基于ARM920T的嵌入式電力參數檢測系統(tǒng)設計

時間：2009-06-20 20:02:00

關鍵字：嵌入式系統(tǒng)設計電力參數檢測 ARM920T

手機看文章

掃描二維碼
隨時隨地手機看文章

[導讀]0 引言隨著社會經濟和科學技術的飛速發(fā)展，電力機車、地鐵和電動汽車等將得到廣泛的應用。這些用電設備的電能變換與控制系統(tǒng)均采用雙向變流設備來實現節(jié)能運行。因此，電力參數檢測裝置對能量的雙向計量問題越來越受

0 引言

隨著社會經濟和科學技術的飛速發(fā)展，電力機車、地鐵和電動汽車等將得到廣泛的應用。這些用電設備的電能變換與控制系統(tǒng)均采用雙向變流設備來實現節(jié)能運行。因此，電力參數檢測裝置對能量的雙向計量問題越來越受到人們的關注，并已成為電能檢測與計量技術發(fā)展的重要方向之一。

傳統(tǒng)的電力參數檢測裝置一般都是基于單片機或DSP設計的，前者受運算速度和處理數據能力的限制，越來越難以滿足目前電力參數檢測裝置的需要；而后者的輸出控制能力又較差。為此，本文介紹了一種以ARM920T為核心并嵌入Linux操作系統(tǒng)的電力參數檢測裝置。

1系統(tǒng)硬件設計 電力參數檢測裝置的硬件部分采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)和ARM結合的開發(fā)平臺，不僅具有較強的數字信號處理能力，而且系統(tǒng)可靠性和實時性也較高，圖1所示是其硬件結構框圖。

1.1核心微處理器

本系統(tǒng)采用深圳優(yōu)龍公司的ST2410為核心開發(fā)板，該板是一款基于ARM920T內核的16／32位RISC嵌入式微處理器．該處理器的工作頻率高達203 MHz。

該系統(tǒng)充分利用ST2410豐富的外設接口go簡化了外圍接口電路的設計。通過UART或USB接口都可實現宿主機與目標機的通信，ST2410集成有一個含有采樣和保持功能的10位ADC模塊，其最大轉換速率為500 ksps，而且采樣通道數和通道的采樣順序可以通過編程來決定。該模塊還具有16位模數轉換結果寄存器，模數轉換的啟動和停止方式非常靈活，并可以通過軟件設置來啟動模數轉換功能，也可以通過查詢或中斷方式來判斷其自帶的8通道10位A／D轉換器是否可對外部的模擬信號進行采樣。另外，ST2410上還自帶117個GPIO口，通過這些接口可以進行LED和按鍵的擴展。

此外，還嵌入了功能強大的Linux操作系統(tǒng)。由于Linux是自由軟件，因此，用戶可以自行編譯內核，修改和擴充操作系統(tǒng)。最重要的是Linux是全面的多任務和真正的32位操作系統(tǒng)，其內核十分穩(wěn)定、小巧靈活、易于剪裁，這些都為系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行提供了基礎。

1.2信號采集單元的設計

信號采集單元的作用是采集交流電壓與電流信號，它將采集的信號調理成0～3.3 V后送到處理器進行處理，以滿足A／D輸入要求。

(1)傳感器的選擇

本設計選用的LTS25-NP多極電流傳感器和IN28-P電壓傳感器具有反應時間快、共模抑制比強、低溫漂與頻帶寬、抗外界干擾能力強、精度高、線形度好等優(yōu)點。

(2)前置放大

由于差動放大器的輸入阻抗很高，對信號源索取的電流很小，可以提高共模抑制能力和測量精度。因此，前置放大器一般采用差動輸入法對信號進行處理。

(3)濾波

經檢測，感性負載上的電壓與電流波形都不是標準的正弦波(其基波是正弦波)，因此，為了得到平滑的正弦波，需要濾掉高次諧波。而要設計濾波電路，通?？刹捎枚A有源帶通濾波電路來取得較好的濾波效果，其波形如圖2所示。

(4)電平轉換

電流傳感器LTS25-NP的輸出帶有2.5 V直流分量，而S3C2410芯片上A／D的輸入范圍為0～3.3V，因此，要設計電平轉換電路，以使其消除電流傳感器輸出帶的2.5 V直流分量，并進行電平轉換，使其滿足A／D端口的電壓輸入范圍。

(5)隔離

為了保護芯片不受外界干擾而損壞，設計時在信號輸入通道上應采取隔離措施。由于數據采集所得到的是模擬信號，不能用普通的光電耦合器來進行隔離，所以，本系統(tǒng)選用ISO124線性光耦，該光耦具有1：1的傳輸比，線性度達0.1％，足以滿足系統(tǒng)要求。