實(shí)驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2 硬件實(shí)現(xiàn)
硬件作為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的載體之一,具有重要作用,主要包括控制器、數(shù)據(jù)采集模塊、外圍電路、通信接口,硬件框圖如圖3所示。本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/193658.htm
2.1 控制器
電流監(jiān)測(cè)模塊的最大特點(diǎn)是性價(jià)比高,這源于價(jià)格低廉,功能齊全的微控制器-STC12C5A60S2。它提供2路串行通信接口,8路高速的10位A/D,單條指令最快執(zhí)行速度達(dá)4μs,并且兼容傳統(tǒng)控制器指令系統(tǒng)??刂破鞯倪@些特點(diǎn)不但大大簡(jiǎn)化了電流監(jiān)測(cè)模塊的電路復(fù)雜性、增強(qiáng)了監(jiān)測(cè)模塊的靈活性,而且提高了其可靠性??刂破鞴苣_及外圍電路接口如圖4所示。
2.2 數(shù)據(jù)采集
數(shù)據(jù)采集是指采集設(shè)備用電電流大小。電流互感器將流過設(shè)備的大電流變換為5~20 mA小電流后,調(diào)節(jié)所連接的負(fù)載,可轉(zhuǎn)換為0~5 V電壓信號(hào)。設(shè)備在開機(jī)、關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí),電流不同,每種狀態(tài)對(duì)應(yīng)特定電壓閾值。閾值判斷有兩種方式:比較器、A/D轉(zhuǎn)換。
1)比較器 比較器為常見的集成運(yùn)算放大器LM324。同相端連接負(fù)載兩端的電壓信號(hào),反相端連接參考電壓,當(dāng)同相端輸入電壓大于反相端電壓時(shí),運(yùn)算放大器輸出端CMP為高電平,反之輸出端CMP為低電平,控制器通過采集運(yùn)算放大器輸出CMP,判斷設(shè)備工作狀況。可以通過調(diào)整R1,R2阻值,改變參考電壓大小,適應(yīng)不同設(shè)備的工作狀態(tài),一般用滑動(dòng)變阻器代替R1,R2。圖5所示為比較器方式下的原理圖。
2)A/D轉(zhuǎn)換 A/D轉(zhuǎn)換和比較器方式原理上一樣,都是獲取轉(zhuǎn)換后的直流電壓(轉(zhuǎn)換詳見外圍電路一節(jié))大小。二者區(qū)別在于比較器方式是通過輸出的高低電平判斷設(shè)備工作情況,不需了解確切的電壓值,A/D方式則將電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,然后和閾值比較,做出判斷。
從上面可以看出,兩種方式都可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備工作狀態(tài)的判斷,但比較器方式明顯不具備通用性;當(dāng)更換設(shè)備時(shí),根據(jù)分壓計(jì)算R1,R2后,才能調(diào)節(jié),而且可調(diào)電阻壽命有限;電流波動(dòng)時(shí),比較器輸出電平頻繁改變。A/D轉(zhuǎn)換的方式則比較靈活,更換設(shè)備后,可重新下載電流閾值(不是整個(gè)程序)。因此,系統(tǒng)采用A/D方式采集數(shù)據(jù)。
評(píng)論