ad电阻原理图

编程入门行业动态更新时间:2024-10-23 21:29:22

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ad电阻原理图

基于双线圈载波传感器的接地电阻在线监测

Online Monitoring of Grounding Resistance Based on Dual Coil Carrier Sensor

作者：马琼

指导教师：陈星

摘要

接地是最有效的静电防护和雷电防护措施，而接地系统的工作状况主要通过测量接地电阻值来反映，因此能实时掌握接地电阻阻值情况至关重要。针对现有的接地电阻测量方法的优点和不足，本文基于双线圈载波传感器研究并设计了接地电阻在线监测系统，无需辅助电极，可以实现无接触在线监测多点接地电阻。

在本系统中，采用 STM32F03R6 单片机的内部 DA 产生不同频率的正弦信号，并通过功率放大器进行放大，作为传感器的输入激励信号。同时采用单片机内部 AD 对传感器输出信号进行采样，并使用二阶低通滤波器和微小信号放大器对传感器输出信号进行抗混叠和放大处理。在数据处理方面，使用汉宁窗函数对 FFT 快速傅里叶变换进行改进后，能有效提取采样信号的幅值和相位信息，并使用多项式函数非线性拟合采样信号幅值与接地电阻值。在数据通信方面，通过 RS-485 接口网络将多个传感器与上位机进行连接，采用 Modbus 协议将数据传输至上位机中。利用 LabVIEW 软件编写上位机程序，实现与多个传感器的数据通信，以及绘制接地电阻测量值波形图和存储的功能。通过仿真实验表明，该系统能实时监测多个接地电阻值的变化情况，接地电阻值范围在 1~10Ω内时，测量精度为 0.01Ω。

接地电阻在线监测系统方案总体设计

通过两次变压的过程，实现对回路中的电压和电流的测量，从而得到接地电阻的大小。根据双线圈载波传感器多点监测接地电阻的原理对系统方案进行了设计，包括在线监测硬件部分、传感器数字信号处理、通讯方式和通讯协议设计、上位机编程四个部分。

接地电阻在线监测系统结构示意图

接地电阻在线监测系统原理图

硬件系统设计

接地电阻在线监测硬件部分主要实现传感器激励信号的发生以及对传感器感应信号的采集，并对信号进行适当的调理，便于后续的数据处理。

接地电阻在线监测硬件系统

Proteus仿真软件进行仿真

激励信号发生仿真电路图

激励信号输出波形图

数据处理

经过 AD 采集和滤波后的信号为时域信号，无法反映信号的频域成分，而通过离散傅里叶变换可以将采集的信号从时域转换到频域，从而可以提取想要的频率信号的幅值、相位等信息。通过建立采样信号幅值与接地电阻之间的映射关系，就能得到接地电阻的大小。