一种基于模组化的VF高频变换直流模拟量采集系统的制作方法

一种基于模组化的vf高频变换直流模拟量采集系统
技术领域
1.本发明涉及一种基于模组化的vf高频变换直流模拟量采集系统。


背景技术：

2.要实现变电站的智能化采集，必须实时掌握变电站的运行情况，即首先要测量出表征变电运行及设备工作状态信息，包括由直流量、开关量、脉冲量以及设备状态等信息。在实现智能变电台区的建设中，变压器油温的监测尤其重要，现有变压器上并没有安装油温监测装置，检修人员和运维人员无法实时的获取油温的变化，当油温过高时容易导致变压器的损坏，从而影响了变压器的使用。


技术实现要素：

3.本发明所要达到的目的就是提供一种基于模组化的vf高频变换直流模拟量采集系统，能实时的获取变压器油温的温度值。
4.为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于模组化的vf高频变换直流模拟量采集系统，包括底板、罩盖、电路板、vf转换电路、mcu模块和终端本体，所述vf转换电路和mcu模块均设置在电路板上，所述电路板设置在底板上，所述罩盖可拆卸的安装在底板上，所述vf转换电路包括将电流信号转换成电压信号的直流模拟量采集电路，以及将电压信号转换成频率信号的vf芯片u36，所述vf芯片u36与mcu模块相连，所述mcu模块和终端本体相连，所述mcu模块接收vf芯片u36转换的频率信号，并将频率信号转换成变压器的油温实时温度值，当油温实时温度值超过设定时mcu模块向终端本体发送油温异常告警，终端本体根据接收的信息进行分析。
5.优选的，所述终端本体包括供电电源，所述供电电源包括一路通过降压电路输出的3.3v工作电源，以及一路通过dcdc隔离电源芯片输出的5v隔离电源，所述3.3v工作电源与mcu模块相连，所述5v隔离电源与vf转换电路相连。
6.优选的，所述直流模拟量采集电路包括第一采样通道和第二采样通道，第一采样通道上设有将电路信号转换成电压信号的转换电阻r200，以及将电压信号输出的输出端ai1，所述第二采样通道上设有将电路信号转换成电压信号的转换电阻r201，以及将电压信号输出的输出端ai2，所述输出端ai1和输出端ai2上均设有电阻r191。
7.优选的，所述vf转换电路还包括切换电路，第一采样通道和第二采样通道输出的电压信号通过切换电路切换。
8.优选的，所述切换电路包括切换芯片u35和光耦合器，所述光耦合器的第2脚ai_chl与mcu模块相连，所述光耦合器的第1脚通过电阻r202与3.3v工作电源相连，所述光耦合器的第4脚连接5v隔离电源，所述光耦合器的第3脚分别连接切换芯片u35的第6引脚和第12引脚，同时通过电阻r95与接地端连接，所述切换芯片u35的第1引脚与输出端ai1相连，所述切换芯片u35的第3引脚输出端ai2相连，所述切换芯片u35的第3脚连接到信号chl_sel_ai1；所述切换芯片u35的第2引脚和第4引脚与信号va_in相连，所述切换芯片u35的第4引脚
与vf芯片u36相连，所述切换芯片u35的第9引脚与信号chl_sel_ai1相连，同时通过电阻r93与接地端连接，所述切换芯片u35的第10引脚与信号chl_sel_ai2相连，同时通过电阻r94连接5v隔离电源。
9.优选的，所述vf芯片u36的第5引脚与切换芯片u35的第4引脚相连，并通过电容c130与隔离电源地相连，所述vf芯片u36的第6引脚和第8引脚与5v隔离电源相连，所述vf芯片u36的第3引脚与隔离电源地相连。
10.优选的，所述电路板上还设有实现mcu模块与终端本体数据通讯的连接件。
11.优选的，所述连接件包括两个电源引脚vcc、两个电源地引脚和两个信号引脚。
12.优选的，所述电路板上还设有与mcu模块进行数据交换的存储模块，所述存储模块的第1脚qspi_cs与mcu模块第19脚相连；所述存储模块的第2脚qspi_io1与mcu模块第25脚相连；所述存储模块的第3脚qspi_io2与mcu模块第21脚相连；所述存储模块的第4脚接地；所述存储模块的第5脚qspi_io0与mcu模块第26脚相连；所述存储模块的第6脚qspi_clk与mcu模块的27脚相连，所述存储模块的第7脚qspi_io3与mcu模块的第20脚相连。
13.优选的，所述电路板上还设有高速信号转换电路和时钟模块，所述高速信号转换电路和时钟模块均与vf芯片u36相连，通过时钟模块向vf芯片u36输出32.768k调制频率信号用于外部频率基准输入，所述vf芯片u36转换的频率信号通过高速信号转换电路进行隔离输入输出转换。
14.综上所述，本发明的优点：通过直流模拟量采集电路将电流信号转换成电压信号，以及通过vf芯片u36将电压信号转换成频率信号，mcu模块接收频率信号后将其转换成变压器的油温实时温度值，然后mcu模块对计算的油温实时温度值进行合发性判断，因此，能通过实时的监测变压器的电流信号来获取变压器油温的实时温度值，当油温过高时，mcu模块产生对应的变压器油温异常告警上送至终端本体，保证管理人员能及时的对油温异常进行分析，并提供及时的解决油温异常问题，确保变压器的及时检修，减少变压器的损坏，保障变压器的稳定运行，其次，将vf转换电路和mcu模块均设置在电路板上，能使vf转换电路、mcu模块与电路板形成一个整体，从而简化整个vf高频变换直流模拟量采集系统的结构，保证了电路板能快速的安装设置在底板上，并通过罩盖密封，便于安装携带。
15.本发明的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
附图说明
16.下面结合附图对本发明进行进一步说明：
17.图1为本发明一种基于模组化的vf高频变换直流模拟量采集系统去除底板和罩盖的结构示意图；
18.图2为本发明中直流模拟量采集电路的电路原理图；
19.图3为本发明中切换电路的光耦合器的电路原理图；
20.图4为本发明中切换芯片u35的电路原理图；
21.图5为本发明中vf芯片u36的电路原理图；
22.图6为本发明中存储模块的电路原理图。
23.附图标记：
24.1电路板、2vf转换电路、3mcu模块、4终端本体、5供电电源、6存储模块、7高速信号
转换电路、8时钟模块。
具体实施方式
25.如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种基于模组化的vf高频变换直流模拟量采集系统，包括底板、罩盖、电路板1、vf转换电路2、mcu模块3和终端本体4，mcu模块3由cpu芯片hc32f460及外部12m晶振组成，所述vf转换电路2和mcu模块3均设置在电路板1上，所述电路板设置在底板上，所述罩盖可拆卸的安装在底板上，本实施例中的可拆卸方式可采用螺栓连接或卡扣连接或其他能实现罩盖可拆卸的结构，所述vf转换电路2包括将电流信号转换成电压信号的直流模拟量采集电路，以及将电压信号转换成频率信号的vf芯片u36，所述vf芯片u36与mcu模块3相连，所述mcu模块3和终端本体4相连，所述mcu模块3接收vf芯片u36转换的频率信号，并将频率信号转换成变压器的油温实时温度值，当油温实时温度值超过设定时mcu模块向终端本体发送油温异常告警，终端本体根据接收的信息进行分析。
26.通过直流模拟量采集电路将电流信号转换成电压信号，以及通过vf芯片u36将电压信号转换成频率信号，mcu模块3接收频率信号后将其转换成变压器的油温实时温度值，然后mcu模块3对计算的油温实时温度值进行合发性判断，因此，能通过实时的监测变压器的电流信号来获取变压器油温的实时温度值，当油温过高时，mcu模块3产生对应的变压器油温异常告警上送至终端本体，保证管理人员能及时的对油温异常进行分析，并提供及时的解决油温异常问题，确保变压器的及时检修，减少变压器的损坏，保障变压器的稳定运行，其次，将vf转换电路和mcu模块均设置在电路板上，能使vf转换电路、mcu模块与电路板形成一个整体，从而简化整个vf高频变换直流模拟量采集系统的结构，保证了电路板能快速的安装设置在底板上，并通过罩盖密封，便于安装携带。
27.所述终端本体4包括供电电源5，所述供电电源5采用5v供电电源5，电压波纹不大于100mv，输出电流不小于800ma，所述供电电源5包括一路通过降压电路输出的3.3v工作电源，以及一路通过dcdc隔离电源芯片输出的5v隔离电源，所述3.3v工作电源与mcu模块3相连，所述5v隔离电源与vf转换电路2相连，通过终端本体4向vf高频变换直流模拟量采集系统提供供电电源5，能简化整个电路板1的结构，从而减少了电路板1安装所需的空间，终端本体4的设置，如油温过高则产生对应的变压器油温异常告警上送，提供本地及远程主站分析解决。
28.所述直流模拟量采集电路包括第一采样通道和第二采样通道，第一采样通道上设有将电路信号转换成电压信号的转换电阻r200，以及将电压信号输出的输出端ai1，所述第二采样通道上设有将电路信号转换成电压信号的转换电阻r201，以及将电压信号输出的输出端ai2，所述输出端ai1和输出端ai2上均设有电阻r191，能实现两路电流信号的采样，提高使用效果。
29.所述vf转换电路2还包括切换电路，第一采样通道和第二采样通道输出的电压信号通过切换电路切换，通过切换电路实现第一采样通道和第二采样通道的切换，能根据mcu模块3输出不同的电平来读取对应的采样通道的直流模拟量数据，所述切换电路包括切换芯片u35和光耦合器，所述光耦合器的第2脚ai_chl与mcu模块3相连，所述光耦合器的第1脚通过电阻r202与3.3v工作电源相连，所述光耦合器的第4脚连接5v隔离电源，所述光耦合器的第3脚分别连接切换芯片u35的第6引脚和第12引脚，同时通过电阻r95与接地端连接，所
述切换芯片u35的第1引脚与输出端ai1相连，所述切换芯片u35的第3引脚输出端ai2相连，所述切换芯片u35的第3脚连接到信号chl_sel_ai1；所述切换芯片u35的第2引脚和第4引脚与信号va_in相连，所述切换芯片u35的第4引脚与vf芯片u36相连，所述切换芯片u35的第9引脚与信号chl_sel_ai1相连，同时通过电阻r93与接地端连接，所述切换芯片u35的第10引脚与信号chl_sel_ai2相连，同时通过电阻r94连接5v隔离电源，所述vf芯片u36的第5引脚与切换芯片u35的第4引脚相连，并通过电容c130与隔离电源地相连，所述vf芯片u36的第6引脚和第8引脚与5v隔离电源相连，所述vf芯片u36的第3引脚与隔离电源地相连，，具体的，当ai_chl＝0,ai_chl_sel＝1,ai_in＝ai1；通道选择第一采样通道的直流模拟量采样，实时采样第一采样通道的数据，当ai_chl＝1,ai_chl_sel＝0,ai_in＝ai2；通道选择第二采样通道的直流模拟量采样，实时采样第二采样通道的数据。
30.所述电路板1上还设有实现mcu模块3与终端本体4数据通讯的连接件，连接件的设置，能快速的实现mcu模块3与终端本体4之间的数据通讯，通过终端本体4实现数据的快速分析以及在数据异常时能快速的提供解决方案，便于所述连接件包括两个电源引脚vcc、两个电源地引脚和两个信号引脚，本实施例中的两个电源引脚vcc、两个电源地引脚和两个信号引脚采用2
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3插座结构排布，具体的，两个电源引脚vcc设置在插座的上部，两个电源地引脚设置在插座的中部，两个信号引脚设置在插座的下部，保证连接件连接的可靠性，确保数据通讯的稳定性。
31.所述电路板1上还设有与mcu模块3进行数据交换的存储模块6，所述存储模块6的第1脚qspi_cs与mcu模块3第19脚相连；所述存储模块6的第2脚qspi_io1与mcu模块3第25脚相连；所述存储模块6的第3脚qspi_io2与mcu模块3第21脚相连；所述存储模块6的第4脚接地；所述存储模块6的第5脚qspi_io0与mcu模块3第26脚相连；所述存储模块6的第6脚qspi_clk与mcu模块3的27脚相连，所述存储模块6的第7脚qspi_io3与mcu模块3的第20脚相连，本实施例中的存储模块6采用串行存储芯片mx25l3206em2i
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12g，能实现与mcu模块3的数据交换，另外，本实施例中的存储模块6与mcu模块3通过spi通讯方式进行数据通讯。
32.所述电路板1上还设有高速信号转换电路7和时钟模块8，所述高速信号转换电路7和时钟模块8均与vf芯片u36相连，通过时钟模块8向vf芯片u36输出32.768k调制频率信号用于外部频率基准输入，所述vf芯片u36转换的频率信号通过高速信号转换电路7进行隔离输入输出转换，具体的，所述电路板1还包括基准电压输出芯片u31以及触发器u4，其中vf芯片u36的第4引脚与基准电压输出芯片u31的第2脚相连，为vf芯片u36提供基准电压输入，vf芯片u36的第2引脚与触发器u4的第4引脚clk_i相连，为vf芯片u36提供外部时钟，时钟模块8还包括芯片u3、高速光耦芯片和时钟模块88025t芯片，芯片u3的第2脚与时钟模块88025t芯片的第3脚相连，时钟模块88025t芯片通过高速光耦芯片与触发器u4相连，通过8025t芯片的第3脚输出频率32.768k信号，然后经高速光耦芯片将32.768k信号传输给触发器u4，然后通过触发器u4输出32.768k信号给vf芯片u36，高速信号转换电路7向vf芯片u36提供了频率信号的隔离输入输出转换，确保数据不失真，高效可靠，本实施例中的高速信号转换电路7为现有技术，本实施例不做详细的说明。
33.以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。