基于PIC24FJ64的智能光伏汇流采集装置设计及应用

本文介绍一种基于PIC24FJ64的智能光伏AGF系列汇流采集装置，本装置使用霍尔传感器隔离测量来自光伏电池阵列的电流，同时可以测量其输出电压，监测汇流箱内部的防雷器和直流断路器的工作状态、配有温度、风速，辐照等传感器输入接口，带有接点输出，用于驱动外部执行机构。本装置通过RS485总线与上位机通讯，用于接收计算机指令，上传检测到的光伏电池阵列、汇流箱组件和外部环境状态。本装置***多可监测16路光伏电池组输出电流，并可以根据输入电压计算分相和合相功率。本装置带有LED数码显示器和设定拨码，用于查看数据和设定本装置的通讯地址、数据格式、波特率等参数。 

1 电路设计原理

 PIC24FJ64是MicroChip公司的一种改进的哈佛架构的高速16位低功耗单片机，在32M时钟频率时系统性能可达16MIPS，17 位 x 17 位单周期硬件乘法器，***大可内带64k的FlashROM，8k系统SRAM，2 个 模块，2 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1

外部开关量输入电路带有就地显示LED灯D28，电路主要有U25、R65、Q3、R68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6）。

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U20，对外部拨码J12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7）。

1.5    外部模拟量输入电路    

 外部模拟量输入类型有DC 0～20mA、DC 0～10V、PT100、0～100mV、DC 0～1000V,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U44，U44的输出经过运放U45放大到A/D转换器U46可接受的电压范围，运放U45使用5V单电源轨到轨运放，A/D转换器使用ADS1110。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8）。

 通讯方式采用RS485方式，使用高速光耦实现电气隔离，由于 485接口芯片U20是半双工结构，本电路的特点是由发送数据控制485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9)