弧光探測器的精度檢測裝置的製作方法

2024-03-08 08:16:15

本發明涉及一種弧光探測器的精度檢測裝置，屬於自動化監測控制技術領域。

背景技術：

故障電弧是開關櫃中一種頻繁發性的事故。電弧會通過各種效應釋放巨大的聲、光、電、 熱等能量，輕者使母線燒毀、開關設備報廢、變壓器損壞；重者引起燃燒爆炸，導致人身傷亡，造成不可估量的經濟損失。弧光是檢測弧光短路最快速有效的方法，國際上最先進的保護系統是芬蘭、美國等研製的基於電弧光檢測的弧光保護系統。因此進行電弧光的檢測，研究電弧光的特徵具有非常重要的意義。弧光探測器包括弧光探測頭、光纜和光電探測器。弧光探測頭不僅可以接收事故產生的弧光，還可以在自檢觸發光的驅動下給傳感器發出自檢信號。弧光探測器屬於光信號檢測，確保弧光探測器精度是非常必要的，怎樣快速有效檢驗弧光探測器的精度是一項必要的工作。

技術實現要素：

本發明的目的是：提供一種弧光探測器的精度檢測裝置，

電路簡單，運行平穩，檢測快速，現場顯示，測量精確。

本發明的技術解決方案是：該檢測裝置包括安裝在試驗箱內的可調光源、燈光控制程序模塊、標準光電探測器、ADC轉換程序模塊、DSP信號處理程序模塊和顯示程序模塊，可調光源、燈光控制程序模塊、標準光電探測器、ADC轉換程序模塊、DSP信號處理程序模塊和顯示程序模塊依電路方式連接構成弧光探測器的精度檢測裝置，將光信號轉換成電信號送到信號處理模塊中處理，並將對應的光照度數值顯示。

其工作原理是：將待檢測弧光探測器的探頭放入試驗箱內，標準光電探測器的探頭和待檢測弧光探測器的探頭同時接收到光源發出的光；標準探頭接收到光首先轉換成模擬電信號，再經過ADC模塊將模擬電信號轉換成數字電信號，並將其輸入到DSP處理，算法處理後將對應的光照強度數值顯示在液晶屏幕上；將標準光電探測器的探頭獲得的光照強度數據和待檢測弧光探測器的探頭獲得的光照強度數據進行比較，若誤差較大，則待測弧光探測精度不夠。

本發明電路簡單，運行平穩，檢測快速，現場顯示，測量精確。

附圖說明

圖1是本發明的原理框圖。

圖2是圖1的光電轉換原理圖。

圖3是圖1的光電轉換電路圖。

圖4是圖1的ADC和DSP通信原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本發明的技術方案，但不能理解為是對技術方案的限制。

如圖1所示，它包括可調光源、燈光控制程序模塊、標準光電探測器、ADC轉換程序模塊、DSP信號處理程序模塊和顯示程序模塊，可調光源、燈光控制程序模塊、標準光電探測器、ADC轉換程序模塊、DSP信號處理程序模塊和顯示程序模塊依電路方式連接構成弧光探測器的精度檢測裝置，標準光電探測器將光信號轉換成電信號送到信號處理模塊中處理，並將對應的光照度數值顯示。

其中，各電子元器件功能如下：

標準光電探測器： 利用外光電效應或內光電效應製成的輻射探測器，也稱光電型探測器；探測器中的電子直接吸收光子的能量，使運動狀態發生變化而產生電信號，常用於探測紅外輻射和可見光。

ADC轉換程序模塊：將連續變化的模擬信號轉換為離散的數位訊號，以便於我們的數字系統進行計算、處理、存儲、控制、顯示。

DSP320F2812：一款TI公司的DSP產品，用來進行數位訊號處理的產品，將ADC模塊得到的數位訊號按照算法進行處理，再與資料庫中的數據進行比較，得到相對應的光照強度值；另外，這款DSP也作為CPU通過燈光控制程序模塊來控制光源的強弱，這樣便於多次測量取得更準確的結果。

液晶顯示屏：外接在DSP上，進行數據的顯示。

其具體的工作流程是：DSP控制光源發出一定強度的光，標準光電探測器接收到光並將其轉換為電流信號（模擬信號），ADC轉換程序模塊將標準光電探測器採集到的模擬信號轉換為數位訊號，DSP320F2812再將這些數位訊號進行處理，通過算法得到光源發出的光的強度，光強度數值顯示在液晶顯示屏上；待檢測光電探測器同時也接收到這些光，並經過轉換後得到相對應的光照強度值；待檢測光電探測器得到的光照強度值和標準光電探測器得到的標準數值進行比較，就知待測設備的精度。

如圖2所示，ADC的全部操作都通過 ADC 寄存器進行；ADC 寄存器映射到外圍幀 1 的地址空間，地址範圍是 0x0000-7100 到 0x0000-711F，由 ADC 控制寄存器、ADC 通道選擇排序控制寄存器、ADC 轉換結果寄存器、ADC 狀態寄存器、ADC 最大轉換通道數寄存器或ADC 自動排序狀態寄存器組成，全部是16位寄存器。

ADC轉換程序模塊是一個12位解析度的、具有流水線結構的模數轉換器，將它配置為一個16通道的模塊，並且設置為並發採樣，保證ADC輸入電壓為0~3V；有兩個序列發生器，配置為雙序列即兩個獨立的8狀態序列發生器；這些都可以通過配置ADC模塊的控制寄存器完成；16路模擬數據經過模擬復用器和採樣保持器後送到ADC內核，轉換後得到的結果存儲在16個結果寄存器0-15中，讀取結果寄存器中的數值並計算處理後將其顯示在液晶屏上；ADC模塊的時鐘信號時系統時鐘經過系統控制/高速時鐘定標器之後得到時鐘信號。

如圖3所示，光電轉換電路的具體連接如下：光電轉換電路包括增益可調放大器AD8330、低失真差分ADC驅動器AD8138以及電阻電容外圍電路元器件；光信號通過AD8330的4、5引腳接入該轉換電路，AD8330通過外圍電阻R22、電容C18、C19、C20、C21、C22、C23組成增益可調的放大電路，AD8330通過電阻R23、R24與AD8138連接，並通過電阻R27、R28連接到AD8138的4、5引腳，AD8138的4、5引腳分別連接電阻R25、R26，輸出線性穩定的電流信號。

如圖4所示，是ADC模塊和DSP的具體通信連接：DSP處理器的PD0—PD15引腳連接網絡晶片的D0-D15，進行並行數據交互；網絡晶片的/CS引腳為片選引腳，也與DSP處理器的控制引腳連接，實現片選功能；網絡晶片INT引腳與電阻R60連接，外界3.3V電平，實現復位功能；網絡晶片的其它引腳與電容C70、C76、C78、電阻R105連接組成所需的外圍電路，共同實現網絡通訊功能；網絡晶片的TX+、TX-，RX+、RX-與外部物理埠RJ45連接，構成接口電路。