[发明专利]一种高压交变信号采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及信号采集系统，尤其涉及一种高压交变信号采集系统。

背景技术

现有高压交变信号采集系统包括降压电路、整流电路、直流信号调理电路和AD采集电路原理框图。降压电路：将高压信号变换成AD采集电路输入端所能承受的低压信号；整流电路：将交变信号整理成直流信号；直流信号调理电路：将AC-DC变换后的直流信号做滤波等调理；AD采集电路：将模拟量信号转化成数字量信号输出。前述现有技术存在以下缺点：

1、采集精度低，且整流电路中的器件受温度影响较大；

2、高压信号采集模块在采集端电压上电期间，会产生一个很高的高压浪涌。极难抑制此高压浪涌，极易对AD采集电路造成不可恢复的损坏；

3、利用现有技术的产品只能完成一种频率的高压信号采集，当需要同时采集多种频率的电压信号时，就需要多个品种的采集电路才能实现，使得产品的应用有很大的局限性；

4、采用软件算法实现，速度有局限性，对于外界干扰不易滤除，适应性差。

发明内容

本发明是为了解决上述不足，提供了一种高压交变信号采集系统。

本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种高压交变信号采集系统，其特征在于：由分压电路、高速信号采集电路、隔离电路、单片机的数据处理电路以及串行数据总线组成；所述单片机的数据处理电路通过数据拟合算法和加权处理，将高速信号采集电路采集的高压变频信号进行解算，并通过串行数据总线向外发送，从而实现高压(36V～1000V)交变频率(0Hz～440Hz)信号的实时采集和发送。

所述分压电路是将高压交变信号变换为低压交变信号；为达到有效抑制高压浪涌对后端电路的损坏，前端分压电路将高压信号降至80mV左右的低压信号，高压浪涌也随之减小；并且此技术减少了使用元器件种类和数量。

所述高速信号采集电路采用24位高速AD转换芯片，提高了采集精度，且AD转换后的数字量信号通过串行端口输出；通过串行端口通信，大大降低了对后端电路损伤的可能。

所述隔离电路包括两部分，第一部分是高速信号采集电路将转换后的数字量信号经过隔离输出至单片机；第二部分是单片机的数据处理电路将数据处理后经过隔离输出至RS232/RS422端口，再由RS232/RS422端口上报给上位机；RS232/RS422端口采用ESD技术，有效防止静电的损坏。

所述单片机的数据处理电路作为整个高压交变信号采集系统的MCU，即控制着整个系统的工作流程又处理所有由信号采集电路传送的数据，最后完成于上位机的数据交换。

所述电源输入采用了滤波、过流、过压相关技术，且对反向直流电源输入有保护装置；采用此技术有效的提高了产品的可靠性、安全性。

所述串行数据总线通过RS232或RS422两种端口与上位机进行数据交换，通信协议分为3层：

1、物理层：电气连接采用RS232/RS422标准协议；

2、传输层协议：通信协议约定上位机发送数据帧的长度为6字节，高压交变信号采集系统程序发送数据帧的长度为29字节，1个起始位，8个数据位，无校验位，1个停止位；波特率为9600bps，通信方式为单工通信方式；数据帧的频率为4Hz；

3、应用层协议：数据通信以帧为单位进行。

表1数据通信帧格式

接收帧0x23，0x30，0x31，0x41，0x0d，0x0a发送帧0x3e+7路(每路4字节)电量值

本发明与现有技术相比的优点是：

1、本发明采用的是24位的高速AD转换芯片，且在数据处理方面做到了实时更新和对数据进行了加权处理。这样既解决了原有技术产品采集精度低、抗干扰能力弱的问题，又解决了原有技术产品只能完成一种频率的高压信号采集的问题；