當(dāng)前位置:首頁 > 工業(yè)控制 > 工業(yè)控制
[導(dǎo)讀]電子式互感器是一種利用現(xiàn)代數(shù)字處理和光纖通信技術(shù)來實現(xiàn)電力系統(tǒng)電壓、電流測量和保護(hù)的新型互感器裝置。ADS8344是TI公司生產(chǎn)的8通道、16位、高精度、低功耗A/D轉(zhuǎn)換芯片。TMS320LC545是TI公司生產(chǎn)的16位、低功耗、

電子式互感器是一種利用現(xiàn)代數(shù)字處理和光纖通信技術(shù)來實現(xiàn)電力系統(tǒng)電壓、電流測量和保護(hù)的新型互感器裝置。ADS8344是TI公司生產(chǎn)的8通道、16位、高精度、低功耗A/D轉(zhuǎn)換芯片。TMS320LC545是TI公司生產(chǎn)的16位、低功耗、高速DSP芯片。文中介紹了ADS8344的主要特點,給出了其在電子式互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中與TMS320LC545的接口設(shè)計

  引言

  隨著信息技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,數(shù)字信號處理技術(shù)已逐漸成為一門主流技術(shù),并在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。再加上光纖通信技術(shù)和傳感技術(shù)的日趨成熟完善,使得研制新型的電力互感器成為可能。本文介紹的電子式互感器是運(yùn)用Rogowski線圈測量電流?利用電容分壓原理測量電壓,采用高速低耗A/D芯片和DSP處理器完成高壓側(cè)數(shù)據(jù)的實時處理,再經(jīng)E/O變換,以光纖作為信號傳輸媒質(zhì),把高壓側(cè)轉(zhuǎn)換的脈沖信號傳輸?shù)降蛪簜?cè)進(jìn)行測量保護(hù)的混合型電子式光電組合互感器。

  1 電子式互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

  電子式互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要由信號預(yù)處理、A/D轉(zhuǎn)換、DSP主控和E/O轉(zhuǎn)換四部分組成。信號預(yù)處理部分接收各種傳感頭測量的模擬信號并對其進(jìn)行一些預(yù)處理。比如:Rogowski線圈感應(yīng)的電動勢需經(jīng)一積分器變換成與一次電流同相位成正比的電壓信號;傳感頭測量的模擬信號必須經(jīng)過調(diào)壓,且要考慮一定的裕度,使其符合A/D芯片模擬通道的允許輸入范圍。A/D轉(zhuǎn)換部分主要是在DSP主控芯片的控制下實時將模擬信號變換成數(shù)字信號。E/O轉(zhuǎn)換部分是將數(shù)字信號經(jīng)過調(diào)制變成光脈沖信號,然后由光纖傳輸?shù)降蛪簜?cè)。

  

 

  2 ADS8344的主要特點

  2.1 ADS8344的結(jié)構(gòu)特點

  ADS8344是一個高速、低功耗、16位逐次逼近型ADC,采用2.7V至5V單電源供電,最大采樣速率為100kHz,信噪比達(dá)84dB?帶有串行接口,它包含8個單端模擬輸入通道(CH0~CH7)?也可合成為4個差分輸入。100kHz時的典型功耗為10mV。參考電壓VREF的范圍從500mV到VCC,相應(yīng)的每個模擬通道的輸入從0V到VREF。自帶采樣/保持功能,采用20引腳QSDP封裝或20引腳SSOP封裝,工作溫度范圍為-40℃~+85℃。該芯片適合應(yīng)用在電池供電系統(tǒng)(如個人數(shù)字助理、移動通信)和測試裝置中。主要由多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、采樣/保持器、參考電壓、A/D轉(zhuǎn)換器、比較器、控制邏輯電路和逐次逼近寄存器(SAR)等部分組成,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

 

  2.2 ADS8344的引腳排列及說明

  

 

  ADS8344的引腳排列如圖2所示,各引腳說明如下:

  

 

  CH0~CH7:模擬輸入通道的輸入端,8個單端模擬輸入通道可合用為雙端差分輸入,所有通道的輸入范圍從0V到+VREF,未用的輸入通道應(yīng)接GND以避免噪聲輸入。

  COM:模擬輸入的參考地,單端輸入通道的零地位點,直接接地或接地電位參考點。

  SHDN:掉電控制位,當(dāng)為低時,芯片切換到低功耗掉電模式。

  +VCC:電源輸入端,范圍為+2.7V~+5V。

  DOUT:串行數(shù)據(jù)輸出端,在DCLK的下降沿時數(shù)據(jù)輸出,當(dāng)CS為高時,輸出為高阻態(tài)。

  DIN:串行數(shù)據(jù)輸入端,當(dāng)CS為低時,數(shù)據(jù)在DCLK的上升沿被鎖存。

  DCLK:外部時鐘輸入端,該外部時鐘決定了芯片的轉(zhuǎn)換率(fDCLK=24fSAMPLE)。

  CS:片選端,為低電平時,選中該芯片。

  GND:參考地。

  VREF:參考電源輸入端。

  BUSY:模數(shù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出引腳。當(dāng)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時,該引腳輸出低電平,當(dāng)BUSY端產(chǎn)生一下降沿時,表示模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束,數(shù)據(jù)輸出有效。2.3 ADS8344的工作特點

 

  ADS8344的控制寄存器是一個8位只寫寄存器,數(shù)據(jù)從DIN引腳輸入,當(dāng)微機(jī)讀取完上次轉(zhuǎn)換結(jié)果時,下一個轉(zhuǎn)換通道的控制字節(jié)就寫到了DIN引腳,需要8個DCLK時鐘才能將完整的控制信息寫到控制寄存器。控制寄存器各位功能說明如下:

  S:控制字節(jié)的開始位,為高時才表示輸入的字節(jié)有效。

  A2~A0:模擬輸入通道選擇位。

  SGL/DIF:模擬通道輸入方式選擇位。當(dāng)為高時,為單端輸入;為低時,為雙端差分輸入。

  PD1~PD0:功率管理選擇位。

  (1)模擬通道的輸入方式

  ADS8344的8個模擬輸入通道可以設(shè)置成單端輸入或差分輸入。單端輸入時,各個模擬通道均輸入+IN信號,而從COM引腳接入-IN信號。雙端差分輸入時,通道CHO和CH4、CH1和CH5、CH2和CH6、CH3和CH7組合成差分輸入。當(dāng)芯片進(jìn)入保持階段時,+IN和-IN的差分輸入信號送到內(nèi)部的電容器陣列上。-IN輸入的電壓范圍為-0.2V~+1.25V,+IN輸入電壓范圍為-0.2V到+VCC+0.2V。例如:若參考基準(zhǔn)電壓為1.25V, 而COM引腳接地,則單端輸入通道的電壓范圍為0V~+1.25V;若基準(zhǔn)輸入電壓為3.3V,而COM引腳接+0.5V,則單端輸入通道的輸入電壓范圍為+0.5V ~+3.8V。

  

 

  (2)功率管理方式

  ADS8344提供了靈活的功率管理模式,允許用戶在給定的通過率下獲得最佳的功率性能,可以通過對控制寄存器功率位PD0和PD1的編程設(shè)置來進(jìn)行芯片的功耗管理。PD0=0,PD1=0時為自動關(guān)斷模式。在這種模式下,ADS8344在每次轉(zhuǎn)換結(jié)束時自動進(jìn)入低功耗模式,當(dāng)下一次轉(zhuǎn)換開始時,芯片立即全部上電,不需要額外的延時,并且第一次轉(zhuǎn)換是有效的;PD0=0,PD1=1時為內(nèi)部時鐘模式;PD0=1,PD1=0時為預(yù)留模式;PD0=1,PD1=1時為完全功率模式,這種模式下的芯片總是上電的。

  (3)時鐘方式

  ADS8344可以由內(nèi)部時鐘執(zhí)行逐次轉(zhuǎn)換,也可以由外部時鐘來執(zhí)行,而在這兩種模式下,都是由外部時鐘來控制芯片數(shù)據(jù)的輸入/輸出。如果用戶想更換芯片的時鐘模式,則在芯片轉(zhuǎn)換到新的模式之前需要一個額外的轉(zhuǎn)換周期,因為PD0和PD1功率管理選擇位必須在時鐘模式轉(zhuǎn)換前被提前寫入到ADS8344的控制寄存器。

  在外部時鐘模式下,外部輸入時鐘不僅控制了數(shù)據(jù)輸入/輸出芯片,而且也決定了A/D芯片的轉(zhuǎn)換速率。在內(nèi)部時鐘模式下,ADS8344芯片自行產(chǎn)生時鐘信號,這樣所連接的微機(jī)就不需產(chǎn)生SAR的轉(zhuǎn)換時鐘,轉(zhuǎn)換結(jié)果可以方便地輸出到微機(jī)。3 ADS8344的典型應(yīng)用

 

  本文介紹的電子式互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用TMS 320LC545作為主控芯片,選用ADS8344芯片實現(xiàn)對傳感頭輸出的各路模擬信號的實時采集和模數(shù)變換。高壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主要工作流程是:接收傳感頭輸出的模擬信號并進(jìn)行預(yù)處理,然后送到A/D芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,最后經(jīng)過E/O變換成光信號輸出到光纖傳輸系統(tǒng)。

  TMS320LC545是16位定點低功耗的數(shù)字處理器,工作電壓為+3.3V,片內(nèi)RAM為6kB,片外ROM為48kB,內(nèi)含一個標(biāo)準(zhǔn)串行口和一個緩沖串行口。兩者的接口設(shè)計如圖3所示。TMS320LC545的串行端口用內(nèi)部的CLKX?串行時鐘?和FSX(幀同步時鐘)配置為突發(fā)模式下工作,串行口寄存器SPC設(shè)置如下:FO=0,串行口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)都是16位;FSM=1,串行口工作在字符組方式,每發(fā)送/接收一個字都要求一個幀同步脈沖FSX/FSR;MCM=0,CLKX采用外部時鐘,該外部時鐘由低壓側(cè)通過光纖送上來,可確保高、低壓側(cè)時鐘一致;TXM=1,將FSX設(shè)置成輸出,每次發(fā)送數(shù)據(jù)時由片內(nèi)產(chǎn)生一個幀同步脈沖輸出。ADS8344的CS接TMS320LC545的FSX和FSR,使數(shù)據(jù)輸入和輸出的幀脈沖信號均由DSP產(chǎn)生;ADS8344的DCLK接TMS320LC545的CLKX和CLKR,從而使數(shù)據(jù)輸入和輸出的同步時鐘均來自DSP;ADS8344的BUSY接TMS320LC545的BIO,當(dāng)BUSY產(chǎn)生下降沿信號時,則通知DSP可以開始接收轉(zhuǎn)換結(jié)果了。

  

 

  ADS8344的串行接口時序如圖4所示。當(dāng)CS為低時,ADS8344 通過DIN引腳接收由DSP芯片DX引腳發(fā)送過來的串行數(shù)據(jù),并寫入A/D芯片的控制寄存器,這需要8個DCLK時鐘,前4個時鐘周期用于接收控制字節(jié)的開始位和通道選擇位,當(dāng)接收接下來的4個控制位時芯片同時對所選通道采樣,采樣完成后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,當(dāng) BUSY產(chǎn)生一下降沿信號后DSP開始接收由DOUT輸出的轉(zhuǎn)換結(jié)果,16位串行數(shù)據(jù)需要16個DCLK時鐘,在接收串行數(shù)據(jù)的LSB位時,下一個通道的控制字開始輸入到A/D芯片。這樣,ADS8344完成一次完整的數(shù)據(jù)采樣保持、轉(zhuǎn)換和輸出共需要25個DCLK時鐘。

  4 結(jié)論

  電子式互感器具有傳統(tǒng)電磁式互感器無可比擬的優(yōu)勢,在電力系統(tǒng)電壓、電流測量保護(hù)中有著廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉