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基于單片機的高壓開(kāi)關(guān)柜觸頭溫度監測系統設計

作者: 時(shí)間:2016-11-30 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏
發(fā)電廠(chǎng)內部控制發(fā)電機組運行的一系列開(kāi)關(guān)柜是重要的電器設備,對其觸頭溫度實(shí)施在線(xiàn)監測尤為重要。設備內部要求高低壓隔離使得監測裝置朝著(zhù)非接觸式檢測方向發(fā)展,目前大多采用無(wú)線(xiàn)電方式進(jìn)行傳輸,但也存在著(zhù)傳感器組網(wǎng)和功耗問(wèn)題。本文采用低頻喚醒的方式設計無(wú)線(xiàn)采集模塊,讓它工作在瞬時(shí)發(fā)送,長(cháng)時(shí)休眠的模式下,在低頻喚醒信號中加入地址信息,每次只有效喚醒一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度采集,有效避免了多個(gè)無(wú)線(xiàn)采集模塊同時(shí)發(fā)送信息的沖突問(wèn)題,用時(shí)分復用和碼分復用相結合的方式實(shí)現了多個(gè)傳感器組網(wǎng)。

1 系統工作原理及硬件設計

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201611/323837.htm

觸頭溫度監測系統框圖如圖1所示。

每個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜有六個(gè)觸頭溫度需要監測,下位機為置于觸頭臂上的無(wú)線(xiàn)采集模塊,主要完成溫度數據的采集及無(wú)線(xiàn)發(fā)送。上位機為置于高壓開(kāi)關(guān)柜外表面的無(wú)線(xiàn)接收模塊,主要完成對應開(kāi)關(guān)柜內的溫度數據接收存儲、液晶顯示及上傳報警。上位機定時(shí)發(fā)送125 kHz低頻喚醒信號,下位機被喚醒后回傳433 M觸點(diǎn)溫度信息。

測溫模塊中的微控制器采用了TI公司的16位超低功耗單片機MSP430F1132,無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片采用了TI公司的極低功耗的單片收發(fā)芯片CC10 00。

下位機利用MSP430F1132內部10位AD轉化模塊與美信公司的MAX6613低功耗模擬溫度傳感器完成溫度采集和編碼;低頻喚醒部分由低頻喚醒信號接收芯片ATA5283構成,定時(shí)接收上位機發(fā)送的125 kHz的低頻喚醒信號,被喚醒后啟動(dòng)CC1000射頻模塊完成一次溫度采集上傳,其余時(shí)間單片機進(jìn)入休眠狀態(tài),CC1000射頻模塊進(jìn)入掉電模式。電源采用電流感應方式從電力線(xiàn)路上獲取能量,結合穩壓器件和超級電容實(shí)現穩定的電能輸出。

上位機的低頻喚醒部分由低頻喚醒信號發(fā)送芯片ATA5276構成,結合單片機定時(shí)發(fā)送125kHz的帶有地址信息的低頻喚醒信號,每次喚醒一個(gè)下位機,然后接收存儲它上傳的觸點(diǎn)溫度信息,采集完六個(gè)下位機的信息后等待PC輪詢(xún)時(shí)上傳。

1.1 上位機硬件設計

低頻喚醒信號發(fā)送電路如圖2所示,主要由ATA5276芯片和MSP430F1132單片機組成。

MSP430F1132是TI公司推出的一款的16位超低功耗單片機,集成了較多的片上外圍資源,包括一個(gè)16位的定時(shí)器、10位速率為200 kbps的AD轉化器、8K+256B的FLASH、256B的RAM,圖2中所示,MSP430F1132共有20個(gè)引腳,其中兩個(gè)八位并行數據接口P1(P1.0-P1.7)、P2(P2.0-P2.5),這些數據接口同時(shí)有一些復用功能,如:P1.4-P1.7復用了下載程序的JTAG接口。

ATA5276是Atmel公司推出的一款用于發(fā)射低頻喚醒信號的低功耗芯片。通過(guò)外部單片機控制該芯片的一個(gè)“單線(xiàn)雙向”接口(DIO pin)就能將能量和數據通過(guò)天線(xiàn)線(xiàn)圈發(fā)射出去,頻率為125 kHz,ASK調制方式。圖2中DIO引腳與單片機的P2.2腳連接,當DIO引腳變?yōu)榈碗娖綍r(shí),低頻喚醒信號發(fā)送模塊發(fā)送125 kHz低頻喚醒信號,發(fā)送完成后,單片機的P2.1腳如果能捕獲到DIO引腳發(fā)出的負脈沖信號就可以確認發(fā)送成功,否則重新發(fā)送;當DIO引腳變?yōu)楦唠娖綍r(shí),不發(fā)送任何喚醒信號。

1.2 下位機硬件設計

低頻喚醒接收端電路如圖3所示,主要由ATA5283芯片和MSP430F1132單片機組成。

ATA5283是Atmel公司推出的一款適合于125 kHz低頻信號的低頻喚醒接收芯片,休眠電流為1μA,工作電流2μA,工作電壓2~3.6 V。數據速率可達4 kbps,ASK調制方式。ATA5283芯片的1腳接LC并聯(lián)諧振電路輸入125 kHz低頻信號,6腳N_DATA接單片機I/O口接收數據,7腳N_ WAKEUP接單片機TACLK口用于喚醒單片機。該芯片對125 kHz信號的接收靈敏度為1 mV,當LC電路感應出的峰值電壓大于1 mV時(shí),ATA5283的7腳N_WAKEUP端被拉低,單片機被喚醒,開(kāi)始采集其6腳NDATA端的輸出數據,采集完成后單片機輸出一個(gè)高電平信號給ATA5283的5腳使其復位,然后單片機進(jìn)入休眠狀態(tài),等待下次被喚醒。


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