DSP与CPLD的输电线路局部气象监测装置设计

文章摘要：2．3 电源和时钟电路VC33的电源电路采用TI公司的双电源应用芯片TPS767D318。其外围I／O工作电压DVDD为3．3 V，而其核心的工作电压CVDD为1．8 V。电源电路如图2所示。除了在正常运行时工作电压要稳定外，VC33还要求上电过程中保证CVDD端电压不能超过DVDD端电压0．6 V，采用肖特基限位整流器DL5817来提供此安全保证。二极管D1和D2起到钳位CVDD、DVDD两个工作电压的作用。在TPS767D318的电压输出端均接有较大容量的电容，用于处理电压输出起始阶段非常大的暂态电流，以免烧坏VC33。VC33强化了时钟配置功能，可提供多种时钟工作方式。设计中用外部有源时

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　　2．3 电源和时钟电路

　　VC33的电源电路采用TI公司的双电源应用芯片TPS767D318。其外围I／O工作电压DVDD为3．3 V，而其核心的工作电压CVDD为1．8 V。电源电路如图2所示。

　　除了在正常运行时工作电压要稳定外，VC33还要求上电过程中保证CVDD端电压不能超过DVDD端电压0．6 V，采用肖特基限位整流器DL5817来提供此安全保证。二极管D1和D2起到钳位CVDD、DVDD两个工作电压的作用。在TPS767D318的电压输出端均接有较大容量的电容，用于处理电压输出起始阶段非常大的暂态电流，以免烧坏VC33。VC33强化了时钟配置功能，可提供多种时钟工作方式。设计中用外部有源时钟、内部时钟电路不启振、内部倍频系数为1的时钟工作方式。

　　2．4 数据采集系统

　　系统应该监测的基本参数包括：环境温度、湿度、大气压力、风速和风向等参数。除了风向外，其余都是模拟量。为了把连续的模拟量转换为能被VC33处理的离散的数字量，必须设计A／D转换电路。

　　ADI公司的AD7874为自带采样／保持、4通道同时采样、高精度的12位数据采集A／D芯片，适合水源热泵工质某点的温度和压力的同相位采集。其输入信号范围为±10 V，单通道采样频率可达29 kHz。AD7874输入通道的多路复用通过选用Phillips公司的16选1多路模拟转换开关HEF4067来实现。由于水源热泵节能最优控制为动态实时测控，且水源热泵热工动态过程相对缓慢的特点，对各个模拟量采集频率设定为24 Hz，即每秒24个点。

　　2．4．1 大气压力测量

　　大气压力测量泵的工质压力、水压力到电压信号的转换由Siemens公司的QBE620-P16压力变送器实现。QBE620-P16既适用于气体，也适用于液体，温度工作范围宽，适合输电线路的恶劣运行现场。外加工作电压范围为DC 18～33 V，测量压力范围为0～232 psi。测量信号输出DC 0～10 V，经有源滤波和抗混叠电路后输入AD7874，由AD7874完成A／D转换。

　　一般认为，压力变送器的测量压力与输出直流信号之间的关系为线性变换，但实际上线性度并不为零。在压力测量范围较大时，由线性度引起的测量系统误差不能忽略，应根据试验数据进行校准。

　　2．4．2 环境温度测量

　　输电线路覆冰与温度紧密相关，温度的测量精度直接决定着覆冰预测的精度。本设计中温度传感器选三线制Pt100铂电阻温度传感器，按照国际温度标准ITS-90：

　　其中，RPt为Pt100的电阻值，T为温度。电阻信号必须转换为直流电压信号后才能进行A／D转换。采用三线制热电阻，是因为三线制可消除长线引起的附加电阻带来的测量误差。

　　图3为高精度温度测量电路。热电阻阻值必须转换成电压或电流信号才能输入A／D电路。XTR103为BURR-BROWN公司生产的以Pt100热敏电阻(或其他类型)为激励、输出4～20 mA直流电流的高灵敏度变送器。其内部集成的二阶校正线性化电路能够实现Pt100阻值到直流电流的线性转换，广泛应用于工业过程控制、工厂自动化、SCADA等领域。精密电流／电压转换器RCV420实现直流电流到直流电压的转换。

　　XTR103输出电流信号IO与Pt100阻值RPt的函数关系为：

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