由于传感器输出脉冲的电压幅值为+24V,而F240的工作电压为+5V,因此需要对传感器输出的脉冲电压进行电平变换。考虑到转速传感器的输出频率应该满足F240中计数器精确测量脉冲频率的要求,需要对传感器输出的脉冲进行倍频变换以实现对转速的精确测量。根据式(3)所确定出的0200%Ne转速测量范围,它对应的发电机频率范围是0100Hz,而F240的测频要求对于输入的低频信号频率不能低于1Hz,因此,倍频电路只需对输入的脉冲进行100倍频变换即能满足F240中计数器精确测量脉冲频率的要求;同时也满足了国标规定的水轮发电机组控制对转速测量精度的要求。倍频电路主要由CMOS锁相环CD4046和双十进制计数器CD4518构成。
DSP的运算与处理模块主要实现3个功能:转速计算、转速显示与、转速模拟量输出。DSP接收到经过倍频变换的脉冲信号后,首先利用式计算出倍频后的转速数值,由此数值即可求出发电机组的实际转速。计算出发电机组的转速以后,经过主要由8255与LED构成的数码显示电路,可以实时地显示出机组的转速以监视机组运行情况;同时,基于此数值,经过整定好的主要由控制继电器组构成的转速整定与报警电路,就可以提供机组顺序控制中所需要的特定转速点的升速/降速动作情况的转速开关量信号,进而对机组进行有效控制。D/A转换电路主要是为电站监控系统的上位机提供机组远程控制所需要的机组运行参数,这在对于实现国标要求的水电站无人值班,少人值守来说,此部分完成的功能极为重要。D/A转换电路主要TLV5619数模变换器、74AC138地址译码器以及参考电压REF191组成。TLV5619是12位并行电压输出数模变换器,输出电压经过变换即可得到420mA的标准电流信号。
TLV5619输出电压Vo的计算公式为Vo=2VREFVCODE0x1000式中:VREF为转换器参考电压;VCODE为被转换的电压数值。13软件设计系统的软件主要由主程序、频率测量子程序和D/A转换子程序组成。
系统中,频率测量是整个系统的核心。在频率测量中,主要利用F240的数字I/O端口CAP1/QEP1的脉冲捕捉功能,在定时器T1确定的1s时间内,捕捉输入方波脉冲的上升沿个数,并将此脉冲的上升沿个数计数在计数器T2中,由此可测量出倍频后的脉冲频率,再经过换算,就可以得到机组的实际转速值,从而实现测速系统的预定功能。