構(gòu)的專線用戶節(jié)能診斷儀的【具體實施方式】作詳細(xì)描述。
[0037]如圖1 -3所示，基于雙DSP架構(gòu)的專線用戶節(jié)能診斷儀包括:前置接線部分5、信號采樣單元OUDSP信號處理單元3、人機接口單元4及供電單元02，其中，信號采樣單元01為二相彳目號米樣單兀；
[0038]信號采樣單元01、DSP信號處理單元3和人機接口單元4依次相接；供電單元02分別與信號采樣單元01、DSP信號處理單元3和人機接口單元4相接；DSP信號處理單元3包括依次連接的1#DSP單元33、雙口 RAM34和2#DSP單元33 ; IiffiSP單元33連接信號采集單元01，2#DSP單元33連接人機接口單元4 ;前置接線部分5連接信號采樣單元01至待測專線用戶線路。
[0039]如圖2所示，人機接口單元包括:SD卡及U盤存儲電路、實時時鐘電路、外擴存儲電路、串口通彳目電路、鍵盤及液晶顯不電路。
[0040]如圖2、3所示，可將前置接線部分5與信號采樣單元01集成在一起，DSP信號處理單元3和人機接口單元4合并稱為DSP信號處理及人機接口單元03。前置接線部分5包括電壓夾和電流鉗；信號采樣01單元包括:信號傳感單元、信號調(diào)理單元及ADC采樣單元。信號傳感單元包括電壓傳感器14和電流傳感器11 ;電壓傳感器14和電流傳感器11優(yōu)選電壓/電流霍爾傳感器。信號調(diào)理電路包括檢流電路12和電壓放大電路15。檢流電路12優(yōu)選0PA4227檢流電路，具體電壓傳感器14可以選用CLSM-1OmA型霍爾傳感器或者JLB - 16霍爾電壓/電流傳感器，用來把高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓，該傳感器線性輸出、高精度、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強；電壓放大電路15優(yōu)選0PA4227反相放大電路(0PA4227電壓放大電路)；ADC采樣單元包括A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、過零比較電路16、PLL倍頻鎖相環(huán)電路17 ;A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器優(yōu)選采用MAX1324采樣電路13 ;供電單元02包括:采樣板電源21、主板電源22及+5V電源接口 23。
[0041]電壓夾、電壓傳感器14、電壓放大電路15、過零比較電路16、PLL倍頻鎖相環(huán)電路17依次連接；電流鉗、檢流電路12和MAX1324采樣電路13依次連接；電壓放大電路15還與MAX1324采樣電路13連接；PLL倍頻鎖相環(huán)電路17和MAX1324采樣電路13都連接1#DSP單元33 ;電流鉗、電流傳感器11、電壓夾及電壓傳感器14構(gòu)成的信號傳感單元，可以將用戶線路側(cè)的大電壓、大電流信號轉(zhuǎn)換成小電壓、小電流信號，同時信號傳感單元還具備信號隔離(電氣隔離)的作用，可以降低用戶線路側(cè)的干擾對測量裝置的影響，并且防止線路側(cè)的過壓或者過流直接燒壞儀器。
[0042]檢流電路12 (0PA4227檢流電路)和電壓放大電路15 (0PA4227電壓放大電路)可以采用低噪聲高精度儀表放大器0PA4277實現(xiàn)，0PA4227檢流電和0PA4227電壓放大電路構(gòu)成的信號調(diào)理電路可以對輸入的信號進(jìn)行濾波、放大、整形以及將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，通過對經(jīng)過濾波處理的三相電壓電流信號進(jìn)行運算放大處理，保證精確采樣。
[0043]過零比較電路16由0PA4227放大器和LM311比較器構(gòu)成，PLL鎖相環(huán)電路17由計數(shù)器⑶4040和鎖相器⑶4046構(gòu)成，過零比較電路16和PLL鎖相環(huán)電路17構(gòu)成的倍頻鎖相單元是為了實現(xiàn)同步采樣而設(shè)計的。從信號調(diào)理單元的整形電路中輸出的方波信號，經(jīng)過倍頻鎖相單元后可以得到相位相同，頻率增加128倍的脈沖信號。此脈沖信號可以觸發(fā)DSP處理器對A/D單元進(jìn)行采樣控制。由此實現(xiàn)對用戶線路側(cè)電壓電流信號的同步采樣。
[0044]+5V電源23接至裝置外部的+5V電源，并給采樣板電源電路21和主板電源電路22供電。采樣板電源電路主要由電源芯片A0505S、A0512S電源芯片構(gòu)成，負(fù)責(zé)對信號采樣單元01的各個電路模塊進(jìn)行供電；主板電源電路優(yōu)選采用TI專用電源芯片TPS767D318，為DSP信號處理單元3提供3.3V和1.8V電壓，保證DSP供電的穩(wěn)定性并且降低雙級供電模式的電路設(shè)計難度。
[0045]DSP信號處理及人機接口單元03包括:1#DSP單元33、雙口 RAM電路34、2#DSP單元35、SD卡和U盤讀寫電路31、串口通信電路32、外擴FLASH電路36、實時時鐘電路37、夕卜擴RAM電路38、鍵盤及IXD液晶顯示電路39。
[0046]1#DSP單元33和2#DSP單元35優(yōu)選TI公司生產(chǎn)的16位定點DSP芯片TMS320F2812或者TMS320F28335芯片。其中，1#DS單元33用于數(shù)據(jù)處理，2#DSP單元35用于人機交互設(shè)計，兩者通過雙口 RAM34(基于IDT7008S20PF雙口 RAM電路)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。IiffiSP單元33通過捕獲倍頻鎖相電路的倍頻脈沖信號控制A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣三相電壓電流信號，并對采樣轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算分析(即快速傅里葉變換處理)，計算分析得到的結(jié)果通過雙口 RAM電路34傳遞到2#DSP單元35。
[0047]SD卡和U盤讀寫電路31優(yōu)選使用CH376文件管理芯片。CH376是一種專門的文件的管理控制芯片，可以用于通用單片機、DSP、ARM等控制器讀寫U盤或SD卡中的文件數(shù)據(jù)。串口通信電路32采用MAX232作為串口轉(zhuǎn)換芯片，實現(xiàn)儀器與PC機對接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。實時時鐘電路37設(shè)計采用DS1305時鐘芯片。其中，DS1305采用簡單的串行接口通信，并且?guī)в恤[鐘功能。鍵盤及液晶顯示電路39作為人機交互的接口界面。鍵盤電路采用4個獨立按鍵設(shè)計，液晶顯示采用分辨率為128X64的12864液晶顯示器。外擴存儲電路包括外擴FLASH和外擴RAM，可以進(jìn)一步提供裝置的數(shù)據(jù)處理能力，其中，外擴RAM電路38采用IS61LV25616AL芯片，外擴FLASH電路36采用SST39VF800芯片；其中外擴FLASH是一種不揮發(fā)性內(nèi)存，在沒有電流供應(yīng)的條件下也能夠長久地保持?jǐn)?shù)據(jù)，其存儲特性相當(dāng)于硬盤。由于DSP計算分析的數(shù)據(jù)龐大，且不說完全存儲所測線路的全部數(shù)據(jù)，僅DSP處理后數(shù)據(jù)，片內(nèi)RAM已保存的空間已不夠。外擴RAM存儲芯片和FLASH存儲芯片可完整地存放數(shù)據(jù)和供外部設(shè)備讀取，使得DSP芯片與同步采樣信號模塊、CPLD及其外圍單元的數(shù)據(jù)傳輸更為簡便快捷。外擴FLASH和外擴RAM利用文件管理控制芯片CH376讀寫USB (如U盤)或者SD卡中的文件，大大擴展了 DSP的存儲容量，使得該診斷儀可以存儲至少一周的數(shù)據(jù)量，同時，采用USB存儲設(shè)備使得該儀器具有可插拔移動存儲的功能。
[0048]本發(fā)明霍爾電壓/電流互感器接至前置接線部分，輸入信號為前置接線部分從專線用戶線路側(cè)采集的三相電壓、電流信號及零線電壓、電流信號。電壓夾接至待測線路的母線排上，接地電壓夾接至被測設(shè)備的接地端，電流鉗(三相電流鉗)鉗至待測線路的三相母線上，接地電流鉗鉗至待測線路中性線上。檢流電路接至霍爾電壓/電流互感器，負(fù)責(zé)對電流信號進(jìn)行放大并轉(zhuǎn)換為電壓信號；電壓放大電路接至霍爾電壓/電流互感器，負(fù)責(zé)對電壓信號進(jìn)行放大。
[0049]A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用MAX1324芯片，為8輸入通道、12位高速、同步采樣ADC轉(zhuǎn)換器，其輸入接至信號調(diào)理單元的，負(fù)責(zé)對三相電壓電流信號進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換；過零比較電路的信號輸入接至電壓放大電路，負(fù)責(zé)對電壓信號進(jìn)行放大、整形；PLL倍頻鎖相環(huán)電路的信號輸入接至過零比較電路，通過對整形后的工頻信號進(jìn)行鎖相倍頻得到同步采樣的控制信號。
[0050]1#DSP單元連接在ADC采樣單元和雙口 RAM之間，1#DSP單元通過捕獲倍頻鎖相電路的倍頻脈沖信號控制A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣三相電壓電流信號，并對采樣轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算分析(快速傅里葉變換)，計算分析得到的結(jié)果通過雙口 RAM傳遞到2#DSP單元。
[0051]快速傅里葉變換(FFT)是一種將時