电子镇流器测试仪的信号采集电路的设计与实现

嵌入式测试仪以MSP430F133为核心,MSP430F133是TI公司生产的低功耗16位混合信号单片机,最高处理能力为8MIPS,具有8KB Flash型存储器和256字节RAM,2个16位计数器和1个看门狗定时器,1个串行通信接口,还有一个最高转换速度200ksps的12位ADC模块,MSP430F133单片机非常适合于本测试仪中的设计要求,具有非常高的性价比,例如他内部丰富的外设资源,可以大大简化本测试仪的硬件设计。

电子镇流器的振荡频率一般在40KHz左右,启动时灯管电压(峰-峰值)通常超过1000V,而在稳定后灯管电压(有效值)不到100V,具有频率高、电压高及变化幅度大等特点,因此,信号采集电路的设计是本测试仪设计的重点和难点。

3、 主要功能模块的设计

3.1 灯管电压和工作频率信号采集硬件设计

测试仪灯管电压(有效值)测试量程为0-500V。为了与信号变换及ADC电路相适应,必须将该灯管电压信号衰减到0-2.5V,即200:1的分压衰减。

通过对多种电阻器件分布电感和电容特性的深入研究及实例,发现3386型单圈玻璃釉电位器具有极小的分布电感和电容,用它制作4MΩ:20KΩ(分压比为200:1)的分压取样电路,分压得到的信号非线性和畸变均小于1%,完全满足测试仪精度的要求。

电子镇流器输出灯管电压信号的频率和幅度都极不稳定,随着灯管和器件发热会发生显著变化,通常频率和电压信号包络被电网的工频信号调制,采用常规的峰值检波电路或平均值检波电路等方法来测试灯管电压有效值,都会有较大的误差,因而采用真有效值测量专用集成电路AD637,将杂乱的灯管电压信号转换为对应的有效值直流电压,然后送MSP430F133内部的ADC转换器。