DQV中压智能断路器研发设计
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ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
３结语 ３结语
智 能断 路 器在 中压领 域还 不是 很普 及 ， 主 要是 因为 传感 器单 元 、智 能模块 的加 入首 先 会 导致断 路 器成本 成倍 增加 ，其 次也 会增 加 不确 定 因素 ，如传 感 器精度 偏差 反而 会误 报 警等 。 因此 ，我们 在发 展智 能断 路 器的 同 时也 应花 大 力 气提 高这 些辅 助元 件 的可 靠 性 ，更 应该 提高 断路 器 本身 的可靠 性 。
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屏蔽 层 ，尽量 减 少电 源线 同机壳 之 间的分 布 电容 ，可 以使 得在 电磁 干扰 作用 时 ，工作 电 源 同机 壳的 电位 同步浮 动 ，大大 降 低 了干 扰 造成 的 流过 电源 的浪 涌 电流 ，从 而增 加 了抗 共模 干扰 的 能力 。 在 开 关 量 通 道 上 采 用 隔 离技 术 设 计 将 控制 系 统和外 围接 口进 行 隔离 。 由于光 电耦 合 器的输 入 阻抗小 ，在 电流 状态 下 工作 ，输 入 、输 出 回路 间 分布 电容小 ，因此 ，能 有效 地 抑制 尖峰脉 冲 以及 各种干 扰 ，本 项 目中采 用 的是 光 电耦合 器Ｔ Ｌ Ｐ ５ ２ １ ， 有效 地 防止 了外 界干 扰 窜入 到数 字系统 。 ２ ． ３温 升在 线检 测 ＤＱ Ｖ真 空 断 路 器 本 体采 用 固封 极 柱 技 术 ，取 消 了传统 的下 支架设 计 ，直接 通过 软 连接 将 真空 灭弧 室与 下 出线座相 连 接 ，结构 简单 、连 接 可 靠 ，发 热 量 均 能 满 足 使 用 要 求 。但 它与 成套 柜是 通过 动 、静 触 头相连 接 的 ，随 着断 路 器推进 、退 出次数 的 增加 ，动 静 触头 之 间会 出现磨 损 ，导 致 触头 压 力值发 生 变化 ，从 而影 响 回路 电阻值 ，因此该 部位 的 温升 是薄 弱点 。 对 动 静 触头 处 的 温度 采 集 有２ 种 方式 ：
示。
个 系统 的 电路 中所使 用的 运算 放大 器采 用高 精 度 运 算 放 大 器ＯＰ Ａ２ ２ ７ ７ 构 成 电压跟 随 器 ［ ４ ， ５ １ 使 得 系统Fra Baidu bibliotek的稳 定 性 有效 地提 高 。如 图４
，
所 示 为Ｄ ／ Ａ和Ａ／ Ｄ 转 换 电路 。
３软 件结构设计
Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ ４ １ ０ 可以 与８ ０ ５ １ 兼 容 的微控 制 器 内核 ，所 以单 片 机软 件 采用 Ｃ ５ １ 编 写 ，使 用 Ｋｅ ｎ Ｃ ｕ Ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ４ 集成 开发 环境 。本 系统软 件 设计 采用 模块 化 、结构 化设 计 方法 ，整个 程 序 主要 由程 序初始 化 、键 盘扫描 、参数 设 定 子 程序 、时 间 定时 子 程 序 、ＡＤ 采 样 处理 和Ｄ Ａ输 出子 程序 和 显 示子 程 序 等部 分 组 成 Ｊ 如 图５ 所 示 为系统 主程 序 流程 图。
。
图４ Ｇ Ｊ Ｂ １ ５ ５ ３ Ｂ 数据接收模块 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 时序仿真 波形
接 触式 测量 和非 接触 式测 量 。接 触 式测 量所 用到 的传感 器价 格低 廉 、结构 简单 ，但 是需 要 与断 路 器触头 附件 的带 电部 位相 接触 ，会 给 测量 装 置 引入 高 电压绝 缘 问题 。因此 在本 项 目中 ，为 避 免 测 量 装 置的 高 电压 绝 缘 问 题 ，我 们选 用 了红外 温 度传 感器进 行非 接触 式 测量 。红 外温 度传 感 器原理 是通 过接 受测 量 物体 的 电磁辐 射 ，将辐 射波 长 的变化 转化 为模拟 电信 号输 出，体 积小 ，结构 简单 ，不 会 对断 路 器本体 产生 影 响。
４结语
该 气体流 量 仪基 于 Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ ４ １ ０ 单 片机 ， 能实 现对 质量 流量 控制 器 的智能 精准 检测 。 其 系统设 计 充分 利 用Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ ４ １ ０ 单片 机具 有 的 片 内丰 富 资源 ，通 过 单 片 机 片 内 Ａ／ Ｄ和 Ｄ ／ Ａ实 现 数 据 采 集 控 制 ，提 高 了采 集 数 据 的可 靠性 和准 确 度。 该气 体流量 仪 电路设 计 简单 ，稳 定性 好 ，性价 比 高 ，具 有很 大 的市 场推 广价 值 。
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位 为符 号 位 （ Ｓ Ｓ Ｍ ） 、第 ３ ２ 位 为 奇 偶 校 验 位 （ Ｐ Ａ ＲＩ ＴＹ）。 实际 上 ，ＡＲ Ｉ ＮＣ ４ ２ ９ 对 数 据 位 的使 用 在 很 大 程 度 上 可 以 由 系统 设 计 者 自 己定 义 ，在 ３ ２ ｂ ｉ ｔ 串行 传 输 的 基本 特 征 下 ，只要收 发双 方使 用相 同的 约定 即可 。根 据４ ２ ９ 数 据 格式 在Ｆ Ｐ ＧＡ中用 Ｖ ｅ ｒ ｉ ｌ ｏ ｇ 语 言 对 编 解 码 格式 进 行集 成 ，其仿 真 波形 如 图５ Ｎ
种 不 同的设 置 ：０ ． ２ ５ ｍＡ、０ ， ５ ｍＡ、 ｌ ｍＡ、 ２ ｍＡ。若 要 控 制 “ 设 定 ” ，需 要 将ＤＡＣ 输 出串联 一个 电 阻至Ｇ ＮＤ， 若将Ｄ ＡＣ 的最 大输 出电流 设 置为２ ｍＡ， 选用 ２ ． ５ Ｋ串联 电 阻 ，则 最大 输 出 电压为 ５ Ｖ。 为 了保 证 Ａ／ Ｄ￣ Ｄ ／ Ａ的 转 换 精 度 ，整
图５ Ａ Ｒ Ｉ Ｎ Ｃ ４ ２ ９ 数据接收模块Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 时序仿真 波形 由 图可 以 看 出 ， 在 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 内 部 Ａ ＲＩ ＮＣ ４ ２ ９ 数 据 顺利转 换 了计 算机 通用 的二 进制 数据 。
图５系统 软件设 计结构 图
Ｆ ｉ ｇ． ５ Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ
３结语 ３结语
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屏蔽 层 ，尽量 减 少电 源线 同机壳 之 间的分 布 电容 ，可 以使 得在 电磁 干扰 作用 时 ，工作 电 源 同机 壳的 电位 同步浮 动 ，大大 降 低 了干 扰 造成 的 流过 电源 的浪 涌 电流 ，从 而增 加 了抗 共模 干扰 的 能力 。 在 开 关 量 通 道 上 采 用 隔 离技 术 设 计 将 控制 系 统和外 围接 口进 行 隔离 。 由于光 电耦 合 器的输 入 阻抗小 ，在 电流 状态 下 工作 ，输 入 、输 出 回路 间 分布 电容小 ，因此 ，能 有效 地 抑制 尖峰脉 冲 以及 各种干 扰 ，本 项 目中采 用 的是 光 电耦合 器Ｔ Ｌ Ｐ ５ ２ １ ， 有效 地 防止 了外 界干 扰 窜入 到数 字系统 。 ２ ． ３温 升在 线检 测 ＤＱ Ｖ真 空 断 路 器 本 体采 用 固封 极 柱 技 术 ，取 消 了传统 的下 支架设 计 ，直接 通过 软 连接 将 真空 灭弧 室与 下 出线座相 连 接 ，结构 简单 、连 接 可 靠 ，发 热 量 均 能 满 足 使 用 要 求 。但 它与 成套 柜是 通过 动 、静 触 头相连 接 的 ，随 着断 路 器推进 、退 出次数 的 增加 ，动 静 触头 之 间会 出现磨 损 ，导 致 触头 压 力值发 生 变化 ，从 而影 响 回路 电阻值 ，因此该 部位 的 温升 是薄 弱点 。 对 动 静 触头 处 的 温度 采 集 有２ 种 方式 ：
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个 系统 的 电路 中所使 用的 运算 放大 器采 用高 精 度 运 算 放 大 器ＯＰ Ａ２ ２ ７ ７ 构 成 电压跟 随 器 ［ ４ ， ５ １ 使 得 系统Fra Baidu bibliotek的稳 定 性 有效 地提 高 。如 图４
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所 示 为Ｄ ／ Ａ和Ａ／ Ｄ 转 换 电路 。
３软 件结构设计
Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ ４ １ ０ 可以 与８ ０ ５ １ 兼 容 的微控 制 器 内核 ，所 以单 片 机软 件 采用 Ｃ ５ １ 编 写 ，使 用 Ｋｅ ｎ Ｃ ｕ Ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ４ 集成 开发 环境 。本 系统软 件 设计 采用 模块 化 、结构 化设 计 方法 ，整个 程 序 主要 由程 序初始 化 、键 盘扫描 、参数 设 定 子 程序 、时 间 定时 子 程 序 、ＡＤ 采 样 处理 和Ｄ Ａ输 出子 程序 和 显 示子 程 序 等部 分 组 成 Ｊ 如 图５ 所 示 为系统 主程 序 流程 图。
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图４ Ｇ Ｊ Ｂ １ ５ ５ ３ Ｂ 数据接收模块 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 时序仿真 波形
接 触式 测量 和非 接触 式测 量 。接 触 式测 量所 用到 的传感 器价 格低 廉 、结构 简单 ，但 是需 要 与断 路 器触头 附件 的带 电部 位相 接触 ，会 给 测量 装 置 引入 高 电压绝 缘 问题 。因此 在本 项 目中 ，为 避 免 测 量 装 置的 高 电压 绝 缘 问 题 ，我 们选 用 了红外 温 度传 感器进 行非 接触 式 测量 。红 外温 度传 感 器原理 是通 过接 受测 量 物体 的 电磁辐 射 ，将辐 射波 长 的变化 转化 为模拟 电信 号输 出，体 积小 ，结构 简单 ，不 会 对断 路 器本体 产生 影 响。
４结语
该 气体流 量 仪基 于 Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ ４ １ ０ 单 片机 ， 能实 现对 质量 流量 控制 器 的智能 精准 检测 。 其 系统设 计 充分 利 用Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ ４ １ ０ 单片 机具 有 的 片 内丰 富 资源 ，通 过 单 片 机 片 内 Ａ／ Ｄ和 Ｄ ／ Ａ实 现 数 据 采 集 控 制 ，提 高 了采 集 数 据 的可 靠性 和准 确 度。 该气 体流量 仪 电路设 计 简单 ，稳 定性 好 ，性价 比 高 ，具 有很 大 的市 场推 广价 值 。
《■ 一 ： 整 接 第为 ８ 页
位 为符 号 位 （ Ｓ Ｓ Ｍ ） 、第 ３ ２ 位 为 奇 偶 校 验 位 （ Ｐ Ａ ＲＩ ＴＹ）。 实际 上 ，ＡＲ Ｉ ＮＣ ４ ２ ９ 对 数 据 位 的使 用 在 很 大 程 度 上 可 以 由 系统 设 计 者 自 己定 义 ，在 ３ ２ ｂ ｉ ｔ 串行 传 输 的 基本 特 征 下 ，只要收 发双 方使 用相 同的 约定 即可 。根 据４ ２ ９ 数 据 格式 在Ｆ Ｐ ＧＡ中用 Ｖ ｅ ｒ ｉ ｌ ｏ ｇ 语 言 对 编 解 码 格式 进 行集 成 ，其仿 真 波形 如 图５ Ｎ
种 不 同的设 置 ：０ ． ２ ５ ｍＡ、０ ， ５ ｍＡ、 ｌ ｍＡ、 ２ ｍＡ。若 要 控 制 “ 设 定 ” ，需 要 将ＤＡＣ 输 出串联 一个 电 阻至Ｇ ＮＤ， 若将Ｄ ＡＣ 的最 大输 出电流 设 置为２ ｍＡ， 选用 ２ ． ５ Ｋ串联 电 阻 ，则 最大 输 出 电压为 ５ Ｖ。 为 了保 证 Ａ／ Ｄ￣ Ｄ ／ Ａ的 转 换 精 度 ，整
图５ Ａ Ｒ Ｉ Ｎ Ｃ ４ ２ ９ 数据接收模块Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 时序仿真 波形 由 图可 以 看 出 ， 在 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 内 部 Ａ ＲＩ ＮＣ ４ ２ ９ 数 据 顺利转 换 了计 算机 通用 的二 进制 数据 。
图５系统 软件设 计结构 图
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