高速同步采集系统的制作方法

本发明涉及一种b类lxi高速同步采集模块内部的电路。

背景技术：

随着微电网的快速发展，微电网的负载形式也越来越多样化，像雷达这类非线性负载很容易导致电网的冲击，造成电网波动的负载往往会影响微电网内部其它设备的正常运行，严重的情况会使微电网内部处于瘫痪状态，而用传统的办法检测故障源，费时费力，往往结果达不到预期的效果，而通过本发明b类lxi高速同步采集模块实行微电网电压电流的实时监测，可以对电网产生冲击的故障源提前进行切断保护有效的保护微电网内部设备的正常运行。该模块采用标准lan通讯接口，方便系统的分布式扩展及实时监控系统的搭建。

目前，大专院校或科研院所做课题研究时，尤其对微电网的电压及电流数据进行测试、存储及分析时，通常是采用示波器来进行实验数据取样，这种方法只适合通道较少的情况，如果要求测试的通道数据较多时则示波器显得相形见绌，而且使用起来极其不便。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明基于lxi总线标标准，提供一种b类lxi高速同步采集模块。

技术方案：

高速同步采集系统，包括模拟/数字信号转接板、主机控制板以及电源板；

所述模拟/数字信号转接板包括：

4路电压互感器电路用于将外部输入的高电压信号转换成低电压信号；

电压采样信号调理电路用于将电压互感器电路输出的低电压信号滤波、放大；

4路电流互感器电路用于将外部输入的大电流信号转换成低电压信号；

电流采样信号调理电路用于将电流互感器电路输出的低电压信号滤波、放大；

数字i/o电路用于外部开关量信号的输入处理以及开关量信号的输出处理；

4路电压互感器电路与电压采样信号调理电路连接，4路电流互感器电路与电流采样信号调理电路连接；

所述主机控制板包括：

混合信号控制器电路用于采集模拟信号，将模拟信号输入多路复用器进行通道切换、缓冲；通过其内部集成的adc进行模数转换，对adc的转换结果进行数据处理、数据存储；

存储电路用于掉电非易失性的数据存储；

外部时钟电路用于为混合信号控制器提供时钟源；

lan接口电路用于lxi总线的数据接收与发送；

电源管理电路连接电源板，用于电压的转换及监控；

存储电路、外部时钟电路、lan接口电路、电源管理电路分别与混合信号控制器电路连接；

所述电源板用于给主机控制板提供3组工作电源，并控制电源的通断。

所述模拟/数字信号转接板还包括led指示电路，用于指示采集模块的系统工作状态。

所述主机控制板还包括：

调试接口电路用于程序的在线调试及程序的下载；

usb接口电路用于外部u盘的数据通讯；

复位开关电路用于外部触发开关对采集模块进行系统复位；

所述调试接口电路、usb接口电路、复位开关电路分别与混合信号控制器电路连接。

有益效果：

1.该b类lxi高速同步采集模块的混合信号控制器内部集成两个16位的sar型adc，每个adc包括4路复用输入通道，两个adc共计8路信号采样通道，每个通道均包含信号调理电路，混合信号控制器内部的adcc控制器自动控制两个adc进行采样，单通道的采样速率最高可达2.63msa/s，并通过dma方式把采样数据存入内部集成384kb容量的一级sram，混合信号控制器读取sram中的采样数据，对数据进行处理、加工以及数据通信等。

2.本发明铁电存储器u101，最大读/写次数100亿次，数据存储45年不丢失，写入数据无需等待。

附图说明

图1为本发明b类lxi高速同步采集模块的原理图；

图2为本发明模拟/数字信号转换板电路原理图；

其中，图2a为4路电压互感器、电压采样信号调理电路原理图；图2b为4路电流互感器、电流采样信号调理电路原理图；图2c为数字i/o电路及led指示电路原理图；

图3为本发明主机控制板电路原理图；

其中，图3a为混合信号控制器、外部时钟电路原理图；图3b模拟数字接口电路原理图；图3c为存储电路、调试接口电路原理图；图3d为lan接口电路原理图；图3e为usb接口电路原理图；图3f为电源管理电路原理图；

图4为本发明电源控制板电路原理图；

其中，图4a为电源电路原理图；图4b为电源开关电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

图1为本发明b类lxi高速同步采集模块的原理图；如图1所示，本发明的b类lxi高速同步数据采集模块，包括模拟/数字信号转接板、主机控制板以及电源板。模拟/数字信号转接板包括4路电压互感器、电压采样信号调理电路、4路电流互感器、电流采样信号调理电路、数字i/o电路、led指示电路；主机控制板包括混合信号控制器、存储电路、调试接口电路、外部时钟电路、lan接口电路、usb接口电路、电源管理电路及复位开关电路；电源板包括电源开关电路及电源电路。

模拟/数字信号转接板用于对外部输入的高电压、高电流信号转换成采样信号输出给混合信号控制器内部集成的adc进行模数转换，同时对外部数字输入信号进行调理、输出给混合信号控制器处理，以及把混合信号控制器输出的数字信号调理输出给外部的控制设备，led指示电路用于指示系统的工作状态；主机控制板用于对电压、电流采样信号进行缓冲、滤波及采样，存储电路用于存储非易失性参数，调试接口电路用于程序的调试与下载，外部时钟电路为混合信号控制器提供时钟源，lan接口电路用于以太网外部数据通讯，usb接口电路支持u盘的文件存取以及程序升级，复位开关电路用于外部触发系统复位。电源管理电路把电源板提供的电压转换成系统正常工作的电压；电源板为采集模块提供电源，电源开关电路用于控制电源的通断。

其中，4路电压互感器电路用于将外部输入的高电压信号转换成低电压信号；电压采样信号调理电路用于将电压互感器电路输出的低电压信号滤波、放大；4路电流互感器电路用于将外部输入的大电流信号转换成低电压信号；电流采样信号调理电路用于将电流互感器电路输出的低电压信号滤波、放大；数字i/o电路用于外部开关量信号的输入处理以及开关量信号的输出处理；led指示电路用于指示采集模块的系统工作状态，如电源指示、lan通讯指示等。

混合信号控制器电路用于采集模拟信号、模拟信号输入多路复用器进行通道切换、缓冲、内部集成的adc进行模数转换，对adc的转换结果进行数据处理、数据存储。混合信号控制器内部集成以太网mac控制器、ieee1588时钟管理模块、usb控制器、fram存储器，实现usb通讯、以太网通讯、程序存储以及usb、lxi总线协议的处理；

存储电路用于掉电非易失性的数据存储；调试接口电路用于程序的在线调试及程序的下载；外部时钟电路用于为混合信号控制器提供时钟源；lan接口电路用于lxi总线的数据接收与发送；usb接口电路用于外部u盘的数据通讯，实现采样数据的实时存储及程序升级；复位开关电路用于外部触发开关对采集模块进行系统复位；电源管理电路用于电压的转换及监控。

电源电路用于给主机控制板提供3组工作电源；电源开关电路用于控制总电源的通断。

模拟/数字信号转换板包括4路微型精密交流电压互感器电路、电压采样信号调理电路、4路母线内置式微型精密交流电流互感器电路、电流采样信号调理电路、数字i/o电路及led指示电路。如图2所示，所述微型精密交流电压互感器电路包括外部交流高电压输入接口(j200)、限流电阻(r201、r204、r208、r211、r215、r218、r222、r225)、微型精密交流电压互感器(pt200-pt203)；所述电压采样信号调理电路包括二极管(d200-d207)、反馈电阻(r202、r209、r216、r223)、滤波电容(c200、c204、c208、c212)、匹配电阻(r203、r200、r205、r206、r210、r207、r212、r213、r217、r214、r219、r220、r224、r221、r226、r227)、运算放大器(u200-u203)、电压采样信号调理输出接口(j100)；所述母线内置式微型精密交流电流互感器电路包括外部交流大电流输入接口(j300)、母线内置式微型精密交流电流互感器(ct300-ct303)；所述电流采样信号调理电路包括二极管(d300-d307)、反馈电阻(r301、r306、r311、r316)、滤波电容(c300、c304、c308、c312)、匹配电阻(r300、r302-r304、r305、r307-r309、r310、r312-r314、r315、r317-r319)、运算放大器(u300-u303)、电流采样信号调理输出接口(j100)；所述数字i/o电路包括数字i/o信号输入输出接口(j102)；所述led指示电路包括发光二极管显示模块led100。

主机控制板包括混合信号控制器电路、存储电路、调试接口电路、外部时钟电路、lan接口电路、usb接口电路、电源管理电路及复位开关电路。如图3所示，所述混合信号控制器电路包括混合信号控制器(u100)、运算放大器(u102)、ieee1588同步时钟调试口(j301)；所述存储电路包括铁电存储器fram(fm24c256)、上拉电阻(r1、r101)；所述调试接口电路包括jtag接口(j101)、电阻(r104-r107、r112-r113)；所述外部时钟电路包括石英晶体振荡器(u103)、电阻(r111)；所述lan接口电路包括以太网收发器(u300)、石英晶体振荡器(u301)、rj45接口(j300)、终端电阻(r303-r306)、滤波电容(c305-c308)；所述usb接口电路包括usb外部接口(j400)、usb供电管理(u400)、esd保护(d400)；所述电源管理电路包括电源输入接口(j500)、电源管理芯片(u500)、发光二极管(d500-d501)；所述复位开关电路包括外部复位接口(j100)。

电源板包括电源电路、电源开关电路。如图4所示，所述电源电路包括压敏电阻vf1、热敏电阻rt1、ac/dc电源模块(u1)、瞬态抑制二极管(tvs1)、dc/dc电源模块(u2-u3)、电源输入接口(cn1)、电源输出接口(cn2)、滤波电容(c3、c5-c7、c10、c12)；所述电源开关电路包括电源输入接口(j1)、保险丝(fuse)、滤波器(emi)、通断开关(k1)、电源输出接口(j2)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。