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隔離變送器在電源監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)保護(hù)中的應(yīng)用

時(shí)間:2009-01-15 15:36:24來(lái)源:ronggang

導(dǎo)語(yǔ):?隔離變送器為電源監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)保護(hù)解決方案提供了新的思路,因?yàn)楦綦x變送器有著多個(gè)比較點(diǎn)并可以隨機(jī)設(shè)置程序,而且不用更改硬件,還可以得到多個(gè)電壓點(diǎn)的監(jiān)控
摘 要:傳統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)的電源檢測(cè)和數(shù)據(jù)保護(hù)功能采用的是光耦隔離,由于光耦隔離只有一個(gè)比較電壓,因而電路設(shè)計(jì)顯得非常復(fù)雜。隔離變送器為電源監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)保護(hù)解決方案提供了新的思路,因?yàn)楦綦x變送器有著多個(gè)比較點(diǎn)并可以隨機(jī)設(shè)置程序,而且不用更改硬件,還可以得到多個(gè)電壓點(diǎn)的監(jiān)控,用于寬電壓輸入的隔離電源系統(tǒng)的電壓監(jiān)控,可以簡(jiǎn)化復(fù)雜的硬件電路及處理程序。 關(guān)鍵詞:隔離變送器;單片機(jī);電源監(jiān)測(cè);數(shù)據(jù)保護(hù)   在單片機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中,經(jīng)常會(huì)遇到這樣兩種情況:第一種是系統(tǒng)電壓瞬時(shí)欠壓導(dǎo)致單片機(jī)程序“跑飛”,使系統(tǒng)不能正常工作;第二種是系統(tǒng)意外掉電導(dǎo)致重要數(shù)據(jù)丟失而不能恢復(fù)。為了盡量避免這兩種情況的發(fā)生,需要加上電源檢測(cè)和保護(hù)電路,以提高系統(tǒng)的抗干擾性和安全性。   在現(xiàn)今的測(cè)量系統(tǒng)中,常常使用隔離電源給系統(tǒng)供電,DC-DC電源模塊進(jìn)行隔離,使到輸入輸出通道兩邊的所有信號(hào)沒(méi)有任何電氣上聯(lián)系,達(dá)到抑制電磁干擾和消除接地環(huán)路,保護(hù)系統(tǒng)電路免受外部網(wǎng)絡(luò)影響的效果。一般地,部分系統(tǒng)要求DC-DC產(chǎn)品一般是前端寬電壓輸入(如18~36V,9~18V等),穩(wěn)壓輸出。對(duì)于寬電壓輸入的電源監(jiān)測(cè),需要采用新的方法實(shí)現(xiàn)。這里所介紹的是用廣州金升陽(yáng)科公司的隔離變送器T6650D(圖1)和隔離電源WRB2412ZP-3W(圖2)構(gòu)成的一種實(shí)用的寬電壓輸入的隔離電源掉電檢測(cè)和數(shù)據(jù)保護(hù)電路。
  隔離放大器,就是使輸入與輸出之間電氣絕緣的放大器,在測(cè)量設(shè)備、醫(yī)療電子設(shè)備、電力設(shè)備等方面被廣泛應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種各樣自動(dòng)化儀表,控制系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu),構(gòu)成系統(tǒng)后有時(shí)往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備這間信號(hào)傳輸互相干擾,造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。使用隔離變送器,可以有效地去除電磁干擾、高頻信號(hào)滲入的影響;同時(shí)可以保護(hù)后級(jí)設(shè)備的安全,防止誤動(dòng)作和事故擴(kuò)大;另外,部分系統(tǒng)使用隔離電源,系統(tǒng)連接存在多點(diǎn)接地,這樣設(shè)備之間的信號(hào)參考點(diǎn)之間可能存在電勢(shì)差,從而形成“接地環(huán)路”造成信號(hào)傳輸過(guò)程中失真,使用隔離變送器可以有效解決此類(lèi)問(wèn)題。   金升陽(yáng)公司的T6650D主要性能和特點(diǎn):   1. 高精度隔離變送器,達(dá)0.1%F.S.;   2. 工作電壓為12V;   3. 輸入信號(hào)0~5V,輸入阻抗大于10MΩ;   4. 輸出信號(hào)0~5V,輸出是低阻抗;   5. 良好的抗干擾能力。   T6650D 模塊的功能結(jié)構(gòu)如圖3: [align=center] 圖3[/align]   系統(tǒng)電源輸入后,經(jīng)WRB2412ZP-3W隔離輸出,得到12V穩(wěn)壓電源。12V電源供給T6650D,作為T(mén)6650D的供電電源。12V電壓經(jīng)LDO降壓后,輸出3.3V給MSP430單片機(jī)提供工作電源。如果對(duì)整機(jī)功耗有要求的話,可選用MORNSUN的K7803-500(圖4)。 [align=center] 圖4[/align]   由于隔離變送器T6650D是三隔離,即供電,信號(hào)輸入,信號(hào)輸出之間相互隔離,而系統(tǒng)只需要信號(hào)輸入與輸出隔離,所以,需要將T6650D信號(hào)輸出地(1腳)與供電地(24腳)連接在一起,從而構(gòu)成雙隔離模塊使用。電路如圖5: [align=center] 圖5[/align]   系統(tǒng)電源電壓18~36V,經(jīng)R1,R2分壓后,輸入T6650D信號(hào)輸入端。因?yàn)榭紤]到單片機(jī)用3.3V供電,而且絕大部分單片機(jī)都帶有2.5V內(nèi)部電壓基準(zhǔn),所以V1電壓應(yīng)該小于2.5V。   V1=U*R1/(R1+R2)=1~2V   因此,T6650D信號(hào)輸入端輸入信號(hào)為V1電壓為1~2V,經(jīng)過(guò)T6650D變送器的線性隔離,輸出1~2V的電壓監(jiān)控信號(hào),經(jīng)RC網(wǎng)絡(luò)濾波后,供給單片機(jī)ADC端口采集。當(dāng)ADC檢測(cè)到輸入的電源信號(hào)處于各種的設(shè)定值時(shí),進(jìn)入相應(yīng)的處理程序,處理現(xiàn)有外圍電路的工作狀態(tài),再將數(shù)據(jù)保存在FLASH中。同樣地,因?yàn)閃RB2412YMD-3W輸入電壓從18~36V,在此范圍內(nèi),可按輸入電壓大小不同,定義系統(tǒng)供電情況,如欠壓,正常,過(guò)壓等等,實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)對(duì)寬電壓輸入的隔離電源的監(jiān)控,確保系統(tǒng)的安全。   傳統(tǒng)的光耦隔離方法監(jiān)測(cè)電源,只有一個(gè)監(jiān)測(cè)電壓,無(wú)法實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān)控,而且構(gòu)成的外圍電路復(fù)雜,抗干擾能力差。使用隔離變送器有著多個(gè)比較點(diǎn),可以對(duì)18~36V整個(gè)供電電壓范圍都可以實(shí)時(shí)監(jiān)控,并可以隨機(jī)設(shè)置程序,改變監(jiān)控電壓點(diǎn),不用更改的調(diào)節(jié)硬件電路,方便快捷。   系統(tǒng)使用定時(shí)查詢方式來(lái)采集輸入電源電壓的大小,當(dāng)發(fā)現(xiàn)采集的ADC值小于我們?cè)O(shè)定時(shí),按照不同的電壓值會(huì)有不同的功能模塊采取相應(yīng)的處理。流程如圖6: [align=center] 圖6[/align] 總結(jié)   使用隔離變送器T6650D做隔離電源系統(tǒng)的電壓監(jiān)控,不但可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)及處理程序,與此同時(shí),還可以得到多個(gè)電壓點(diǎn)的監(jiān)控。因?yàn)楦綦x變送器本身性能特征,可以對(duì)系統(tǒng)的干擾(如繼電器、PLC等的高頻干擾信號(hào))進(jìn)行隔離,保護(hù)系統(tǒng)電源監(jiān)控電路免受外部網(wǎng)絡(luò)的影響,從而保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。

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