數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)舉例課件

智能脫扣器電網(wǎng)信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)脫扣器是是在低壓配電系統(tǒng)中用來處理故障的核心部件，可以在電網(wǎng)發(fā)生故障情況時分斷電流。智能脫扣器要在電網(wǎng)發(fā)生故障的情況下快速分斷整體電路，又要對電網(wǎng)信號的采集要準確、快速、無誤，這樣，智能脫扣器的核心———微控制單元才能準確分析采集到的信號，正確判斷電網(wǎng)是否故障。下面分別介紹智能脫扣器電網(wǎng)信號的采集系統(tǒng)的硬件的3個部分：信號調(diào)理單元鎖相環(huán)頻率跟蹤多路轉(zhuǎn)換開關(guān)1、信號調(diào)理單元信號調(diào)理單元包括電流采樣、電壓采樣以及剩余電流采樣。信號調(diào)理單元將7路輸出信號:I1、I2、I3、U1、U2、U1、L送入多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，以備后續(xù)循環(huán)采樣。信號調(diào)理單元包括以下4個部分：空心電流互感器電流采樣電壓采樣剩余電流采樣1、1空心電流互感器采用空心電流互感器輸出的小電壓信號就可以直接應用到后續(xù)電路。空心電流互感器結(jié)構(gòu)圖空心電流互感器由Rogowski空心線圈構(gòu)成，是一種密繞于非磁性骨架上的空心螺線管?？招碾娏骰ジ衅鹘Y(jié)構(gòu)如圖2所示，其中Ix為被測信號電流，e(t)為空心電流互感器線圈輸出電動勢。1、2電流采樣由空心電流互感器輸出的小交流電壓，需要經(jīng)過調(diào)理電路才能輸入微控制器的A/D(模數(shù)轉(zhuǎn)換)單元。調(diào)理電路主要完成信號的濾波、放大、提升。交流采樣電路如圖所示其中，R1、C1為空心電流互感器后積分電阻和電容。將R1的輸出電壓經(jīng)運放LM224U1A、U1B構(gòu)成的放大電路進行放大，產(chǎn)生2.5V左右的交流電壓。C3、R7、C4、R6實現(xiàn)了低通、高通濾波，其截止頻率為1/2πRC。1、4剩余電流采樣剩余電流保護器用以對低壓電網(wǎng)直接觸電和間接觸電進行有效的保護，以剩余電流作為動作信號，靈敏度高、動作后能有效地切斷電源，保障人身安全。其中，輸入電流信號為電網(wǎng)電流經(jīng)過零序電流互感器輸出信號，2個反向二極管防止大電流擊穿，R1為采樣電阻，將電流轉(zhuǎn)化為電壓信號。R2、C2構(gòu)成RC低通濾波器，放大器將小電壓信號放大。2鎖相環(huán)頻率跟蹤利用鎖相環(huán)，實現(xiàn)動態(tài)采樣、跟蹤電網(wǎng)頻率。倍頻電路倍頻電網(wǎng)頻率后，將信號送入智能斷路器的微控制器LPC2294的外部中斷引腳來停止、起動采樣，嚴格保證了采樣數(shù)據(jù)的正確。鎖相環(huán)芯片工作原理圖鎖相環(huán)芯片工作原理圖CD4046輸入端需方波信號，利用鎖相環(huán)前期整形電路，將交流信號轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ㄐ吞?然后利用低通濾波器所構(gòu)成的完