基於嵌入式乙太網的脈衝成型網絡監測系統的製作方法
2023-05-10 12:30:41
專利名稱：基於嵌入式乙太網的脈衝成型網絡監測系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於網絡監測技術領域，尤其涉及一種基於嵌入式乙太網的脈衝成型網絡監測系統。
背景技術：
大型脈衝功率系統中採用的脈衝功率技術又稱高功率脈衝技術，是在相對較長的時間裡把能量儲存起來，然後經過快速壓縮、轉換，最後有效釋放給負載的新興技術。而大電流是一種在工業生產和科研實驗中經常遇到的重要物理量。在熱核聚變、雷射技術、粒子加速器、電磁強脈衝特性等方面的研究中，它們對脈衝功率源技術要求非常高，不但要求其電流大，脈衝的上升時間很短，僅為數十微秒或者納秒，而且要求儲能源高電壓，以獲得強脈衝功率。因此，要確保能源模塊高效和穩定運行，就需要準確且可靠地測量放電電流，為其提供實測數據，所以在大型脈衝功率系統中對脈衝放電情況進行監測的數據採集系統是 非常需要的，並且數據採集系統的準確性，實時性是脈衝網絡監測系統的重要問題。
發明內容
本發明就是針對上述問題，提供一種數據採集準確、實時性強、通信速率高的基於嵌入式乙太網的脈衝成型網絡監測系統。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案，本發明包括羅氏線圈、信號調理電路、A/D轉換晶片、FIFO緩存模塊、ARM處理器模塊、靜態隨機存取存儲器(SRAM)、和PC機；所述羅氏線圈感應得到被測電流的微分信號後，在信號調理電路中經過一個積分被還原成被測電流信號，之後經A/D轉換晶片將模擬信號轉換為數位訊號，數據信號被存儲到FIFO緩存模塊中，當ARM處理器接到FIFO緩存模塊發出的狀態信息時，就可以從FIFO緩存模塊中提出數據轉存到靜態隨機存取存儲器中，處理器通過乙太網接口與PC機進行通信和數據的傳輸。作為一種優選方案，本發明所述A/D轉換晶片採用MAX120。作為另一種優選方案，本發明所述ARM處理器模塊採用STM32F103ZE。本發明有益效果本發明實現了脈衝網絡成型系統的實時性監測功能。本發明採用羅氏線圈，A/D轉換器和FIFO緩存器件進行數據的採集，將ARM處理器的網絡通信接口與乙太網交換機相連，這樣接在同一交換機上的pc機可以與處理器進行乙太網通信，從而大大提高了通信速率。
圖I是本發明電路原理框圖；圖2是羅氏線圈結構原理圖。
具體實施例方式如圖所示，本發明採用如下技術方案，本發明包括羅氏線圈、信號調理電路、A/D轉換晶片、FIFO緩存模塊、ARM處理器模塊、靜態隨機存取存儲器(SRAM)、和PC機；所述羅氏線圈感應得到被測電流的微分信號後，在信號調理電路中經過一個積分被還原成被測電流信號，之後經A/D轉換晶片將模擬信號轉換為數位訊號，數據信號被存儲到FIFO緩存模塊中，當ARM處理器接到FIFO緩存模塊發出的狀態信息時，就可以從FIFO緩存模塊中提出數據轉存到靜態隨機存取存儲器中，處理器通過乙太網接口與PC機進行通信和數據的傳輸。所述A/D轉換晶片採用MAX120。所述ARM處理器模塊採用STM32F103ZE。隨著高功率脈衝系統的不斷發展，它逐漸呈現出三個特點一是大容量、高電壓，強電流；二是小型、緊湊化；三是自動化，在實際應用中就要求電流檢測必須可靠工作，系 統運行的保護、控制、監測、故障預測、通訊和記錄要實現自動化。傳統的電磁式電流互感器測量頻帶窄、易出現磁飽和，當一次側電流變化過快時，電磁式電流互感器的二次側電流往往失真嚴重，不能滿足測量要求；而分流器的一次和二次側沒有隔離，且體積較大；霍爾傳感器雖然實現了電氣隔離，但需要直流電源供電，另外，上述傳統測量元件都不能直接獲得短路電流上升率，需要通過中間環節進行處理，若用於短路電流保護，則會造成保護時間滯後。Rogowski線圈構成的互感器不含鐵心,無磁滯飽和問題，響應頻帶寬,測量範圍大，與被測迴路無直接電氣連接，抗幹擾能力強，因此基於Rogowski線圈的大電流測量技術應運而生。本文採用Rogowski線圈作為測量元件。Rogowsk線圈又叫羅氏線圈，它實際是均勻密繞在環形非磁性骨架上的心螺線管，其輸出電壓和被測電流的變化率成正比，其結構原理如圖2所示。羅氏線圈的感應電動勢與線圈尺寸、匝數及一次電流有關受外磁場和通流導體位置的影響小。經過羅氏線圈得到的是一個微分信號，所以對羅氏線圈的輸出電壓進行積分就可以還原出被測電流I。羅氏線圈電流傳感器是根據電磁感應定律和安培環路定律，用羅氏線圈將一次側高電壓、大電流變送到線圈二次側小信號，系統根據羅氏線圈的輸出信號，實現對一次側電流的測量以及短路情況的判斷。選取A/D轉換晶片，主要考慮其解析度、轉換時間、採樣率等是否滿足數據採集系統的要求。本系統A/D轉換晶片採用MAX120，選取A/D轉換晶片，主要考慮其解析度、轉換時間、採樣率等是否滿足數據採集系統的要求。本系統A/D轉換晶片採用MAX120，其轉換輸出為12位數字量，轉換時間為I. 6 μ S，採樣率為500ksps，滿足脈衝功率系統放電電流實時、高精度採樣的要求。本發明中MAX120的管腳連接如下VDD接正電壓+5V，VSS接負電壓-15V，MODE接地，所以INT/BUSY就用作BUSY輸出。這種情況下，轉換啟動時INT/BUSY變為低電平，轉換完成以後INT/BUSY就升為高電平，此時數據在引腳DO Dll處有效。CS，IlORD都接地，也就是說片選信號和讀輸入信號始終有效，CONVST接入分頻信號XF1，當CONVST為低電平時，在RD的下降沿啟動一次轉換，CONVST 一次處於低電平的時間決定了一次採樣的時長。CLKIN時鐘輸入端接入一個4M晶振電路。
權利要求
1.基於嵌入式乙太網的脈衝成型網絡監測系統，本發明包括羅氏線圈、信號調理電路、A/D轉換晶片、FIFO緩存模塊、ARM處理器模塊、靜態隨機存取存儲器、和PC機；其特徵在於所述羅氏線圈感應得到被測電流的微分信號後，在信號調理電路中經過一個積分被還原成被測電流信號，之後經A/D轉換晶片將模擬信號轉換為數位訊號，數據信號被存儲到FIFO緩存模塊中，當ARM處理器接到FIFO緩存模塊發出的狀態信息時，就可以從FIFO緩存模塊中提出數據轉存到靜態隨機存取存儲器中，處理器通過乙太網接口與PC機進行通信和數據的傳輸。
2.根據權利要求I所述基於嵌入式乙太網的脈衝成型網絡監測系統，其特徵在於所述A/D轉換晶片採用MAX120。
3.根據權利要求I所述基於嵌入式乙太網的脈衝成型網絡監測系統，其特徵在於所述ARM處理器模塊採用STM32F103ZE。
全文摘要
基於嵌入式乙太網的脈衝成型網絡監測系統屬於網絡監測技術領域，尤其涉及一種基於嵌入式乙太網的脈衝成型網絡監測系統。本發明提供一種數據採集準確、實時性強、通信速率高的基於嵌入式乙太網的脈衝成型網絡監測。本發明包括羅氏線圈，羅氏線圈感應得到被測電流的微分信號後，在信號調理電路中經過一個積分被還原成被測電流信號，之後經A/D轉換晶片將模擬信號轉換為數位訊號，數據信號被存儲到FIFO緩存模塊中，當ARM處理器接到FIFO緩存模塊發出的狀態信息時，就可以從FIFO緩存模塊中提出數據轉存到靜態隨機存取存儲器中，處理器通過乙太網接口與PC機進行通信和數據的傳輸。
文檔編號H04L12/26GK102904768SQ20111021417
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月29日 優先權日2011年7月29日
發明者李文波 申請人:李文波