину косинуса фи. То, что это разница во времени между напряжением и током - понятно, как ее измерить. Была идея привязаться к переходу через ноль. С напряжением проблем нет, а вот с током хуже. Величина тока потребления может меняться и, соответственно, момент когда детектор почувствует новый полупериод может сдвигаться во времени внося погрешность в измерения. Если ловить не ноль, а пик синусоиды, то, насколько я знаю, он не обязательно идеальной формы, могут быть помехи, выбросы, плоская вершина и т. д. Может кто знает, как это решается в промышленных приборах.

[mtit]

Сразу вопрос. Вас интересует "цифрововое" или "аналоговое" измерение? Нужен "датчик"(для последующей передачи в систему) или "индикатор"(для визуального наблюдения)?

[Levap]

Меня интересует цифра. Если будут два детектора, один выдавать единицу в момент перехода через ноль или пика напряжения, а второй тока, то дальше я подам эти сигналы на RS триггер. Триггер будет запускать генератор, а счетчик подсчитывать успевшие проскочить импульсы. Чем больше косинус, тем больше импульсов. Начиная с какого-то значения количества импульсов будет включаться одна группа конденсаторов и косинус упадет, если снова достигнет порогового значения, включится вторая группа конденсаторов. Цифровую часть я представляю довольно ясно, а с детектированием завяз. Просто раньше не приходилось сталкиваться. Или, может можно как-нибудь перевести величину косинуса в постоянное напряжение, тогда все еще проще - компаратор и ключ.
Подскажите, плиз, как решить задачу детектирования.

[mtit]

Цифровую часть я представляю довольно ясно

Ни фига! Причём здесь тригеры, импульсы, и пр?
Вам надо сделать два АЦП: напряжения и тока. Непрерывно переводить в цифру оба этих аналоговых сигнала. Считать: среднеквадратическое напряжение (за период), среднеквадратический ток (за период), реактивную мощность (раз в период за весь период) как произведение тока на напряжение (оба среднеквадратические). И АКТИВНУЮ мощность (мгновенную - произведение мгновенного напряжени и мгновенного тока). После чего за период активная мощность суммируется (среднеарифметическое).
И отношение активной мощности к реактивной даст коэффициент мощности. Если бы нагрузка была чисто активная - его можно было бы назвать "косинусом фи". Поэтому, этот коэффициет и при несинусоидальном токе и напряжении (по аналогии) тоже называют "косинусом фи".

Поторопился, не прочитал. Так Вы делаете компенсационную установку? Тогда наверное Вы правы - отслеживать пики напряжения и тока - более правильно.
Как это в цифре реализовать? Наверное тоже - вести отсчёт мгновенных тока и напряжения. Потом пик находить по следующей логическому умозаключению: сумма(ы) квадратов мгновенных значений токов (напряжений, не суть важно) справа и слева от пика(максимума-минимума) будут равны. Т. е. методом перебора находить ту временную отметку, где это условие выполняется. (Или суммировать с разных концов временного отрезка, что по сути дела одно и тоже будет).
Всё пишу с оговоркой что дискретные отсчёты будут равноотстоять друг от друга по времени.

[Levap]

Я понял Вашу мысль. Но мне кажется, что для такого рода арифметики потребуется процессор, а мне бы хотелось реализовать принцип попроще. Когда то давно, мне попался в руки подобный прибор с конденсаторной установки заводской подстанции. Схему я не видел, но, судя по проводам, там обмотка питающего транса имела отвод посредине и к нему подключалась обмотка трансформатора тока, а оставшиеся три провода шли на плату с транзисторами-резисторами-конденсаторами, а на выходе стояло три релюхи. Принцип работы того устройства мне неизвестен, но что-то настолько же простое и хотелось бы сваять.

[telekot]

А если просто измерять ток в момент перехода напряжения через ноль.
При нулевом токе нагрузка чисто активная,при одной полярности тока нагрузка индуктивная, при другой емкостная.
Чем реактивнее нагрузка тем больше ток.
Вам надо конденсаторами поддерживать этот ток на приемлемом уровне.

[Levap]

telekot, спасибо. Мысль интересная, можно попробовать.
Других методов никто не подскажет?

[trutter]

аналоговый перемножитель (типа 525ПС или аналог какой-нить импортный , их много, или на худой конец сочинить на транзисторах по схеме ячейки Джильберта) .
Нужно сдвинуть напряжение по фазе на 90град и это напряжение перемножить с сигналом от транса тока ( сигнал о токе пропустить через АРУ - для того чтобы не зависело от нагрузки) .
При этом , когда косфи =1 а выходе перемножителя отфильтрованная постоянка даст 0
если угол тока меняется , то на выходе перемножителя будет образовываться постоянное напряжение того или иного знака , в зависимости от ёмкостной или индуктивной составляющей в нагрузке.
Ставите пороговое устройство , которое с учетом знака будет что-то там включать или отключать.

PS/ Пожалуй что Ару не нужна, иначе при малых нагрузках компенсационные кондера фиксированной емкости будут сильно крутить фазу и это устройство постоянно будет щелкать пускателями. Ару не нада.

Порог компаратора должен быть рассчитан так , чтобы он был выше того изменения, которое произойдет при отключении\включении компенсирующх емкостей , чтобы не щелкало без толку.

Данное предложение чисто аналоговое, в отличие от способа "дискретного отсчёта" Telekot-a меньше зависит от чистоты исходных сигналов и ложных дребезгов в районе перехода через 0.
При идеальных "чистых сигналах" оба варианта равноправны.

[OneTech]

http://radiokot.ru/circuit/digital/measure/23/

[Levap]

Уважаемый OneTech и trutter, спасибо за полезную информацию. Буду пытаться ее переосмыслить в виде наброска схемы.