CN108761181B - 一种机载36v三相交流信号的采集处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种机载36V三相交流信号的采集处理装置，包括多通道ADC、FPGA以及处理器；所述FPGA控制所述多通道ADC采集机载36V三相交流信号ua、ub、uc；所述FPGA读取所述多通道ADC采集的机载36V三相交流信号ua、ub、uc，解算出ua、ub、uc的电压峰峰值UA、UB、UC，周期TA、TB、TC以及相位差θab、θbc、θac；所述处理器读取所述FPGA解算得到的电压峰峰值UA、UB、UC以及相位差θab、θbc、θac，得到机载36V三相交流信号ua、ub、uc的线电压UAB、UBC、UAC；本发明通过多通道ADC采集机载36V三相交流信号，以及通过FPGA、处理器进行数据处理，不仅获得机载36V三相交流信号的线电压，也提高了对机载36V三相交流信号的采样速度以及数据处理的速度。

Description

一种机载36V三相交流信号的采集处理装置及方法
〖技术领域〗
本发明涉及航空电子设备技术领域，尤其涉及一种机载36V三相交流信号的采集处理装置及方法。
〖背景技术〗
飞机上机载电源的状态关系到机载电子设备的工作状态，是飞机上需要实时监测记录的一个重要参数。飞机上大部分机载电子设备采用的机载电源，是一种由机载三相变流发电机产生的机载36V三相交流信号。这种机载36V三相交流信号的线电压(包括AB线电压、BC线电压和AC线电压)以及信号周期是机载飞参***重点采集的参数。
传统的飞参采集器一般采用容设计的半波整流电路，对其中两个相电压进行半波整流后再进行积分电路处理成电平信号供ADC进行采集，但该方法存在采集更新率慢(半波整流及积分电路需要大量的时间)、采集精度差、无法反应三相电压缺相的情况等缺点，无法满足现代飞机对飞行参数记录的要求。
〖发明内容〗
本发明第一个目的旨在提供一种机载36V三相交流信号的采集处理装置，提高对机载36V三相交流信号的采集速度以及数据处理速度，得到机载36V三相交流信号线电压。
为了实现本发明的第一个目的，本发明采取了如下的技术方案：
一种机载36V三相交流信号的采集处理装置，包括多通道ADC、FPGA以及处理器；所述FPGA控制所述多通道ADC采集机载36V三相交流信号ua、ub、uc；所述FPGA读取所述多通道ADC采集的机载36V三相交流信号ua、ub、uc，解算出ua、ub、uc的电压峰峰值UA、UB、UC，周期TA、TB、TC以及相位差θab、θbc、θac；所述处理器读取所述FPGA解算得到的电压峰峰值UA、UB、UC以及相位差θab、θbc、θac，得到机载36V三相交流信号ua、ub、uc的线电压UAB、UBC、UAC。
进一步地，所述FPGA包括ADC控制单元、数据处理单元以及接口单元；所述ADC控制单元控制所述多通道ADC采集机载36V三相交流信号ua、ub、uc，并读取所述多通道ADC采集的机载36V三相交流信号ua、ub、uc；所述数据处理单元对机载36V三相交流信号ua、ub、uc进行解算，得到电压峰峰值UA、UB、UC，周期TA、TB、TC以及相位差θab、θbc、θac；所述处理器通过所述接口单元读取所述FPGA解算得到的电压峰峰值UA、UB、UC以及相位差θab、θbc、θac。
进一步地，所述多通道ADC的数量大于等于三。
进一步地，所述多通道ADC采用ADS8555。
进一步地，所述FPGA采用ALTERA工业级FPGA。
本发明第二个目的旨在提供一种机载36V三相交流信号的采集处理方法，提高对机载36V三相交流信号的采集速度以及数据处理速度。
为了实现本发明第二个目的，本发明采取了如下的技术方案：
一种机载36V三相交流信号的采集处理方法，包含以下步骤：
(1)FPGA控制多通道ADC采集机载36V三相交流信号ua、ub、uc；
(2)FPGA读取多通道ADC采集的机载36V三相交流信号ua、ub、uc，解算出ua、ub、uc的电压峰峰值UA、UB、UC，周期TA、TB、TC以及相位差θab、θbc、θac；
(3)处理器读取FPGA解算得到的电压峰峰值UA、UB、UC以及相位差θab、θbc、θac；
(4)处理器计算得到机载36V三相交流信号的线电压UAB、UBC、UAC。
进一步地，所述步骤(4)包括以下步骤：
计算机载36V三相交流信号ua、ub之间的的线电压UAB
UAB＝(UA 2+UB 2-2*UA*UB*cos(θab))1/2；
计算机载36V三相交流信号ub、uc之间的的线电压UBC
UBC＝(UB 2+UC 2-2*UB*UC*Cos(θbc))1/2；
计算机载36V三相交流信号ua、uc之间的的线电压UAC
UAC＝(UA 2+UC 2-2*UA*UC*Cos(θac))1/2。
本发明有益效果：
由以上技术方案可知，本发明通过多通道ADC采集机载36V三相交流信号，以及通过FPGA、处理器进行数据处理，不仅获得机载36V三相交流信号的线电压，也提高了对机载36V三相交流信号的采样速度以及数据处理的速度。与此同时，本发明通过机载36V三相交流信号以及三角余弦公式求解三相交流信号的线电压，计算更简便。
〖附图说明〗
为了更清楚地说明本发明实施例，下面对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明中的实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是本发明实施例的整体装置框图；
图2是本发明实施例图1中FPGA的框图；
图3是本发明实施例的方法流程图。
〖具体实施方式〗
下面结合附图，对本发明进行详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案、优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种机载36V三相交流信号的采集处理装置包括多通道ADC、FPGA以及处理器。
ADC是Analog-to-Digital-Converter的缩写，指模数转换器，是一种将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。
多通道ADC是指可以采集多路模拟信号的ADC。
FPGA是Field-Programmable Gate Array的简称，指现场可编程门阵列。
FPGA控制多通道ADC采集机载36V三相交流信号ua、ub、uc。FPGA读取多通道ADC采集的机载36V三相交流信号ua、ub、uc，解算出机载36V三相交流信号ua、ub、uc的电压峰峰值UA、UB、UC，周期TA、TB、TC以及相位差θab、θbc、θac。处理器读取FPGA解算得到的电压峰峰值UA、UB、UC以及相位差θab、θbc、θac，计算得到机载36V三相交流信号ua、ub、uc的线电压UAB、UBC、UAC。多通道ADC的采集通道数量大于等于三。
在本实施例中，多通道ADC采用ADS8555；FPGA采用ALTERA工业级FPGA。
如图2所示，FPGA包括ADC控制单元、数据处理单元以及接口单元。ADC控制单元控制多通道ADC采集机载36V三相交流信号ua、ub、uc，并读取多通道ADC采集的机载36V三相交流信号ua、ub、uc。数据处理单元对机载36V三相交流信号ua、ub、uc进行解算，得到机载36V三相交流信号ua、ub、uc的电压峰峰值UA、UB、UC，周期TA、TB、TC以及相位差θab、θbc、θac。处理器通过接口单元读取FPGA解算得到的电压峰峰值UA、UB、UC以及相位差θab、θbc、θac。
如图3所示，一种机载36V三相交流信号的采集处理方法，包含以下步骤：
(1)FPGA控制多通道ADC采集机载36V三相交流信号ua、ub、uc；
(2)FPGA读取多通道ADC采集的机载36V三相交流信号ua、ub、uc，解算出ua、ub、uc的电压峰峰值UA、UB、UC，周期TA、TB、TC以及相位差θab、θbc、θac；
(3)处理器读取FPGA解算得到的电压峰峰值UA、UB、UC以及相位差θab、θbc、θac；
(4)处理器计算得到机载36V三相交流信号的线电压UAB、UBC、UAC。
其中，步骤(4)包括以下步骤：
计算机载36V三相交流信号ua、ub之间的的线电压UAB
UAB＝(UA 2+UB 2-2*UA*UB*cos(θab))1/2；
计算机载36V三相交流信号ub、uc之间的的线电压UBC
UBC＝(UB 2+UC 2-2*UB*UC*cos(θbc))1/2；
计算机载36V三相交流信号ua、uc之间的的线电压UAC
UAC＝(UA 2+UC 2-2*UA*UC*cos(θac))1/2。
以上所述仅是本发明的优选实施例，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种机载36V三相交流信号的采集处理装置，其特征在于：包括多通道ADC、FPGA以及处理器；所述FPGA控制所述多通道ADC采集机载36V三相交流信号ua、ub、uc；所述FPGA读取所述多通道ADC采集的机载36V三相交流信号ua、ub、uc，解算出ua、ub、uc的电压峰峰值UA、UB、UC，周期TA、TB、TC以及相位差θab、θbc、θac；所述处理器读取所述FPGA解算得到的电压峰峰值UA、UB、UC以及相位差θab、θbc、θac，得到机载36V三相交流信号ua、ub、uc的线电压UAB、UBC、UAC；
所述处理器计算得到机载36V三相交流信号的线电压UAB、UBC、UAC包括以下步骤：
计算机载36V三相交流信号ua、ub之间的的线电压UAB
UAB＝(UA 2+UB 2-2*UA*UB*cos(θab))1/2；
计算机载36V三相交流信号ub、uc之间的的线电压UBC
UBC＝(UB 2+UC 2-2*UB*UC*cos(θbc))1/2；
计算机载36V三相交流信号ua、uc之间的的线电压UAC
UAC＝(UA 2+UC 2-2*UA*UC*cos(θac))1/2。
2.根据权利要求1所述的采集处理装置，其特征在于：所述FPGA包括ADC控制单元、数据处理单元以及接口单元；所述ADC控制单元控制所述多通道ADC采集机载36V三相交流信号ua、ub、uc，并读取所述多通道ADC采集的机载36V三相交流信号ua、ub、uc；所述数据处理单元对机载36V三相交流信号ua、ub、uc进行解算，得到电压峰峰值UA、UB、UC，周期TA、TB、TC以及相位差θab、θbc、θac；所述处理器通过所述接口单元读取所述FPGA解算得到的电压峰峰值UA、UB、UC以及相位差θab、θbc、θac。
3.根据权利要求1或2所述的采集处理装置，其特征在于：所述多通道ADC的数量大于等于三。
4.根据权利要求3所述的采集处理装置，其特征在于：所述多通道ADC采用ADS8555。
5.根据权利要求1或2所述的采集处理装置，其特征在于：所述FPGA采用ALTERA工业级FPGA。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的采集处理装置的采集方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)FPGA控制多通道ADC采集机载36V三相交流信号ua、ub、uc；
(2)FPGA读取多通道ADC采集的机载36V三相交流信号ua、ub、uc，解算出ua、ub、uc的电压峰峰值UA、UB、UC，周期TA、TB、TC以及相位差θab、θbc、θac；
(3)处理器读取FPGA解算得到的电压峰峰值UA、UB、UC以及相位差θab、θbc、θac；
(4)处理器计算得到机载36V三相交流信号的线电压UAB、UBC、UAC。
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