基于电力线载波技术的远程电流数据采集系统的设计


原标题:基于电力线载波技术的远程电流数据采集系统的设计
基于电力线载波技术的远程电流数据采集系统的设计涉及多个关键组件和技术原理。以下是对该系统的详细设计介绍:
一、系统概述
该系统旨在利用电力线载波技术实现远程电流数据的采集和传输。它主要由数据采集单元、单片机主控单元和电力线载波发送电路三部分组成。通过采用半导体磁阻式电流传感器(MRCS)和LM1893电力线调制解调芯片,系统能够实现高精度、高可靠性的电流数据采集,并通过现有的电力线进行远程传输。
二、硬件设计
数据采集单元
半导体磁阻式电流传感器(MRCS):该传感器基于磁阻效应,能够将通电导线周围的磁场转换成与之对应的电压信号。它具有结构简单、灵敏度高、体积小、线性度优良等优点,能够很好地对微弱电流信号进行非接触式检测。
ADC0832模/数转换器:该转换器具有8位逐次逼近式的转换方式,转换时间为80μs。它能够将MRCS输出的电压信号转换为数字信号,以便单片机进行处理。
单片机主控单元
AT89C2051单片机:该单片机包含2KB闪存、128B的内存、15根I/O口线、两个定时计数器和一个全双工的串行口。它用于实现对电流信号的采集和对电力线载波数据发送功能的控制。
电力线载波发送电路
LM1893电力线调制解调芯片:该芯片可实现串行数据的半双工通信,具有发送和接收数据的全部功能。它采用抗噪声的FSK数字移频键控调制方式,数据传输速率高达4.8kbps。通过调节外部电阻,其载波频率可以在50~300kHz的范围内选择。
电力线接口(PLI):该接口用于将LM1893输出的载波信号发送到电力线上,并接收从电力线上传来的载波信号。
三、软件设计
该系统软件以MCS-51汇编语言编制,并给出了软件设计的流程图。主要实现以下功能:
电流信号的采集:通过单片机控制MRCS和ADC0832进行电流信号的采集和模/数转换。
数据的处理:单片机对采集到的数字信号进行处理,如滤波、校准等。
数据的发送:单片机通过控制LM1893将处理后的数据调制成载波信号,并通过电力线发送到远程接收端。
数据的接收:远程接收端通过LM1893接收电力线上的载波信号,并将其解调成原始数据。
四、系统特点
远程传输:利用现有的电力线进行数据传输,无需重新布线,降低了系统实现的成本和复杂性。
高精度:采用半导体磁阻式电流传感器和8位逐次逼近式模/数转换器,实现了高精度的电流数据采集。
高可靠性:采用抗噪声的FSK数字移频键控调制方式和电力线调制解调芯片,提高了数据传输的可靠性和稳定性。
五、应用前景
该系统具有较高的实用价值,可用于远距离信号的测量和传输。在现代生产过程的检测和控制中,电流参数的采集是最普遍最重要的项目之一。该系统特别适用于测量现场距离较远且环境恶劣的场合,如电力系统、工业自动化等领域。
综上所述,基于电力线载波技术的远程电流数据采集系统具有显著的优势和广阔的应用前景。
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