CN104793092A - 电涌保护器中的数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明电涌保护器中的数据采集装置，涉及用于限制过电流或过电压而不切断电路的紧急保护电路装置，包括数据采集电路部分、数据缓冲电路部分、单片机和寿命显示电路部分，其中数据采集电路部分主要包括接口插针、芯片AD8138和芯片AD9238，数据缓冲电路部分主要包括FIFO(即先入先出)寄存器和两个锁存器，寿命显示电路部分主要包括发光二极管和电阻，单片机中存储有寿命显示程序和数据采集处理程序；该装置克服了现有技术缺少专门针对SPD的数据采集装置和在线监测装置，同时以数字信号处理器(DSP)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为核心的控制芯片的成本较高的缺陷。

Description

电涌保护器中的数据采集装置

技术领域

本发明的技术方案涉及用于限制过电流或过电压而不切断电路的紧急保护电路装置，具体地说是电涌保护器中的数据采集装置。

背景技术

电涌保护器(Surge Protective Device，以下简称SPD)又称浪涌保护器，是用于带电系统中限制瞬态过电压和导引泄放电涌电流的非线性防护器件，用以保护耐压水平低的电器或电子系统免遭雷击及雷击电磁脉冲或操作过电压的损害。近年来，随着楼宇自动化水平的提高，SPD作为一种重要防雷击电磁脉冲装置，其工作的安全性和可靠性同楼宇的电子信息系统安全直接相关。

目前，市面上已有的一些便携式SPD，对SPD的测试需通过人工定期监测，大大增加了监测SPD的工作量，且缺少专门针对SPD的数据采集装置和在线监测装置，同时以数字信号处理器(DSP)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为核心的控制芯片的成本较高。

SPD的进一步研发与改进将以实现提高该保护器在工作条件下的在线监测、预警与管理性能为方向，这样不仅可以提高SPD的可靠性，减少设备维护成本，同时也可以提高SPD防雷保护的智能化水平。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供电涌保护器中的数据采集装置，由单片机控制，利用FIFO(即先入先出)寄存器和锁存器作为数据缓冲区的高速AD采样电路，实现了高速AD采样与较慢速的单片机数据处理间的连接，通过单片机处理采集的泄流电流数据，与预设的冲击次数值作比较，点亮对应数量的发光二极管，评估SPD老化程度并预警，克服了现有技术缺少专门针对SPD的数据采集装置和在线监测装置，同时以数字信号处理器(DSP)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为核心的控制芯片的成本高的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：电涌保护器中的数据采集装置，包括数据采集电路部分、数据缓冲电路部分、单片机和寿命显示电路部分，其中数据采集电路部分主要包括接口插针、芯片AD8138和芯片AD9238，数据缓冲电路部分主要包括FIFO寄存器和两个锁存器，寿命显示电路部分主要包括发光二极管和电阻，单片机中存储有寿命显示程序和数据采集处理程序；上述各部分之间的连接方式是：数据采集电路部分中接口插针连接芯片AD8138，芯片AD8138再连接芯片AD9238，数据缓冲电路部 分中FIFO寄存器连接锁存器，寿命显示电路部分的发光二极管连接电阻，数据采集电路部分的芯片AD9238与数据缓冲电路部分的FIFO寄存器相连接，数据缓冲电路部分的锁存器与单片机相连接，单片机再与寿命显示电路中的发光二极管相连接；另外，泄涌电流通过接口插针进入数据采集电路部分。

上述电涌保护器中的数据采集装置，所述FIFO寄存器是芯片SN74V245；所述锁存器是芯片CD74HC574。

上述电涌保护器中的数据采集装置，所述数据采集电路的完整构成是：包括一个两针接口插针-P1、芯片AD8138-U1、芯片AD9238-U3、三输入通道与非门SN74F00D的一个输入通道-U2A、一个0Ω电阻-R1、两个10μF电解电容C2和电解电容C3和一个0.1μF电解电容C1；P1的1引脚接U1的1引脚，P1的2引脚接芯片U1的8引脚，U1的3引脚接+3V，U1的2引脚接+1V,U1的6引脚接-5V，U1的4引脚接U3的2引脚，U1的5引脚接U3的3引脚，U3的1引脚、U3的4引脚、U3的13引脚和U3的16引脚接模拟地ANGD，U3的5引脚接短接U3的59引脚并接+3.3V，U3的12引脚、U3的17引脚和U3的64引脚短接接+3.3V，U3的8引脚接10uF电解电容C3，电解电容C3的另一端接地，U3的9引脚和U3的20引脚短接接模拟地ANGD，U3的28引脚、U3的40引脚和U3的53引脚短接接地，U3的29引脚、U3的41引脚和U3的52引脚短接接+2.5V，并且接两个并联的滤波的电解电容C1和电解电容C2的一端，两个并联的滤波的电解电容C1和电解电容C2的另一端接地，U3的44引脚、U3的45引脚、U3的46引脚、U3的47引脚、U3的48引脚、U3的49引脚、U3的50引脚、U3的51引脚、U3的54引脚、U3的55引脚、U3的56引脚和U3的57引脚接数据总线DATABUSA[0..11]，U3的63引脚接工作频率CLK，U3的60引脚接U2A的输出端3引脚，U2A的1引脚接数据缓冲电路中U5的25引脚，U2A的2引脚、U2A的14引脚短接接5V，U2A的7引脚接地，模拟地AGND和地之间接R1。

上述电涌保护器中的数据采集装置，所述数据缓冲电路的完整构成是：包括FIFO寄存器芯片SN74V245-U5、锁存器芯片CD74HC574-U4、锁存器芯片CD74HC574-U6、三输入通道与非门SN74F00D的另一个输入通道-U2B和三输入通道与非门SN74F00D的第三个输入通道-U2C；其中U5的1引脚、U5的2引脚、U5的3引脚、U5的4引脚、U5的35引脚、U5的40引脚、U5的46引脚、U5的51引脚、U5的55引脚、U5的58引脚、U5的59引脚、U5的62引脚、U5的63引脚和U5的64引脚接地，U5的5引脚、U5的6引脚、U5的7引脚、U5的8引脚、U5的9引脚、U5的10引脚、U5的11引脚、U5的12引脚、U5的13引脚、U5的14引脚、U5的15引脚和U5的16引脚接数据采集电路中的U3的数据总线DATABUSA[0..11]，U5的18引脚接工作频率CLK，U5的20引脚接U2B的输出端6引脚，U2B的4引脚接U5的25引脚，U2B的5引脚接单片机的写标志位WR，U2B的7引脚接地，U2B的14引脚接5V，U5的22引脚接+3.3V，U5的28引脚接U4的2引脚，U5的29引脚接U4的3引脚，U5的30引脚接地，U5的31引脚接U4的4引脚，U5的32引脚接U4的5引脚，U5的33引 脚、U5的43引脚、U5的49引脚和U5的56引脚接+5V，U5的34引脚接U4的6引脚，U5的36引脚接U4的7引脚，U5的37引脚接U4的8引脚，U5的38引脚接U4的9引脚，U5的39引脚接U6的2引脚，U5的41引脚接U6的3引脚，U4的1引脚接地，U4的10引脚接地，U4的11引脚接工作频率CLK，U4的20引脚接+5V，U4的19引脚、U4的18引脚、U4的17引脚、U4的16引脚、U4的15引脚、U4的14引脚、U4的13引脚和U4的12引脚分别接数据总线DATABUSB[0..7]，U5的42引脚接U6的4引脚，U5的44引脚接U6的5引脚，U5的60引脚接U2C的输出8引脚，U5的54引脚接U2C的输入9引脚，U2C的输入端10引脚接单片机的单片机读标志位RD，U2C的7引脚接地，U2C的14引脚接5V，U6的6引脚、U6的7引脚、U6的8引脚、U6的9引脚和U6的10引脚接地，U6的11引脚接工作频率CLK，U6的20引脚接+5V，U6的19引脚、U6的18引脚、U6的17引脚和U6的16引脚接数据总线DATABUSB[8..11]，U6的15引脚、U6的14引脚、U6的13引脚和U6的15引脚置高电平不接。

上文中，P1是两针接口插针的简称，U1是芯片AD8138的简称，U3是芯片AD9238的简称，U2A是三输入通道与非门SN74F00D的一个输入通道的简称，R1是0Ω电阻的简称，U5是芯片SN74V245的简称，U4是锁存器芯片CD74HC574的简称，U6是锁存器芯片CD74HC574的简称，U2B是三输入通道与非门SN74F00D的另一个输入通道的简称，U2C是三输入通道与非门SN74F00D的第三个输入通道的简称。下文同。

上述电涌保护器中的数据采集装置，所述寿命显示电路的构成是：包括三个100Ω的电阻R3、电阻R4和电阻R5，三个发光二极管D1、发光二极管D2和发光二极管D3；电阻R3一端与发光二极光管D1的负极连接，电阻R4一端与发光二极光管D2的负极连接电阻R3，电阻R5一端与发光二极光管D3的负极连接，电阻R3、电阻R4和电阻R5的另端同时接地，发光二极光管D1、发光二极光管D2和发光二极光管D3的正极分别与接单片机的相应输出端连接。

上述电涌保护器中的数据采集装置，所述单片机中存有的寿命显示程序的流程是：开始→初始化→检测到数据？→否，返回检测到数据？；是，进位标志位置0→大于比较1？→否，三盏灯亮→结束；是，大于比较2？→否，二盏灯亮→结束；是，一盏灯亮→结束，其中比较1的值为29H，比较2的值为19A H。

上述电涌保护器中的数据采集装置，所述单片机中存有的数据采集处理的程序的流程是：开始→初始化-检测→泄流电流？-否→返回-检测→泄流电流？；-是→高速数据采集→数据缓冲区→寄存器写满？-否→返回高速数据采集；-是→低速PIC→处理显示→重新返回-检测→泄流电流？。

上述电涌保护器中的数据采集装置，所涉及的元器件均通过公知的途径或商购获得。

上述电涌保护器中的数据采集装置，实现泄流电流数据采集的过程是：将采到的泄 流电流经接口插针输入到芯片AD8138，单端信号被转化为差分信号，然后输入到高速转换芯片AD9238中，即可对输入信号进行A/D转换，单片机在写标志位WR控制下，将转换完成的数据存储到FIFO寄存器中，当FIFO寄存器数据写满时，FIFO寄存器的写满标志位FF*置0，发出控制信号，一方面通过与非门控制芯片AD9238的使能端，停止A/D转换，另一方面通知单片机调用中断程序，数据缓冲区的一切控制权力交给低速单片机控制，单片机通过读标志位RD发出控制信号，读取FIFO寄存器中的数据，单片机调用寿命显示程序，使对应数量发光二极管发光，显示寿命，评估SPD老化程度。

本发明的有益效果是：本发明的突出的实质性特点如下：

(1)在电子测量系统中，常常需要对高速信号进行采集与处理，且在很多领域对数据采集与处理系统的精度要求还非常高，因此设计一个好的高速高精度采集系统尤为重要。对于高速数据采集系统，人们通常选择用FPGA、DSP等高速器件来实现的方法，这与微控单元(MCU)比起来其成本较高。其实，在有些系统中，并不要求对数据进行实时采集，这时，用价格低廉的MCU即可实现。要检测的电涌保护器的泄流电流是在8μs或10μs时达到最大值，对于电涌保护器中的数据采集装置，就只需要高速的AD采样芯片与较慢速的MCU相连接即可。另外，电涌保护器通流能力与冲击次数的对应关系如下表所示：

通流量(8/20)	40kA	20kA	10kA	5kA	1kA
						冲击次数	4次	40次	500次	9000次	200000次

本发明给出了一个由单片机控制，利用FIFO寄存器和锁存器作为数据缓冲区的高速AD采样电路，巧妙地实现了高速AD采样与较慢速的单片机数据处理间的连接。通过单片机处理采集的泄涌电流数据，与预设的冲击次数值作比较，点亮对应数量的发光二极管，可自动评估SPD老化程度。

(2)SPD作为建筑电气的一部分，一般并联设置在配电线路，SPD平时不导通时呈高阻状态，当雷击电涌达到开启门限导通时，瞬变为低阻状态将雷击电涌电流泄流入地，以起到良好地保护电气和电子设备的作用。采集电涌保护器接地的泄流电流，经接口插针输入到作为前端调整芯片的芯片AD8138，将输入的单端信号转换为差分输入信号，然后输入到作为高速A/D转换芯片的芯片AD9238，芯片AD9238对输入的差分信号进行12位的A/D转换，转换完成的数据写入FIFO寄存器中。FFA^*为FIFO寄存器的溢出标志位，当FIFO寄存器写满时，溢出标志位FFA^*置0，通过与非门SN74F00D控制芯片AD9238的使能端PDWN_A的关断，停止A/D转换。A/D转换完成后的数据经D0～D11端存储到FIFO寄存器中，采集的数据低8位经锁存器U4输入到单片机，高4位经锁存器U6输入到单片机，FIFO寄存器的输入端D12～D15置0，输出端Q11～Q15悬空。单片机的读标志位RD和FIFO寄存器的空的标志位EF^*通过与非门控制FIFO寄存器的读标志位REN^*，防止读空的FIFO寄存器。FIFO寄存器的溢出标志位FFA和单 片机的写标志位通过与非门与FIFO寄存器的写使能端WEN^*相连接，FIFO寄存器写满后禁止写操作。单片机的输入端RD0～RD7从锁存器U4读取低8位数据，单片机的输入端RC0～RC3从锁存器U6读取高4位的数据，单片机执行单片机中存入的程序，对数据进行分析比较，单片机的输出端RA2～RA4接寿命显示区，当单片机的RA2～RA4输出高电平，对应数量的发光二极管被点亮，显示SPD的寿命，评估SPD老化程度。

(3)本发明装置运行中，采集电涌保护器泄流接地线的泄流电流，经过A/D转换后送入数据缓冲区，实现对电流数据的采集。当以单片机为核心的控制器收到FIFO寄存器写满的控制信号时，调用中断程序，单片机开始读取数据缓冲区的数据，进行处理与显示。采集后的电流数据与预先设定的数值进行比较，当采集的电流超出对应设定的值时，对应数量发光二极管发光以显示寿命，提醒工作人员注意，还可以扩展计算机进行通信，接收上位机指令并把采集的数据传给上位机，上位机可以对数据进行集中管理，或为用户提供直观的友好界面。

与现有技术相比，本发明的显著进步如下：

(1)本发明电涌保护器中的数据采集装置，既检测出了电涌保护器的泄流电流，又完成了电流信号的A/D转换，保存到FIFO寄存器中，供单片机读取与处理。

(2)本发明电涌保护器中的数据采集装置以PIC单片机为核心构成控制部分，读取缓冲区的数据，进行分析处理，通过发光二极管发光显示寿命。

(3)本发明电涌保护器中的数据采集装置，通过FIFO寄存器和锁存器作为数据缓冲区，解决了高速AD转换与低速单片机的连接问题。同时PIC单片机的成本较低，结构简单，编程灵活，价格便宜，使用方便。

(4)本发明电涌保护器中的数据采集装置，能将功能扩展传输到PC机上进行显示和图表化的管理，方便了人们对多个电涌保护器情况进行监测。

(5)本发明电涌保护器中的数据采集装置，适用范围广，不但适用于电源类电涌保护器的在线检测，而且适用于信号类电涌保护器的在线检测。

(6)本发明电涌保护器中的数据采集装置中，电流感应电路本身与电涌保护器电路无点连接，避免了电流感应电路被雷击浪涌提前损坏的问题，也避免了电路感应电路的介入使信号类电涌保护器工作出现新的信号损耗和故障点的问题。

附图说明

图1为本发明电涌保护器中的数据采集装置构成示意框图。

图2为本发明电涌保护器中的数据采集装置的数据采集电路构成示意图。

图3为本发明电涌保护器中的数据采集装置的数据缓冲区电路构成示意图。

图4为本发明电涌保护器中的数据采集装置的寿命显示电路构成示意图。

图5为本发明电涌保护器中的数据采集装置的单片机中存有的寿命显示程序的流程示意图。

图6为本发明电涌保护器中的数据采集装置的单片机中存有的数据采集处理程序的 流程示意图。

具体实施方式

图1所示实施例表明，本发明电涌保护器中的数据采集装置的构成包括数据采集电路部分、数据缓冲电路部分、单片机和寿命显示电路部分，其中数据采集电路部分包括有接口插针、芯片AD8138和芯片AD9238，数据缓冲电路部分包括有FIFO寄存器和锁存器，寿命显示电路部分包括有发光二极管和电阻；上述各部分之间的连接方式是：数据采集电路部分中接口插针连接芯片AD8138，芯片AD8138再连接芯片AD9238，数据缓冲电路部分中FIFO寄存器连接锁存器，寿命显示电路部分的发光二极管连接电阻，数据采集电路部分的芯片AD9238与数据缓电路冲部分的FIFO寄存器相连接，数据缓冲电路部分的锁存器与单片机相连接，单片机再与寿命显示电路部分中的发光二极管相连接；泄涌电流通过接口插针进入数据采集电路部分。

图2所示实施例表明，本发明电涌保护器中的数据采集装置的数据采集电路包括包括一个两针接口插针-P1、芯片AD8138-U1、芯片AD9238-U3、三输入通道与非门SN74F00D的一个输入通道-U2A、一个0Ω电阻-R1、两个10μF电解电容C2和电解电容C3和一个0.1μF电解电容C1；P1的1引脚接U1的1引脚，P1的2引脚接芯片U1的8引脚，U1的3引脚接+3V，U1的2引脚接+1V,U1的6引脚接-5V,U1的4引脚接U3的2引脚，U1的5引脚接U3的3引脚，U3的1引脚、U3的4引脚、U3的13引脚和U3的16引脚接模拟地ANGD，U3的5引脚接短接U3的59引脚并接+3.3V，U3的12引脚、U3的17引脚和U3的64引脚短接接+3.3V，U3的8引脚接10uF电解电容C3，电解电容C3的另一端接地，U3的9引脚和U3的20引脚短接接模拟地ANGD，U3的28引脚、U3的40引脚和U3的53引脚短接接地，U3的29引脚、U3的41引脚和U3的52引脚短接接+2.5V，并且接两个并联的滤波的电解电容C1和电解电容C2的一端，两个并联的滤波的电解电容C1和电解电容C2的另一端接地，U3的44引脚、U3的45引脚、U3的46引脚、U3的47引脚、U3的48引脚、U3的49引脚、U3的50引脚、U3的51引脚、U3的54引脚、U3的55引脚、U3的56引脚和U3的57引脚接数据总线DATABUSA[0..11]，U3的63引脚接工作频率CLK，U3的60引脚接U2A的输出端3引脚，U2A的1引脚接数据缓冲电路中U5的25引脚，U2A的2引脚、U2A的14引脚短接接5V，U2A的7引脚接地，模拟地AGND和地之间接R1。

该数据采集电路实现采集泄流电流的运行方法是：采集电涌保护器的接地的泄流电流，经两针接口插针输入到芯片AD8138，将单端的输入信号转换为差分信号，然后接入到高速芯片AD9238实现12位的A/D转换，芯片AD9238采用3.3V的工作电压，工作频率为20M/s。FFA^*为FIFO寄存器的溢出标志位，当FIFO寄存器写满时，溢出标志位FFA^*置0，通过与非门SN74F00D控制芯片AD9238的使能端PDWN_A的关断，停止A/D转换。数字地与模拟地之间接0Ω电阻，避免数字电路和模拟电路的相互干扰。

图3所示实施例表明，本发明电涌保护器中的数据缓冲电路包括包括FIFO寄存器芯片SN74V245-U5、锁存器芯片CD74HC574-U4、锁存器芯片CD74HC574-U6、三输入通道与非门SN74F00D的另一个输入通道-U2B和三输入通道与非门SN74F00D的第三个输入通道-U2C；其中U5的1引脚、U5的2引脚、U5的3引脚、U5的4引脚、U5的35引脚、U5的40引脚、U5的46引脚、U5的51引脚、U5的55引脚、U5的58引脚、U5的59引脚、U5的62引脚、U5的63引脚和U5的64引脚接地，U5的5引脚、U5的6引脚、U5的7引脚、U5的8引脚、U5的9引脚、U5的10引脚、U5的11引脚、U5的12引脚、U5的13引脚、U5的14引脚、U5的15引脚和U5的16引脚接数据采集电路中的U3的数据总线DATABUSA[0..11]，U5的18引脚接工作频率CLK，U5的20引脚接U2B的输出端6引脚，U2B的4引脚接U5的25引脚，U2B的5引脚接单片机的写标志位WR，U2B的7引脚接地，U2B的14引脚接5V，U5的22引脚接+3.3V，U5的28引脚接U4的2引脚，U5的29引脚接U4的3引脚，U5的30引脚接地，U5的31引脚接U4的4引脚，U5的32引脚接U4的5引脚，U5的33引脚、U5的43引脚、U5的49引脚和U5的56引脚接+5V，U5的34引脚接U4的6引脚，U5的36引脚接U4的7引脚，U5的37引脚接U4的8引脚，U5的38引脚接U4的9引脚，U5的39引脚接U6的2引脚，U5的41引脚接U6的3引脚，U4的1引脚接地，U4的10引脚接地，U4的11引脚接工作频率CLK，U4的20引脚接+5V，U4的19引脚、U4的18引脚、U4的17引脚、U4的16引脚、U4的15引脚、U4的14引脚、U4的13引脚和U4的12引脚分别接数据总线DATABUSB[0..7]，U5的42引脚接U6的4引脚，U5的44引脚接U6的5引脚，U5的60引脚接U2C的输出8引脚，U5的54引脚接U2C的输入9引脚，U2C的输入端10引脚接单片机的单片机读标志位RD，U2C的7引脚接地，U2C的14引脚接5V，U6的6引脚、U6的7引脚、U6的8引脚、U6的9引脚和U6的10引脚接地，U6的11引脚接工作频率CLK，U6的20引脚接+5V，U6的19引脚、U6的18引脚、U6的17引脚和U6的16引脚接数据总线DATABUSB[8..11]，U6的15引脚、U6的14引脚、U6的13引脚和U6的15引脚置高电平不接。

该数据缓冲电路实现数据缓冲的运行方法是：将A/D转换完成后的数据经输入端D0～D11存储到FIFO寄存器中，输入端D12～D15接地，FIFO寄存器的19引脚接和单片机同步工作频率CLK，FIFO寄存器的20引脚接U2B的输出端6，U2B的输入端4和输入端5分别接FIFO寄存器的溢出标志位FFA和单片机的写标志位WR，防止单片机读空的FIFO寄存器，FIFO寄存器的输出端Q0～Q7接锁存器CD74HC574的输入端D0～D7，FIFO寄存器的输出端Q8～Q11接另一片锁存器CD74HC574的输入端D8～D11，FIFO寄存器的输出端Q12～Q15悬空，FIFO寄存器的引脚57接PIC单片机的复位端RESET，FIFO寄存器的引脚60接U2C的输出端8，U2C的两个输入端9和10分别接FIFO寄存器的空标志位EF*和PIC单片机读标志位RD，FIFO寄存器的引脚61接和单片机同步工作频率CLK，FIFO寄存器写满后禁止写操作。

图4所示实施例表明，本发明电涌保护器中的数据采集装置的寿命显示电路的构成是：该电路包括三个100Ω的电阻R3、电阻R4和电阻R5，三个发光二极管D1、发光二极管D2和发光二极管D3；电阻R3一端与发光二极光管D1的负极连接，电阻R4一端与发光二极光管D2的负极连接电阻R3，电阻R5一端与发光二极光管D3的负极连接，电阻R3、电阻R4和电阻R5的另端同时接地，发光二极光管D1、发光二极光管D2和发光二极光管D3的正极分别与接单片机的相应输出端连接。

该寿命显示电路实现寿命显示的运行方法是：单片机读取锁存器的采集的数据，执行存入的程序，对数据进行分析比较，当单片机的输出端置高电平，相应数量的发光二极管被点亮，显示SPD寿命。

图5所示实施例表明，本发明电涌保护器中的数据采集装置的单片机中存有的寿命显示程序的流程是：开始→初始化→检测到数据？→否，返回检测到数据？；是，进位标志位置0→大于比较1？→否，三盏灯亮→结束；是，大于比较2？→否，二盏灯亮→结束；是，一盏灯亮→结束，其中比较1的值为29H，比较2的值为19A H。

图6所示实施例表明，本发明电涌保护器中的数据采集装置单片机中存有的数据采集处理程序的流程是：开始→初始化-检测→泄流电流？-否→返回检测泄流电流？；-是→高速数据采集→数据缓冲区→寄存器写满？-否→返回高速数据采集；-是→低速PIC→处理显示→重新返回-检测→泄流电流？。

实施例

本实施例的电涌保护器中的数据采集装置，包括数据采集电路部分、数据缓冲电路部分、单片机和寿命显示电路部分，其中数据采集电路部分主要包括接口插针、芯片AD8138和芯片AD9238，数据缓冲电路部分主要包括FIFO寄存器和两个锁存器，寿命显示电路部分主要包括发光二极管和电阻，单片机中存储有寿命显示程序和数据采集处理程序；上述各部分之间的连接方式是：数据采集电路部分中接口插针连接芯片AD8138，芯片AD8138再连接芯片AD9238，数据缓冲电路部分中FIFO寄存器连接锁存器，寿命显示电路部分的发光二极管连接电阻，数据采集电路部分的芯片AD9238与数据缓电路冲部分的FIFO寄存器相连接，数据缓冲电路部分的锁存器与单片机相连接，单片机再与寿命指示电路中的发光二极管相连接；另外，泄涌电流通过接口插针进入数据采集电路部分。所述FIFO寄存器是芯片SN74V245；所述锁存器是芯片CD74HC574。

所述数据采集电路的完整构成如图2所示实施例。 

所述数据缓冲电路的完整构成如图3所示实施例。 

所述寿命显示电路的构成如图4所示实施例。 

所述单片机中存有的寿命显示程序的流程如图5所示实施例。

所述单片机中存有的数据采集处理程序的流程如图6所示实施例。

本实施例的电涌保护器中的数据采集装置，实现泄流电流数据采集的过程是：将采到的泄流电流经接口插针输入到芯片AD8138，单端信号被转化为差分信号，然后输入 到高速转换芯片AD9238中，即可对输入信号进行A/D转换，单片机在写标志位WR控制下，将转换完成的数据存储到FIFO寄存器中，当FIFO寄存器数据写满时，FIFO寄存器的写满标志位FF*置0，发出控制信号，一方面通过与非门控制芯片AD9238的使能端，停止A/D转换，另一方面通知单片机调用中断程序，数据缓冲区的一切控制权力交给低速单片机控制，单片机通过读标志位RD发出控制信号，读取FIFO寄存器中的数据，单片机调用寿命显示程序，使对应数量发光二极管发光，显示寿命，评估SPD老化程度并预警。

本实施例的电涌保护器中的数据采集装置实现数据采集和处理的步骤是：

第一步，上电后，对通用寄存器和专用寄存器进行初始化，初始化完成后转第二步；

第二步，检测是否有接地的泄流电流，若出现过泄流电流，则开始数据采集，若无泄流电流，则继续检测；

第三步，对采集的泄流电流进行A/D转换，并存储到数据缓冲区；

第四步，当FIFO寄存器写满时，一方面，发出控制信号，停止数据采集与A/D转换；一方面，PIC单片机调用中断程序，开始读取数据缓冲区的数据；

第五步，PIC单片机将读取的数据，进行分析处理，然后输出端置高电平使发光二极管发光，显示寿命。

当读取完数据缓冲区中的数据时，则再次采集泄流电流并进行A/D转换与显示，以此重复工作。

上述实施例中所涉及的元器件均通过公知的途径或商购获得。

Claims (7)

1.电涌保护器中的数据采集装置，其特征在于：包括数据采集电路部分、数据缓冲电路部分、单片机和寿命显示电路部分，其中数据采集电路部分主要包括接口插针、芯片AD8138和芯片AD9238，数据缓冲电路部分主要包括FIFO寄存器和两个锁存器，寿命显示电路部分主要包括发光二极管和电阻，单片机中存储有寿命显示程序和数据采集处理程序；上述各部分之间的连接方式是：数据采集电路部分中接口插针连接芯片AD8138，芯片AD8138再连接芯片AD9238，数据缓冲电路部分中FIFO寄存器连接锁存器，寿命显示电路部分的发光二极管连接电阻，数据采集电路部分的芯片AD9238与数据缓冲电路部分的FIFO寄存器相连接，数据缓冲电路部分的锁存器与单片机相连接，单片机再与寿命显示电路中的发光二极管相连接；另外，泄涌电流通过接口插针进入数据采集电路部分。

2.根据权利要求1所述电涌保护器中的数据采集装置，其特征在于：所述FIFO寄存器是芯片SN74V245；所述锁存器是芯片CD74HC574。

3.根据权利要求1所述电涌保护器中的数据采集装置，其特征在于：所述数据采集电路的完整构成是：包括一个两针接口插针-P1、芯片AD8138-U1、芯片AD9238-U3、三输入通道与非门SN74F00D的一个输入通道-U2A、一个0Ω电阻-R1、两个10μF电解电容C2和电解电容C3和一个0.1μF电解电容C1；P1的1引脚接U1的1引脚，P1的2引脚接芯片U1的8引脚，U1的3引脚接+3V，U1的2引脚接+1V，U1的6引脚接-5V，U1的4引脚接U3的2引脚，U1的5引脚接U3的3引脚，U3的1引脚、U3的4引脚、U3的13引脚和U3的16引脚接模拟地ANGD，U3的5引脚接短接U3的59引脚并接+3.3V，U3的12引脚、U3的17引脚和U3的64引脚短接接+3.3V，U3的8引脚接10uF电解电容C3，电解电容C3的另一端接地，U3的9引脚和U3的20引脚短接接模拟地ANGD，U3的28引脚、U3的40引脚和U3的53引脚短接接地，U3的29引脚、U3的41引脚和U3的52引脚短接接+2.5V，并且接两个并联的滤波的电解电容C1和电解电容C2的一端，两个并联的滤波的电解电容C1和电解电容C2的另一端接地，U3的44引脚、U3的45引脚、U3的46引脚、U3的47引脚、U3的48引脚、U3的49引脚、U3的50引脚、U3的51引脚、U3的54引脚、U3的55引脚、U3的56引脚和U3的57引脚接数据总线DATABUSA[0..11]，U3的63引脚接工作频率CLK，U3的60引脚接U2A的输出端3引脚，U2A的1引脚接数据缓冲电路中U5的25引脚，U2A的2引脚、U2A的14引脚短接接5V，U2A的7引脚接地，模拟地AGND和地之间接R1。

4.根据权利要求1所述电涌保护器中的数据采集装置，其特征在于：所述数据缓冲电路的完整构成是：包括FIFO寄存器芯片SN74V245-U5、锁存器芯片CD74HC574-U4、锁存器芯片CD74HC574-U6、三输入通道与非门SN74F00D的另一个输入通道-U2B和三输入通道与非门SN74F00D的第三个输入通道-U2C；其中U5的1引脚、U5的2引脚、U5的3引脚、U5的4引脚、U5的35引脚、U5的40引脚、U5的46引脚、U5的51引脚、U5的55引脚、U5的58引脚、U5的59引脚、U5的62引脚、U5的63引脚和U5的64引脚接地，U5的5引脚、U5的6引脚、U5的7引脚、U5的8引脚、U5的9引脚、U5的10引脚、U5的11引脚、U5的12引脚、U5的13引脚、U5的14引脚、U5的15引脚和U5的16引脚接数据采集电路中的U3的数据总线DATABUSA[0..11]，U5的18引脚接工作频率CLK，U5的20引脚接U2B的输出端6引脚，U2B的4引脚接U5的25引脚，U2B的5引脚接单片机的写标志位WR，U2B的7引脚接地，U2B的14引脚接5V，U5的22引脚接+3.3V，U5的28引脚接U4的2引脚，U5的29引脚接U4的3引脚，U5的30引脚接地，U5的31引脚接U4的4引脚，U5的32引脚接U4的5引脚，U5的33引脚、U5的43引脚、U5的49引脚和U5的56引脚接+5V，U5的34引脚接U4的6引脚，U5的36引脚接U4的7引脚，U5的37引脚接U4的8引脚，U5的38引脚接U4的9引脚，U5的39引脚接U6的2引脚，U5的41引脚接U6的3引脚，U4的1引脚接地，U4的10引脚接地，U4的11引脚接工作频率CLK，U4的20引脚接+5V，U4的19引脚、U4的18引脚、U4的17引脚、U4的16引脚、U4的15引脚、U4的14引脚、U4的13引脚和U4的12引脚分别接数据总线DATABUSB[0..7]，U5的42引脚接U6的4引脚，U5的44引脚接U6的5引脚，U5的60引脚接U2C的输出8引脚，U5的54引脚接U2C的输入9引脚，U2C的输入端10引脚接单片机的单片机读标志位RD，U2C的7引脚接地，U2C的14引脚接5V，U6的6引脚、U6的7引脚、U6的8引脚、U6的9引脚和U6的10引脚接地，U6的11引脚接工作频率CLK，U6的20引脚接+5V，U6的19引脚、U6的18引脚、U6的17引脚和U6的16引脚接数据总线DATABUSB[8..11]，U6的15引脚、U6的14引脚、U6的13引脚和U6的15引脚置高电平不接。

5.根据权利要求1所述电涌保护器中的数据采集装置，其特征在于：所述寿命显示电路的构成是：包括三个100Ω的电阻R3、电阻R4和电阻R5，三个发光二极管D1、发光二极管D2和发光二极管D3；电阻R3一端与发光二极光管D1的负极连接，电阻R4一端与发光二极光管D2的负极连接电阻R3，电阻R5一端与发光二极光管D3的负极连接，电阻R3、电阻R4和电阻R5的另端同时接地，发光二极光管D1、发光二极光管D2和发光二极光管D3的正极分别与接单片机的相应输出端连接。

6.根据权利要求1所述电涌保护器中的数据采集装置，其特征在于：所述单片机中存有的寿命显示程序的流程是：开始→初始化→检测到数据？→否，返回检测到数据？；是，进位标志位置0→大于比较1？→否，三盏灯亮→结束；是，大于比较2？→否，二盏灯亮→结束；是，一盏灯亮→结束，其中比较1的值为29H，比较2的值为19AH。

7.根据权利要求1所述电涌保护器中的数据采集装置，其特征在于：所述单片机中存有的数据采集处理程序的流程是：开始→初始化-检测→泄流电流？-否→返回-检测→泄流电流？；-是→高速数据采集→数据缓冲区→寄存器写满？-否→返回高速数据采集；-是→低速PIC→处理显示→重新返回-检测→泄流电流？。