交交变频器实际值采样的零点漂移数字抑制装置 技术领域 本发明涉及数据采样技术, 特别是涉及一种交交变频器实际值采样的零点漂移数 字抑制装置的技术。
背景技术 精确的采样值是高性能交交变频器良好运行的必要条件。 现有的对采集数据中零 点漂移的抑制措施, 除了精选元件、 对元件进行老化处理、 选用高稳定度电源以及用稳定静 态工作点的方法外, 在实际电路中常采用补偿和调制两种方法。
补偿法是指用另外一个元器件的漂移来抵消放大电路的漂移, 如果参数配合得 当, 就能把漂移抑制在较低的限度之内。按照现实的条件可以分为用硬件电路补偿和在智 能芯片或微机中以软件方法实现补偿。但用硬件电路进行校正大都存在电路复杂、 调试困 难、 精度低、 通用性差、 成本高等缺点, 不利于工程实际应用。 而软件方法是将微机与数据采 集系统联结起来, 但软件补偿的效果虽比硬件补偿好, 但在通用性以及调试方面仍有不足 之处。
调制法是指将直流变化量转换为其它形式的变化量 ( 如正弦波幅度的变化 ), 并 通过漂移很小的阻容耦合电路放大, 再设法将放大了的信号还原为直流成份的变化。这种 方式电路结构复杂、 成本高、 频率特性差。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷, 本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简 单、 易调试、 精度高、 可靠性强且成本低的交交变频器实际值采样的零点漂移数字抑制装 置。
为了解决上述技术问题, 本发明所提供的一种交交变频器实际值采样的零点漂移 数字抑制装置, 包括交交变频器和交交变频器采样模块, 其特征在于 : 还包括选择开关、 积 分模块、 减法器、 A/D 转换模块和控制器 ;
所述交交变频器采样模块设有一采样端、 一输出端, 其采样端连接交交变频器 ;
所述减法器设有两个输入端、 一个输出端, 其两个输入端分别为第一输入端、 第二 输入端 ;
所述选择开关有一个公共输入端、 两个选择输出端, 其公共输入端接交交变频器 采样模块的输出端, 其一个选择输出端接减法器的第一输入端, 另一个选择输出端经积分 模块接到减法器的第二输入端 ;
所述控制器设有数据输入接口及多个控制信号输出端, 所述 A/D 转换模块设有模 拟量输入端、 数据输出接口及多个控制信号输入端, 其模拟量输入端接减法器的输出端, 其 数据输出接口接控制器的数据输入接口, 其各个控制信号输入端分别接到控制器的各个控 制信号输出端。
进一步的, 所述积分模块包括一积分器、 一电压保持器, 所述减法器、 积分器及电压保持器均为运算放大器, 所述减法器的正相输入端为第一输入端, 反相输入端为第二输 入端 ;
所述选择开关的一个选择输出端经一电阻接减法器的第一输入端, 另一个选择输 出端经一电阻接到积分器的反相输入端 ;
所述积分器的正相输入端经一电阻接到地, 其输出端经一电容接到其反相输入 端, 并经一电阻接到电压保持器的正相输入端 ;
所述电压保持器的正相输入端经一电阻接到地, 其输出端接到其反相输入端, 并 经一电阻接到减法器的第二输入端 ;
所述减法器的第一输入端经一电阻接到地, 其输出端接到其第二输入端。
进一步的, 所述控制器是一单片机芯片, 设有一中断信号输入端, 其各个控制信号 输出端分别为三位选址信号输出端, 读信号输出端、 写信号输出端、 使能信号输出端 ;
所述 A/D 转换模块设有一转换结束信号输出端, 其各个控制信号输入端分别为三 位地址输入端、 启动脉冲输入端、 地址锁存使能端、 数据输出使能端, 其转换结束信号输出 端接控制器的中断信号输入端, 其三位地址输入端接控制器的三位选址信号输出端 ;
所述控制器的读信号输出端及使能信号输出端经一与门接到 A/D 转换模块的数 据输出使能端, 其写信号输出端及使能信号输出端经另一与门接到 A/D 转换模块的启动脉 冲输入端及地址锁存使能端。 本发明提供的交交变频器实际值采样的零点漂移数字抑制装置, 采用时间常数很 大的积分模块来实现零点漂移的抑制, 与现有的技术相比, 具有采样值精度高、 运行可靠性 强的特点, 而且结构简单、 调试方便、 成本低, 不仅适用于交交变频器, 也适用于交直交变频 器。
附图说明
图 1 是本发明实施例的交交变频器实际值采样的零点漂移数字抑制装置的结构 框图 ;
图 2 是本发明实施例的交交变频器实际值采样的零点漂移数字抑制装置中的零 点漂移补偿电路原理图 ;
图 3 是本发明实施例的交交变频器实际值采样的零点漂移数字抑制装置中的控 制器控制 A/D 转换的控制电路原理图。 具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述, 但本实施例并不用于限 制本发明, 凡是采用本发明的相似结构及其相似变化, 均应列入本发明的保护范围。
如图 1 所示, 本发明实施例所提供的一种交交变频器实际值采样的零点漂移数字 抑制装置, 包括交交变频器 ( 图中未示 ) 和交交变频器采样模块 U1, 其特征在于 : 还包括选 择开关 U2、 积分模块 U3、 减法器 U4、 A/D 转换模块 U5 和控制器 U6 ;
所述交交变频器采样模块 U1 设有一采样端、 一输出端, 其采样端连接交交变频 器;
所述减法器 U4 设有两个输入端、 一个输出端, 其两个输入端分别为第一输入端、第二输入端 ;
所述选择开关 U2 有一个公共输入端、 两个选择输出端, 其公共输入端接交交变频 器采样模块 U1 的输出端, 其一个选择输出端接减法器 U4 的第一输入端, 另一个选择输出端 经积分模块 U3 接到减法器 U4 的第二输入端 ;
所述控制器 U6 设有数据输入接口及多个控制信号输出端, 所述 A/D 转换模块 U5 设有模拟量输入端、 数据输出接口及多个控制信号输入端, 其模拟量输入端接减法器 U4 的 输出端, 其数据输出接口接控制器 U6 的数据输入接口, 其各个控制信号输入端分别接到控 制器 U6 的各个控制信号输出端。
本发明实施例中, 所述交交变频器采样模块 U1、 选择开关 U2 均为现有技术。
本发明实施例对交交变频器实际值采样的零点漂移数字抑制原理如下 :
交交变频器采样模块 U1 通过其采样端对交交变频器实际值进行采样 ;
当交交变频器输入为零时, 因温度或者电压不稳等因素, 交交变频器采样模块 U1 的实际采样值并不为零 ( 即存在零点漂移 ), 其输出端的输出值也不为零, 此时通过选择开 关 U2 将交交变频器输入为零时的采样信号送入积分模块 U3, 积分模块 U3 对输入的采样信 号进行积分, 且积分模块的时间常数很大, 经积分模块积分后得到的新数据为所需的零点 基准偏移量 ;
当交交变频器输入不为零时, 交交变频器采样模块 U1 的实际采样值同样含有漂 移量, 此时通过选择开关 U2 将交交变频器输入不为零时的采样信号直接送入减法器 U4 中, 与交交变频器输入为零时得到的零点基准偏移量作减法, 即可得到准确的消除零点漂移后 的采样值信号, 此采样值信号经 A/D 转换模块 U5 转换为数字数据后送入控制器中, 从而得 到消除零点漂移值后的交交变频器实际值。
如图 2 所示, 本发明实施例中, 所述积分模块 U3 包括一积分器 U3A、 一电压保持器 U3B, 所述减法器 U4、 积分器 U3A 及电压保持器 U3B 均为运算放大器, 所述减法器 U4 的正相 输入端为第一输入端, 反相输入端为第二输入端 ;
所述减法器 U4、 积分器 U3A、 电压保持器 U3B 及选择开关 U2 组成一零点漂移补偿 电路 ;
所述选择开关 U2 的公共输入端 ( 管脚 1) 接交交变频器采样模块 U1( 图中未示 ) 的输出端, 其一个选择输出端 ( 管脚 3) 经一电阻 R22 接减法器 U4 的第一输入端, 另一个选 择输出端 ( 管脚 2) 经一电阻 R0 接到积分器 U3A 的反相输入端 ;
所述积分器 U3A 的正相输入端经一电阻 R1 接到地, 其输出端经一电容 C 接到其反 相输入端, 并经一电阻 R3 接到电压保持器 U3B 的正相输入端 ;
所述电压保持器 U3B 的正相输入端经一电阻 R4 接到地, 其输出端接到其反相输入 端, 并经一电阻 R21 接到减法器 U4 的第二输入端 ;
所述减法器 U4 的第一输入端经一电阻 R23 接到地, 其输出端接到其第二输入端。
交交变频器输入为零时, 其采样信号送入积分器 U3A 进行积分, 得到积分后的信 号, 积分器 U3A 的输出端经电阻 R3 和 R4 后接入大地, 电压保持器 U3B 的正相输入端从两个 电阻 R3、 R4 之间取得信号即为零点基准偏移量, 该零点基准偏移量经电压保持器 U3B 后输 出至减法器 U4, 减法器 U4 对输入的两组输入信号做减法即得零点漂移补偿后的采样信号。
如图 3 所示, 本发明实施例中, 所述控制器 U6 是一单片机芯片, 设有一中断信号输入端 INTERRUPT, 其各个控制信号输出端分别为三位选址信号输出端 (AD0 至 AD2), 读信号 输出端 READ、 写信号输出端 WRITE、 使能信号输出端 ADDRESS ;
所述 A/D 转换模块 U5 设有一转换结束信号输出端 EOC, 其各个控制信号输入端分 别为三位地址输入端 ( 管脚 A、 B、 C)、 启动脉冲输入端 START、 地址锁存使能端 ALE、 数据输 -1 出使能端 OE, 其模拟量输入端 In0 接减法器 U4 的输出端, 其数据输出接口 ( 管脚 2 至 2-8) 接控制器 U6 的数据输入接口 ( 管脚 DB0 至 DB7), 其转换结束信号输出端 EOC 接控制器 U6 的中断信号输入端 INTERRUPT, 其三位地址输入端 ( 管脚 A、 B、 C) 接控制器 U6 的三位选址 信号输出端 (AD0 至 AD2) ;
所述控制器 U6 的读信号输出端 READ 及使能信号输出端 ADDRESS 经一与门 Y1 接到 A/D 转换模块 U5 的数据输出使能端 OE, 其写信号输出端 WRITE 及使能信号输出端 ADDRESS 经另一与门 Y2 接到 A/D 转换模块 U5 的启动脉冲输入端 START 及地址锁存使能端 ALE ;
所述控制器 U6 用于处理消除零点漂移值后的采样信号, 并通过其中断信号输入 端 INTERRUPT 及各个控制信号输出端控制 A/D 转换模块 U5 工作, 通过其数据输入接口 ( 管 -1 脚 DB0 至 DB7) 接收 A/D 转换模块 U5 的数据输出接口 ( 管脚 2 至 2-8) 发送来的消除零点 漂移值后的采样信号。
本发明实施例中, 所述控制器 U6 的型号为 89C51, 所述 A/D 转换模块 U5 是型号为 ADC0808 的 A/D 转换芯片。