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一種多路信號(hào)幅值測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2012-12-23
交、直流信號(hào)幅值的測(cè)量和顯示是有些儀器儀表的必備功能，從顯示的形式來看，常見的有兩種形式：指針式和數(shù)字式。對(duì)有固定輸入信號(hào)性質(zhì)（如：交流、直流、電壓、電流等）和范圍（信號(hào)幅值區(qū)間）的測(cè)量部件，人們熟稱為表頭。
對(duì)于有多路被測(cè)信號(hào)需測(cè)量的場(chǎng)合，若仍采用上述模式進(jìn)行測(cè)量，可有兩個(gè)途經(jīng)：1）在A/D轉(zhuǎn)換前加切換開關(guān)；2）配備多個(gè)數(shù)字表頭。以途經(jīng)1）的方式來測(cè)量多路信號(hào)的幅值，其對(duì)多路信號(hào)的幅值的測(cè)量是依次進(jìn)行的，由于表頭的"慣性"，在進(jìn)行信號(hào)切換后，表頭需要有一段穩(wěn)定時(shí)間，才能準(zhǔn)確地讀數(shù)，兩相鄰信號(hào)的幅值相差越大則需要的穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng)。人們最為熟悉的數(shù)字萬用表就這種模式。以這種模式來快速（甚至同時(shí)）測(cè)量多路信號(hào)的幅值顯然辦不到。
由于單片機(jī)有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，只要輸入給單片機(jī)的信號(hào)與被測(cè)信號(hào)之間存在一個(gè)固定的函數(shù)關(guān)系（最簡(jiǎn)單的是正比例關(guān)系）便可實(shí)現(xiàn)測(cè)量。輸入給單片機(jī)的信號(hào)可有兩種形式：一種是采用A/D轉(zhuǎn)換芯片而獲得的編碼信號(hào)；另一種是采用V/F轉(zhuǎn)換芯片而獲得的頻率信號(hào)。一般情況下單片機(jī)采用5V電源供電，邏輯電平為TTL電平。為了簡(jiǎn)單，系統(tǒng)內(nèi)的其它芯片應(yīng)向單片機(jī)看齊。為此，A/D轉(zhuǎn)換或V/F轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)應(yīng)為0~5V模擬電平，該模擬電平是經(jīng)信號(hào)比例（分壓器電路）設(shè)置后獲得的，它正比于輸入信號(hào)的大小。對(duì)于交流信號(hào)而言，信號(hào)的幅值指的是"有效值"， 交流信號(hào)經(jīng)AD/DC轉(zhuǎn)換后便可獲得有效值。對(duì)于直流信號(hào)，經(jīng)極性處理后就可進(jìn)行A/D或V/F轉(zhuǎn)換。若被測(cè)信號(hào)為電流形式的信號(hào)，則還需進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換，對(duì)mA級(jí)以上的信號(hào)可采用電流互感器來進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換，mA級(jí)以下的信號(hào)則需采用運(yùn)算放大器電路來進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換。
實(shí)際應(yīng)用表明在一般的信號(hào)幅值測(cè)量且有單片機(jī)支持的場(chǎng)合，利用LM331來進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換具有精度高、線性度好、成本低、使用方便等優(yōu)勢(shì)。在圖4所示的設(shè)計(jì)方案中，由于89C52讀取8253的計(jì)數(shù)值非?？?，相對(duì)于采樣的時(shí)間而言幾乎是同時(shí)的。比起巡回采樣的方式來，本設(shè)計(jì)方案的速度優(yōu)勢(shì)是明顯的，基本上與信號(hào)路數(shù)無關(guān)。由于單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展8253非常容易，頻率信號(hào)又便于遠(yuǎn)距離傳輸和隔離，本設(shè)計(jì)方案也適用于有更多路信號(hào)的遠(yuǎn)距離巡回檢測(cè)系統(tǒng)。
來源 電能質(zhì)量分析儀 http://www.sisans.cn/
對(duì)于有多路被測(cè)信號(hào)需測(cè)量的場(chǎng)合，若仍采用上述模式進(jìn)行測(cè)量，可有兩個(gè)途經(jīng)：1）在A/D轉(zhuǎn)換前加切換開關(guān)；2）配備多個(gè)數(shù)字表頭。以途經(jīng)1）的方式來測(cè)量多路信號(hào)的幅值，其對(duì)多路信號(hào)的幅值的測(cè)量是依次進(jìn)行的，由于表頭的"慣性"，在進(jìn)行信號(hào)切換后，表頭需要有一段穩(wěn)定時(shí)間，才能準(zhǔn)確地讀數(shù)，兩相鄰信號(hào)的幅值相差越大則需要的穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng)。人們最為熟悉的數(shù)字萬用表就這種模式。以這種模式來快速（甚至同時(shí)）測(cè)量多路信號(hào)的幅值顯然辦不到。
由于單片機(jī)有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，只要輸入給單片機(jī)的信號(hào)與被測(cè)信號(hào)之間存在一個(gè)固定的函數(shù)關(guān)系（最簡(jiǎn)單的是正比例關(guān)系）便可實(shí)現(xiàn)測(cè)量。輸入給單片機(jī)的信號(hào)可有兩種形式：一種是采用A/D轉(zhuǎn)換芯片而獲得的編碼信號(hào)；另一種是采用V/F轉(zhuǎn)換芯片而獲得的頻率信號(hào)。一般情況下單片機(jī)采用5V電源供電，邏輯電平為TTL電平。為了簡(jiǎn)單，系統(tǒng)內(nèi)的其它芯片應(yīng)向單片機(jī)看齊。為此，A/D轉(zhuǎn)換或V/F轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)應(yīng)為0~5V模擬電平，該模擬電平是經(jīng)信號(hào)比例（分壓器電路）設(shè)置后獲得的，它正比于輸入信號(hào)的大小。對(duì)于交流信號(hào)而言，信號(hào)的幅值指的是"有效值"， 交流信號(hào)經(jīng)AD/DC轉(zhuǎn)換后便可獲得有效值。對(duì)于直流信號(hào)，經(jīng)極性處理后就可進(jìn)行A/D或V/F轉(zhuǎn)換。若被測(cè)信號(hào)為電流形式的信號(hào)，則還需進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換，對(duì)mA級(jí)以上的信號(hào)可采用電流互感器來進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換，mA級(jí)以下的信號(hào)則需采用運(yùn)算放大器電路來進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換。
實(shí)際應(yīng)用表明在一般的信號(hào)幅值測(cè)量且有單片機(jī)支持的場(chǎng)合，利用LM331來進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換具有精度高、線性度好、成本低、使用方便等優(yōu)勢(shì)。在圖4所示的設(shè)計(jì)方案中，由于89C52讀取8253的計(jì)數(shù)值非?？?，相對(duì)于采樣的時(shí)間而言幾乎是同時(shí)的。比起巡回采樣的方式來，本設(shè)計(jì)方案的速度優(yōu)勢(shì)是明顯的，基本上與信號(hào)路數(shù)無關(guān)。由于單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展8253非常容易，頻率信號(hào)又便于遠(yuǎn)距離傳輸和隔離，本設(shè)計(jì)方案也適用于有更多路信號(hào)的遠(yuǎn)距離巡回檢測(cè)系統(tǒng)。
來源 電能質(zhì)量分析儀 http://www.sisans.cn/
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