中高壓斷路器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作者：時(shí)間：2012-11-14 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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在本系統(tǒng)中，斷路器主軸的行程信號(hào)通過(guò)位移傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的模擬量，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)入AD7864高速采樣芯片轉(zhuǎn)變成數(shù)字量后送到DSP中進(jìn)行信號(hào)處理。分合閘線(xiàn)圈電流信號(hào)以及其他傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)同樣的途徑進(jìn)入DSP處理器。開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊用于實(shí)現(xiàn)分合閘命令的檢測(cè)和繼電器控制命令的輸出。此外，系統(tǒng)通過(guò)一路RS232接口電路與串行液晶顯示模塊相連接，一路485通信接口與上位機(jī)進(jìn)行通信。當(dāng)處理器檢測(cè)到有斷路器動(dòng)作信號(hào)時(shí)會(huì)啟動(dòng)采樣程序，收集傳感器的信息，分析并處理得到的數(shù)據(jù)，最后對(duì)斷路器當(dāng)前的性能做出評(píng)估和診斷，并將診斷結(jié)果和相關(guān)曲線(xiàn)顯示在液晶模塊上，當(dāng)診斷結(jié)果顯示斷路器出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)啟動(dòng)聲光報(bào)警程序。為了在保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)時(shí)附上時(shí)間信息，本設(shè)計(jì)中還擴(kuò)展了RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2．1 電源模塊
在本系統(tǒng)中，DSP處理器TMS320F28335需要兩種電壓，一種是1．8 V的內(nèi)核電壓，另一種是3．3 V的I／O電壓。此外MAX3128A需要3．3 v的電壓，位移傳感器需要2．5 V的參考電壓，電流傳感器和運(yùn)算放大器需要+12 V和-12 V的電源電壓。然而，在外圍設(shè)備中，許多器件還要求5 V供電，例如AD7864采樣芯片和蜂鳴器電路等。為了便于電源管理，本系統(tǒng)采用220 V交流電源輸入，經(jīng)過(guò)AC-DC模塊輸出一路5 V，一路+12 V和一路-12 V。TI公司的DSP一般要求有獨(dú)立的內(nèi)核電源和IO電源，由于DSP在系統(tǒng)中要承擔(dān)大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算、因?yàn)樵谄銫PU內(nèi)部，部件的頻率開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換會(huì)使系統(tǒng)功耗大大增加，所以，降低DSP內(nèi)部CPU供電電壓無(wú)疑是降低系統(tǒng)功耗最有效的方法之一。傳統(tǒng)的線(xiàn)性穩(wěn)壓器(如78XX系列)已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求，TPS767D301是其最近推出的雙路低壓差(且其中一路還可調(diào))電壓調(diào)整器，非常適合于DSP應(yīng)用系統(tǒng)中的電源設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用TPS767D301作為輸入端電源芯片，經(jīng)過(guò)外接合適的電感和濾波電容能夠同時(shí)得到3．3 V和1．8 V兩種電壓。TPS767D301是DC—DC轉(zhuǎn)換芯片，輸出功率大，工作效率高，工作狀態(tài)穩(wěn)定，能夠適合本系統(tǒng)的要求。另外，使用了LDO型電源芯片TPS79925來(lái)實(shí)現(xiàn)5 V到2．5 V的電平轉(zhuǎn)換。
2．2 存儲(chǔ)器模塊
TMS320F28335內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)運(yùn)行要求的，為了滿(mǎn)足設(shè)計(jì)目標(biāo)的需要，本系統(tǒng)擴(kuò)展了Flash，EEPROM和SRAM 3種存儲(chǔ)器。
NOR Flash是Flash的一種，它的寫(xiě)入和擦除速度較慢，但隨機(jī)讀取速度快。NOR Flash帶有SRAM接口，有足夠的地址引腳來(lái)尋址，可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個(gè)字節(jié)。NORFlash最大的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行，這樣應(yīng)用程序可以直接在Flash內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。本系統(tǒng)所用的NOR Flash型號(hào)為SST39VF800Q，用來(lái)存放應(yīng)用程序。
和Flash不同，SRAM不具有掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)的特性，但可讀可寫(xiě)，且存取數(shù)據(jù)的速度很快，因此SDRAM在系統(tǒng)中主要用作核心程序的運(yùn)行空間、數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)。本系統(tǒng)所用的SRAM型號(hào)為IS61LV51216。
此外，系統(tǒng)中還外擴(kuò)了基于IIC通信協(xié)議的EEPROM芯片，EEPROM和FLASH的最主要的區(qū)別是EEPROM可以按“位”擦寫(xiě)，而FLASH只能按塊擦除。EEPROM一般容量都不大，一般都是在64 kBIT以下。系統(tǒng)在上電的時(shí)候需要從EEPROM中讀取一些配置參數(shù)，運(yùn)行的時(shí)候需要保存一些用
戶(hù)在線(xiàn)設(shè)置的參數(shù)和對(duì)斷路器狀態(tài)進(jìn)行診斷得到的一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)所用的EEPROM型號(hào)為AT24C256。

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