ARM的等精度測(cè)頻在機(jī)組轉(zhuǎn)速測(cè)控中的應(yīng)用

3 在ARM 測(cè)量系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方案

　　應(yīng)用等精度測(cè)量方法，機(jī)組轉(zhuǎn)速測(cè)控系統(tǒng)采用ARM7的LPC2214為CPU，LPC2214具有2個(gè)32位的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器具有如下特性E ：

　　1)帶可編程32位預(yù)分頻器的32位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器。

　　2)每個(gè)定時(shí)器的4個(gè)32位捕獲通道可在輸入信號(hào)跳變時(shí)捕獲定時(shí)器的瞬時(shí)值。捕獲事件可選擇產(chǎn)生中斷。

　　3)4個(gè)32位匹配寄存器：① 連續(xù)操作，可選擇在匹配時(shí)產(chǎn)生中斷；② 匹配時(shí)停止定時(shí)器，可選擇產(chǎn)生中斷；③ 匹配時(shí)復(fù)位定時(shí)器，可選擇產(chǎn)生中斷。

　　4)每個(gè)定時(shí)器有4個(gè)對(duì)應(yīng)于匹配寄存器的外部輸出，具有下列特性：① 匹配時(shí)置低電平；② 匹配時(shí)置高電平；③ 匹配時(shí)翻轉(zhuǎn)；④ 匹配時(shí)不變。

　　本系統(tǒng)中采用了定時(shí)器／計(jì)數(shù)器0的匹配功能，用來控制閘門時(shí)間，定時(shí)器／計(jì)數(shù)器1的捕獲功能，用來監(jiān)測(cè)被測(cè)信號(hào)。被測(cè)信號(hào)通過硬件整形電路變成與其頻率一致的方波信號(hào)，接入定時(shí)器／計(jì)數(shù)器1的捕獲管腳，開放其捕獲中斷功能，軟件響應(yīng)中斷并進(jìn)行相應(yīng)的處理。計(jì)數(shù)頻率為2．211 840 MHz，閘門時(shí)間為0．5 s，誤差為1111 ，其中，1212 ，所以可以得出，理論上，等精度測(cè)頻在本系統(tǒng)中的測(cè)量精度優(yōu)于 ，完全可以滿足工程需要。

　　在水輪機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)控系統(tǒng)中，為提高測(cè)量的可靠性，采用電氣(機(jī)端殘壓)信號(hào)和齒盤機(jī)械脈沖信號(hào)2種信號(hào)類型同時(shí)輸入的測(cè)量方式，計(jì)算得到的頻率值用于顯示，開出控制等。測(cè)量系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

　　系統(tǒng)程序主要包括初始化定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，捕獲中斷處理，頻率計(jì)算，顯示，開出控制等子程序，系統(tǒng)流程如圖3所示。

　　使用RIGOL函數(shù)／任意波形發(fā)生器，產(chǎn)生頻率變化的正弦波形：① 500 S內(nèi)模擬波形頻率從100 Hz下降到0．2 Hz，下降梯度為0．199 6 Hz／s； ②模擬波形頻率從100 Hz下降至1 Hz再從1 Hz上升至100 Hz，每10 Hz持續(xù)18 S；③每0．5 s記錄一次測(cè)量數(shù)據(jù)，分別得到如圖4所示波形1和波形2。

　　實(shí)驗(yàn)證明，利用等精度測(cè)頻方式頻率，可以在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)取得比較高的測(cè)量精度，本測(cè)試系統(tǒng)的最大相對(duì)誤差小于1O～。閘門時(shí)間為0．5 S，可快速反應(yīng)機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化。

　　4 結(jié)語

　　等精度測(cè)量方法與傳統(tǒng)測(cè)量的測(cè)頻法和測(cè)周法相比，能夠?qū)崿F(xiàn)全頻段內(nèi)等精度，大大提高了測(cè)量精度。試驗(yàn)結(jié)果表明，在水輪機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)控系統(tǒng)中應(yīng)用等精度測(cè)量方法，測(cè)量的最大相對(duì)誤差優(yōu)于 ，閘門時(shí)間可變，能夠快速反應(yīng)機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化。開發(fā)的SJ一22D微機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)控裝置已在多個(gè)水電站(廠)投入應(yīng)用，運(yùn)行準(zhǔn)確可靠。