多通道数据采集系统的设计

中国船舶重工集团公司第七一五研究所 解佳鹏

本文设计了多通道数据采集系统，通过对采集系统的调理电路、A/D转换电路、主控电路及软件的设计，实现了对配电系统的电压及电流的数字化。

随着数字控制系统的发展，传统配电系统中的数据采集已不能满足现在对配电系统高测试性及数字化的需求。传统的配电系统完成了供电的分配控制，新型配电配电系统既要完成供电的数字控制，同时要完成对供电信息的数字化。

对供电信息的数字化，本文设计了多通道数据采集系统，具有48通道的数据采集能力，可以完成对一个配电柜供电信息的数字化。

1 系统设计

如图1所示，系统由主控单元、数据采集单元及传感器组组成。主控单元采用TMS320F28335数字信号控制器；数据采集单元采用AD7091R-8作为模数转换器件，数据采集单元由6个AD7091R-8组成，共48个模数换通道；传感器组主要实现将电压、电流的信号转换成小直流信号，采用LEM公司的电压霍尔及电流霍尔传感器组成。

图1 检测系统的组成

2 硬件设计

2.1 调理电路设计

调理电路主要是将传感器组输出的信号调理成A/D转换器输入需要的信号。本设计的传感器组输出的信号为0～5V的直流信号，调理电路采用电压跟随电路，如图2所示。LM324内部集成4路运放，可以用来搭建四路电压跟随电路，用来进行AD转换的阻抗匹配。

图2 调理电路设计

2.2 A/D转换电路设计

AD7091R-8模数转换器，是一款低功耗、8通道、采样速率高达1MSPS的12位逐次逼近型模数转换芯片，该芯片还内置2.5V的精密基准电压源、单级缓冲放大器、高速串行接口（SPI）。……