一種用于航管雷達(dá)供電的測控系統(tǒng)設(shè)計
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為了排除電源故障，需要實時地了解電源發(fā)生故障時的狀態(tài)[3]。這就要求在電源發(fā)生故障的瞬間，能夠捕捉到電源實時的故障數(shù)據(jù)，并能在故障環(huán)境下穩(wěn)定地保存下來，進(jìn)而對系統(tǒng)電源參數(shù)進(jìn)行實時測控、數(shù)字信息交換和故障記錄顯示等，從而降低操作人員和維護(hù)人員的技能要求，提高系統(tǒng)的可靠性，減少系統(tǒng)故障的平均維修時間[4]。
1 系統(tǒng)總體組成設(shè)計
系統(tǒng)的總體組成如圖1所示，主要包括PC104嵌入式計算機、傳感器及其檢測電路部分、接觸器及其控制檢測電路部分。
采用PC104總線的嵌入式計算機，其優(yōu)點在于硬件性能優(yōu)越、成熟可靠、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、更新?lián)Q代容易、可以擴充電子硬盤、彩色顯示卡、鍵盤接口、打印機接口以及各種可選配的功能卡。同時PC104計算機擁有豐富的軟件資源，如各種操作系統(tǒng)的支持環(huán)境以及可以配置的各種工具軟件，因而使得軟件的編程和開發(fā)更加快捷和方便。本系統(tǒng)采用VxWorks實時操作系統(tǒng)為平臺，它包括一個微內(nèi)核，可以提供強大的網(wǎng)絡(luò)支持、文件系統(tǒng)和I/O管理、C++編程環(huán)境支持各種模塊。
該電源測控系統(tǒng)采用霍爾元件傳感器采集被測電源的電流和電壓信號，傳感器檢測到的信號以電流信號輸出給檢測電路，經(jīng)過A/V變換后，送到AD進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，PC104計算機讀取AD輸出的數(shù)據(jù)并做相應(yīng)的運算，之后將檢測結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)送到遠(yuǎn)端的上位機進(jìn)行實時監(jiān)視。
該系統(tǒng)還接收由遠(yuǎn)端的上位機發(fā)來的接觸器控制命令，通過控制電路輸出到接觸器的觸點，對某一路電源進(jìn)行開/關(guān)機控制。同時通過接觸器狀態(tài)檢測電路檢測接觸器輔助觸點的狀態(tài)，觀測被控制后的接觸器是否動作，并將檢測到的狀態(tài)通過網(wǎng)絡(luò)送到遠(yuǎn)端的上位機進(jìn)行實時監(jiān)視。
2 傳感器及其檢測電路
2.1 電壓、電流傳感器
系統(tǒng)采用霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器。兩者都是應(yīng)用霍爾效應(yīng)和零磁通原理的新一帶傳感器，可以在隔離條件下測量直流電壓或電流。其主要功能特點有：(1)應(yīng)用了霍爾原理的閉環(huán)補償特性；(2)具有良好的線性度；(3)優(yōu)化了響應(yīng)時間；(4)寬頻帶、高靈敏度；(5)體積小無插入損耗[5]。
電壓傳感器的輸入是寬范圍的直流電壓信號，電流傳感器的輸入是寬范圍的直流電流信號，輸出均為4 mA~20 mA的測量信號。
2.2 電流電壓檢測電路設(shè)計
該電路由精密電阻、電容、模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7891以及必要的FPGA輸出的控制信號構(gòu)成。來自傳感器的4 mA~20 mA電流檢測信號經(jīng)過精密電阻轉(zhuǎn)換成0~5 V的電壓檢測信號，經(jīng)過電容濾波后送到AD7891進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出的數(shù)字量由PC104計算機讀取并處理。
AD7891是美國ADI公司推出的一種12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)，應(yīng)用電路如圖2所示，AD7891的主要特性是：
(1)分辨率12 bit；
(2)轉(zhuǎn)換時間1．6 μs；
(3)8個具有過壓保護(hù)的模擬信號通道；
(4)+5 V單電源工作，低功耗；
(5)非線性誤差為±1LBS；
(6)并行和串行接口；
(7)芯片內(nèi)有采樣/保持放大器；
(8)芯片內(nèi)提供參考電源。
它具有外接元件少、功耗低、精度高等優(yōu)點，適合作各種微處理器、控制器以及數(shù)字信號處理機的接口。
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