基于ARM处理器的电机电物理量采集系统的设计

　　O 引言

　　自19世纪发明发电机和电动机以来，由于电能应用方便，电动机的性能优良，便于控制，使用与操作简单，从而得到了迅速普及，应用范围越来越广.然而，由于电机运行机制复杂，长期处于高速运转和高电压、强磁场环境之下，运行环境恶劣，要求电机设备不出故障是不现实的，绝对安全可靠的电机设备也是根本不存在的l1J.因此，我们只能从预防故障和减少损失的角度出发，及时发现电机的异常，掌握设备的运行状态.对已经形成的或正在形成的故障进行分析诊断，判断故障的部位和产生的原因，并及早采取有效的措施，防患于未然.这就需要我们能实时的精确的采集电机在运行中的各种物理量，进而进行有效的分析、判断故障.传统的数据采集系统多以8/16位单片机构成控制系统，其硬件电路较复杂，集成度较低，设计和调试难度较大，不太方便系统升级.传统的前后台式的软件设计方法限制了硬件系统功能的充分发挥，影响了系统的实时性与稳定性.笔者从ARM9来人手，借鉴了一些新的测试方法，并应用ADS1.2设计出一套电机电物理量采集系统.

　　1 系统简介

　　本系统设计采集电机的电压、电流2个物理量.其中电流3相都要采集.电物理量采集系统的设计关键在于A/D转换的环节.A/D转换器是模拟信号源和CPU之间联系的接口，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机和数字系统进行处理、存储、控制和显示.在工业控制和数据采集及许多其他领域中，A/D转换是不可缺少的.A/D转换器有以下类型：逐位比较型、积分型、计数型、并行比较型、电压一频率型.主要应根据使用场合的具体要求，按照转换速度、精度、价格、功能以及接口条件等因素决定选择何种类型.本系统的ARM采用三星公司的S3C2410一S，其拥有8路10位A/D转换器，最大转换率为500 KPSO1.S3C2A-10一S的A/D转换器能接受电压范围为0—3.3 V，但电机电信号是成正弦波的图像分布的，超出了A/D转换器能接受的电压范围.所以设计前端调理电路将电信号的正弦波整体向上抬高。使之范围控制在0—3.3 V.然后将电信号输出到A/D转换器.最后经CPU的处理将采集到的数据从串口传送给计算机.进计算机可以对电机物理量进行相应的分析.

　　2 系统设计

　　2.1 硬件设计

　　该系统主要由前端调理电路、CPU集成电路和计算机组成.基本结构如图1所示：

　　其中由于S3C2410一S的A/D转换器能接受电压范围为O~3.3 V，但电机电信号是成正弦波的图像分布的.所以前端调理电路设计将电信号的正弦波负半轴对称折到x轴上方，使之范围控制在0-3.3 V.产生波形如图2所示.