CN103853151B - Deh点检仪正弦波发生装置 - Google Patents
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Abstract
DEH点检仪正弦波发生装置，包括控制器，控制器的输出端与D/A转换模块的输入端、DDS正弦波发生器的SPI总线相连接，D/A转换模块的输出端与DDS正弦波发生器的输入端电连接，DDS正弦波发生器的输出端与电压放大模块的输入端电连接，电压放大模块的输出端连接待测模块，电源模块与比较器模块、三极管开关模块相连接，通过比较器模块将采集激励信号转换为方波信号，通过控制器对DDS正弦波发生器的进行控制，通过DDS正弦波发生器产生DEH相关模块所需的输入激励信号和转速信号，能够为待测模块提供所需精确的正弦波信号源，在检测过程中实现智能化和一体化，实现点检仪的便携化和多功能化，通用性较强。
Description
技术领域
本发明涉及一种正弦波发生装置，特别涉及一种DEH点检仪正弦波发生装置。
背景技术
汽轮机是电厂中最重要的设备之一，是大型高速运转的原动机，通常在高温、高压下工作，所以汽轮机控制的首要任务是保证汽轮机的安全运行。为了满足电厂运行安全和运行方式经济性的要求，机组配备汽轮机数字电液控制系统（digitalelectro-hydrauliccontrolsystem简称DEH），汽轮机DEH相关模块一般有超速保护模块、伺服单元模块以及调频模块，而每种模块基本都由转速输入部分、激励信号部分、DI信号输入部分、DO信号输出部分、AI信号输入部分和AO信号输出部分组成，模块中的每一个参数都会影响汽轮机的运行状态和运行安全，从而影响电厂的安全，因此数字电液控制系统的安全成为了保证汽轮机与火电厂安全运行的重要任务。
一般的DEH点检过程是：当检测待测模块时，由现场中的信号源提供待测模块的激励信号和转速信号，由DO模块和AO模块为待测模块提供DI信号和AI信号，将待测模块与DEH点检仪相连，同时采集待测模块的输出信号，并将信号显示，通过显示数据直观地反应待测模块当前的运行状态。整个过程中，需要外部的信号源发生器提供待测模块所需的激励信号和转速信号。
频率合成技术起源于二十世纪30年代，至今已有六十多年的历史，共经历了三代的发展，即直接式模拟频率合成器、锁相式频率合成器和直接数字频率合成器，其中直接数字频率合成器（DDS）是一种革命性的技术发展。DDS技术具有快速的频率转换速度、极好的温度和老化稳定性、转换频率保持稳定的相位能力，以及小型化和可靠性高等优点，因此将DDS技术能够在工业现场中得到广泛应用。
从上述可知，目前对汽轮机DEH相关模块进行检测时，所使用到的正弦波信号来自外部的信号发生源，使在检测过程中，由于选用的仪器本身误差不同，造成检测结果不同，并在整个过程没能实现点检仪的一体化功能。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种DEH点检仪正弦波发生装置，能够为待测模块提供所需精确的正弦波信号源，在检测过程中实现智能化和一体化，实现点检仪的便携化和多功能化，通用性较强。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种DEH点检仪正弦波发生装置，包括控制器2，控制器2的输出端与D/A转换模块5的输入端、DDS正弦波发生器6的SPI总线相连接，D/A转换模块5的输出端与DDS正弦波发生器6的输入端电连接，DDS正弦波发生器6的输出端与电压放大模块7的输入端电连接，电压放大模块7的输出端连接待测模块8，电源模块1与比较器模块3、三极管开关模块4相连接。
所述电源模块1包括电源滤波电路和电源保护电路。
所述比较器模块3采用运算放大器，与待测模块8的正输入端相连接，比较器模块3的输出端与三极管开关模块4的基极相连接，三极管开关模块4的集电极与主控制模块2的输入端电连接。
所述三极管开关模块4采用NPN型三极管。
由于本发明采用频率合成器技术设计DEH点检仪正弦波发生装置，利用主控芯片STM32F103的中断计数，使采集精度达到所需要求，满足控制信号的产生和检测信号的性能；通过STM32F103和D/A转换模块实现输出频率和电压幅值可调的功能，为待测模块提供不同的转速信号，能满足不同的转速信号需要和激励信号需要，又能够通过主控芯片STM32F103实现固定正弦波的输出，为线性可变差动变压器电路提供所需转速信号，实现向汽轮机所配备的DEH模块进行检测的系统提供所需正弦波信号，使得在检测过程中实现智能化和一体化，减轻传统的点检仪由信号源发生器提供信号所带来的工作负担，从而实现点检仪的便携化和多功能化。本发明装置也可以用于其他具有相同正弦波信号参数指标的现场模块中，通用性较强。
附图说明
图1为本发明DEH点检仪系统整体示意图。
图2为本发明DEH点检仪正弦波发生系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见附图2，DEH点检仪正弦波发生装置，包括控制器2，控制器2的输出端与D/A转换模块5的输入端、DDS正弦波发生器6的SPI总线相连接，为其提供时钟信号并控制其正弦波的产生，D/A转换模块5的输出端与DDS正弦波发生器6的输入端电连接，DDS正弦波发生器6的输出端与电压放大模块7的输入端电连接，为待测模块8提供所需的正弦波信号，电压放大模块7的输出端连接待测模块8，电源模块1与比较器模块3、三极管开关模块4相连接，为其提供电压。
其中，所述电源模块1包括电源滤波电路和电源保护电路，将电源模块1提供的24V电源经电源保护电路后输出为装置中所需的24V电源，再经降压稳压器LM22675和电源转换芯片TPS73733后，为比较器模块3提供所需的24V电压，为三极管开关模块4提供所需的5V或3.3V电压，为D/A转换模块5、DDS正弦波发生器6提供所需的3.3V电压，为电压放大模块7提供所需的5V电压。
所述比较器模块3采用运算放大器MAX9944，与待测模块8的正输入端相连接，由待测模块8为比较器模块3提供激励信号。比较器模块3的输出端与三极管开关模块4的基极相连接，三极管开关模块4的集电极与控制器2的输入端电连接。三极管开关模块4采用NPN型三极管。
控制器2采用ST公司的STM32微处理器系列的增强型STM32F103，利用主控STM32F103中的中断计数器将经过比较器模块3和三极管开关模块4的激励信号进行频率检测，使检测精度达到1%；正弦波发生器模块6采用DDS芯片AD9834，通过STM32F103内部的时钟分频器提高速率，最高72MHz工作频率可为DDS正弦波发生器提供所需的时钟信号，并控制其正弦波的产生，产生待测模块8所需的激励正弦波信号和转速信号。
参见附图1，控制模块通过通讯模块与上位机相连接，即由上位机通过DP总线将控制信号通过控制模块发送给控制器2，控制器2响应相应的控制信号，从而产生正弦波信号；同时控制器2采集的频率信号通过控制器和DP总线返回到上位机中，实现对信号的实时监测。
在工业现场中，电流信号参数一般为0-20mA，电压信号参数一般为0-10V，开关量信号为0V/5V/24V，但是激励信号和转速信号随着所需的功能不同或待测模块内部电压设计不同，所需的参数也不同，需要对信号参数进行归纳，本发明设计满足不同待测模块的转速信号和激励信号，使DEH点检仪多功能化和智能化。
参见附图2，本发明的工作原理及具体实施过程：
正弦波信号频率检测和产生的工作过程主要分为四个步骤，分别称为转换、采集、控制、产生。
首先，通过比较器模块3将采集激励信号转换为方波信号，便于脉冲计数。
其次，通过分析汽轮机数字电液控制系统DEH的相关模块所需要的信号的参数指标，包括正弦波信号的频率范围、频率间隔、频率稳定度和准确度、以及正弦波的峰值电压、模拟信号的幅值精度等。在汽轮机数字电液控制系统DEH的超速保护模块中，需要转速信号为正弦波信号，频率范围为0-12000Hz，所需频率精度为0.1Hz，频率输出电压为0-5V。
再次，通过已有的参数指标，应用DDS技术，用电压放大模块7得到待测模块8所需的参数性能，从而为待测模块8提供精确的正弦波信号。其具体实现为：由主控增强型STM32F103为DDS芯片AD9834提供72MHz时钟信号和控制其正弦波的产生，为了实现正弦波输出幅度可调，利用D/A电路输出控制AD9834的1脚FSADJUST，电流幅度为：IOUTFULLSCALE=18*FSADJUST/RSET，其中FSADJUST=1.15V（额定），RSET=6.8kΩ（典型值）。利用主控STM32F103中的中断计数器将经过比较器模块3和三极管开关模块的激励信号进行频率检测，检测精度达到1%。
最后是产生待测模块8所需的激励正弦波信号和转速信号，要求精度达到1%，并且产生不同的正弦波信号，使频率范围为0-12000Hz，幅度为0-7V，产生固定激励信号，频率为17000Hz，幅度为3.5V。通过D/A转换模块5实现输出电压的幅值可调功能，满足不同的转速信号需要和激励信号需要。
Claims (3)
1.DEH点检仪正弦波发生装置，包括控制器(2)，其特征在于，控制器(2)的输出端与D/A转换模块(5)的输入端、DDS正弦波发生器(6)的SPI总线相连接，D/A转换模块(5)的输出端与DDS正弦波发生器(6)的输入端电连接，DDS正弦波发生器(6)的输出端与电压放大模块(7)的输入端电连接，电压放大模块(7)的输出端连接待测模块(8)，电源模块(1)与比较器模块(3)、三极管开关模块(4)相连接，所述比较器模块(3)采用运算放大器，与待测模块(8)的正输入端相连接，比较器模块(3)的输出端与三极管开关模块(4)的基极相连接，三极管开关模块(4)的集电极与控制器(2)的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的DEH点检仪正弦波发生装置，其特征在于，所述电源模块(1)包括电源滤波电路和电源保护电路。
3.根据权利要求1所述的DEH点检仪正弦波发生装置，其特征在于，所述三极管开关模块(4)采用NPN型三极管。
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