CN113972915A - 一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路，包括电压基准芯片、带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片、串行总线拨码开关和嵌入式计算机；其中，嵌入式计算机的串行通讯总线通过拨码开关与带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片连接，电压基准芯片由低压电源供电，电压基准芯片与带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片连接，带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片输出整定阈值至各位格雷码信号比较电路一个比较端，各位格雷码信号输出至各位格雷码信号比较电路另一个比较端。其有益效果在于：实现了整定阈值输出电压在0～5.0V范围内步长为1.2mV的数字设置，整定阈值输出电压168小时最大漂移量为±0.3mV。
Description
技术领域
本发明属于压水堆棒位测量技术领域，具体涉及一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路。
背景技术
压水堆通过移动含有中子吸收体的控制棒在堆芯的位置来控制反应性，确保反应堆在设定的条件下安全、稳定运行，棒位测量系统提供反应堆所有控制棒组的实际棒位显示，用于操纵员监控和为堆芯运行跟踪及后续循环的换料设计提供输入数据。棒位测量系统通过对棒位探测器输出的五位(或者六位)格雷码交流信号的调理与整定，计算每一束控制棒的实际位置，典型的五位格雷码整定输出与棒位关系如表1。棒位测量结果的准确性依赖于每位格雷码信号整定阈值的设定精度与可靠性。
表1.五位格雷码整定输出与棒位关系表
常规的格雷码信号整定阈值电路采用基准电压+线绕电位器设计(如图1所示)，通过调节电位器实现整定阈值的设置。这种设计存在温度漂移大、电位器抽头接触不良的固有设计缺陷，给棒位测量系统的长期稳定运行带来一定影响，且对阈值调节工作人员的技能有较高要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路，通过数字参数设置后独立于设置电路工作的高精度格雷码信号整定阈值提高棒位测量系统的运行稳定性和可靠性，消除常规格雷码信号整定阈值电路温度漂移大和电位器抽头接触不良固有设计缺陷。
本发明的技术方案如下：一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路，包括电压基准芯片、带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片、串行总线拨码开关和嵌入式计算机；
其中，嵌入式计算机的串行通讯总线通过拨码开关与带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片连接，电压基准芯片由低压电源供电，电压基准芯片与带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片连接，带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片输出整定阈值至各位格雷码信号比较电路一个比较端，各位格雷码信号输出至各位格雷码信号比较电路另一个比较端。
所述的电压基准芯片，将低压直流电源转换为满足技术要求的数/模转换所需的参考电压。
所述的带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片，实现将总线写入的阈值参数在EEPROM中存储。
所述的带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片，根据EEPROM中存储的阈值参数和参考电压转换输出格雷码信号整定阈值比较电压。
所述的嵌入式计算机带内置串行总线控制器。
所述的嵌入式计算机，实现将格雷码信号整定阈值参数通过串行总线写入串行通讯数/模转换芯片。
所述的嵌入式计算机与数/模转换芯片连接的串行总线上串入拨码开关。
所述的拨码开关实现格雷码信号整定阈值参数的受控写入，避免误修改。
所述的格雷码信号比较电路根据两个比较端的信号输出各位格雷码整定输出信号。
本发明的有益效果在于：根据本发明选取+5.0V的电压基准芯片+12位带EEPROM串行通讯DAC芯片设计的格雷码阈值整定阈值电路，实现了整定阈值输出电压在0～5.0V范围内步长为1.2mV的数字设置，整定阈值输出电压168小时最大漂移量为±0.3mV，低于DAC芯片的最低有效位1LSB＝VREF/(212-1)＝1.2mV。通过了掉电和断开串行通讯总线拨码开关后的独立工作测试。
附图说明
图1为采用基准电压+线绕电位器设计的格雷码信号整定阈值电路框图；
图2为本发明所提供的一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图2所示，一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路包括电压基准芯片，带EEPROM的串行通讯DAC芯片，共用的嵌入式计算机经拨码开关控制的串行总线将各位格雷码整定阈值数字参数写入并存储在DAC芯片的EEPROM存储器中，整定阈值电路在参数写入后可以不依赖于嵌入式计算机运行。
其中，选取低温度系数的电压基准芯片作为阈值电路的参考电压，参考电压温度系数可以达到15ppm/℃。使用DAC芯片的缓冲输出替代线绕电位器中间抽头输出，可以根治电位器中间抽头接触不良的固有设计缺陷。选用不同位数的DAC芯片可以实现不同的阈值设置精度。
阈值输出电压计算公式为：
其中：VOUT为阈值输出电压：VREF为电压基准输出的参考电压；n为选用的DAC芯片的位数。
DAC的最低有效位(即：阈值设置步长)电压计算公式为：
1LSB＝VREF/(2n-1)
其中：1LSB为阈值设置步长电压；VREF为电压基准输出的参考电压；n为选用的DAC芯片的位数。
选用带EEPROM的串行DAC芯片，可以实现阈值设置参数掉电保存、参数设置后不依赖串行总线独立工作，避免设置的参数因掉电丢失或者因软件缺陷而被意外修改。
如图2所示，一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路包括电压基准芯片、带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片、串行总线拨码开关和嵌入式计算机。
其中，嵌入式计算机的串行通讯总线通过拨码开关与带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片连接，电压基准芯片由低压电源供电，电压基准芯片与带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片连接，带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片输出整定阈值至各位格雷码信号比较电路一个比较端，各位格雷码信号输出至各位格雷码信号比较电路另一个比较端，格雷码信号比较电路根据两个比较端的信号输出各位格雷码整定输出信号。
选择合适的电压基准芯片，将低压电源转换为低温度系数的基准电压输出，连接到带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片的参考电压输入端；选择合适的带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片和自带串行通行控制器的嵌入式计算机，串行通讯数/模转换芯片的串行通讯接口经拨码开关与嵌入式计算机的口串行通讯总线连接，接受嵌入式计算机写入对应格雷码位的整定阈值数字化参数并存储在自带EEPROM中，参数写入后断开拨码开关以确保写入带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片的参数不会被误修改。带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片根据存储在EEPROM中的整定阈值数字化参数和参考电压输入端的基准电压，转换输出整定阈值缓冲电压至格雷码位比较电路一个输入端，格雷码位比较电路将各位格雷码信号电压与对应的整定阈值电压比较输出各位格雷码整定信号。
使用该发明设计的格雷码处理组件(格雷码信号调理、整定输出电路及外部接口保持不变)可以直接替代所有二代及二代加压水堆核电厂的棒位测量系统格雷码处理组件，实现格雷码整定阈值的数字化设置，消除原设计存在的整定阈值温度漂移大和电位器抽头接触不良的固有设计缺陷，极大的提高棒位测量系统的可靠性,且降低了系统调试、冷热态试验工作对阈值调节人员的技能要求。
Claims (9)
1.一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路，其特征在于：包括电压基准芯片、带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片、串行总线拨码开关和嵌入式计算机；
其中，嵌入式计算机的串行通讯总线通过拨码开关与带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片连接，电压基准芯片由低压电源供电，电压基准芯片与带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片连接，带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片输出整定阈值至各位格雷码信号比较电路一个比较端，各位格雷码信号输出至各位格雷码信号比较电路另一个比较端。
2.如权利要求1所述的一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路设计方法，其特征在于：所述的电压基准芯片，将低压直流电源转换为满足技术要求的数/模转换所需的参考电压。
3.如权利要求1所述的一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路设计方法，其特征在于：所述的带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片，实现将总线写入的阈值参数在EEPROM中存储。
4.如权利要求1所述的一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路设计方法，其特征在于：所述的带EEPROM的串行通讯数/模转换芯片，根据EEPROM中存储的阈值参数和参考电压转换输出格雷码信号整定阈值比较电压。
5.如权利要求1所述的一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路设计方法，其特征在于：所述的嵌入式计算机带内置串行总线控制器。
6.如权利要求5所述的一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路设计方法，其特征在于：所述的嵌入式计算机，实现将格雷码信号整定阈值参数通过串行总线写入串行通讯数/模转换芯片。
7.如权利要求1所述的一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路设计方法，其特征在于：所述的嵌入式计算机与数/模转换芯片连接的串行总线上串入拨码开关。
8.如权利要求7所述的一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路设计方法，其特征在于：所述的拨码开关实现格雷码信号整定阈值参数的受控写入，避免误修改。
9.如权利要求1所述的一种压水堆棒位测量系统格雷码信号整定阈值电路设计方法，其特征在于：所述的格雷码信号比较电路根据两个比较端的信号输出各位格雷码整定输出信号。
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