發(fā)電機電氣參數(shù)采集傳輸系統(tǒng)設計的研究

流程圖的說明：

接觸采集部分是系統(tǒng)的參數(shù)采集部分。它將所需采集的電氣參量采集送進該系統(tǒng)中，并進行初步處理變化（如降電壓，降電流等），為后面部分服務。金屬探測器| 試驗機| 扭力計| 流速儀| 粗糙度儀| 流量計| 平衡儀|

變化處理部分是對接觸采集部分所送出的信號進行各種變化處理加工，如對信號進行濾波，整流，模/數(shù)轉換等等。經過這樣的變化處理使之變?yōu)橐恍┖虾跣枰�的�?shù)字參數(shù)信號輸出，以利于以后對信號進行數(shù)字處理。

輸進接口部分是將被第二部分電路進行變化處理過的信號送進單片機進行處理。

單片機部分和監(jiān)測控制中心相連，對第二部分輸出的數(shù)字信號進行一定的處理，然后將所需要的符合要求的這些數(shù)字信號送進監(jiān)控中心。

上述各個部分都是功能模塊的含義，在實際工作中，這些功能塊所表達的具體裝置或儀 器的伸縮性是很大的。

本模塊是采集并輸出可以直觀識別被采集對象中人們所需要的某些參數(shù)信號，不管中間 經過多少環(huán)節(jié)的變化，在這些變換中必須真實地從信號參數(shù)采集源點把所需的信息通過其載 體傳輸?shù)捷敵龆耍�整個過程不失真也不受干擾，這就要求系統(tǒng)本身具有不失真?zhèn)鬏斝盘柕哪?力，還需要具有在外界各種干擾情況下能夠提取信號中所包含的有用信息的能力。

在設計之前，需要對系統(tǒng)要求作具體的了解和分析。

①被采集對象的極限變化范圍和常用范圍；②參數(shù)采集所要求的精度和正確度；③輸出要求，輸出形式，參數(shù)的標準化要求；④被采集對象的變化情況，動態(tài)精度要求；⑤被采集對象的性質；⑥使用環(huán)境、溫度、濕度和氣壓等。

設計過程：

(1)方案選擇。為了設計一個符合要求的系統(tǒng)，首先是選擇一個理想的方案，在設計之前，提出幾種可能的方案，然后進行比較，最后選擇一個最佳方案。
(2)系統(tǒng)各部分結構形式的確定。方案確定后，綜合工作原理、精度要求及元器件、材料工藝的可能性來確定系統(tǒng)各電路部分結構形式。
(3)各個環(huán)節(jié)的設計與制造。在系統(tǒng)的結構形式確定后，對各組成環(huán)節(jié)進行設計，包括機械、電氣線路的設計和元器件的選擇。
(4)總裝調試和實驗分析。各環(huán)節(jié)設計制造完成后與模擬的被采集對象相聯(lián)系進行總裝和調試。進行對整個系統(tǒng)的整體分析和評估。

在單片機部分中，硬件和軟件對系統(tǒng)都很重要，因此要留意硬件設計和軟件設計兩大部分。

2系統(tǒng)框圖

由于發(fā)電機輸出的是高電壓、大電流。一般普通的采集丈量工具無法直接進行采樣工作。所以首先需要對輸出的電壓和電流進行初步的降壓和降流，可以在發(fā)電機的輸出線端分別接電壓互感器和電流互感器，將大電流和高電壓轉換成適合于普通采集丈量工具工作的電壓和電流。假如經過互感器轉換過的電壓和電流還是大于本系統(tǒng)所用器件的電壓和電流的額定值或安全值，那么還可以選擇降幅電路對電壓和電流進行進一步降幅，使它們完全符合整個系統(tǒng)的幅值要求，最好留有一定的裕度。

本系統(tǒng)要求采集的電壓和電流是50 Hz的正弦波。在理想情況下，發(fā)電機的輸出電壓和輸出電流應該是頻率為50 Hz的標準正弦波。但是，由于受到各種因數(shù)的影響，如發(fā)電機轉子轉速的波動，運行環(huán)境的改變等等，都會引起輸出波形的畸變，即在波形中除了50 Hz的標準正弦波外還有其他諧波分量（主要是高次諧波）。因此系統(tǒng)還需要有濾波電路，對經降幅電路輸出的電壓和電流進行濾波，使輸出只是50 Hz的標準正弦波。

單片機的輸進只能是數(shù)字信號，而前面都是模擬量，所以需要加上模/數(shù)轉換器，把從前面?zhèn)鬏斶^來的電氣參數(shù)模擬量轉換為數(shù)字量，再經該A/D轉換器送進單片機。

由于本數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)采集傳輸?shù)氖请妷汉碗娏鞯挠行е�，而經濾波電路傳輸出的波形是50 Hz的正弦波，因此為了得到電壓和電流的有效值，還要在濾波電路和模/數(shù)轉換器之間再加上一個整流電路，把正弦波轉換為直流，以方便系統(tǒng)采集電壓和電流的有效值。

為了在正確地觸發(fā)單片機開始工作，可以在濾波電路和單片機的中斷接口之間接一個電壓比較電路或過零比較電路。當濾波電路對從前面的互感器和降幅電路傳輸出的電氣參數(shù)信號進行濾波后，在后加一個支路，濾波后的電氣信號從該支路經電壓比較電路（過零比較電路）進進單片機的外中斷接口，用于單片機的觸發(fā)工作或其他用途，因此要對單片機的中斷口進行公道的設置。

3 結語

介紹了一種發(fā)電機電氣參數(shù)微機采集傳輸模塊的設計方法，參照該方法在實際中可以設計出較滿足的采集傳輸系統(tǒng)。