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一种高性能蓄电池采集模块系统的开发与设计端子护套

时间:2022/06/28 07:27:25 编辑:

一种高性能蓄电池采集模块系统的开发与设计

一种高性能蓄电池采集模块系统的开发与设计 2011: 1引言 不论是在动力环境还是在通信设备中,电源都是整个设备的重要组成部分,电源设备供电的质量及供电的可靠性,直接影响全局的工作。蓄电池作为储能装置是通信电源直流供电系统、交流不间断电源系统(UPS)和太阳能供电系统中的重要的组成部分,且蓄电池都是在最紧急的情况投入使用,所以将其作为一个重要监控对象之一。而单体电压和标识电池温度是表征蓄电池性能的两个关键参数,本文将围绕这两个参数介绍蓄电池采集模块的设计与原理。2系统总体结构设计及特点2.1系统总体结构设计 整个系统由温度传感器、电阻网络、电子扫描开关、放大电路、模数转换器、单片机等组成,如图1所示。系统采用89C55作为中央处理芯片,电池板工作时循环采集各个单体电池的电压及标识电池的温度,经差分放大、模拟放大送至A/D转换器,A/D转换完成后向CPU发出中断请求,CPU相应中断读取A/D转换的数据并进行分析处理。模块上两片128K字节的E2PROM用来存放测量所得的单体电池电压及温度的历史数据,这些数据可以至少保存七天。CPU同时接收从485接口来的采集子网通讯数据,并进行处理。 2.2主要特点 采集模块的主要特点可以概括为以下几个方面: (1)采用扫描方式可选择测量一组24节电池单体电压、4个电池温度或同时测量组12节电池的单体电压和4个电池温度。 (2)A/D转换器具有6通道通用模拟量输入口,兼容电流型和电压型,且量程可变。 (3)信号输入端采用光电隔离,消除了数字电路对模拟电路的影响。 (4)具有RS-485通信接口,用于连接动力环境与电源集中监控系统的其他模块或本模块级连。 (5)具有一个全光电隔离RS232接口,用以现场调机时与便携式计算机相连接;增加外置MODEM后还可以与区域中心直接连接。 (6)存储器支持2片DOC(Disk On Chip),1M-32M/片。 (7)电池板提供8路模拟信号的采集端口,可外接通用的电量传感器(推荐使用霍尔隔离传感器)用来测试电池总电压,电池充放电流等模拟电量,传感器供电电源可使用板上所提供的±15V电源,传感器的地线连接到电池板地线端子。 另外,采集模块还具有I/O端口的瞬时保护、输入电源反相保护、硬件看门狗功能。3关键电路设计3.1CPU 该采集模块以89C55单片机为核心。89C55是一个低功耗、高性能CMOS8位微处理器,带有20K字节的片内可编程闪存,可以存储程序。其采用Atmel的高密度非易失内存技术生产,和工业标准MSC_51系列产品的指令和管脚兼容。具有32条可编程I/O线、一个全双工串口、3个16位的时钟/计数器、8个中断源、片内晶振和时钟电路。3.2复位电路 CPU的复位电路采用X25045芯片,该芯片综合了现在流行的三种的功能,看门狗、电源监控及可编程E2PROM,并集成在一片芯片上,大大降低了芯片费用和减小了芯片所占空间。“看门狗”位微处理器提供了一个独立的保护电路,当因外部干扰导致系统的程序“飞掉”时,X25045看门狗在一可选择的时间间隔内将产生复位信号热启动系统。另外可利用X25045的低电压VCC探测电路来保护低电压的情况。当电源降低到VCC允许的最小值时,系统复位并保持着直到电压回升并稳定。E2PROM为4096位,内部组成是512*8。X25045还提供了一个串行设备接口(SPI)和软件协议,允许在一个简单的三态总线上操作。 在该系统中,X25045一方面用于上电时复位CPU,另一方面利用其E2PROM保存模块的一些硬件配置信息。电池板工作时要采集各种电池模拟参量,变为数字量后通过通讯口传递给主模块,一些通讯参数需要设置。另外,A3-A8的量程和各种电量的修正系数都需要软件进行配置,这些参数都写入板上X25045的E2PROM中,在电池板上电时由CPU读入。可软件配置的参数有电池板网络地址、主模块网络地址、被测电池总电压(48V/24V)、标定单体电压用的两组测试值、A3-A8的输入量程(0-5V/0-10V)等。3.3扫描电路

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