一种分布式故障诊断电路的制作方法

1.本实用新型属于电学领域，特别涉及用于一种分布式故障诊断电路。


背景技术：

2.罗氏线圈感应到电缆上的电流信号时，将电流信号转换成电压信号进入采集板上，经过运放增强驱动能力，然后将易受干扰的单端信号转换成差分信号，转换成差分信号后，抗干扰能力强，能有效抑制emi，时序定位也精确。然后差分信号再进入高精度的14位adc芯片，adc芯片将模拟量变成数字量，传送给fpga芯片，fpga芯片配合高稳定性高频率的有源晶振进行信号采集。经过fpga芯片高速采集后，再传给单片机。单片机会将采集到的电压信号结合gps的信息和温湿度的信息一起打包传给上位机。其中光纤同步是在fpga芯片中实现的，当光纤发射模块将光信号变成电信号后，同时传给两台设备的fpga芯片的某个引脚，每当两台设备的此引脚收到这个上升沿时候，他们的fpga芯片里的计数器就同时清零，此时就达到了两台设备时间同步的目的。目前现有技术的仍存在以下不足：
3.1、电流信号转换成电压信号进入采集板后，信号易受干扰；
4.2、同步不精确，电同步定位电路不能准确判断故障的位置，在设备受到电磁波干扰时不能及时进行处理影响设备的运行，当传输信号较弱时影响同步定位的准确。


技术实现要素：

5.本实用新型为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供一种分布式故障诊断电路。
6.本实用新型采用以下技术方案：一种分布式故障诊断电路，其特征在于，包括：信号采集模块，电连接于所述信号采集模块的高速采集模块；电连接于高速采集模块的信号处理模块，以及电连接于所述信号处理模块的网口模块；
7.其中，所述信号采集模块被设置为将电流信号转成数字信号，并将数字信号输送给高速采集模块；所述高速采集模块被设置基于数字信号对电路进行编程并将结果数据输送给信号处理模块；所述信号处理模块被设置为对结果数据进行处理，并输送给网口模块。
8.在进一步的实施例中，还包括电源模块，同时电连接于信号采集模块、高速采集模块、信号处理模块以及网口模块；所述电源模块被设置为同时对信号采集模块、高速采集模块、信号处理模块以及网口模块供电。
9.通过上述技术方案，用电源模块进行电压的变换，以适应于不同的电子元器件所需的电压。
10.在进一步的实施例中，所述信号采集模块至少采集一种电流信号，至少包括：
11.运算放大器，所述运算放大器被设置为对电流模拟信号进行放大处理；
12.单端转差分放大器，电连接于所述运算放大器；所述单端转差分放大器被设置为将易受干扰的模拟信号转换成差分信号；
13.模拟数字转换器，电连接于所述单端转差分放大器；所述模拟数字转换器将模拟
信号转换成数字信号。
14.通过上述技术方案，对电流信号进行转换并放大处理，将电信号转换成电压信号，进一步将易受干扰的单端信号转换成差分信号，转换成差分信号后，抗干扰能力强，能有效抑制电磁，并将模拟信号转换成数字信号传至fpga芯片进行编辑。
15.在进一步的实施例中，所述高速采集模块至少包括：
16.faga芯片，电连接于所述信号采集模块；所述faga芯片对转换后的数字信号进行高速采集。
17.通过上述技术方案，ffpga芯片配合高稳定性高频率的有源晶振进行信号采集编辑并传送至单片机，进行下一步的处理
18.在进一步的实施例中，还包括光线同步模块，电连接于高速采集模块；所述光线同步模块被设置为将光信号变成电信号，使多个芯片内的计数器清零，达到多台设备的时间同步。
19.通过上述技术方案，对多台设备进行同步。
20.在进一步的实施例中，所述信号处理模块至少包括：
21.单片机，电连接于所述高速采集模块；所述单片机接收来自所述faga芯片编辑的数据，并对数据进行处理；
22.温度传感器，电连接于单片机；所述温度传感器将温度数据信息输入所述单片机中。
23.通过上述技术方案，单片机将采集到的电压信号结合温湿度传感器的信息一起处理，并进行传送。
24.在进一步的实施例中，所述网口模块至少包括：
25.网口，电连接于所述信号处理模块；所述网口接收来自所述单片机的数据，进行打包并传至上位机。
26.通过上述技术方案，接收来自单片机的数据，进行打包并传至上位机。
27.本实用新型的有益效果：将易受干扰的单端信号转换成差分信号，转换成差分信号后，抗干扰能力强，能有效抑制emi，时序定位进一步精确，然后差分信号再进入高精度的14位adc芯片，adc芯片将模拟量变成数字量，便于fpga芯片编辑；光纤同步是在fpga芯片中实现的，当光纤发射模块将光信号变成电信号后，同时传给两台设备的fpga芯片的某个引脚，每当两台设备的此引脚收到这个上升沿时候，他们的fpga芯片里的计数器就同时清零，此时就达到了两台设备时间同步的目的。
附图说明
28.图1是本实用新型的电路原理示意图。
29.图2是本实用新型的信号采集单元电路图。
30.图3是本实用新型的fpga结构示意图。
31.图4是本实用新型的通信模块电路图。
32.图5是本实用新型的nxp单片机结构示意图。
33.图6是本实用新型的电源模块电压转换电路图。
34.图7是本实用新型的光电同步电路图。
具体实施方式
35.本实用新型的分布式故障诊断电路，设计包括信号采集模块、高速采集模块、信号处理模块和网口模块，在罗氏线圈感应到电缆上的电流信号时，将电流信号转换成电压信号进入采集板上，经过运放增强驱动能力，然后将易受干扰的单端信号转换成差分信号，转换成差分信号后，差分信号再进入adc芯片，adc芯片将模拟量变成数字量，传送给fpga芯片，fpga芯片配合高稳定性高频率的有源晶振进行信号采集，传给单片机，单片机将采集到的电压信号结合gps的信息和温湿度的信息一起打包传给上位机，其中信号采集模块用于采集电流信号，信号采集模块对电信号进行采集，并将所采集的信号转变成数字信号，高速采集模块基于数字信号对电路进行预设的编程进行并传送结果数据，信号处理模块接收高速采集模块传送过来的数据，进一步处理数据，电源模块设置变压电路，接通固定电源进行变压处理，为信号采集模块和信号处理模块等的各个电路的运行提所需的电源。
36.基于上述方案，需要对电流信号进行采集并进行运算放大，以便有效采集电流信号，在进一步的实施例中，采用连接端子j6、运算放大器n18、不同阻值的电阻和不同型号的电容进行电路组装，其中连接端子j6优先采用2erjr-4p型号，运算放大器n18优先选用opa188xinghao,且运算放大器n18两端接第二电源，其中连接端子j6的电压接口接固定电压，且串联一个指示灯，连接端子j6的引脚1，连接端子j6的引脚2和电容c48串联，电容c48和连接端子j6的引脚2接地设置，连接端子j6的引脚3串联电阻r15和电阻r59，电阻r59接地，连接端子j6的引脚4接地；
37.运算放大器n18的反相输入端连接在电阻r15和电阻r59之间，运算放大器n18的输出端连接运算放大器n18的同相输入端，运算放大器n18的负电源端同时连接第二电源负极、电容c24的一端，电容c24接地，运算放大器n18的输出端同时连接电阻r58、电阻r59的一端，运算放大器n18的正电源端连接第二电源正极，运算放大器n18的正电源端串联电容c23，且电容c23接地，运算放大器n18对电信号进行放大运算，并从运算放大器n18的输出端进行输出。
38.基于上述结构，在电信号经过放大处理后，电信号为单端信号易受干扰，影响测量结果，在进一步的实施例中，对单端信号转换成差分信号，转换成差分信号后，抗干扰能力强，能有效抑制emi，时序定位也精确，其中单端转差分放大器n12优选ad8138、模拟数字转换器n14优选mcp331510和运算放大器n16优选opa314，单端转差分放大器n12，接受运算放大器n18放大后的电信号，即单端转差分放大器n12的引脚8串联电阻r33和运算放大器n18的输出端，单端转差分放大器n12的引脚8、电阻r62和单端转差分放大器n12的引脚5串联，电阻r33的另一端连接运算放大器n18的引脚1，单端转差分放大器n12的引脚1同时连接在连接电阻r34的一端，电阻r34的另一端接地，单端转差分放大器n12的引脚1、电阻r63的另一端和单端转差分放大器n12的引脚4串联，单端转差分放大器n12的引脚3同时连接第二电源正极、电容c50的一端，电容c50的另一端接地，单端转差分放大器n12的引脚6同时连接第二电源负极、电容c37的一端，电容c37的另一端接地，单端转差分放大器n12将单端信号转换成差分信号，并传输至模拟数字转换器n14上；模拟数字转换器n14接收单端转差分放大器n12转换后的差分信号，模拟数字转换器n14的引脚1接第二电源正极，同时串联电容c60，c60的另一端接地，模拟数字转换器n14的引脚2、模拟数字转换器n14的引脚5和电容c56串联，电容c56 的一端接第三电源正极，另一端接地，模拟数字转换器n14的引脚3、单端转差
分放大器n12的引脚5和电阻r41串联，模拟数字转换器n14的引脚3串联电容c52，电容c52接地，模拟数字转换器n14的引脚、单端转差分放大器n12的引脚4和电阻r42串联，模拟数字转换器n14的引脚4串联电容c53，电容c53接地，模拟数字转换器n14的引脚7连接电阻r51的一端，模拟数字转换器n14的引脚9连接电阻r52的一端，电阻r51的另一端和电阻r52的另一端连接且接地，模拟数字转换器n14将模拟信号转变成电信号，运算放大器n16连接模拟数字转换器n14，即运算放大器n16的输出端同时连接运算放大器n16的引脚4、电容c64的一端、电容c65的一端和单端转差分放大器n12的输出端，电容c64的另一端和电容c65另一端分别接地，运算放大器n16的负电源端接地，运算放大器n16的同相输入端同时连接电容c62的一端、电阻r54的一端和电阻r53的一端，电容c62的另一端和电阻r54的另一端连接且接地，电阻r53的另一端连接第二电源正极，运算放大器n16的正电源端同时连接第二电源正极和电容c63的一端，电容c63另的一端接地。
39.在进一步的实施例中，信号采集模块至少采集一种电流信号，本电路中设计了两个基础信号采集电流的单元，即采集行波电流信号和工频电流信号。
40.基于上述结构，需要对数字信号进行快速采集和编辑，在进一步的实施例中，设有高速采集单元，主要为fpga芯片，该芯片型号优选lcmxo2-2000hc-6tg1od1,其中fpga芯片，接收模拟数字转换器n14转换后的数字量，其中fpga芯片的引脚13连接模拟数字转换器的引脚7， fpga芯片的引脚14连接模拟数字转换器的引脚8，fpga芯片的引脚15连接模拟数字转换器的引脚9，fpga芯片的另一个通道连接另一个采集单元的电路，fpga芯片的引脚、fpga芯片的引脚、fpga芯片的引脚同时连接电容c2、电容c30、电容c33和第三电源，电容c2的另一端、电容c30的另一端和电容c33的另一端同时接地，fpga芯片的引脚38连接电阻r9的一端，电阻r9的另一端连接晶振的引脚3，晶振的引脚2接地，晶振的引脚4同时连接电阻r8的一端、电容c3的一端、电容c1的一端和磁珠的引脚1，电阻r8的另一端连接晶振的引脚1，电容c3的另一端和电容c1的另一端同时接地，磁珠的引脚2连接第三电源，fpga芯片的引脚48连接电阻r37的一端、fpga芯片的引脚76电阻r11的一端、fpga芯片的引脚77连接电阻r10的一端、fpga芯片的引脚81连接电阻r12的一端和fpga芯片的引脚82连接电阻r13的一端，电阻r10的另一端、电阻r11的另一端、电阻r12的另一端、电阻r13的另一端、电阻r10的另一端和电阻r37的另一端同时连接第三电源，fpga芯片的引脚49连接电阻r7的一端，电阻r7的另一端连接二极管d6的正极，发光二极管d6的负极接地，fpga芯片的引脚26和fpga芯片的引脚46同时连接电容c4的一端、电容c5的一端和第三电源，电容c4的另一端和电容c5的另一端同时接地，fpga芯片的引脚55和fpga芯片的引脚73同时连接电容c36的一端、电容c6的一端和第三电源，电容c36的另一端、电容c6的另一端同时接地，fpga芯片的引脚76连接jtag的引脚9，fpga芯片的引脚90连接jtag的引脚3，fpga芯片的引脚91连接jtag的引脚1，fpga芯片的引脚94连接jtag的引脚5，fpga芯片的引脚95连接jtag的引脚7，fpga芯片的引脚77连接jtag的引脚8，fpga芯片的引脚81连接jtag的引脚10，jtag的引脚2和jtag的引脚4同时接地，jtag的引脚6连接第三电源，fpga芯片的引脚85连接电阻r69的一端，fpga芯片的引脚86连接电阻r70的一端，电阻r69的另一端和电阻r70的另一端同时连接第三电源，fpga芯片的引脚80和fpga芯片的引脚93同时连接电容c7的一端、电容c8的一端和第三电源，电容c7的另一端和电容c8的另一端同时接地，fpga芯片的引脚50和fpga芯片的引脚10同时连接电容c90 的一端、电容c10 的一端和第三电源，电容c90 的另一端和电容c10 的
另一端同时接地，fpga芯片的引脚6、fpga芯片的引脚22、fpga芯片的引脚33、fpga芯片的引脚44、fpga芯片的引脚56、fpga芯片的引脚72、fpga芯片的引脚79和fpga芯片的引脚92同时接地。
41.在进一步的实施例中，光纤同步是在fpga中实现的，当光纤发射模块将光信号变成电信号后，同时传给两台设备的fpga芯片的某个引脚，当两台设备的此引脚收到这个上升沿时候，他们的fpga芯片里的计数器就同时清零，此时就达到了两台设备时间同步的目的，其中光线同步模块包括数模转换器，数模转换器优选型号adbo45ardz，数模转换器连接于fpga芯片，数模转换器的引脚3接地，数模转换器的引脚2连接二极管d2的负极，二极管d2的正极接地，数模转换器的引脚2连接电阻r17的一端，电阻r17的另一端连接数模转换器的引脚6，电阻r17并联电容c28，数模转换器的引脚7接第二电源的正极、电容c29的一端，电容c29的另一端接地，数模转换器的引脚4接第二电源的负极、电容c39的一端，电容c39的另一端接地，
42.缓冲器n7，缓冲器n7的引脚1连接缓冲器的引脚3且接地，缓冲器n7的引脚2连接电阻r18的一端，电阻r18的另一端连接数模转换器的引脚6，缓冲器n7引脚5连接电容c41和第三电源，电容c41的另一端接地，缓冲器n7引脚4连接电阻r19的一端，电阻r19的另一端连接fpga芯片的引脚53。
43.在进一步的实施例中，信号处理模块包括：单片机、温度传感器、不同阻值的电阻、不同型号的二极管、不同型号的电容、不同型号的连接端子和不同型号的晶振，其中，单片机连接于fpga芯片，单片机的引脚24连接fpga芯片的引脚86，单片机的引脚25连接fpga芯片的引脚67，单片机的引脚27连接fpga芯片的引脚66，单片机的引脚32连接fpga芯片的引脚70，单片机的引脚33连接fpga芯片的引脚71，单片机的引脚37连接fpga芯片的引脚65，单片机的引脚38连接fpga芯片的引脚64，单片机的引脚42连接fpga芯片的引脚62，单片机的引脚17连接fpga芯片的引脚68，单片机的引脚29连接fpga芯片的引脚69，单片机的引脚39连接fpga芯片的引脚63，单片机的引脚22连接fpga芯片的引脚85，单片机的引脚3连接同时连接电阻r38的一端和电容c13的一端，电阻r38的另一端连接第三电源，电容c13的另一端接地，单片机的引脚4同时连接电阻r27的一端，电阻r27的另一端连接z在连接端子j9的引脚2，连接端子j9的引脚1接地，单片机的引脚48同时连接三脚晶振的引脚2、电容c11的一端，单片机的引脚1同时连接三脚晶振的引脚1和电容c12的一端，三脚晶振的引脚3接地，电容c11的另一端和电容c12的另一端同时接地，单片机的引脚12连接电阻r55的一端，电阻r55的另一端连接二极管d7的正极，二极管d7的负极接地，单片机的引脚6同时连接二脚晶振的引脚2和电容c20的一端，单片机的引脚6同时连接二脚晶振的引脚1和电容c19的一端，电容c20的另一端和电容c19的另一端同时接地，单片机的引脚34同时连接第三电源和电容c15的一端，单片机的引脚35连接电容c15的另一端且接地，单片机的引脚8、单片机的引脚40和单片机的引脚44同时连接电容c14的一端、电容c16的一端、电容c17的一端和第三电源，单片机的引脚41 、单片机的引脚43、单片机的引脚2和单片机的引脚5均同时连接电容c14的另一端、电容c16的另一端和电容c17的另一端且接地，单片机的引脚47连接电池的正极，电池的负极接地，
44.拨码开关sw3，连接于单片机，拨码开关sw3的第一开关的一端和拨码开关sw3的第二开关的一端同时连接单片机的引脚45，拨码开关sw3的第一开关的另一端连接fpga芯片
的引脚75，拨码开关sw3的第二开关的另一端连接在连接端子j8的引脚2，拨码开关sw3的第三开关的一端和拨码开关sw3的第四开关的一端同时连接单片机的引脚46，拨码开关sw3的第三开关的另一端连接fpga芯片的引脚74，拨码开关sw3的第四开关的另一端连接在连接端子j8的引脚3，连接端子j8的引脚4接地，
45.温度传感器，连接于单片机，温度传感器的引脚6连接单片机的引脚15，温度传感器的引脚1连接单片机的引脚16，温度传感器的引脚2连接电容c18的一端且接地，温度传感器的引脚2同时连接电容c18的另一端和第三电源，温度传感器的引脚7接地。
46.在进一步的实施例中，通信单元包括拨码开关sw1,连接于单片机，拨码开关sw1的第一开关的一端连接单片机的引脚18，拨码开关sw1的第三开关的一端连接单片机的引脚10，拨码开关sw1的第二开关的一端连接第第四连接端子的引脚2，拨码开关sw1的第四开关的一端连接第四连接端子的引脚3，第四连接端子的引脚4接地；
47.网口，网口的引脚9同时连接拨码开关sw1的第一开关的另一端和拨码开关sw1的第二开关的另一端，网口的引脚8同时连接拨码开关sw1的第三开关的另一端和拨码开关sw1的第四开关的另一端，网口的引脚3连接二极管d1的负极，二极管d1的正极连接电阻r16的一端，电阻r16的另一端连接第三电源，网口的引脚6连接在连接端子j2的引脚1，连接端子j2的引脚2接地，网口的引脚11同时连接第三电源和电容c27的一端，网口的引脚10连接电容c27的另一端且接地，网口的引脚13、网口的引脚14同时连接磁珠l3的引脚1，磁珠l3的引脚2接地。
48.基于上述结构，本电路中至少需要四种电压，即固定电源12v、第一电源avcc
±
5v、第三电源vcc3.3v和第四电源avcc1.8v,其中电源模块包括保险电路，稳压器n9、稳压器n17和稳压器n11，其中保险电路包括连接端子j5，连接端子j5的引脚2连接指示灯且接地，连接端子j5的引脚1连接二极管d5的正极，二极管d5的负极连接保险丝f1的一端，保险丝f1的另一端连接固定电源；
49.稳压器n9，连接于固定电源和保险电路，稳压器n9的引脚2接固定电源且同时连接保险丝f1的另一端、电容c31的一端、电容c34的一端，稳压器n9的引脚1和稳压器n9的引脚3均同时连接电容c31的另一端和电容c34的另一端且接地，稳压器n9的引脚8连接电感l2的引脚1，电感l2的引脚2同时连接电阻r29的一端、电容c43的一端和电容c45的一端，电容c43的另一端和电容c45的另一端同时接地，电阻r29的另一端同时连接，电阻r30的一端和稳压器n9的引脚4，电阻r30的另一端接地，稳压器n9的引脚5连接电容c38的一端，电容c38的另一端连接电阻r26的一端，电阻r26的另一端接地；
50.稳压器n17，接固定电源且同时连接于稳压器n9，稳压器n17的引脚2同时连接固定电源、稳压器n9的引脚6、电容c32的一端和电容c35的一端，稳压器n17的引脚2同时连接电容c32的另一端和电容c35的另一端且接地，稳压器n17的引脚6同时连接指示灯和电容c21的一端，电容c21的另一端同时连接稳压器n17的引脚7和电容c22的一端且接地，电容c22的另一端同时连接指示灯和稳压器n17的引脚8；
51.稳压器n11，连接于稳压器n9，稳压器n11的引脚9，稳压器n11的引脚10、稳压器n11的引脚6和稳压器n11的引脚7相连接且均同时连接电容c40的一端、电容c42的一端和第三电源，电容c40的另一端和电容c42的另一端同时接地，稳压器n11的引脚4连接电容c44的一端，电容c44的另一端同时连接稳压器n11的引脚4和稳压器n11的引脚11且接地，稳压器n11
的引脚1和稳压器n11的引脚2相连接且同时连接电阻r31的一端、电容c46的一端、指示灯和电容c47的一端，电容c47的另一端接地，稳压器n11的引脚3同时连电阻r31的另一端、电容c46的另一端和电阻r32的一端，电阻r32的另一端接地。
52.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。