组控制器的在线数字示波器装置， 该装置包括:信号输入单元10、信号调理电路20、A/D转换单元30、数据处理单元40及波形显 示单元50 〇
[0030] 信号输入单元10与柴油发电机组的控制器的接线端子相连，并接收来自控制器的 交流电压信号和交流电流信号;交流电压信号和交流电流信号输入信号调理电路20进行采 样处理，得到交流电压调理后的信号和交流电流调理后的信号；交流电压调理后的信号和 交流电流调理后的信号输入A/D转换单元30进行A/D转换，得到电压采样信号和电流采样信 号；电压采样信号和电流采样信号输入数据处理单元40,进行转换处理得到电压值和电流 值;电压值和电流值输入波形显示单元50进行波形显示。
[0031] 如图2所示，本实施例中的控制器为UGC300型控制器，该控制器与柴油发电机相 连，本实施例中的信号输入单元10包括3个互感器、3个保险丝管(一般安装在控制柜内，可 根据功率匹配)及其附属导线组成。该柴油发电机的三相交流电压输出线L1、L2、L3及电压N 相通过开关GB与负载连接，以为负载供电。在进行电压、电流的数字显示时，本发明中，柴油 发电机的三相交流电压输出线LI、L2、L3分别输出L1相电流、L2相电流、L3相电流，具体地通 过L1相电流通过一互感器与控制器的54脚相连，L2相电流通过一互感器与控制器的55脚相 连，L3相电流通过一互感器与控制器的56脚相连，使得互感器输出三相交流电流;该柴油发 电机的三相交流电压输出线分别通过3个保险丝管输出3个交流电压信号，具体地，该3个交 流电压信号分别通过三相交流电压输出线L1、L2、L3与控制器的46脚、47脚及48脚相连；电 流公共端与控制器的58脚相连；电压N相端与控制器49脚连接，以将柴油发电机的3路交流 电压信号及3路交流电流信号输入UGC300型控制器。
[0032] 信号输入单元10与柴油发电机组的控制器的接线端子相连，并接收来自控制器的 交流电压信号和交流电流信号并将其输入信号调理电路20。其中，信号调理电路20包括电 压信号调理电路及电流信号调理电路。
[0033] 如图3所示，电压信号调理电路包括运算放大器U55B，两个串联的150 Ω电阻R282、 R283可视为300 Ω的电阻R1，四个串联的1Μ Ω电阻R286、R287、R288、R289可视为4Μ Ω的电阻 R2,电阻R290与电容C201C并联，并联的电阻R290与电容C201C的一端与所述运算放大器 U55B的反向输入端6相连，另一端与运算放大器U55B的输出端7相连，电阻R2的一端与述运 算放大器U55B的反向输入端6相连，另一端与电阻R1相连;运算放大器U55B的输出端7与电 阻R291相连，电阻R291通过电容C200A接地;交流电压信号从电阻R1、电阻R2的公共端输入， 经运算放大器U55B缩小后经电阻R291与电容C200A的公共端输出交流电压调理后的信号。 本实施例中，运算放大器U55B将输入的一路交流电压信号的电压缩小400倍后通过电阻 R291偏置到基准电压的一半（1.65V)后输出为交流电压调理后的信号，以供后续采样。 [0034] 如图4所示，电流信号调理电路包括4个运算放大器分别为运算放大器U47D、U47C、 U49C、U49D，运算放大器U47D、运算放大器U47C的同向输入端经依次串联的电感RP18B、电阻 R257、电感RP18C相连;运算放大器U47D的反向输入端13分别经过一组并联的电感RP18A及 电容C159A与输出端14连接；运算放大器U47C的反向输入端9分别经过一组并联的电感 RP18D及电容C159B与输出端8连接;运算放大器U47D的输出端14经过一电阻R251与运算放 大器U49D的反向输入端13连接，运算放大器U47C的输出端8经过一电阻R262与运算放大器 U49D同向输入端12连接;运算放大器U49C的输出端8经并联的电感C158B及电阻R261与运算 放大器U49D的同向输入端12连接。该电路中，一路交流电流信号经电感RP18B、电阻R257的 公共端输入，而电流公共端输出的信号经过电阻R257、电感RP18C的公共端输入，电阻R257 的阻值为20πιΩ，交流电流信号由该20πιΩ的电阻采样，将〇~5A的交流电流转换为0~0.1 V 的交流电压信号，再经运算放大器U47D、运算放大器U47C、运算放大器U49D放大后将0~ 0.1 V的交流电压放大约50倍，再缩小3倍。并由运算放大器U49D的输出端输出，其中，本实施 例中，运算放大器U49D通过电阻R253将交流电压偏置到1.65V后作为交流电流调理后的信 号，以供后续进行采样。
[0035]上述电压信号调理电路仅处理3路电压信号中的一路交流电压信号，同理，上述的 电流信号调理电路仅处理3路电流信号中的一路交流电流信号。本领域技术人员应当理解， 为实现本发明对3路交流电压信号信号以及对3路交流电流信号的处理，本发明提供的信号 调理电路20包括3个相同的如图3所示的电压信号调理电路以及3个相同的如图4所示的电 流信号调理电路。
[0036]本实施例中的A/D转换单元30为一单片机，单片机优选为ΝΧΡ公司的LPC1788芯片， 该芯片是基于ARM C〇rtex-M3的微控制器，其最高频率为120MHz，用于处理要求高集成度和 低功耗的嵌入式应用。该芯片具有SDRAM接口和IXD接口，并具有一个8通道的12位ADC，允许 以400kHz的速率采样。本发明中，LPC1788芯片以DMA的方式对输入的模拟形式的交流电压 调理后的信号和交流电流调理后的信号进行扫描转换以分别得到电流采样信号及电流采 样信号，具体地，LPC1788芯片以DMA的方式对6个AD通道进行扫描转换，上述的电压调理后 的信号和交流电流调理后的信号通过该6个AD通道输入该单片机。此外，该单片机内具有若 干个定时器，本实施例中采用其中一个定时器来控制DMA扫描转换时的采样周期。本实施例 中的采样周期为5kHz，即每200us对6个通道采集一次。
[0037]在其他优选实施例中，采样周期可以为5kHz~8kHz，均可以得到失真度较小的电 压信号及电流信号。
[0038] 此外，为了避免采样数据的读写冲突，LPC1788芯片内设有第一数据缓冲区及第二 数据缓冲区，第一数据缓冲区及第二数据缓冲区用于依次轮流写入数据并在其中一个缓冲 区写满后进行数据处理(读取）。
[0039] 具体地，当其中一个数据缓冲区写满后继续在另一个数据缓冲区内写入数据，在 另一个数据缓冲区内写入数据的同时进行处理已写满的数据缓冲区内所写入的数据，依次 轮流进行循环的数据写入及处理。
[0040] 数据处理单元40包括一信号数字滤波模块及信号还原模块，信号数字滤波模块用 于将电压采样信号和电流采样信号按中值滤波算法进行数字滤波处理，得到数字滤波的电 压数据及电流数据;信号还原模块用于根据已经标定的数据(标定数据，是在本发明装置测 量前（出厂检验前），通过标准信号发生器具实测计算获得的线性修正数据，用来补偿信号 调理电路的差异，以达到消除系统误差的目的）、本装置的信号输入单元及信号调理电路的 衰减倍数将数字滤波的电压数据及电流数据进行计算得到电压值和电流值。本实施例中， 对于12位的AD，采样的数据范围为O-OxFFF，因此每个采样值需要2个字节来