机械网--抗感应雷电冲击的水位测量装置

摘要： 介绍1种单片机型水位丈量装置的原理和设计方案及抗感应雷电措施。 关键词： 抗感应雷电 单片计算机 水位丈量装置1前言我国南方各省水力资源丰富，有较多的中小型水电厂。坝头水位丈量装置是各个水电厂不可缺少的装置之1，其基本要求是准确、可靠。但我国的南方各省属多雷区，现行的水位丈量装置由于抗感应雷电冲击能力普遍较差，在雷雨季节常没法正常工作，乃至由于雷击而破坏。本文介绍的水位丈量装置主要是以AT89C51单片机为核心，由它来完成控制及显示功能；另外考虑到在数据传输线和电源线上易遭到感应雷电的冲击，对此设计了较为可行的防雷保护措施。2 装置的硬件部分装置的硬件框图如图1所示。包括远端和主机端两部分：远端由传感器及放大变送电路组成，主机端包括了显示、告警、参数设定、复位及看门狗等电路。工作时，被测水位由压阻式传感器转换成微弱的电压信号，经差分放大及变送芯片XTRl05转换成4⑵0mA的电流信号后，经双绞线远距离传送到主机端，主机端通过1只100欧姆电阻将4⑵0mA电流转换成0.4⑵V的电压信号，再由双积分型A／D转换器ICL7135将它转换成数字信号，经单片机AT89C51进行处理及标度变换后得到实际的水位信号。放大及变送电路采取XTRl05专用放大及变送电路芯片，它能将压阻型传感器输出的毫伏级电压信号转换成4⑵0mA的电流输出。该芯片是包括有精密仪用放大器在内的2线制4～20mA变送器，是用输入电压控制输出电流的1种集成电路。由于输出是电流信号，所以可远距离传送，2线制方式使得该电路的电源可由主机端提供，免除由远端直接提供电源带来的麻烦。A／D转换电路选用ICL7135芯片，它是专用的4 1／2位的双积分型数字电压表电路单片A／D转换器镇内修路可以强拆吗，具有精度高、抗干扰性能强、价格低廉等优点。看门狗及复位电路采取的是X25045芯片。该芯片将上电复位、看门狗定时器、电压监控和E2PROM组合在单个封装之内。这类组合降落了系统本钱并减少了对电路板空间的要求。其E2PROM可用于寄存水位的标度系数、修正系数、告警上、下限值及海拔高程等数据。设置了4个按键用于参数显示和选择及参数的设定。采取单片机内部串行接口工作方式来实现静态显示，外接6片74Lsl64移位寄存器驱动LED数码管，显示内容由“显示”按键选择。当水位越上、下限值时，主机端面板上相应LED唆使灯点亮，同时相应的告警继电器动作，该继电器输出触点可引至主控室用于声光报警。3 软件部分软件框图如图2所示 4 防雷措施由于电子设备的绝缘强度低，过电压和过电流耐受能力差房屋在什么情况下可以强拆，在遭雷电危害以后容易造成工作失灵，或永久性破坏。而数据传输线和电源线易遭到感应雷电的冲击，对此分别采取了较为可行的雷电防护措施。(1) 传输线的雷电防护电路对传输线采取了暂态来波防护器，它集箝位、限流、 高能泄放功能于1体，如图3所示。将它串联在4～20mA的远距离电流传输线上。它是由SR金属陶瓷气体放电管、LR电感线圈、。MOVS压敏器件及TVS瞬变电压抑制器组成的3级暂态来波防护电路。当雷电波沿线侵入防护器时，由于TVS、MOVS、SR的响应时间不同，分别为ps级(1×10⑴8S、ns级(1×10⑼s)、us级(1×10⑹s)。波峰到来之前，LR电感限流模块进行动作，显现高阻态，吸收雷电波中的大部分能量。由于TVS响应最快，击穿电压最低，首先导通泄放能量，保护数据线路，TVS瞬时脉冲电流可达数10安到数百安，同时TVS还具有箝位功能，将电压限制在允许的范围内；随着波峰推动，MOVS导通放电泄流，通流量可达数百到数千安培，SR金属陶瓷气体放电管冲击击穿电压高，最后导通并产生弧光放电，耐冲击电流可达数千安以上。在导通和放电进程中，SR、MOVS和TVS端电压保持恒定。当雷电波过去后，SR、MOVS和TVS顺次恢复为高阻态，数据线路自动恢复传输数据。(2)电源线的防护电路为了消除电源进线路上入侵的雷电波，我们在电源模块输入端增加了双极性TVS瞬变电压抑制器。5 结束语 该丈量装置已在省内的几个中小型水电厂中投入运行。结果表明：该装置运行稳定，丈量准确，抗感应雷电能力强。参考文献l杨振江编著．新型集成电路使用指南及其典型利用．西安：西安电子科技大学出版社。1990,01．2 涂时亮，张友德编著．单片微机控制技术．上海：复旦大学出版社，1994，11．资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章