【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及核輻射探測(cè)，具體的說是一種基于反饋補(bǔ)償電路的核測(cè)量模擬量傳輸方法。
技術(shù)介紹
1、模擬量傳輸是常規(guī)硬接線信息交互手段之一，具有反應(yīng)快速、可靠性高、故障率低的特點(diǎn)。目前核電廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)(dcs)仍大量采用硬接線方式，某些重要性較高的通道要求必須采用模擬量傳輸信息。
2、在核輻射監(jiān)測(cè)過程中，通常由信號(hào)處理單元完成核測(cè)量數(shù)據(jù)處理和模擬量輸出。模擬量一般為4ma～20ma電流，與測(cè)量值的量程范圍相對(duì)應(yīng)。模擬量的準(zhǔn)確度決定了傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。
3、模擬量由數(shù)模轉(zhuǎn)換器和隔離式電壓電流轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生，因此不可避免存在一定的非線性誤差。在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)景下，輸出電流精確度無法滿足技術(shù)要求，需要進(jìn)行補(bǔ)償修正。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的就是為了克服上述技術(shù)不足之處，提供一種基于反饋補(bǔ)償電路的核測(cè)量模擬量傳輸方法，該方法根據(jù)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)對(duì)比結(jié)果，采用反饋補(bǔ)償調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的方式，可以及時(shí)對(duì)輸出電流進(jìn)行修正，提高輸出準(zhǔn)確度。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案如下。
3、一種基于反饋補(bǔ)償電路的核測(cè)量模擬量傳輸方法，該方法使用的硬件部分包括arm芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、數(shù)字電位器、第一運(yùn)算放大器、隔離式電壓電流轉(zhuǎn)換器、隔離芯片、a/d轉(zhuǎn)換芯片、精密電阻、第二運(yùn)算放大器等。
4、所述arm芯片分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換器、數(shù)字電位器相連，所述arm芯片經(jīng)隔離芯片后，與a/d轉(zhuǎn)換芯片相連，所述第一運(yùn)算放大器分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換器、數(shù)字電位
5、該方法包括以下步驟：
6、(1)程序初始化，各芯片初始化，數(shù)字電位器初始阻值置為最小值。
7、(2)首次上電，在arm芯片的內(nèi)部存儲(chǔ)模塊中，按順序存儲(chǔ)第一運(yùn)算放大器電路在數(shù)字電位器256個(gè)抽頭位置的對(duì)應(yīng)放大倍數(shù)。后續(xù)工作無需此操作。
8、具體操作如下：
9、(2-1)arm芯片設(shè)定核測(cè)量模擬量輸出電流值i為電流范圍4ma～20ma的中間值12ma，通過對(duì)應(yīng)關(guān)系換算得到數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓值v為電壓范圍0v～5v的中間值2.5v，換算公式：v＝(i-4)*5/16；
10、(2-2)基于數(shù)模轉(zhuǎn)換器通訊協(xié)議，發(fā)送指令控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓值2.5v，作為第一運(yùn)算放大器的輸入；通過a/d轉(zhuǎn)換芯片測(cè)量精密電阻兩端電壓值，換算得到最終輸出模擬量值；
11、(2-3)基于數(shù)字電位器通訊協(xié)議，arm芯片發(fā)送控制指令調(diào)節(jié)數(shù)字電位器電阻值，指令范圍0x00～0xff，0x00對(duì)應(yīng)電阻最小值，則第一運(yùn)算放大器電路放大倍數(shù)最小，0xff對(duì)應(yīng)電阻最大值，則第一運(yùn)算放大器電路放大倍數(shù)最大；
12、(2-4)對(duì)比輸出模擬量和設(shè)定模擬量，得到系統(tǒng)放大倍數(shù)，最后arm芯片將數(shù)字電位器的256個(gè)抽頭位置對(duì)應(yīng)的放大倍數(shù)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)模塊中。
13、(3)正常工作中，arm程序采用反饋和補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)輸出電流值進(jìn)行修正。具體操作如下：
14、(3-1)將核測(cè)量數(shù)值按規(guī)定量程范圍和轉(zhuǎn)換公式換算為4ma～20ma模擬量后，換算得到輸出電壓值，控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出；
15、(3-2)利用精密電阻和a/d轉(zhuǎn)換芯片組成的反饋電路測(cè)量輸出模擬量與arm程序換算模擬量誤差；
16、(3-3)如誤差超出規(guī)定范圍，計(jì)算目標(biāo)放大倍數(shù)m＝換算模擬量a/輸出模擬量b，利用arm程序查詢抽頭位置對(duì)應(yīng)的放大倍數(shù)存儲(chǔ)數(shù)組，找到最接近目標(biāo)放大倍數(shù)對(duì)應(yīng)的抽頭位置，將該位置寫入數(shù)字電位器，結(jié)合arm程序控制數(shù)字電位器和第一運(yùn)算放大器組成的補(bǔ)償電路，對(duì)輸出電流進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。
17、在上述技術(shù)方案中，所述arm芯片采用gd32f450芯片，工作電壓為+3.3v。spi接口隔離芯片采用adum1411芯片。隔離芯片完成arm芯片與a/d轉(zhuǎn)換芯片的spi接口隔離，提高傳輸信號(hào)的抗干擾性。
18、在上述技術(shù)方案中，由數(shù)模轉(zhuǎn)換器ad5663、第一運(yùn)算放大器tle2072、隔離式電壓電流轉(zhuǎn)換器1b22、電容、電阻組成電流輸出電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換器spi接口通過隔離芯片與arm芯片相連；數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓作為第一運(yùn)算放大器的輸入；第一運(yùn)算放大器的輸出作為電壓電流轉(zhuǎn)換器的輸入。
19、在上述技術(shù)方案中，由容差±0.01％精密電阻、第二運(yùn)算放大器tle2072、a/d轉(zhuǎn)換芯片ad7327、spi接口隔離芯片adum1411組成反饋電路，精密電阻兩端電壓經(jīng)第二運(yùn)算放大器tle2072跟隨處理后為a/d轉(zhuǎn)換芯片輸入；a/d轉(zhuǎn)換芯片spi接口通過隔離芯片與arm芯片相連。其中精密電阻阻值為100ω。第二運(yùn)算放大器作為電壓跟隨器使用。
20、在上述技術(shù)方案中，由第一運(yùn)算放大器tle2072、數(shù)字電位器cl4801、電容、電阻組成補(bǔ)償電路；數(shù)字電位器spi接口與arm芯片相連。其中cl4801芯片為10kω?cái)?shù)字電位器，支持spi協(xié)議，256個(gè)抽頭可調(diào)。通過arm芯片控制數(shù)字電位器從而改變補(bǔ)償電路放大倍數(shù)。電阻阻值為1mω。補(bǔ)償電路放大倍數(shù)范圍控制在0～1％。
21、本專利技術(shù)基于反饋補(bǔ)償電路的核測(cè)量模擬量傳輸方法采用反饋補(bǔ)償調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的方式，及時(shí)對(duì)輸出電流進(jìn)行修正，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
22、1、模擬量傳輸具備一定的反饋補(bǔ)償調(diào)節(jié)能力，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；
23、2、模擬量傳輸非線性誤差小，精確度高，能滿足更多應(yīng)用場(chǎng)景需求。
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1.一種基于反饋補(bǔ)償電路的核測(cè)量模擬量傳輸方法，其特征在于：該方法使用的硬件部分包括ARM芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、數(shù)字電位器、第一運(yùn)算放大器、隔離式電壓電流轉(zhuǎn)換器、隔離芯片、A/D轉(zhuǎn)換芯片、精密電阻、第二運(yùn)算放大器，所述ARM芯片分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換器、數(shù)字電位器相連，所述ARM芯片經(jīng)隔離芯片后，與A/D轉(zhuǎn)換芯片相連，所述第一運(yùn)算放大器分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換器、數(shù)字電位器、隔離式電壓電流轉(zhuǎn)換器相連，所述隔離式電壓電流轉(zhuǎn)換器輸出電流經(jīng)精密電阻、第二運(yùn)算放大器與A/D轉(zhuǎn)換芯片相連；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于反饋補(bǔ)償電路的核測(cè)量模擬量傳輸方法，其特征在于：所述ARM芯片采用GD32F450芯片，工作電壓為+3.3V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于反饋補(bǔ)償電路的核測(cè)量模擬量傳輸方法，其特征在于：由數(shù)模轉(zhuǎn)換器AD5663、第一運(yùn)算放大器TLE2072、隔離式電壓電流轉(zhuǎn)換器1B22、電容、電阻組成電流輸出電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換器SPI接口通過隔離芯片與ARM芯片相連；數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓作為第一運(yùn)算放大器的輸入；第一運(yùn)算放大器的輸出作為電壓電流轉(zhuǎn)換器的輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于反饋補(bǔ)償電路的核測(cè)量模擬量傳輸方法，其特征在于：由第一運(yùn)算放大器TLE2072、數(shù)字電位器CL4801、電容、電阻組成補(bǔ)償電路；數(shù)字電位器SPI接口與ARM芯片相連。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于反饋補(bǔ)償電路的核測(cè)量模擬量傳輸方法，其特征在于：該方法使用的硬件部分包括arm芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、數(shù)字電位器、第一運(yùn)算放大器、隔離式電壓電流轉(zhuǎn)換器、隔離芯片、a/d轉(zhuǎn)換芯片、精密電阻、第二運(yùn)算放大器，所述arm芯片分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換器、數(shù)字電位器相連，所述arm芯片經(jīng)隔離芯片后，與a/d轉(zhuǎn)換芯片相連，所述第一運(yùn)算放大器分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換器、數(shù)字電位器、隔離式電壓電流轉(zhuǎn)換器相連，所述隔離式電壓電流轉(zhuǎn)換器輸出電流經(jīng)精密電阻、第二運(yùn)算放大器與a/d轉(zhuǎn)換芯片相連；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于反饋補(bǔ)償電路的核測(cè)量模擬量傳輸方法，其特征在于：所述arm芯片采用gd32f450芯片，工作電壓為+3.3v。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于反饋補(bǔ)償電路的核測(cè)量模擬量傳輸方法，其特征在于：由數(shù)模轉(zhuǎn)換器ad5663、第一運(yùn)算放大器tle2072、隔...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬天驥，羅凡，鄧文康，艾燁，梁英超，陳祥磊，左亮周，石松杰，王巨智，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國船舶集團(tuán)有限公司第七一九研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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