设计思想与总体方案
1 非接触式验电器的设计思想
本次开发的验电器主要用于铁路中高压输电线路的监测工作,其设计要求是监测铁路中高压线路的运行情况,要求能正确判断高压线是否带电,并将有电、无电信号通过发光二极管显示出来,同时还要发出相应状态的语音提示信息。
另外,验电器通常安装在室外,因此本装置还要满足室外工作的要求。
2 总体设计方案和框图
本验电器以SPE61A单片机作为检测和控制核心。装置采用铜片式传感器监测高压线附近电场,将电场信号转化为电压信号后送往信号处理电路,信号处理电路将该模拟信号转换成直流的有电、无电的状态信号送往单片机。单片机将接收到的信号与上一次信号进行比较,如果本次采集的信号跟上次采集信号相同,则继续下一次信号的采集,如果不同,则发出新的信号到语音模块、指示模块和信号传送模块,同时将本次采集的信号进行锁存,用以对下次采集的信号进行比较。语音模块收到信号后发出有电或无电语音提示;指示模块收到信号后发出有电或无电指示;信号传送模块收到信号后发出有电或无电状态信号送到室内监控计算机。硬件结构图如图1所示。
图1 硬件结构图
系统的硬件设计
1 单片机
本系统采用凌阳SPE
SPE
在本系统中,SPE
2 传感器
传感器用于读取电场信号,是整个设备的信号源。传感器被安装在距离高压线
另外,为了安全需要,在传感器的地线端多引出了一条地线(称为检测地线)作为电路中指示模块、语音提示模块和信号传送模块的地线,用于判断传感器传输线路是否完好。此时,若信号传输线路断开,则此地线亦断开,那么指示模块、语音提示模块和信号传送模块均不能工作,信号指示灯不能发光,语音模块被能发出语音信息,传送电脑的有电和无电信号也同时断掉,不会发出错误信号,提高了系统的可靠性,避免信号线断开时发出错误的无电信号,造成事故。
传感器采用封闭式半球形光滑外壳设计,能够彻底防水,满足室外工作要求。
3 信号处理模块
信号处理由信号跟随电路、滤波电路、倍压整流电路、减法电路、放大电路、施密特触发电路、信号指示和监控信号发送电路组成,其原理图如图2所示。输入信号来自传感器的送出的工频交流电压信号,该信号经过信号跟随电路跟随并正向偏置后进行滤波,然后将交流信号倍压整流成直流信号,减法器减掉相邻线路间的干扰信号,放大器将信号进行必要的放大后送入施密特触发器,触发器根据输入信号的大小送出有电、无电两种信号到单片机。
相关文献中对本装置的各模块功能结构和原理已经进行过详细的论述,本文不再累述。
图2 信号处理电路功能模块图