CN115290969B - 一种智能配电多模拟量采样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能配电多模拟量采样装置，所述采样装置用于安装在配电箱内，所述采样装置包括切换模块、DSP运算控制模块、多个电流模拟量采集电路和多个电压模拟量采集电路。本发明通过DSP运算控制模块对切换模块的选通功能进行控制，实现各个电流模拟量采集电路和各个电压模拟量采集电路对DSP运算控制模块的第一ADC端的分时复用，通过DSP运算控制模块对第一ADC端输入的电压模拟量和电流模拟量进行均方根值计算，实现电压模拟量和电流模拟量的有效值测量，缩小了多模拟量采样的电路体积，具有多电压信号和多电流信号输出的配电箱整体的体积得以缩小，满足军用汽车领域的需求。
Description
技术领域
本发明属于模拟量采样技术领域，具体涉及一种智能配电多模拟量采样装置。
背景技术
目前，在军用汽车领域对电源配电箱的需求越来越多。军用的电源配电箱因为其应用的场景特殊，民用领域的电源配电箱大多不能满足军用需求。例如：军用汽车会装载较多的军用设备，电源配电箱的电压或电流输出通路较多，因此要求电源配电箱针对电压模拟量和电流模拟量的采样通道要足够多，通过对电压模拟量和电流模拟量的采样，获悉配电箱各个电压或电流输出通路的工作状态，通过配电箱内的继电器等保护器件对过压和过流异常状态进行保护。
目前常见的军用电源配电箱存在以下问题：1、目前的电压模拟量和电流模拟量的采样通道基于单片机自身模拟量采样资源进行设计，然而单片机自身的模拟量采样资源有限，因此电源配电箱的模拟量采样通道数量的扩展受限制，不能满足军用领域对多模拟量采样通道的要求；2、汽车的配电系统存在交流和直流供电，目前针对交流的采样基于交流采样通道实现，针对直流的采样基于直流采样通道实现，交流采样通道和直流采样通道为分立的通道，同一采样通道不能实现交流采样和直流采样共用，因此随着对采样通道需求数量的增多，电源配电箱的体积增大，过大的电源配电箱体积使得电源配电箱在军用汽车中的装载极其不方便，从而不满足军用领域的灵活作战需求，并且与军用配电箱小型化和轻型化的发展趋势不匹配；3、目前的电压模拟量和电流模拟量的采样通道中，对采集到的电压模拟量信号和电流模拟量信号进行测量时，常采用测量仪表或ADC采样器件进行，通常测量仪表或ADC采样器的预设参考电压幅值固定，然而预设参考电压幅值不准确是模拟量测量的误差来源之一，因此需要对预设参考电压幅值进行校准，当发现预设参考电压幅值不准确时，只能通过修改该测量仪表或ADC采样器件的外围电路来调整该测量仪表或ADC采样器件的输出，以提高模拟量测量的准确度，并且对外围电路的修改通过手工焊接电阻或电容等元器件实现，对非专业人员而言极为不便；4、电源配电箱没有与汽车总控系统通讯的接口，无法实现与汽车总控系统的通讯，汽车总控系统无法获悉电源配电箱内各个通路的电压是否过压或欠压，以及各个通路的电流是否过流等，同时也无法对电源配电箱进行控制；有些电源配电箱具有与汽车总控系统通讯的单一类型接口，不能满足多样化的汽车型号，兼容性较差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的一项或多项不足，提供一种智能配电多模拟量采样装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种智能配电多模拟量采样装置，所述采样装置用于安装在配电箱内，所述采样装置包括切换模块、DSP运算控制模块、多个电流模拟量采集电路和多个电压模拟量采集电路；各个所述电流模拟量采集电路的输入端用于分别与所述配电箱的各个电流输入端一一对应连接，各个所述电流模拟量采集电路的输出端分别与所述切换模块的各个第一输入端一一对应连接，各个所述电压模拟量采集电路的输入端用于分别与所述配电箱的各个电压输入端一一对应连接，各个所述电压模拟量采集电路的输出端分别与所述切换模块的各个第二输入端一一对应连接，所述切换模块的输出端与所述DSP运算控制模块的第一ADC端连接，所述切换模块的控制端与所述DSP运算控制模块的第一控制端连接；
所述DSP运算控制模块的第一控制端用于输出时序信号，切换模块根据所述时序信号依序接通各个电流模拟量采集电路的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端之间的连接，切换模块还根据所述时序信号依序接通各个电压模拟量采集电路的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端之间的连接，当任一电流模拟量采集电路的输出端或任一电压模拟量采集电路的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端接通时，其他所有电流模拟量采集电路的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端均断开，且其他所有电压模拟量采集电路的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端均断开；
所述DSP运算控制模块还用于计算经第一ADC端输入的电流模拟量均方根值和电压模拟量的均方根值。
进一步改进地，所述DSP运算控制模块还用于获取第一监测信号，并根据所述第一监测信号调节所述DSP运算控制模块的第一ADC端的预设参考电压幅值，所述第一监测信号包括预设参考电压幅值的偏移量。
进一步改进地，所述电流模拟量采集电路包括直流电流模拟量采集电路和交流电流模拟量采集电路，各个所述直流电流模拟量采集电路的输入端用于与配电箱的各个直流电流输入端一一对应连接，各个所述直流电流模拟量采集电路的输出端与所述切换模块的各个第一直流输入端一一对应连接，各个所述交流电流模拟量采集电路的输入端用于与配电箱的各个交流电流输入端一一对应连接，各个所述交流电流模拟量采集电路的输出端与所述切换模块的各个第一交流输入端一一对应连接；各个直流电流模拟量采集电路和各个交流电流模拟量采集电路的结构相同。
进一步改进地，所述配电箱内还设置有多个第一继电器和多个第二继电器；各个所述第一继电器的静触点与配电箱的各个电流输入端一一对应连接，各个所述第一继电器的动触点与配电箱的各个电流输出端一一对应连接，所述DSP运算控制模块的各个第二控制端与各个所述第一继电器的控制端一一对应连接；各个所述第二继电器的静触点与配电箱的各个电压输入端一一对应连接，各个所述第二继电器的动触点与配电箱的各个电压输出端一一对应连接，所述DSP运算控制模块的各个第三控制端与各个所述第二继电器的控制端一一对应连接。
进一步改进地，所述采样装置还包括串口通信模块，所述串口通信模块与所述DSP运算控制模块连接，串口通信模块还用于与外部的上位机连接。
进一步改进地，所述串口通信模块包括MODBUS接口模块和CAN接口模块，所述MODBUS接口模块与所述DSP运算控制模块连接，MODBUS接口模块还用于与外部的上位机连接，所述CAN接口模块与所述DSP运算控制模块连接，CAN接口模块还用于与外部的上位机连接。
进一步改进地，所述切换模块包括编码复用器，所述编码复用器包括多个第一输入端和多个第二输入端；所述编码复用器的控制端与所述DSP运算控制模块的第一控制端连接，编码复用器的各个第一输入端分别与各个所述电流模拟量采集电路的输出端一一对应连接，编码复用器的各个第二输入端分别与各个所述电压模拟量采集电路的输出端一一对应连接，编码复用器的输出端与所述DSP运算控制模块的第一ADC端连接。
本发明的有益效果是：
（1）、通过DSP运算控制模块对切换模块的选通功能进行控制，实现各个电流模拟量采集电路和各个电压模拟量采集电路对DSP运算控制模块的第一ADC端的分时复用；通过DSP运算控制模块对第一ADC端输入的电压模拟量和电流模拟量进行均方根值计算，实现电压模拟量和电流模拟量的有效值测量；
综上所述，基于第一ADC端的分时复用，以及电压模拟量和电流模拟量有效值测量的软件化实现，缩小了多模拟量采样的电路体积，具有多电压信号和多电流信号输出的配电箱整体的体积得以缩小，满足军用汽车领域的需求。
（2）、通过对第一ADC端的预设参考电压幅值的校正，提高DSP运算控制模块对电压模拟量和电流模拟量的测量准确度。
（3）、通过串口通信模块的设置，且串口通信模块包括MODBUS接口模块和CAN接口模块，实现与外部上位机的多协议类型通信，便于汽车总控系统等上位机对电源配电箱过压、欠压和过流状态的监控，同时多协议类型提高了电源配电箱的兼容性，可安装在不同通信接口类型的军用汽车中。
（4）、各个直流电流模拟量采集电路和各个交流电流模拟量采集电路的电路结构相同，即包含相同的电路元件，且各个电路元件的电连接关系一致，实现各个直流电流模拟量采集电路、各个交流电流模拟量采集电路与配电箱的各个电流输入端的灵活连接，可根据采样装置所实际安装配电箱的电流输送通道需求，灵活地配置用于直流电流模拟量采集的电路路数和用于交流电流模拟量采集的电路路数，使得配电箱的适用性也更广。
附图说明
图1为采样装置的一种逻辑框图；
图2为交流/直流电流模拟量采集电路的一种原理图；
图3为交流电压模拟量采集电路的一种原理图；
图4为直流电压模拟量采集电路的一种原理图；
图5为切换模块的一种原理图；
图6为DSP运算控制模块的一种原理图。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供了一种智能配电多模拟量采样装置，用于安装在军用配电箱内，对军用配电箱内的多个电流输送通道的电流模拟量进行采集和有效值测量，以及对军用配电箱内的多个电压输送通道的电压模拟量进行采集和有效值测量。
如图1所示，智能配电多模拟量采样装置包括切换模块、DSP运算控制模块、多个电流模拟量采集电路和多个电压模拟量采集电路。各个电流模拟量采集电路的输入端用于分别与配电箱的各个电流输入端一一对应连接，各个电流模拟量采集电路的输出端分别与切换模块的各个第一输入端一一对应连接；各个电压模拟量采集电路的输入端用于分别与配电箱的各个电压输入端一一对应连接，各个电压模拟量采集电路的输出端分别与切换模块的各个第二输入端一一对应连接，切换模块的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端连接，切换模块的控制端与DSP运算控制模块的第一控制端连接。其中电流模拟量采集电路用于采集电流模拟量，电流模拟量采集电路包括交流电流模拟量采集电路和直流电流模拟量采集电路。电压模拟量采集电路用于采集电压模拟量，电压模拟量采集电路包括直流电压模拟量采集电路和交流电压模拟量采集电路。
DSP运算控制模块的第一控制端用于输出时序信号，切换模块根据时序信号依序接通各个电流模拟量采集电路的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端之间的连接，切换模块还根据时序信号依序接通各个电压模拟量采集电路的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端之间的连接，当任一电流模拟量采集电路的输出端或任一电压模拟量采集电路的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端接通时，其他所有电流模拟量采集电路的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端均断开，且其他所有电压模拟量采集电路的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端均断开。
DSP运算控制模块还用于计算经第一ADC端输入的电流模拟量的均方根值和电压模拟量的均方根值。本实施例中，针对直流模拟量和交流模拟量均采用均方根值方法计算有效值。在普通实施例中，当电流模拟量或电压模拟量经第一ADC端输入DSP运算控制模块后，DSP运算控制模块对电流模拟量或电压模拟量信号进行离散化处理，具体为：按照DSP运算控制模块预设的采样频率对电流模拟量或电压模拟量信号进行单周期或多周期采样，此处周期是指电流模拟量或电压模拟量信号的周期，得到离散化的多个采样值，然后计算多个采样值的均方根值，该均方根值即为电流模拟量的有效值Irms或电压模拟量的有效值Vrms。
优选地，得到离散化的多个采样值后，去除最大值和最小值后，再对剩余采样值进行均方根值计算，由此提高了电流模拟量的有效值Irms或电压模拟量的有效值Vrms的准确度。
优选地，按照DSP运算控制模块预设的采样频率进行单周期或多周期采样时，根据军用配电箱具体的电流和电压输送通路数量，确定采样装置具体使用的电流模拟量和电压模拟量采集电路的数量，进而选取DSP运算控制模块按照预设的采样频率进行采样的周期数量，若采样装置具体使用的电流模拟量和电压模拟量采集电路的数量较多，周期数量选择为单周期，若采样装置具体使用的电流模拟量和电压模拟量采集电路的数量较少，周期数量选择为多周期。
一般的，采样装置还包括供电模块，供电模块包括+15V输出端、-15V输出端、+3V输出端和+3.3V输出端。
本实施例中，交流电压模拟量采集电路为21路，直流电压模拟量采集电路为5路，交/直流电流模拟量采集电路共24路，其中军用配电箱内的交流动力电频率为50Hz，直流电压幅值范围在0~DC300V，通过预设采样频率1KHz对上述交流电流模拟量或交流电压模拟量信号进行单周期（20ms）采样，得到20个采样值，针对上述直流电流模拟量或直流电压模拟量信号也采用预设采样频率1KHz进行单周期（20ms）采样，得到20个采样值。
优选地，切换模块包括编码复用器，编码复用器包括多个第一输入端和多个第二输入端；编码复用器的控制端与DSP运算控制模块的第一控制端连接，编码复用器的各个第一输入端分别与各个电流模拟量采集电路的输出端一一对应连接，编码复用器的各个第二输入端分别与各个电压模拟量采集电路的输出端一一对应连接，编码复用器的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端连接。
优选地，电流模拟量采集电路包括直流电流模拟量采集电路和交流电流模拟量采集电路，各个直流电流模拟量采集电路的输入端用于与配电箱的各个直流电流输入端一一对应连接，各个直流电流模拟量采集电路的输出端与切换模块的各个第一直流输入端一一对应连接，各个交流电流模拟量采集电路的输入端用于与配电箱的各个交流电流输入端一一对应连接，各个交流电流模拟量采集电路的输出端与切换模块的各个第一交流输入端一一对应连接。各个直流电流模拟量采集电路和各个交流电流模拟量采集电路的结构相同。所述结构相同是指电路的构成元件相同，且元件之间的电连接关系相同，任意一个直流电流模拟量采集电路都可用于采集直流电流模拟量或交流电流模拟量，任意一个交流电流模拟量采集电路都可用于采集直流电流模拟量或交流电流模拟量。
如图2至图6所示，本实施例实现了对军用配电箱的21路交流电压模拟量的采样、5路直流电压模拟量的采样和24路交/直流电流模拟量的采样，共计50路的模拟量采集电路。切换模块包括一个型号为MM744051的编码复用器M1，切换模块的数量为七个，DSP运算控制模块包括型号为DSP28335的DSP芯片U6。
如图2所示，交流/直流电流模拟量采集电路包括第一连接器XP1和电压跟随器N1A，第一连接器XP1与霍尔电流传感器连接，霍尔电流传感器用于采集军用配电箱的电流输入端的电流模拟量且经第一连接器XP1的第三端接入交流/直流电流模拟量采集电路，电压跟随器N1A采用的型号为TL082IDR。第一连接器XP1的第一端连接至+15V输出端，第一连接器XP1的第二端连接至-15V输出端，第一连接器XP1的第三端分别与第一电阻R1的第一端、第二电阻R2的第一端和第一电容C3的第一端连接，且第一连接器XP1的第三端还连接至电压跟随器N1A的正极输入端，第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第二端和第一电容C3的第二端均接地，电压跟随器N1A的负极输入端与电压跟随器N1A的输出端连接，电压跟随器N1A的正偏置端连接至+15V输出端，且电压跟随器N1A的正偏置端还经第二电容C4接地，电压跟随器N1A的负偏置端连接至-15V输出端，且电压跟随器N1A的负偏置端还经第三电容C2接地，电压跟随器N1A的输出端连接至编码复用器M1的第一输入端，如图5所示，编码复用器M1的第一输入端可从Y0端至Y7端中选取，本实施例中电压跟随器N1A的输出端连接至编码复用器M1的Y0端。
如图3所示，交流电压模拟量采集电路包括第二连接器J12、电压互感器U20和第一运算放大器U23，电压互感器U20采用的型号为TV19G，第一运算放大器U23采用的型号为XL620。第二连接器J12的第一端与第三电阻AR54的第一端连接，第三电阻AR54的第二端与电压互感器U20的第一端连接，电压互感器U20的第四端与第四电阻R10的第一端连接，第二连接器J12的第二端与第五电阻AR55的第一端连接，第五电阻AR55的第二端与电压互感器U20的第三端连接，电压互感器U20的第五端与第四电阻R10的第二端连接，第四电阻R10的第一端还与第六电阻AR60的第一端连接，第四电阻R10的第二端还与第七电阻AR61的第一端连接，第六电阻AR60的第二端分别与第四电容AC31的第一端和第五电容AC32的第一端连接，第七电阻AR61的第二端分别与第五电容AC32的第二端和第六电容AC33的第一端连接，第六电容AC33的第二端和第四电容AC31的第二端均接地，第六电阻AR60的第二端接入第一运算放大器U23的+IN端，第七电阻AR61的第二端接入第一运算放大器U23的-IN端，第一运算放大器U23的-VS端连接至-15V输出端，第一运算放大器U23的+VS端连接至+15V输出端，第一运算放大器U23左侧的第一RG端经第八电阻AR66与第一运算放大器U23右侧的第二RG端连接，第一运算放大器U23的REF端接地，第一运算放大器U23的OUT端连接至编码复用器M1的第二输入端，如图5所示，编码复用器M1的第二输入端从Y0端至Y7端中选取，且未被其他模拟量采集电路占用，本实施例中第一运算放大器U23的OUT端连接至编码复用器M1的Y1端。
如图4所示，直流电压模拟量采集电路包括第三连接器J28、第二运算放大器U46A和开关二极管V5，第二运算放大器U46A采用的型号为TLC082，开关二极管V5采用的型号为MMBD7000LT1。第三连接器J28的第一端与第一高输入阻抗电路连接，第一高输入阻抗电路包括第九电阻AR225、第十电阻AR229、第十一电阻AR233、第十二电阻AR237、第十三电阻AR241和第十四电阻AR245。第三连接器J28的第一端与第九电阻AR225的第一端连接，第九电阻AR225的第二端与第十电阻AR229的第一端连接，第十电阻AR229的第二端与第十一电阻AR233的第一端连接，第十一电阻AR233的第二端与第十二电阻AR237的第一端连接，第十二电阻AR237的第二端与第十三电阻AR241的第一端连接，第十三电阻AR241的第二端与第十四电阻AR245的第一端连接，第十四电阻AR245的第二端与第十五电阻AR249的第一端连接，第十五电阻AR249的第二端连接至第二运算放大器U46A的负极输入端。第三连接器J28的第二端与第二高输入阻抗电路连接，第二高输入阻抗电路包括第十六电阻AR226、第十七电阻AR230、第十八电阻AR234、第十九电阻AR238、第二十电阻AR242和第二十一电阻AR246。第三连接器J28的第二端与第十六电阻AR226的第一端连接，第十六电阻AR226的第二端与第十七电阻AR230的第一端连接，第十七电阻AR230的第二端与第十八电阻AR234的第一端连接，第十八电阻AR234的第二端与第十九电阻AR238的第一端连接，第十九电阻AR238的第二端与第二十电阻AR242的第一端连接，第二十电阻AR242的第二端与第二十一电阻AR246的第一端连接，第二十一电阻AR246的第二端与第二十二电阻AR250的第一端连接，第二十二电阻AR250的第二端接至第二运算放大器U46A的正极输入端。第二运算放大器U46A的负极输入端还分别与第七电容AC91的第一端和第二十三电阻AR255的第一端连接，第七电容AC91的第二端和第二十三电阻AR255的第二端均连接至第二十四电阻AR257的第一端，第二十四电阻AR257的第二端与第二运算放大器U46A的输出端连接，第二运算放大器U46A的正极输入端还分别与第八电容AC89的第一端和第二十五电阻AR253的第一端连接，第八电容AC89的第二端和第二十五电阻AR253的第二端均接地，第二运算放大器U46A的负偏置端连接至-15V输出端，第二运算放大器U46A的负偏置端还经第十电容AC94接地，第二运算放大器U46A的正偏置端连接至+15V输出端，第二运算放大器U46A的正偏置端还经第十一电容AC92接地，第二十四电阻AR257的第一端还分别与第十二电容AC95的第一端和开关二极管V5的输入端连接，第十二电容AC95的第二端接地，开关二极管V5的电源端连接至AD3.0端，开关二极管V5的接地端接地，第二十四电阻AR257的第一端连接至编码复用器M1的第二输入端，编码复用器M1的第二输入端从Y0端至Y7端中选取，且未被其他模拟量采集电路占用，本实施例中第二十四电阻AR257的第一端连接至编码复用器M1的Y2端。AD3.0端为+3V输出端。
图5示出了其中一个编码复用器M1，电压跟随器N1A的输出端经第一分压电阻AR43连接至编码复用器M1的Y0端，第一运算放大器U23的OUT端经第二分压电阻AR44连接至编码复用器M1的Y1端，第二十四电阻AR257的第一端经第三分压电阻AR45连接至编码复用器M1的Y2端，编码复用器M1的Y3端经第四分压电阻AR46与其他交/直流电流模拟量采集电路的输出端，或其他交流电压模拟量采集电路，或其他直流电压模拟量采集电路连接，编码复用器M1的Y4端经第五分压电阻AR47与其他交/直流电流模拟量采集电路的输出端、或其他交流电压模拟量采集电路、或其他直流电压模拟量采集电路连接，编码复用器M1的Y5端经第六分压电阻AR48与其他交/直流电流模拟量采集电路的输出端、或其他交流电压模拟量采集电路、或其他直流电压模拟量采集电路连接，编码复用器M1的Y6端经第七分压电阻AR49与其他交/直流电流模拟量采集电路的输出端、或其他交流电压模拟量采集电路、或其他直流电压模拟量采集电路连接，编码复用器M1的Y7端经第八分压电阻AR50与其他交/直流电流模拟量采集电路的输出端、或其他交流电压模拟量采集电路、或其他直流电压模拟量采集电路连接，编码复用器M1的Y0端还经第二十六电阻AR131连接至AD3.0端，编码复用器M1的Y1端还经第二十七电阻AR134连接至AD3.0端，编码复用器M1的Y2端还经第二十八电阻AR137连接至AD3.0端，编码复用器M1的Y3端还经第二十九电阻AR140连接至AD3.0端，编码复用器M1的Y4端还经第三十电阻AR143连接至AD3.0端，编码复用器M1的Y5端还经第三十一电阻AR146连接至AD3.0端，编码复用器M1的Y6端还经第三十二电阻AR147连接至AD3.0端，编码复用器M1的Y7端还经第三十三电阻AR152连接至AD3.0端。通过第二十六电阻AR131、第二十七电阻AR134、第二十八电阻AR137、第二十九电阻AR140、第三十电阻AR143、第三十一电阻AR146、第三十二电阻AR147和第三十三电阻AR152与AD3.0端连接，将输入编码复用器M1的电压模拟量或电流模拟量限制在3V内。编码复用器M1的VCC端连接至+3.3V输出端，编码复用器M1的GND端、VEE端和INH端均接地，编码复用器M1的A端与DSP芯片U6的其中一个第一控制端GP0连接，编码复用器M1的B端与DSP芯片U6的其中一个第一控制端GP1连接，编码复用器M1的C端与DSP芯片U6的其中一个第一控制端GP2连接，编码复用器M1的in/out端与DSP芯片U6的一个第一ADC端连接。DSP芯片U6的GP0至GP2端共同输出时序信号，时序信号为三位编码信号。如下表所示，当时序信号为000时，与编码复用器M1的Y0端连接的交/直流电流模拟量采集电路的输出端与DSP芯片U6的第一ADC端接通，当时序信号为100时，与编码复用器M1的Y1端连接的交流电压模拟量采集电路的输出端与DSP芯片U6的第一ADC端接通，当时序信号为010时，与编码复用器M1的Y2端连接的直流电压模拟量采集电路的输出端与DSP芯片U6的第一ADC端接通，依次往下，直至与编码复用器M1的Y7端连接的电流或电压模拟量采集电路的输出端与DSP芯片U6的第一ADC端接通，实现Y0至Y7八个通道轮换接通，由此完成对DSP芯片U6第一ADC端一个阶段的分时复用，然后进行下一个阶段的分时复用。
如图6所示，DSP芯片U6共计16个第一ADC端，分别为ADCINA0、ADCINA1、ADCINA2、ADCINA3、ADCINA4、ADCINA5、ADCINA6、ADCINA7、ADCINB0、ADCINB1、ADCINB2、ADCINB3、ADCINB4、ADCINB5、ADCINB6和ADCINB7。本实施例中，编码复用器M1共七个，七个编码复用器M1的in/out端一一对应与DSP芯片U6的七个第一ADC端连接。
优选地，DSP芯片U6还用于获取第一监测信号，并根据第一监测信号调节DSP芯片U6的第一ADC端的预设参考电压幅值，第一监测信号包括预设参考电压幅值的偏移量。本实施例中第一ADC端的预设参考电压幅值为3V。
可选地，通过对第一ADC端进行校准得到第一监测信号，具体为：将模拟量有效值为已知的且用于校准的电压信号接入DSP芯片U6的第一ADC端，读取DSP芯片U6计算出的模拟量有效值，计算实际的模拟量有效值与计算出的模拟量有效值之间的比值，该比值即为预设参考电压幅值的偏移量。DSP芯片U6根据第一监测信号调节第一ADC端的预设参考电压幅值，具体为：将预设参考电压幅值的偏移量与预设参考电压幅值相乘，得到新的预设参考电压幅值。DSP芯片U6根据该偏移量进行预设参考电压幅值的调整，提高了采样装置的测量准确度。
优选地，配电箱内还设置有多个第一继电器和多个第二继电器；各个第一继电器的静触点与配电箱的各个电流输入端一一对应连接，各个第一继电器的动触点与配电箱的各个电流输出端一一对应连接，DSP芯片U6的各个第二控制端（图中未示出）与各个第一继电器的控制端一一对应连接；各个第二继电器的静触点与配电箱的各个电压输入端一一对应连接，各个第二继电器的动触点与配电箱的各个电压输出端一一对应连接，DSP芯片U6的各个第三控制端（图中未示出）与各个第二继电器的控制端一一对应连接。通过DSP芯片U6的第二控制端和第三控制端，实现对电流模拟量过流和电压模拟量过压的保护，以及对电压模拟量欠压等的控制。
优选地，采样装置还包括串口通信模块，串口通信模块与DSP芯片U6连接，串口通信模块还用于与外部的上位机连接。本实施例中外部的上位机为汽车总控系统。串口通信模块包括MODBUS接口模块和CAN接口模块，实现将采样到的电流有效值Irms和电压有效值Vrms输出至汽车总控系统，汽车总控系统基于电流有效值Irms和电压有效值Vrms对配电箱的电压和电流输出进行控制。
优选地，本实施例中型号为DSP28335的DSP芯片U6具备宽特性，温度范围在：-40度到85度；型号为MM744051编码复用器M1具备宽温特性，温度范围在：-40度到85度；电流模拟量采集电路和电压模拟量采集电路中使用的电路元件也选取具备宽温特性的器件，均可在-40度到85度温度范围内正常工作，由此采样装置实现了宽温特性，能够在-40度至85度环境温度下正常使用，解决了现有采样装置适用温度范围较窄的问题，满足军用汽车对宽温配电箱的需求。
本实施例具有如下显著优势：1）、电压模拟量采集和电流模拟量采集通过对第一ADC端的分时复用，实现了采样通道的共用，缩小了电路体积，由此缩小了军用配电箱的体积，使得军用汽车装载配电箱更加方便；2）、交流电流模拟量采集和直流电流模拟量采集电路结构相同，可根据配电箱的配电需求，对电流模拟量采集电路进行灵活选取；3）、通过对第一ADC端预设参考电压幅值进行幅值整定，提高了采样装置的测量准确度；4）、串口通信模块包括MODBUS接口模块和CAN接口模块，通过两种不同类型接口的设置，提高了采样装置的通用性；5）、通过采样装置内各个电路元件的宽温特性选型，使得采样装置的适用温度范围宽，满足军用汽车对宽温配电箱的需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种智能配电多模拟量采样装置，所述采样装置用于安装在配电箱内，其特征在于，
所述采样装置包括切换模块、DSP运算控制模块、多个电流模拟量采集电路和多个电压模拟量采集电路；各个所述电流模拟量采集电路的输入端用于分别与所述配电箱的各个电流输入端一一对应连接，各个所述电流模拟量采集电路的输出端分别与所述切换模块的各个第一输入端一一对应连接，各个所述电压模拟量采集电路的输入端用于分别与所述配电箱的各个电压输入端一一对应连接，各个所述电压模拟量采集电路的输出端分别与所述切换模块的各个第二输入端一一对应连接，所述切换模块的输出端与所述DSP运算控制模块的第一ADC端连接，所述切换模块的控制端与所述DSP运算控制模块的第一控制端连接；
所述DSP运算控制模块的第一控制端用于输出时序信号，切换模块根据所述时序信号依序接通各个电流模拟量采集电路的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端之间的连接，切换模块还根据所述时序信号依序接通各个电压模拟量采集电路的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端之间的连接，当任一电流模拟量采集电路的输出端或任一电压模拟量采集电路的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端接通时，其他所有电流模拟量采集电路的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端均断开，且其他所有电压模拟量采集电路的输出端与DSP运算控制模块的第一ADC端均断开；
所述DSP运算控制模块还用于计算经第一ADC端输入的电流模拟量的均方根值和电压模拟量的均方根值；
所述DSP运算控制模块还用于获取第一监测信号，并根据所述第一监测信号调节所述DSP运算控制模块的第一ADC端的预设参考电压幅值，所述第一监测信号包括预设参考电压幅值的偏移量。
2.根据权利要求1所述的一种智能配电多模拟量采样装置，其特征在于，所述电流模拟量采集电路包括直流电流模拟量采集电路和交流电流模拟量采集电路，各个所述直流电流模拟量采集电路的输入端用于与配电箱的各个直流电流输入端一一对应连接，各个所述直流电流模拟量采集电路的输出端与所述切换模块的各个第一直流输入端一一对应连接，各个所述交流电流模拟量采集电路的输入端用于与配电箱的各个交流电流输入端一一对应连接，各个所述交流电流模拟量采集电路的输出端与所述切换模块的各个第一交流输入端一一对应连接；各个直流电流模拟量采集电路和各个交流电流模拟量采集电路的结构相同。
3.根据权利要求1所述的一种智能配电多模拟量采样装置，其特征在于，所述配电箱内还设置有多个第一继电器和多个第二继电器；各个所述第一继电器的静触点与配电箱的各个电流输入端一一对应连接，各个所述第一继电器的动触点与配电箱的各个电流输出端一一对应连接，所述DSP运算控制模块的各个第二控制端与各个所述第一继电器的控制端一一对应连接；各个所述第二继电器的静触点与配电箱的各个电压输入端一一对应连接，各个所述第二继电器的动触点与配电箱的各个电压输出端一一对应连接，所述DSP运算控制模块的各个第三控制端与各个所述第二继电器的控制端一一对应连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能配电多模拟量采样装置，其特征在于，所述采样装置还包括串口通信模块，所述串口通信模块与所述DSP运算控制模块连接，串口通信模块还用于与外部的上位机连接。
5.根据权利要求4所述的一种智能配电多模拟量采样装置，其特征在于，所述串口通信模块包括MODBUS接口模块和CAN接口模块，所述MODBUS接口模块与所述DSP运算控制模块连接，MODBUS接口模块还用于与外部的上位机连接，所述CAN接口模块与所述DSP运算控制模块连接，CAN接口模块还用于与外部的上位机连接。
6.根据权利要求1所述的一种智能配电多模拟量采样装置，其特征在于，所述切换模块包括编码复用器，所述编码复用器包括多个第一输入端和多个第二输入端；所述编码复用器的控制端与所述DSP运算控制模块的第一控制端连接，编码复用器的各个第一输入端分别与各个所述电流模拟量采集电路的输出端一一对应连接，编码复用器的各个第二输入端分别与各个所述电压模拟量采集电路的输出端一一对应连接，编码复用器的输出端与所述DSP运算控制模块的第一ADC端连接。
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