发电机电气参数采集传输系统设计的研究

流程图的说明：

接触采集部分是系统的参数采集部分。它将所需采集的电气参量采集送进该系统中，并进行初步处理变化（如降电压，降电流等），为后面部分服务。金属探测器| 试验机| 扭力计| 流速仪| 粗糙度仪| 流量计| 平衡仪|

变化处理部分是对接触采集部分所送出的信号进行各种变化处理加工，如对信号进行滤波，整流，模/数转换等等。经过这样的变化处理使之变为一些合乎需要的数字参数信号输出，以利于以后对信号进行数字处理。

输进接口部分是将被第二部分电路进行变化处理过的信号送进单片机进行处理。

单片机部分和监测控制中心相连，对第二部分输出的数字信号进行一定的处理，然后将所需要的符合要求的这些数字信号送进监控中心。

上述各个部分都是功能模块的含义，在实际工作中，这些功能块所表达的具体装置或仪 器的伸缩性是很大的。

本模块是采集并输出可以直观识别被采集对象中人们所需要的某些参数信号，不管中间 经过多少环节的变化，在这些变换中必须真实地从信号参数采集源点把所需的信息通过其载 体传输到输出端，整个过程不失真也不受干扰，这就要求系统本身具有不失真传输信号的能 力，还需要具有在外界各种干扰情况下能够提取信号中所包含的有用信息的能力。

在设计之前，需要对系统要求作具体的了解和分析。

①被采集对象的极限变化范围和常用范围；②参数采集所要求的精度和正确度；③输出要求，输出形式，参数的标准化要求；④被采集对象的变化情况，动态精度要求；⑤被采集对象的性质；⑥使用环境、温度、湿度和气压等。

设计过程：

(1)方案选择。为了设计一个符合要求的系统，首先是选择一个理想的方案，在设计之前，提出几种可能的方案，然后进行比较，最后选择一个最佳方案。
(2)系统各部分结构形式的确定。方案确定后，综合工作原理、精度要求及元器件、材料工艺的可能性来确定系统各电路部分结构形式。
(3)各个环节的设计与制造。在系统的结构形式确定后，对各组成环节进行设计，包括机械、电气线路的设计和元器件的选择。
(4)总装调试和实验分析。各环节设计制造完成后与模拟的被采集对象相联系进行总装和调试。进行对整个系统的整体分析和评估。

在单片机部分中，硬件和软件对系统都很重要，因此要留意硬件设计和软件设计两大部分。

2系统框图

由于发电机输出的是高电压、大电流。一般普通的采集丈量工具无法直接进行采样工作。所以首先需要对输出的电压和电流进行初步的降压和降流，可以在发电机的输出线端分别接电压互感器和电流互感器，将大电流和高电压转换成适合于普通采集丈量工具工作的电压和电流。假如经过互感器转换过的电压和电流还是大于本系统所用器件的电压和电流的额定值或安全值，那么还可以选择降幅电路对电压和电流进行进一步降幅，使它们完全符合整个系统的幅值要求，最好留有一定的裕度。

本系统要求采集的电压和电流是50 Hz的正弦波。在理想情况下，发电机的输出电压和输出电流应该是频率为50 Hz的标准正弦波。但是，由于受到各种因数的影响，如发电机转子转速的波动，运行环境的改变等等，都会引起输出波形的畸变，即在波形中除了50 Hz的标准正弦波外还有其他谐波分量（主要是高次谐波）。因此系统还需要有滤波电路，对经降幅电路输出的电压和电流进行滤波，使输出只是50 Hz的标准正弦波。

单片机的输进只能是数字信号，而前面都是模拟量，所以需要加上模/数转换器，把从前面传输过来的电气参数模拟量转换为数字量，再经该A/D转换器送进单片机。

由于本数据采集传输系统采集传输的是电压和电流的有效值，而经滤波电路传输出的波形是50 Hz的正弦波，因此为了得到电压和电流的有效值，还要在滤波电路和模/数转换器之间再加上一个整流电路，把正弦波转换为直流，以方便系统采集电压和电流的有效值。

为了在正确地触发单片机开始工作，可以在滤波电路和单片机的中断接口之间接一个电压比较电路或过零比较电路。当滤波电路对从前面的互感器和降幅电路传输出的电气参数信号进行滤波后，在后加一个支路，滤波后的电气信号从该支路经电压比较电路（过零比较电路）进进单片机的外中断接口，用于单片机的触发工作或其他用途，因此要对单片机的中断口进行公道的设置。

3 结语

介绍了一种发电机电气参数微机采集传输模块的设计方法，参照该方法在实际中可以设计出较满足的采集传输系统。