关于多个单片机系统AD端并接一只电流互感器的问题==
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关于多个单片机系统AD端并接一只电流互感器的问题
用户名：hxc
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关于多个单片机系统AD端并接一只电流互感器的问题
在电力系统的三相交流采样中，一般是先通过一次电流互感器（如100A/5A）的二次侧接入微型精密电流互感器（如5A/2.5mA）的一次侧，然后2.5MA经过分压,以及的VREF/2抬高后直接送入单片机的AD输入口！这种采样如下所示：
但是现在由于需要将20至40个单片系统的电流采样全部共用这一个电流互感器，也就是说上图中的T1二次侧必须并联一只电阻，将输出电流转换为电压值，然后进LM324运算，并在输出端加一偏置电压使其零点抬高为1.65V，最后直接介入单片机的AD输入口，简单搭了一个电路如下，不知是否还有问题，请高手们指出：20至30个单片机采样系统的电流采样端全部并接在上图T1的二次侧，请大家指正！
用户名：maychang
注册时间： 11:09:00
LM358的1脚到LM324的1脚为何接一支270欧电阻？此电阻什么用也没有。
各单片机AD输入还不如都接到图中LM324的1脚，比接到T1二次侧要强。
用户名：hxc
注册时间： 8:35:00
非常感谢2楼的回答！
首先，我需要进一步解释的是：各单片机系统是一个完整的产品，而5A/2.5mA的电流互感器必须是外接的穿心式互感器。也就是说，这一只互感器要同时提供给很多单片机进行电流采样。那么直接将其二次侧的两根输出线并接到各单片机系统是肯定不行的了，所以我找到了一款穿心式互感器内部已经并好的一个电阻，这样其输出就为270欧*2.5mA=0.675V的电压信号了，然后再并接到各单片机系统的AD采样端。
& &您所建议的270欧电阻删掉的问题，我觉得应该不可以，270欧是分压用的，要是去掉了，（单片机的AD输入端还有一只1K的限流电阻）单片机AD输入端哪里还会有信号呢？
我的理解很肤浅，还请高手们指点！
用户名：hxc
注册时间： 8:56:00
再次感谢2楼的指点，让我还是发现了第2张图的一个问题。LM358的1脚是不应该连接到C13电容上的。原先是这样考虑的：互感器二次侧输出的电压信号经LM324跟随（其输入阻抗很大）然后再经LM358输出的1.65V抬高流过1K限流电阻最后进单片机的模拟输入端。
用户名：hxc
注册时间： 14:25:00
要是其他单片机系统的AD输入口都接到LM324的1脚，那样的话只要此台电路掉电，其他台肯定就没有模拟信号了。不过还是得谢谢你的建议!
用户名：le062
注册时间： 17:42:00
本帖最后由 le062 于
18:13 编辑
学习一下，正要测瞬时电流
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基于P89V51单片机的交流电参量检测系统设计
涂雪芹（重庆电力高等专科学校 电力系，重庆 400053）摘 要：本文介绍了电力系统交流电参量检测系统设计方法.采用同步采样法，将电流信号经互感器和I/V转换电路转换成电压信号.二者经互感器取样，一路送4046构成的锁相倍频电路产生32倍频采样控制信号，另一路送A/D转换器完成电压、电流信号的A/D转换.采集的电压、电流数据经由单片机进行电参量算法处理，结果送显示电路实时显示.该设计可实现同时对一路工频交流电的功率值、电压有效值、电流有效值等参数的测量.教育期刊网 关键词 ：P89V51单片机；锁相倍频；电参量中图分类号：TM93文献标识码：A文章编号：X（1-03引言随着我国电力事业的快速发展，经常会发生电网供电时由于电压过高或过低，从而引起电气设备被损坏的现象[1].近些年来，单片机在监测电力参数测量中得到了广泛应用[2].监测过程主要对电网信号进行数据采集，然后运用各种计算方法实现电参数的监测与分析[3,4].电力系统交流电参量检测系统不但可以对电网中的电压、电流实现准确的检测，而且可以对电网中的有功功率、无功功率和功率因数等相关电参量实现准确的检测.该设计正是基于单片机对电网中的交流电参量进行实时检测，系统主要由互感放大电路、锁相倍频电路、AD转换电路、控制电路、显示电路组成.互感器准确采集数据并传给单片机由其处理，完成电力系统交流电参量检测，并送显示电路实时显示.1 系统基本组成根据系统要实现的功能，设计采用交流同步采样技术对电压、电流采样，其硬件主要由电压与电流采样电路、A/D转换电路、锁相倍频电路、控制电路、显示电路组成，其系统基本组成如图1所示.系统由两个互感器分别对电流、电压做相应互感，然后由放大电路对信号放大，再通过选通开关4051和采样保持器LF398保持送给AD574，完成A/D转换，在软件的设计中先采样电流，再采样电压，采样数据由单片机读取并保存.当电流、电压值都采样并保存好后，单片机不再接收数据.这时的单片机的工作是根据功能按键的不同来处理数据，并将结果送7279显示，设计中数据采样采用同步采样方式实现，其同步采样信号是电压信号经过变换电路将交流信号变换为方波，方波经锁相倍频电路倍频32倍，产生同步采样信号控制AD574的采样，实现每周期32点的采样.2 硬件设计2.1 控制电路P89V51单片机作为本次系统设计的核心，其最小系统设计电路如图2所示.在复位电路中，当S1键按下，单片机信号清零，即原采样数据被清除，系统重新进行采样计算.2.2 电流采样放大电路HGI-01精密电流互感器是采用先进技术制造的小型仪用互感器，其特点是体积小，精密度高，特别适用于电力测量上的电量变送、交流采样微机变送器、微机保护装置.从负载能力分电阻直接取样和运放放大两种形式，本设计采用运放放大形式.为了能提高小信号的测量精度，采用可编程放大器设计，通过改变电流转换为电压的电阻大小，实现对不同信号大小的量程转换，电阻的切换由4052完成，如图3所示.图中，4052的1脚是1倍放大，5脚是10倍放大，2脚是100倍放大，4脚是1000倍放大.由于芯片的工作电压为5V，故输出最大为5V.2.3 电压采样放大电路设计采用HGV-01精密电压互感器，这是一种小型仪用互感器，其特点是体积小，精密度高，特别适用于电力测量上的电量变送、交流采样微机变送器.由于芯片的工作电压是5V，所以220V的交流电压必须转换为5V的交流电压.这里采用的是HGV-01型卧式交流电压互感器，并将电压通过4052选择性的放大，其中12脚是1倍，14脚是10 倍，15脚是100倍，11脚是1000倍.具体放大情况由检测到的工频交流电压大小来进行调节，以便获得最佳精确值，电路如图4所示.图中，当放大位为1时，对应的输入输出电压有效值为5V，由于采用电流型电压互感器，输入的额定值为1mA，考虑到输入电压波动10%，故输入电压为240V.2.4 波形变换电路为避免过零点毛刺的影响，提高系统的抗干扰能力，波形变换电路采用了滞回比较器电路，电路如图5所示.图中，R13为稳压二极管的限流电阻，稳压管采用2个5.6V构成双向稳压，其稳压值约±5.6V，为R14，R15决定滞回比较器的电压阀值，其：V+=5.6V/（100+3）kΩ*3kΩ≈0.163V，V-=-5.6V/（100+3）kΩ*3kΩ≈-0.163V.输出的±5.6V的脉冲经D2单相整形后变为5V左右的正脉冲，给锁相倍频电路提供同步信号，且电平匹配.2.5 同步锁相倍频电路由于电压存在波动，用时间设定采样周期会产生误差，对于高精度的测量仪器，设计时应尽量减少误差，所以系统采用了锁相环电路，把一个周期分为32段，而得到32个采样点，这样就大大减少了误差，提高了精度，锁相环电路的设计中，采用的是专门的芯片，这两片芯片可以有效地将采样的矩形信号进行倍频.CD4046锁相环采用的是RC型压控振荡器，外接C9和R17作为充放电元件，由于它的充电和放电都由同一个电容C1完成，故它的输出波形是对称方波.CD4046的最高频率约为1.2MHz，可以和AD574的转换频率25us相匹配.由于一个周期采样32个点，故选择了容易实现32倍频的CD4060计数器.CD4060是由一振荡器和14级二进制串行计数位组成.振荡器的结构可以是RC或晶振电路.reset为高电平时，计数器清零且振荡器停止工作.所有的计数器均为主-从触发器，在/clock的下降沿，计数器以二进制进行计数.在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟的上升和下降时间无限制.根据设计要求，设计的锁相倍频电路如图6所示.图中，从14输入一个周期的方波，4046的4脚测出有32倍频的方波输出.这样就得到同步采样一周期的32个采样信号.这样就将方波经由锁相倍频电路放大32倍作为AD574的启动、读信号和单片机的INT0的响应数字信号.这部分的实现是本设计得以实现同步采样的关键所在.2.6 A/D转换电路本设计要求采样数据分辨率≤1/255，尽管8位逐次比较型A/D转换器可以满足采样数据分辨率≤1/255，但不容易实现设计中所要的同步采样，故设计采用12位逐次比较型A/D转换器AD574，它的转换精度和采样转换时间以及所具有的启动采样控制端可以满足设计所需的各项指标.设计中将采样电流、电压的模拟量转换为数字量，其采样和读取由同步信号控制，转换完成后同步信号置单片机中断，由单片机读取数据并做相应的处理，所以设计时采用了AD574A，它是一种高速12位逐次比较型A/D转换器，内置有双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容元件即可构成一个完整的A/D转换器.基本电路如图7所示.图中，R8和R9都取100Ω，是AD574A的校零滑动变阻器，可以对AD574A进行校零，以提高最后的测量精度.3 软件设计设计中主要利用C-51语言来编写程序，完成软件的控制、采样、显示、各电参量计算分析等功能.主程序是整个系统软件的运行主体，各个子系统软件都必须经过它的调度，才能运行得当.根据设计的功能要求，主程序对系统进行初始化，初始化具体参数如下：（1）内存工作单元初始化：标志位初始化：BZ_0=0;电流显示标志位，BZ_1=0;有功功率显示标志位BZ_2=0;无功功率显示标志位，BZ_3=0;功率因数显示标志位读数标记初始化：wancheng=0x00，j=0x00；（2）控制位初始化，本设计通过P1.4控制模拟开关，初始化设为P1_4=0；通过P1.7控制AD574A转换，P1.7初始化为0，设置AD574为12位转换.（3）初始化外部中断INT0，设置为下降沿触发；（4）显示初始化，系统启动时显示初始化为Hell0字样.初始化后，启动AD，当中断来时，读A/D转换数据，单片机采集到数据后，调用滤波、电压有效值、电流有效值、有功功率、功率因数以及无功功率子程序计算出各个电参数值并通过显示电路显示，最后调用键扫程序，实现电参量的切换显示.系统通过将采样数据放大传送到A/D，进行变换后送入单片机计算，同时显示，软件设计将实现数据的传送、计算、显示，其主程序流程如图8所示.4 结束语完成了电力系统交流电参量检测系统的软硬件设计，用单片机与电子技术设计出了一个电力系统交流电参量交流同步采样电路，并将采样数据传送给以P89V51为主的单片机控制系统进行计算.设计的系统具有便捷的键盘、显示接口.能对交流电参量进行实时测量，可以对电压有效值、电流有效值等电参数进行实时测量.经测试该系统稳定、显示直观，性能稳定，测量精度较高，具有一定的实用价值.教育期刊网 参考文献：〔1〕廖建庆.便携式电网在线检测仪设计[J].电力系统保护与控制,9-202.〔2〕张迎新．单片微型计算机原理、应用及接口技术[M].北京：国防工业出版社,2004.〔3〕周晖,付娅,韩盟,等.基于粒子群算法的含大规模风电互联系统的负荷频率控制[J].电力系统保护与控制,):1-7.〔4〕廖建庆.发电机定子绕组局部放电超声波检测数据采集系统设计[J].宁德师范学院学报（自然科学版）,):42-45.
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技术实现步骤摘要
本专利技术涉及生活用品领域，具体地，涉及一种。技术介绍在日常生活中，锅盖是厨房必不可少的用品，但现有的锅盖在使用中经常碰到溢出的问题。技术实现思路本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种，以实现防溢锅的优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种，包括提纽、支撑架、气孔和翻板，提纽设置在支撑架的顶端，支撑架之间设置翻板，且翻板与支撑架的顶部采用轴承连接，所述提纽内设置单片机、电源模块和直流电机，所述气孔设置在翻板上，气孔内设置压力传感器，压力传感器的信号传输至单片机，单片机根据接收的信号控制直流电机动作，电源模块为单片机和直流电机提供电源，使用时，锅盖内的热气使的锅盖内气压增强，从而使压力传感器受压，当压力传感器检测到压力信号时，将检测的压力信号传输至单片机，单片机接收到压力信号后，控制直流电机工作，从而带动轴承转动，从而将翻板翻起，所述提纽的底部设置搅拌棒，搅拌棒的顶部通过轴承与提纽连接，且搅拌棒采用伸缩杆，当单片机接收到压力信号后，单片机控制搅拌棒伸长，当搅拌棒伸长后，单片机控制直流电机带动搅拌棒搅拌，平时搅拌棒处于收缩状态；所述压力传感器和单片机之间依次串联采样电路、滤波电路和放大电路，所述采样电路：包括运放器U1和运放器U2，电阻R1与运放器U1的同相输入端串联，运放器U1的同相输入端与运放器U1的反相输入端之间依次串联电阻R3和电阻R2，电容C1与电阻R3并联，电阻R3和电阻R2之间的节点接地，运放器U1的反相输入端与运放器U1的输...【详细说明在详细技术资料中】
技术保护点
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专利技术属性
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【说明书】：
现场运行的电流互感器铁心中，不是所有的能量都可以转化为励磁电流，有一部分为铁芯涡流损耗，而这部分涡流损耗与频率则不是线性关系，相对应的关系非常复杂，很难进行准确测量与计算。本实用新型经过大量的现场试验和理论验证，得出损耗的部分与频率存在一定的关系，如果不考虑这种非线性的关系，那么在折算的时候会产生巨大的误差，甚至错误。采用以上的计算方法，可以保证了测量准确性，可对互感器进行暂态特性进行分析，为电力系统的故障分析和整定计算提供理论依据。所述采样测量模块工作原理：通过采样测量模块的精密电阻取样将升压升流电源模块输出直流（0-415）V、（0-10）A到被测电流互感器的一次端；同时，升压升流电源模块输出的直流通过精密电阻取样、量程切换继电器和RMS转换芯片AD637至多路模拟开关芯片ADG509。以此同时，连接被测电流互感器的二次端和剩余二次端，经过电阻分压后的电压和电流信号再经过量程切换继电器和RMS转换芯片AD637至多路模拟开关芯片ADG509。AD637至多路模拟开关芯片ADG509将3路电压和电流信号传到A/D转换芯片LTC2440进行模数转换输出到单片机主板模块进行数据分析和计算。为了提高A/D转换芯片LTC2440精度，减小温度、湿度对设备的影响，采用基准芯片LM399建立高精度电压基准。本实用新型具有以下有益效果：利用这种测试原理，不需要输出大电流，可以与测试伏安性共用一个高准确度电压电流源即可。可以对国内最大的2A的电流互感器进行测试。在对套管互感器和GIS内互感器测试时，可以直接进行测试，整个测试过程仅仅需要几个小时，而常规测试需要近几天的时间，大大提高了工作效率，缩短了停电时间，给电力系统带来了巨大的经济效益。本实用新型解决了目前国内对500kV及以上电网系统的暂态电流互感器无法进行准确测量的现状，通过采用新的计算和测量原理，可以对暂态电流互感器的伏安特性、直流电阻、变比等项目进行全面、自动的测试，满足了电网安全运行的需要。并可根据测试结果对电流互感器暂态特性进行分析计算，为电力系统的故障分析和整定计算提供理论依据。对现场安装的套管电流互感器和GIS系统的电流互感器的自动测试，可以不需要拆卸就能进行现场检测和试验，将原来需要测试几天时间的测试项目减少到只需2小时即可全部测试完毕，提高了工作效率，减少停电时间，带来很大的社会和经济效益。附图说明图1为本实用新型的整体结构示意图；图2为本实用新型所述升压升流电源模块的原理图；图3为本实用新型所述变频谐振电路模块的原理图；图4为本实用新型所述单片机主板模块的原理图；图5为本实用新型所述采样测量模块的原理图。具体实施方式下面结合附图详细说明本实用新型。一种电流互感器暂态特性测试仪，由升压升流电源模块、变频谐振电路模块、单片机主板模块和采样测量模块组成；其中，所述升压升流电源模块、变频谐振电路模块、单片机主板模块和采样测量模块依次相连，所述升压升流电源模块再与采样测量模块相连。本实用新型所述升压升流电源模块主要功能是将输入（0-220）V交流电转换为（0-415）V、（0-10）A稳定、可调的直流电。如图2所示，本实用新型升压升流电源模块由LC虑波装置、整流桥BU808、MOSFET放大管IRFP460、保护装置和LRC虑波回路依序连接构成，其中MOSFET放大管IRFP460还连接PWM控制芯片KA3525，PWM控制芯片KA3525与分压器芯片MCP41010-I/SN连接，分压器芯片MCP41010-I/SN又与主板控制芯片MSP430F149连接。本实用新型所述MOSFET放大管IRFP460的控制采用PWM控制芯片KA3525，其输出电压由数字电位器MCP41010-I/SN来调整；当调至200V时，调压的控制权交由主板控制芯片MSP430F149和SA8382芯片，SA8382利用软件设置，将200V分为二进制256等分来调整其输出。本实用新型所述单片机主板模块采用双单片机主板控制芯片MSP430F149和人机交互芯片MSP430F149进行操控。如图3所示，本实用新型所述变频谐振电路模块由主板控制芯片MSP430F149、脉宽调制芯片SA8382、光耦器件6N137、驱动器件IR2101、MOSFET放大管IRFP460、差分保护芯片LM358、保护控制芯片555依序连接组成闭合回路；其中驱动器件IR2101、MOSFET放大管IRFP460分别连接保护电路；光耦器件6N137还与保护控制芯片555连接。当驱动电路发生故障时，信号可通过保护控制芯片555和差分保护芯片LM358进入主板控制芯片MSP430F149和光耦器件6N137，并通过光耦器件6N137快速隔离。本实用新型所述单片机主板模块中的主板控制芯片MSP430F149与变频谐振电路模块、采样测量模块、控制继电器和JTAG接口连接；所述人机交互芯片MSP430F149与液晶显示、键盘、触摸屏、SD/CF/USB卡存储、串口RS232和JTAG接口连接。图2中，升压升流电源模块主要功能是将输入（0-220）V交流电转换为（0-415）V、（0-10）A稳定、可调的直流电。首先将接入的交流电进行LC整流滤波，通过整流桥BU808将其变为直流电，再通过加强型MOSFET管IRFP460进行电压开关调整放大，最后通过滤波保护回路输出（0-415）V和（0-10）A直流电。其中，所述加强型MOSFET管IRFP460的控制采用PWM控制芯片KA3525，其输出电压由数字电位器MCP41010-I/SN来调整。当调至200V时，调压的控制权交由主板控制芯片MSP430F149和SA8382芯片，SA8382利用软件设置，将200V分为二进制256等分来调整其输出正弦波的幅度来完成（0-200）V的调整，可方便灵活地调整各个幅值。图3中，变频谐振电路模块原理图所示，变频谐振电路模块由单片机主板模块控制芯片MSP430F149信号至脉宽调制芯片SA8382，通过光耦器件6N137的隔离，进入MOSFET管的驱动器件IR2101，并最终进入MOSFET的栅极（G极），调压信号的电源进入MOSFET的漏极（D极）,MOSFET的源极（S极）得到的即是通过变频电源转化后的电源，同时该信号通过保护控制芯片555和差分保护芯片LM358进入主板控制芯片MSP430F149和光耦器件6N137内，以便当驱动电路发生故障时，可将信号快速传递给单片机主板控制芯片MSP430F149，并通过光耦器件6N137快速隔离。如图4所示，为单片机主板模块原理图，单片机主板模块为本实用新型的核心部分，主要完成数据分析、运算、控制和存储交互等功能。所述单片机主板模块采用双单片机主板控制芯片MSP430F149和人机交互芯片MSP430F149进行操作与控制。主板控制芯片MSP430F149通过与变频谐振电路模块、采样测量模块、控制继电器和JTAG接口的连接，完成操作、控制、通信和传输功能；人机交互芯片MSP430F149通过与液晶显示、键盘、触摸屏、SD/CF/USB卡存储、串口RS232和JTAG接口进行连接，完成设备人机交互、控制输入、结果反馈、显示、键盘操作和SD/CF/USB卡存储。双单片机主板控制芯片MSP430F149和人机交互芯片MSP430F149计算电流互感器暂态特性算法如下所示：电力系统短路电流瞬时值的计算公式为：
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