一種基于fpga的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于FPGA的GPS監(jiān)控終端。
【背景技術(shù)】
[0002]定期監(jiān)測(cè)檢修電路不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的故障隱患，而且停電試驗(yàn)施加低于運(yùn)行電壓的試驗(yàn)電壓，對(duì)某些缺陷反映也不夠靈敏。隨著電力系統(tǒng)向高電壓、大容量的方向發(fā)展，保證電力設(shè)備的安全運(yùn)行越來(lái)越重要，停電事故給生產(chǎn)和生活帶來(lái)的影響和損失也越來(lái)越大，因此迫切需要對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)或定時(shí)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，及時(shí)反映絕緣的優(yōu)劣化程度，以便采取預(yù)防措施，避免停電事故發(fā)生。
[0003]自20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，各單位相繼研制了不同類(lèi)型的監(jiān)測(cè)裝置，特別是各省電力部門(mén)，都研制了電容性設(shè)備的監(jiān)測(cè)裝置，主要監(jiān)測(cè)電力設(shè)備的介質(zhì)損耗、電容值、三相不平衡電流。電力部電力科學(xué)研究所、武漢高壓研究所和東北電力試驗(yàn)研究院等單位，出研究電容性設(shè)備的檢測(cè)外，還研制各種類(lèi)型的局部發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。電力科學(xué)研究院和西安交通大學(xué)還結(jié)合油中氣體分析，開(kāi)展了用于絕緣診斷的專(zhuān)家系統(tǒng)的研究工作。
[0004]FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，他是在 PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專(zhuān)用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。特點(diǎn)介紹
[0005]I)采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路(專(zhuān)用集成電路)，用戶(hù)不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。
[0006]2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。
[0007]3)FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I/O引腳。
[0008]4)FPGA是ASIC電路中設(shè)計(jì)周期最短、開(kāi)發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一。
[0009]5) FPGA采用高速CMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。
[0010]可以說(shuō)，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。FPGA是由存放在片內(nèi)RAM中的程序來(lái)設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此，工作時(shí)需要對(duì)片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。用戶(hù)可以根據(jù)不同的配置模式，采用不同的編程方式。
[0011 ] 加電時(shí)，F(xiàn)PGA芯片將EPROM中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程RAM中，配置完成后，F(xiàn)PGA進(jìn)入工作狀態(tài)。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復(fù)使用。
[0012]FPGA的編程無(wú)須專(zhuān)用的FPGA編程器，只須用通用的EPR0M、PR0M編程器即可。當(dāng)需要修改FPGA功能時(shí)，只需換一片EPROM即可。
[0013]這樣，同一片F(xiàn)PGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能。因此，F(xiàn)PGA的使用非常靈活。
[0014]然而，現(xiàn)有的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)電路采用的系統(tǒng)的控制器和單片機(jī)由于集成度高，使其成本偏高，同時(shí)由于采用芯片的引腳較多，實(shí)物硬件電路板布線(xiàn)復(fù)雜，加重了電路設(shè)計(jì)和實(shí)際焊接的工作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0015]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中成度高，使其成本偏高，同時(shí)由于現(xiàn)有芯片的引腳較多，實(shí)物硬件電路板布線(xiàn)復(fù)雜，加重了電路設(shè)計(jì)和實(shí)際焊接的工作的缺點(diǎn)。
[0016]為此，本實(shí)用新型提供了一種基于FPGA的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)電路，包括傳感器，信號(hào)放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，F(xiàn)PGA控制電路，所述傳感器輸出端與信號(hào)放大電路輸入端電連接；所述信號(hào)放大電路輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路輸入端電連接；所述A/D轉(zhuǎn)換電路輸出端與FPGA控制電路輸入端電連接；
[0017]所述在線(xiàn)監(jiān)測(cè)電路還包括用于與上位機(jī)通訊的RS485接口 ；所述FPGA控制電路輸出端與RS485接口輸入端電連接；
[0018]所述A/D轉(zhuǎn)換電路采用ADI公司的ADA4505-2芯片作放大器；
[0019]所述RS485接口還包括顯示屏和鍵盤(pán)輸入，所述RS485接口輸出端與顯示屏輸入端電連接，所述鍵盤(pán)輸入輸出端與RS485接口(5)輸入端電連接。
[0020]所述傳感器是光感傳感器、PH值傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、聲音傳感器的一種或多種組合。
[0021]所述在線(xiàn)監(jiān)測(cè)電路還包括電源電路，所述電源電路輸出端與傳感器輸入端電連接。
[0022]所述RS485接口還包括顯示屏和鍵盤(pán)輸入，所述RS485接口輸出端與顯示屏輸入端電連接，所述鍵盤(pán)輸入輸出端與RS485接口輸入端電連接。
[0023]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0024]通過(guò)采用FPGA控制模塊單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)、軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等特點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，F(xiàn)PGA是我們熟悉的控制器，編程比較熟悉，易于掌握。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中，1、傳感器；2、信號(hào)放大電路；3、A/D轉(zhuǎn)換電路；4、FPGA控制電路；5、RS485接
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【具體實(shí)施方式】
[0027]以下是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例。
[0028]實(shí)施例1
[0029]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中成度高，使其成本偏高，同時(shí)由于現(xiàn)有芯片的引腳較多，實(shí)物硬件電路板布線(xiàn)復(fù)雜，加重了電路設(shè)計(jì)和實(shí)際焊接的工作的缺點(diǎn)。如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種基于FPGA的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)電路，包括收集外界數(shù)據(jù)并傳送信號(hào)至信號(hào)放大電路2的傳感器1，用于將傳感器I傳送來(lái)的信號(hào)放大的信號(hào)放大電路2，用于將信號(hào)放大電路2的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換電路3，用于將A/D轉(zhuǎn)換電路3傳送過(guò)來(lái)的數(shù)字信號(hào)采集、處理、存儲(chǔ)及控制電路工作的FPGA控制電路4，用于與上位機(jī)通訊的RS485接口 5 ;
[0030]所述傳感器I輸出端與信號(hào)放大電路2輸入端電連接；所述信號(hào)放大電路2輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路3輸入端電連接；所述A/D轉(zhuǎn)換電路3輸出端與FPGA控制電路4輸入端電連接，所述FPGA控制電路4輸出端與RS485接口 5輸入端電連接。
[0031]實(shí)施例2
[0032]本裝置的實(shí)施過(guò)程為:傳感器產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)放大電路的緩沖和增益放大后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換電路的A/D芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，F(xiàn)PGA控制電路對(duì)采集到的A/D轉(zhuǎn)換電路信號(hào)進(jìn)行濾波和處理，然后通過(guò)RS485接口送到遠(yuǎn)程控制主機(jī)。
[0033]為了接收信號(hào)，本裝置設(shè)置安裝了傳感器1，所述傳感器I可以是光感傳感器、PH值傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、聲音傳感器的一種或多種組合。
[0034]所述信號(hào)放大電路2接收傳感器I發(fā)送過(guò)來(lái)的微弱信號(hào)進(jìn)行放大之后發(fā)送放大后的信號(hào)至A/D轉(zhuǎn)換電路3，A/D轉(zhuǎn)換電路3將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送至FPGA控制電路進(jìn)行分析整理。
[0035]實(shí)施例3
[0036]為了實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊，本裝置設(shè)置安裝了 RS485接口 5，所述RS485接口 5輸出端與上位機(jī)終端電連接，所述上位機(jī)終端為PC，儀表盤(pán)或LCD顯示屏的一種。
[0037]本裝置選擇的芯片型號(hào)介紹如下:在電路設(shè)計(jì)中選擇ADI公司的ADA4505-2芯片作放大器，該芯片是雙通道微功耗放大器，具有較低的輸入偏置電流(典型值0.5pA)和出色的PSRR和CMRR性能，其典型失調(diào)電壓為500 μ V，0.1?1Hz內(nèi)具有2.95 μ V的低峰峰值電壓噪聲，滿(mǎn)足電路中作為緩沖器和放大器的要求。此外，該芯片在O?50°C范圍內(nèi)具有較低的失調(diào)漂移和偏置電流，對(duì)提升電路的溫度穩(wěn)定性具有重要作用。
[0038]以上例舉僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的限制，凡是與本實(shí)用新型相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0039]本實(shí)施例沒(méi)有詳細(xì)敘述的部件、結(jié)構(gòu)及工藝屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述，如有需要我們可提供參考資料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于FPGA的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)電路，其特征在于:包括傳感器(I)，信號(hào)放大電路(2)，A/D轉(zhuǎn)換電路(3)，F(xiàn)PGA控制電路(4)，所述傳感器(I)輸出端與信號(hào)放大電路(2)輸入端電連接；所述信號(hào)放大電路⑵輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路(3)輸入端電連接；所述A/D轉(zhuǎn)換電路(3)輸出端與FPGA控制電路(4)輸入端電連接；所述在線(xiàn)監(jiān)測(cè)電路還包括用于與上位機(jī)通訊的RS485接口(5);所述FPGA控制電路⑷輸出端與RS485接口(5)輸入端電連接； 所述A/D轉(zhuǎn)換電路(3)采用ADI公司的ADA4505-2芯片作放大器；所述RS485接口(5)還包括顯示屏和鍵盤(pán)輸入，所述RS485接口(5)輸出端與顯示屏輸入端電連接，所述鍵盤(pán)輸入輸出端與RS485接口(5)輸入端電連接； 所述RS485接口(5)輸出端與上位機(jī)終端電連接，所述上位機(jī)終端為PC，儀表盤(pán)或LCD顯不屏的一種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)電路，其特征在于:所述傳感器(I)是光感傳感器、PH值傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、聲音傳感器的一種或多種組合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)電路，其特征在于:所述在線(xiàn)監(jiān)測(cè)電路還包括電源電路，所述電源電路輸出端與傳感器輸入端電連接。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，本實(shí)用新型提供的一種基于FPGA的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)電路，包括傳感器，用于將傳感器傳送來(lái)的信號(hào)放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，采集、處理、存儲(chǔ)及控制電路工作的FPGA控制電路，RS485接口；本實(shí)用新型通過(guò)采用FPGA控制模塊單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)、軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等特點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
【IPC分類(lèi)】G01R31/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204882745
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520530131
【發(fā)明人】臺(tái)明超
【申請(qǐng)人】開(kāi)縣正品誠(chéng)贏科技發(fā)展有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年7月21日