交流电流电压采集与处理

配电柜内被测回路的交流电流和交流电压信号的采集原 理框图如图3所示。
图4交流电流信号的采集与处理电路

参数采集与处理电路中，A/D换芯片的选择是关键。并行 14位8通道同步采集芯片MAX1320具有独立的采样/保持电 路，转换速度快、动态范围大，且具有先进先出功能，可减少接 口数量，并可在转换结束或转换之间读取转换结果，非常适合 应用于交流电流、电压电参量的采集[2]。A/D转换芯片 MAX1320与微处理器STM32F103的硬件连接原理图见图5。

双向
图5 MAX1320与微处理器接口

CH0〜CH7为8路模拟量输入口，其中CHO ~ CH3为交流 电流输入,CH4 - CH7为交流电压输人;DO ~ D13为14位并行 数字量输出口，其中D0〜D7为双向数据线，分别与微处理器相 应接口相连;CONVST管脚为转换启动信号，低电平时跟踪获取

2.2柜内环境温湿度采集与处理

对配电柜柜内环境温湿度的检测采用的是一体测量探头 式数字温湿度传感器DB111，该传感器内部包括一个用能隙材 料制成的测温元件和一个电容性聚合体测湿敏感元件，并在同 —芯片上与14位的A/D转换器及串行接口电路实现无缝连 接，输出全标定的数字信号。为确保温湿度参数采集的稳定 性，采用无锁存双向传输的总线隔离器ADUM1250对信号进行 电气隔离，有效地防止传感器热插拔过程中带来的数据扰动。 实际连接电路如图6所示。

+3.3 V
图6柜内环境温湿度采集与处理电路 2.3母线接头温度采集与处理

对母线接头温度的检测采用单总线数字式温度传感器 DS18B20，该传感器采用1 - Wire总线协议，即只用1根信号线 就可实现信号的双向传输，节省i/o 口接线，其测量精度较高 且直接将温度信号转换为数字信号，便于微处理器处理’也简 化了电路设计，微处理器与多个DS18B20连接电路如图7所 示。在进行安装之前，先通过串口程序设置读取温度的中断， 按1 ~ 〃的与母线接头测量位置一一对应。
图7微处理器与多个DS18B20连接电路

开关量输入采集与输出控制

利用STM32F103微处理器PCO ~ PC3检测开关量输入状 态，开关量输入调理电路如图8所示，完成开关量输入信号的 阻容滤波以及光电隔离后接人微处理器进行处理。

图8开关量输入调理电路

微处理器PA4〜PA7 口输出相应的开关量输出控制信号， 采用高耐压、大电流达林顿阵列驱动芯片ULN2003驱动继电器

对电动操作机构进行控制，从而实现对断路器的开/合闸操作。 2.5 CAN总线通信接口

通信接口采用高速CAN隔离收发器CTM1050，该芯片内 部集成了 CAN隔离及CAN收发器件，可以连接任一 CAN协议 控制器，实现总线通信功能。由于STM32F103微处理器中内置 了 CAN控制器，通过软件将微处理器上的PB8、PTO设置为 CAN_RX、CAN_TX,直接与 CTM1050 上的 RXD、TXD 相连即 可。实际电路连接如图9所示。
PB8/CAN-RX'  RXD CANH
  
STM32F103  CTM1050
PB9/CAN-TX  TXD CANL
  

USBCAN接口卡
图9 CAN通信接口
3软件的设计

3.1定时器中断启动A/D采样

数字化配电柜回路控制单元上电后进行初始化，之后进人 等待状态，主程序随时判断各种定时中断是否到达，其中包括 A/D采样及通信定时中断等。主程序完成査询工作后调用各 个相应子程序，为保证实时的对信号进行处理,A/D采样定时 中断在软件定时中断中的优先级最高，定时器中断启动A/D采 样流程如图10所示。A/D转换芯片MAX1320的驱动程序也 在MDK中开发，其驱动转换流程图如图11所示。
CmF)

1向配置寄存“写值开启8通遒|
|控制CONVST^号开启A/Dfji"
I读取MAXIMO转换数据|
将读出的16进制数转 化为物理董存入内存
图10中断启动A/D采样流程图11 MAX1320驱动程序流程图
3.2 CAN总线通倍

在CAN总线通信程序设计中，代码为多主结构服务,包括 CAN初始化子程序、CAN发送子程序及CAN接收子程序。 CAN总线通信主程序流程如图12所示。
^接收t程序I
I读入数据I
I释放接收缓存丨
(返回）
图12 CAN总线通倍流程图
4结束语

基于STM32F103高性能微处理器的数字化配电柜回路控 制单元,利用芯片自身高速性、高精度性能，扩展外围接口电 路，可现场对配电柜进行数字化监控，并将所测得的状态参数 传输至计算机,进一步通过以太网实现远程监控。