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- 微机电量变送器硬件电路设计 (以MCS-51单片机为核心)
微机变送器的输入信号取自电压互感器和电流互感器的输出回路,分别是有效值为0~100V,0~5A的交流信号。这些信号不能直接输入到A/D转换器,而需要变换成A/D转换器输人所允许的信号形式以及变化范围。一般A/D转换器输入-5~+5V或-10~+10V的电压信号。中间电压互感器TV将0~100V交流电压按比例变换成峰值为0~5V的交流电压信号,中间电流互感器TA将0~5A的电流信号变换成较小的电流后使之在电阻上形成峰值为0~5V的交流电压信号。
在实验室利用高精度示波器和真空毫伏表对PT、CT进行了反复特性试验,测试的电压互感器和电流互感器特性如表2-1,表2-2所示。
表2-1 电压互感器原副边电压转换特性
(注:以上数据采用真空毫伏表测试)
表2—2 电流互感器原边电流副边电压(二次并1 Q电阻)转换特性
信号采样电路的硬件实现
该装置的信号采集电路结构如图2-11所示(略)。信号采集电路由模拟信号通道和方波信号通道组成。(1)模拟信号通道三个TV(电压互感器)的原边分别接至三相电源电压,由于TV原边可能产生的峰值电压(按高出额定值10%考虑)为:
按PT转换特性副边将产生的电压为
由于模拟地为+2.5V,所以要想获得单片机A/D转换器能接受的0~+5V电平信号必须经运放衰减,衰减的倍数KV为:
由图2-11可见,衰减倍数完全可以通过调节电位器R3来实现。与三电压通道不同的是,三个二次TA(小电流互感器)原边分别接至三相一次TA,副边通过精密1电阻获得与二次电流成正比的电压信号。因此二次TA副边经电阻取样后可能获得的峰值电压(按高出额定值的20%考虑)为:
可见此电压信号必须经运算放大器放大到2.5V,放大倍数KI为
在电路中通过调节电位器R8来实现。为可靠保证送入单片机的电平信号不高于5V。运放的输出端均接有5.1V稳压二级管。经处理后的三相电压、三相电流信号分别送入0809 A/D转换器的模拟输入口IN0~IN5。
(2)电压、电流方波信号通道处理后的三相电压电流信号经各自的比较器LM311便产生与模拟信号周期相同的方波信号,并通过与门及4051模拟开关送至8031单片机的外部中断口INT0。当点压方波正跳变时,开始计时,读上跳变时时间值t1 ,多路开关切换到电流方波通道,当电流方波正跳变时,读出时间值t2,二者差值△t即为反映相角差的时间值(360/20ms= /△t)。仪器网-专业分析仪器服务平台,实验室仪器设备交易网,仪器行业专业网络宣传媒体。
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- 2006-09-15 12:20:02
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