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电路设计原理
PICFJ是MicroChip公司的一种改进的哈佛架构的高速位低功耗单片机在M时钟频率时系统性能可达MIPS 位 x 位单周期硬件乘法器最大可内带k的FlashROMk系统SRAM 个 模块 个UART 模块允许对许多外部I/O口功能进行重新定义增加了系统设计的灵活性电路框图见图
电流输入模块
电流输入模块分成两个路模块最多可以输入路的电池串列电流采样使用霍尔传感器实现对光伏电流的隔离型测量霍尔效应是指的是当有一半导体薄片假设以三维空间的视角来看在其Y轴方向施加一个一定强度的磁场在X轴方向通以电流则在此半导体薄片的Z轴方向会产生电动势该电动势就是霍尔电势见图本霍尔传感器采用单电源V供电方式在输入最大输入电流为A～+A对应输出电压为～V霍尔传感器的输出接 入到一个选一的模拟开关由程序控制对个输入通道逐个扫描模拟开关的输出经过一个RC滤波电路然后接入到A/D转换芯片ADSADS是TI公司的位精度模数转换器宽工作电源～V芯片内置有ppm/°C温度系数的V高精度电压参考芯片内置PGA可以对输入信号进行放大放大倍数为 倍芯片使用 总线接口最快速度可以达到kHz（图）
电流输入模块上还具有输入通道状态指示使用双色LED灯指示电池串列的断线或正常工作状态双色LED驱动使用串入并出移位寄存器HC两颗级联使用其中U驱动绿色LED管芯U驱动红色管芯（图）
显示部分
显示部分电路使用串入并出移位寄存器HC两颗级联使用其中U的输出作为数码管的段码U输出作为数码管的位选信号使用动态显示方式逐个点亮数码管数码管的位选信号还作为按键的检测功能CPU在KEY线输出电平当某一位数码管导通如果此时接在此数码管选通线上的按键按下时KEY线会被拉低CPU就会检测到一次按键事件再经过按键消抖处理来防止多次触发或误判（图）
外部开关量输入电路
外部开关量输入电路带有就地显示LED灯D电路主要有URQR形成一个恒流电路开关量输入节点和检测光耦的一次侧串入到此恒流回路中此开关量检测电路的优点是可以接受接触电阻达kΩ级的外部接点输入或漏极开路方式的光耦输入以避免现场的环境因素导致的输入接点氧化而造成采样不到开关量输入的情况（图）
拨码开关输入电路
拨码开关输入电路用于设定本装置的通讯地址通讯波特率数据格式等参数使用一个八选一模拟开关U对外部拨码J每一位进行动态扫描检测拨码开关输入和开关量输入的控制总线为共用结构此方式的优势是节约CPU的IO口线缺点是程序处理稍复杂需要使用动态扫描方式一路一路检测（图）
外部模拟量输入电路
外部模拟量输入类型有DC ～mADC ～VPT～mVDC ～V这些外部信号都先经过外部分压或分流处理调理成同一范围的电压信号然后输入到一个八选一的模拟开关UU的输出经过运放U放大到A/D转换器U可接受的电压范围运放U使用V单电源轨到轨运放A/D转换器使用ADS电路工作时由程序控制将外部模拟信号逐路切换到输出进行A/D转换再由CPU读取数据（图）
通讯方式
通讯方式采用RS方式使用高速光耦实现电气隔离由于 接口芯片U是半双工结构本电路的特点是由发送数据控制芯片的发送和接收实现了自动数据流控制省略了一个流控制光耦简化了软硬件设计降低了成本(图)
电源部分
电源模块采用PI公司的TNY系列开关电源芯片输入范围为AC/DC V电源共有路输出分别给光伏电池电压采样CPU通讯等部分电路提供电源
产品主要技术指标见表
软件设计
软件流程见图
安装尺寸
本装置主要有核心板和汇流板组成汇流板分为正极汇流板和负极汇流板具体尺寸见图
应用案例
以一MW光伏电站为例一只路汇流箱需要采集路电流汇流后电池板电压浪涌防雷器辅助接点二次方案见图(a)一次方案见图(b)
(a) (b)
图
小结
该产品已在西藏桑日光伏项目青海锡铁山光伏项目南京某公司屋顶太阳能项目上海某公司屋顶太阳能项目上得到应用产生了较好的社会和经济效益
