光信號同步的間接測量方法和結構時(shí)間

主機部分

第一階段，主機光發(fā)射器發(fā)出同步光信號，啟動(dòng)各個(gè)測量部件同時(shí)進(jìn)入測量狀態(tài)，此時(shí)，單片機的P3.4/T0引腳設置為輸出狀態(tài)，當工作時(shí)會(huì )產(chǎn)生調制信號，經(jīng)過(guò)反相器74LS04驅動(dòng)光電發(fā)送器，按照程序的約定這個(gè)信號是表示“啟動(dòng)”的光信號，即通過(guò)該光信號向每個(gè)測量部件傳送開(kāi)始測量的同步信號。

第二階段，每個(gè)測量部件同時(shí)進(jìn)入測量，測量完成后再由各個(gè)部件依次將測量數據傳送回主機。主機對P3.3/INT1引腳的脈沖進(jìn)行測量和程序識別，經(jīng)過(guò)解碼確定測量部件所發(fā)出的信號，完成“取回數據”的工作。

測量部分

每個(gè)測量部件電路結構如圖1所示，其中以UA1(OP07)為主的部分是信號放大器，例如在以鉗形電流作為對電流信號的測量時(shí)，輸入的電信號一般比較小，必須經(jīng)過(guò)放大處理。而以UA2(LM331)為主的部分則是過(guò)零比較電路，主要用于將信號轉換為過(guò)零變化的方波，這個(gè)方波的上升沿表示交流信號的過(guò)零點(diǎn)。在圖1中還包含光電耦合器SA1(TIL117)，它一方面進(jìn)行電路隔離，同時(shí)還將方波信號轉換為T(mén)TL電平以便在單片機的P3.2(INT0)上進(jìn)行測量，這個(gè)引腳設置為輸入狀態(tài)，利用軟件很容易對方波信號的上升(或下降)沿進(jìn)行測量。與現有電路比較，其測量部分簡(jiǎn)化了很多，傳統電路是對兩個(gè)回路的交流信號進(jìn)行處理—即將兩個(gè)信號的過(guò)零點(diǎn)在一個(gè)設備中進(jìn)行直接比較以確定出相位差(Δtx)。而該電路不再基于對兩個(gè)信號之間直接進(jìn)行比較，且測量方法也發(fā)生了很大的改變，它是采用一個(gè)公共的光脈沖作為測量同步信號。

測量完成后由測量部件單片機的P3.4/T0引腳輸出開(kāi)關(guān)量信號，經(jīng)過(guò)反相器74LS04驅動(dòng)光電發(fā)送器，然后通過(guò)光信號向主機傳送每個(gè)測量部件的測量數據。由于對每個(gè)測量部件都進(jìn)行了編號，各個(gè)測量部件的工作程序會(huì )依據本身序號依次向主機發(fā)送數據。

工作時(shí)序

圖2描述了進(jìn)行數據通信的時(shí)序關(guān)系，當光接收器輸出信號出現下降沿(即Ps=0)時(shí)，表示接收到主機的信號，上升沿到來(lái)時(shí)開(kāi)始計時(shí)，而且以后的數據傳送也是以這個(gè)上升沿為參照標準。測量時(shí)間Txi +T0i 和Txj+T0j不大于40ms。對于第一個(gè)測量部件在同步信號啟動(dòng)測量以后再延時(shí)TM1≥Txi +T0i就可以傳送數據了。為了可靠，本設計取TM1=50ms作為測量過(guò)程的延遲時(shí)間。設每次傳送數據的時(shí)間為T(mén)N，那么第二個(gè)測量部件傳送數據的延時(shí)就是第一個(gè)延遲時(shí)間加上TN，即：TM2= TM1+TN，后面的延時(shí)TM的計算依次類(lèi)推。

主機會(huì )根據這個(gè)過(guò)程在其內部存儲區依次保存各個(gè)部分的測量數據，以便后來(lái)的計算和顯示。

圖2 數據通信的時(shí)序關(guān)系

結語(yǔ)

這種間接測量的方法是在傳統的測量方法基礎上的一種改進(jìn)，光信號作為一個(gè)參照量被引入到測量過(guò)程，依靠計算機的控制、存儲、運算和處理等功能，得到最終的參數數據。由于這種方法依靠光信號作為同步和數據傳輸，多個(gè)測量回路不再需要在電路上的直接連接，而是獨立進(jìn)行，這對于解決實(shí)際問(wèn)題來(lái)說(shuō)非常有用。