采用数字光纤通信的电压隔离变送器研究

摘要

在现场环境恶劣的情况下，操作人员无法到达现场而必须远距离的采集模拟信号。使用电缆远距离传输时，现场的各种干扰如天体放电干扰、电晕电火花放电干扰、电气设备频率干扰等，会通过不同的耦合方式进入测量系统；此外，如果前端数据采集电路和后端测量电路的地之间存在很大的电位差(如前端浮地)，如用电缆直接相连，会产生很大的接地环路电流，对设备及操作人员的安全构成极大的威胁。 本文设计了一个数字光纤通信的电压隔离变送器，目的是把前方的电压采集后隔离传输到后端，并变换成为后端可以接受的电压范围。系统利用了完全集成的混合信号系统级MCU芯片C8051F000与高速UARTSC16C550实现光纤隔离传输全数字信号，系统主要包括前端现场的数据采集，现场和后端数据通信以及后端数据还原、处理三部分。本文主要介绍了该变送器的软硬件设计，并对其抗干扰设计，低功耗设计以及误差校正进行了充分地考虑。系统经过软硬件调试，取得了较理想的实验结果，实时采样速度达100Ksps，误差控制在0.1％，各项指标均满足设计要求。 该设计有效隔离了后端控制室与前端的恶劣的采集环境，避免了传输过程中周围恶劣环境的干扰，解决了前、后两端地电位差很大的问题，保证了工作人员和仪器的安全。在工业自动控制、测量仪器仪表和干扰信号较强的电力系统等场合具有很好的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

第一章：绪论

第二章：光纤通信

第三章电压变送器的硬件设计

第四章电压变送器的软件设计

第五章抗干扰与误差校正

第六章结论

参考文献

附录：器件实物图

致谢

攻读学位期间发表的学术论文