ARM的等精度測頻在機組轉速測控中的應用

3 在ARM 測量系統中的實(shí)現方案

　　應用等精度測量方法，機組轉速測控系統采用ARM7的LPC2214為CPU，LPC2214具有2個(gè)32位的定時(shí)器／計數器，每個(gè)定時(shí)器／計數器具有如下特性E ：

　　1)帶可編程32位預分頻器的32位定時(shí)器／計數器。

　　2)每個(gè)定時(shí)器的4個(gè)32位捕獲通道可在輸入信號跳變時(shí)捕獲定時(shí)器的瞬時(shí)值。捕獲事件可選擇產(chǎn)生中斷。

　　3)4個(gè)32位匹配寄存器：① 連續操作，可選擇在匹配時(shí)產(chǎn)生中斷；② 匹配時(shí)停止定時(shí)器，可選擇產(chǎn)生中斷；③ 匹配時(shí)復位定時(shí)器，可選擇產(chǎn)生中斷。

　　4)每個(gè)定時(shí)器有4個(gè)對應于匹配寄存器的外部輸出，具有下列特性：① 匹配時(shí)置低電平；② 匹配時(shí)置高電平；③ 匹配時(shí)翻轉；④ 匹配時(shí)不變。

　　本系統中采用了定時(shí)器／計數器0的匹配功能，用來(lái)控制閘門(mén)時(shí)間，定時(shí)器／計數器1的捕獲功能，用來(lái)監測被測信號。被測信號通過(guò)硬件整形電路變成與其頻率一致的方波信號，接入定時(shí)器／計數器1的捕獲管腳，開(kāi)放其捕獲中斷功能，軟件響應中斷并進(jìn)行相應的處理。計數頻率為2．211 840 MHz，閘門(mén)時(shí)間為0．5 s，誤差為1111 ，其中，1212 ，所以可以得出，理論上，等精度測頻在本系統中的測量精度優(yōu)于 ，完全可以滿(mǎn)足工程需要。

　　在水輪機轉速測控系統中，為提高測量的可靠性，采用電氣(機端殘壓)信號和齒盤(pán)機械脈沖信號2種信號類(lèi)型同時(shí)輸入的測量方式，計算得到的頻率值用于顯示，開(kāi)出控制等。測量系統電路結構框圖如圖2所示。

　　系統程序主要包括初始化定時(shí)器／計數器，捕獲中斷處理，頻率計算，顯示，開(kāi)出控制等子程序，系統流程如圖3所示。

　　使用RIGOL函數／任意波形發(fā)生器，產(chǎn)生頻率變化的正弦波形：① 500 S內模擬波形頻率從100 Hz下降到0．2 Hz，下降梯度為0．199 6 Hz／s； ②模擬波形頻率從100 Hz下降至1 Hz再從1 Hz上升至100 Hz，每10 Hz持續18 S；③每0．5 s記錄一次測量數據，分別得到如圖4所示波形1和波形2。

　　實(shí)驗證明，利用等精度測頻方式頻率，可以在整個(gè)測量范圍內取得比較高的測量精度，本測試系統的最大相對誤差小于1O～。閘門(mén)時(shí)間為0．5 S，可快速反應機組轉速的變化。

　　4 結語(yǔ)

　　等精度測量方法與傳統測量的測頻法和測周法相比，能夠實(shí)現全頻段內等精度，大大提高了測量精度。試驗結果表明，在水輪機轉速測控系統中應用等精度測量方法，測量的最大相對誤差優(yōu)于 ，閘門(mén)時(shí)間可變，能夠快速反應機組轉速的變化。開(kāi)發(fā)的SJ一22D微機轉速測控裝置已在多個(gè)水電站(廠(chǎng))投入應用，運行準確可靠。