多通道电力参数记录仪设计

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1、多通道电力参数记录仪设计马丽娟（西安外事学院工学院，陕西西安710077）摘要：以嵌入式处理器S3C2410为核心，结合同步A/D转换器和SD卡，设计了多通道电力参数记录仪。可以根据设定模式同时测量并记录最多3通道电压和3通道电流的有效值、频率、相位、波形等电力参数，并存入SD卡保存。通过串行口或通用读卡器将SD卡内数据读入上位计算机即可对某些时间点的电力参数进行分析和处理。给出了系统的硬件组成与软件编制方法。实验表明，本系统测量与记录精度高，数据存储量大，功耗极低，特别适用于电力部门采集电力参数的场合。关键词：S3C2410；电力参数；SD卡；FATFS；DesignofRecorderfo

2、rMultipleChannelElectricParameterMaLi-Juan(Xi’anInternationalUniversity,Xi’an710077,China)Abstract:ThedesignofrecorderformultiplechannelelectricparameterbasedonARM9andsynchronousADCisintroduced.ThesystemcanmeasureandrecordelectricparametersuchasRMS/frequency/phase/waveformof3channelvoltageand3channe

3、lcurrentatthesametime.TheelectricparametercanbestoredinSDcardandreadincomputerbyserialcommunicationportorcardreader,soelectricparametercanbeanalyzedandprocessedincomputerconveniently.Theimplementofhardwareandthestructureofprogramareprovidedaswell.Thissystemhasbeenprovedtobeeffectiveandlowpowerconsum

4、ptioninitsexperiment.Keywords:S3C2410；ElectricParameter；SDCard；FATFS；1引言目前电力系统发生故障时，工作人员很难迅速查找根源，为此设计了基于ARM9的多通道电力参数记录仪，可以采用间隔或连续方式对电力系统中电压、电流的有效值、频率、相位及波形等进行记录并保存于SD卡中。若电力系统发生故障，工作人员可以将SD卡内的相应时间的数据读入计算机中并进行分析与处理，从而可以快速定位到故障原因，提高检修效率，最终提高经济效益。2硬件组成及原理记录仪以S3C2410为核心处理器，负责参数运算与全局控制。被测交流电信号经过互感器进行隔离后进入

5、取样放大电路，为保证能够对宽范围的信号进行测量，使用数字电位器对信号进行动态放大，使进入A/D转换器的信号在合理范围。整形电路将正弦信号变换为方波，送入处理器的定时器，利用PCA的捕获功能测量频率及相位。硬件系统结构如图1所示。下面就重要部分进行分别介绍。2.1控制器为了保证高测量精度，对交流电每个周期进行128点的采样，并采用14位的A/D转换器，则每秒钟的数据量为2B*128点*6通道*50Hz=75KB，因此数据吞吐量较大，若想做到实时计算和存储，则对处理器的速度要求很高，普通的单片机无法满足要求。为此，选用三星公司的S3C2410高速ARM9处理器，与电源电路、时钟电路、存储器系统及复

6、位电路共同组成微控制系统。复位电路选用了系统监视复位芯片IMP811S,可提供高效的电源监视功能，确保系统工作正常。图1硬件系统结构Fig1StructureofhardwaresystemS3C2410是一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式处理器微处理器，运行的频率可达203MHz，在此基础上扩展了一系列完整的通用外围接口单元，能够提供高性价比的嵌入式解决方案。S3C2410系统外围接口单元包括支持55个中断源的中断控制器，4路DMA控制器，117个通用I／O口，3个可编程波特率的UART，LCD控制器，8路10位A／D转换器，SD卡接口，1个多主机I2C总线控制器，2个S

7、PI接口等。2.2信号处理电路被测交流信号通过互感器变为0～2mA的电流信号，经过400欧姆的取样电阻后变为0～0.8V的电压信号，经超低失调运算放大器AD851和数字电位器MCP41010组成的增益可变放大电路后，做二阶低通滤波，然后即可进入A/D转换器进行采样或进入LM339比较器进行整形。2.3A/D转换器为保证各通道采样数据的同步性及精度，选用了LINEAR公司的LTC1408芯片。LTC