精度和数据处理要求高,而且体积不能过大,因此,本设计选用单AD多通道数据采集系统。单AD多通道同步采集系统:每个通道都有自己单独的采样保持器,共用一个数模转换器。多路信号可以在采样保持器内保持,再依次进行转换,只要转换的速度足够快,完全可以满足多路信号的同时采集。如图2所示
图2单AD多通道同步采集系统
12系统CPU的选取本数据采集系统应用在继电保护装置中实现数据的高精度采集和处理,综合开发成本和芯片供应情况综合考虑,选用TI公司TMS320F2812芯片作为主控CPU。13AD转换器的选取由于模拟信号到数字信号是由AD转换器实现的,所以AD转换器的优劣对信号的转换起到决定性的作用。对本系统而言,精度和转换速率是最主要的指标,本系统选用精度和转换速率都能满足要求的MAX125芯片作为系统采样芯片。14数据采集系统总体结构确定根据系统技术要求和上述分析,确定数据集系统总体结构如图3所示。系统采用多通道同步采样,采集三相电压、三相电流信号。通过信号处理电路,实现DSP对MAX125的控制。
f三相电压
电压互感器
低通滤波器
隔离
三相电流
电流电压互感器
低通滤波器
隔离
AD转换器DSP电平转换
图3数据采集系统总体结构
2数据采集系统硬件电路详细设计21TMS320F2812系统TMS320F2812是TI公司推出的32位定点芯片,采用先进的哈佛总线结构,将程序存储器和数据存储器分开,程序存储器和数据存储器分别通过程序总线和数据总线进行数据的处理。(1)TMS320F2812的供电电源及复位电路设计TMS320F2812要求双电源(18V和33V为CPU、Flash、ROM、AD和IO接口供电。本设计选用TPS767D301芯片,输入电压为5V芯片起振,正常工作之后,能够产生33V和18V两种电压供DSP使用。TPS767D301芯片具有复位功能,无需再设计TMS320F2812专用的复位电路。22多通道同步采样电路设计(1)电压电流互感器选取本系统采用电磁式的互感器。由于AD只能接收电压信号,所以经过电流互感器的信号,通常使用并联电阻使电流变换为电压信号,再送入AD进行采集,最后通过欧姆定律,还原电流值。(2)低通滤波器电路由于简单的前置模拟滤波器很难达到很低的截止频率和理想的高频截断功能,为了避免混叠,滤波器的设计需要在满足采样定理的要求的同时,先通过低通滤波器滤除高频的信号,再通过提高采样信号频率,可以大大提高滤波的性能。低通滤波器设计电路如图4所示。
f图4低通滤波器电路
(3)隔离电路设计本系统采用射极跟随r