本方案以LPC2103為核心設(shè)計(jì)的三相電信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用霍爾傳感器準(zhǔn)確、安全的獲取電壓電流信號，數(shù)據(jù)的存儲采用SD卡存儲方式和串口發(fā)送數(shù)據(jù)至上位機(jī)存儲模式兩種法相結(jié)合，增加了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用靈活性，并給出了詳細(xì)的軟、硬件開發(fā)過程。通過測試軟件的標(biāo)定換算，數(shù)據(jù)采集的結(jié)果是準(zhǔn)確并有效的，從而驗(yàn)證了方案中所設(shè)計(jì)的三相電信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠?yàn)檫M(jìn)行基于電機(jī)拖動的液壓動力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測研究奠定良好的數(shù)據(jù)平臺。

　　0 引言

　　基于三相異步電機(jī)驅(qū)動的液壓設(shè)備憑借其運(yùn)行中的諸多優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用，針對液壓系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行而開展的研究也越來越多。各種能夠反應(yīng)此類設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的特征信號中，電機(jī)的三相電信號能夠充分的反應(yīng)其液壓故障和電機(jī)故障［1］，且三相電信號具有穩(wěn)定、不易受干擾的特點(diǎn)。因此，根據(jù)應(yīng)用的需要，開發(fā)具有高便攜性和實(shí)用性的三相電信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，完成對液壓設(shè)備運(yùn)行中三相電信號實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的采集、存儲等功能，對實(shí)現(xiàn)基于電機(jī)驅(qū)動的液壓設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測以及故障診斷等工作都是十分重要和有意義的。

　　1 系統(tǒng)的硬件開發(fā)

　　根據(jù)三相電信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境，本文開發(fā)的數(shù)采系統(tǒng)硬件部分由模擬信號獲取、調(diào)理單元，數(shù)據(jù)采集與處理單元和數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)通信四大模塊組成。系統(tǒng)的原理如圖1所示。

　　1.1 主控芯片單元

　　主控芯片是整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心部分。根據(jù)應(yīng)用的設(shè)計(jì)需求，在選擇主控芯片時(shí)，主要有以下方面：

　?。?）體積小且具有豐富的內(nèi)部資源，以減少外部擴(kuò)展，減小數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件模塊的體積；

　?。?）具有較高的運(yùn)算速率，提高實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度；

　?。?）低功耗、高性價(jià)比。

　　綜合上述問題本設(shè)計(jì)選擇以LPC2103為主控芯片，最小系統(tǒng)如圖2所示。

　　LPC2103采用外部晶振，由CX1、CX2和11.0592MHz的晶振組成，之后將通過內(nèi)部PLL，4倍頻提供給芯片內(nèi)部工作時(shí)鐘。CX3，CX4和Y2為實(shí)時(shí)時(shí)鐘晶振部分［2-3］。

　　1.2 信號獲取單元

　　本設(shè)計(jì)開發(fā)的數(shù)采系統(tǒng)，信號的獲取包括三相電壓和三相電流兩部分，根據(jù)這兩種信號的特點(diǎn)進(jìn)行了相關(guān)硬件設(shè)計(jì)。

　　1.2.1 三相電壓獲取

　　驅(qū)動液壓設(shè)備的三相異步電機(jī)的其額定工作電壓大都為380 V，而本設(shè)計(jì)采用的AD 芯片為LPC2103 內(nèi)置的10 位A/D 模塊，它要求輸入模擬信號的電壓范圍為0~3.3 V.因此，在實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量的前提下，考慮到使用的方便，設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)周期和經(jīng)濟(jì)等問題，三相電壓的獲取采用了電阻分壓式，原理圖如圖3所示。