多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀的製作方法

2023-07-26 01:57:06 3

專利名稱：多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種蓄電池的檢測設備，特別是涉及一
種多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀。
(二) 、背景技術:在發電、供電、通信等領域均採用串聯的VRLA(閥控密 封鉛酸)蓄電池組作為備用電源的電池，當交流供電電源發生故障時，備用電 源必須立即提供不間斷的電源供應，保障整個系統的正常運行，因此，如何判 斷蓄電池組供電能力的好壞對上述領域的可靠性和安全性來說特別重要；由於 VRLA蓄電池是全密封的，無法用直觀的方法對其內部材料進行檢驗，而通過 檢測蓄電池的內阻可以較好地判斷其供電能力， 一般認為，蓄電池的內阻大於 本組蓄電池內阻值平均值的25%時，其供電能力已下降，需重點監測，如果大於 50%時，其供電能力己不可靠，需替換下來，因蓄電池的內阻極小，如常用的100 4000安時的VRLA蓄電池的內阻值範圍大約在1.5 0.06毫歐姆左右，並且備 用電源的蓄電池平時處於浮充電狀態下，充電機整流電路提供的充電電流給蓄 電池兩端疊加了很大的千擾信號，而在備用電源中為了絕對保證其可靠性，不 能斷開電池連線來測量電阻，只能在蓄電池浮充電的強幹擾環境下進行在線電 阻測量，這就為蓄電池的供電能力檢測帶來了很大難題。
專利申請號為200710054396.8的專利文獻公開了一種蓄電池內阻在線測量 儀，該測量儀測量精度高、抗幹擾能力強，但它一次只能檢測一隻蓄電池，而 實際應用中通常要檢測幾十隻蓄電池，用該測量儀檢測時，每檢測一隻蓄電池 就需要更換一次接線，操作起來非常麻煩。
(三)
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種測量精度高、 抗幹擾能力強、操作方便、功能強的多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀。 本發明的技術方案
7一種多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀，含有電流工作模塊、輔助電源、電 壓測量模塊、模數轉換模塊、信號發生模塊、中央處理模塊、輸入/輸出模塊、 電源控制模塊、電池切換模塊、光電隔離模塊和繼電器控制模塊，電流工作模 塊與輔助電源串聯後通過電池切換模塊並接在被測蓄電池的正、負極兩端，電 壓測量模塊的兩個檢測端通過電池切換模塊也並接在被測蓄電池的正、負極兩 端，電流工作模塊和電壓測量模塊的輸出端與模數轉換模塊的模數轉換輸入口 連接，中央處理模塊通過其輸入/輸出口與模數轉換模塊和信號發生模塊連接， 信號發生模塊的輸出端與電流工作模塊中的負載電路的輸入端連接，中央處理 模塊直接或者通過光電隔離模塊或者兩者同時與輸入/輸出模塊連接，繼電器控 制模塊含有主接口板電路和一定個數的繼電器驅動單元電路，中央處理模塊通 過光電隔離模塊與主接口板電路連接，主接口板電路的輸出口與繼電器驅動單 元電路的輸入口和電源控制模塊的輸入口連接。
繼電器控制模塊還含有一定個數的次接口板電路，主接口板電路的控制口 與次接口板電路連接，次接口板電路的輸出口與繼電器驅動單元電路的輸入口 連接，電源控制模塊為電流工作模塊、電壓測量模塊、模數轉換模塊、信號發 生模塊、中央處理模塊、輸入/輸出模塊、電池切換模塊、光電隔離模塊和繼電 器控制模塊提供電源。
電池切換模塊含有一定個數的切換繼電器，切換繼電器的個數為被測蓄電
池的個數的n倍，n為大於等於1的自然數；電壓測量模塊的兩個檢測端E和F 分別通過切換繼電器的觸點或串聯的切換繼電器的觸點與每一個被測蓄電池的 正、負極連接；電流工作模塊與輔助電源串聯後的兩個檢測端C和D分別通過 切換繼電器的觸點或串聯的切換繼電器的觸點與每一個被測蓄電池的正極或者 前一個被測蓄電池的負極、每一個被測蓄電池的負極連接；切換繼電器的驅動 線圈與所述繼電器驅動單元電路中的三極體的集電極連接，繼電器驅動單元電 路的個數與被測蓄電池的個數相同；被測蓄電池的個數根據使用的場合不同而 不同，分別為通信部門一般為24隻左右，發電、配電部門一般為110隻左右 或55隻左右，本多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀可測量多達112隻蓄電池，足 以涵蓋以上各使用部門的測量需求。輸入/輸出模塊含有印表機接口、 RS232串口轉換器、RS232串行接口、 U盤 讀寫模塊及接口， RS232串口轉換器的串行轉換出口與RS232串行接口連接，光 電隔離模塊含有光電耦合器、邏輯門電路或可編程邏輯門陣列，邏輯門電路含 有與門、與非門、或非門、非門，中央處理模塊中微處理器IC51的串行口和兩 個輸出口通過光電耦合器分別與邏輯門電路或可編程邏輯門陣列的串行轉換入 口和兩個輸入口 一端連接，邏輯門電路或可編程邏輯門陣列的四個串行轉換出 口分別與主接口板電路的串行入口、印表機接口、 RS232串口轉換器的串行轉換 入口、 U盤讀寫模塊及接口連接。
輸入/輸出模塊還含有LCD顯示器和鍵盤，LCD顯示器和鍵盤直接與微處理 器IC51的輸A/輸出口連接；主接口板含有微處理器U1和一定個數的檢測路數 設置開關，檢測路數設置開關與微處理器Ul的輸入口連接，微處理器U1的輸 出口與繼電器驅動單元電路的輸入口連接，所述次接口板電路含有解碼器U23 、 解碼器U24和一定個數的板號設置開關，板號設置開關一端與解碼器U24的輸 出端連接，另一端與解碼器U23的使能端連接，解碼器U23的輸出端與繼電器 驅動單元電路的輸入口連接，微處理器U1的輸出口與解碼器U23和解碼器U24 的輸入端連接；所述電源控制模塊含有可充電電池A和B、直流穩壓電源A和B、 電源控制電路和穩壓器，電源控制電路含有三極體YT1、繼電器RY0、 RY1、 RY2、 RY3、 二極體和電阻，三極體YT1的基極通過電阻與微處理器U1的輸出端連接， 繼電器RY1的驅動線圈一端與三極體YT1的集電極連接，另一端與直流穩壓電 源A的正電源端連接，繼電器RYO的驅動線圈一端通過電阻接地，另一端與直 流穩壓電源A的正電源端連接，繼電器RY2和RY3的驅動線圈一端通過繼電器 RY1的觸點RY1—K2接地，另一端與直流穩壓電源A的正電源端連接，直流穩壓 電源A的正電源、地和負電源分別通過繼電器RY2的觸點RY2J(1、繼電器RY2 的觸點RY2—K2、繼電器RY1的觸點RY1JQ與可充電電池A的正電源、地和負電 源連接，可充電電池A的正電源和負電源分別通過繼電器RYO的觸點RY0JQ和 繼電器RYO的觸點RYO—K2與+12V和-12V連接，直流穩壓電源B的電源通過繼 電器RY3的觸點RY3JQ與可充電電池B的電源連接，直流穩壓電源B的地串聯 限流電阻YR8後通過繼電器RY3的觸點RY3—K2與可充電電池B的地連接，可充
9電電池B的電源和地分別與輔助電源的正極和負極連接，可充電電池B的電壓 為6V 24V。
繼電器驅動單元電路含有三極體DT1、 DT2、 DT3、電阻和二極體，繼電器驅 動單元電路的輸入端通過電阻與三極體DT1的基極連接，三極體DT1的集電極 通過電阻與三極體DT2和DT3的基極連接，三極體DT2和DT3的集電極與電池 切換模塊中的切換繼電器的驅動線圈連接。
電流工作模塊含有以脈動直流電流放電的負載電路和隔直電路，脈動直流 電流含有直流分量和正弦波交流分量，負載電路和輔助電源串聯連接，負載電 路的輸出端與隔直電路的輸入端連接；或者，所述電流工作模塊含有以脈動直 流電流放電的負載電路、隔直電路和精密電流檢測放大器，精密電流檢測放大 器和負載電路、輔助電源串聯連接，精密電流檢測放大器的輸出端與隔直電路 的輸入端連接；負載電路含有三極體Tl和三極體T2，負載電路的輸入端通過 電阻器R4連接到三極體Tl的基極，三極體Tl的發射極與三極體T2的基極連 接，三極體Tl和三極體T2的集電極連接在一起與精密電流檢測放大器的內部 檢測電阻的負端連接或與輔助電源的正極連接，三極體Tl和三極體T2的發射 極分別通過電阻器R5和電阻器R6與所述檢測端D連接；隔直電路含有電容器 C0、電阻器R0和電阻器R1，電容器C0的兩端分別作為隔直電路的輸入端和 輸出端，而且電容器CO的兩端分別通過電阻器R0和電阻器Rl接地；隔直電 路的輸入端與三極體T2的發射極連接，或與精密電流檢測放大器的輸出端連接； 輔助電源的負極與所述檢測端C連接，電流工作模塊還含有運算放大器IC2，它 的輸入端與隔直電路的輸出端連接，運算放大器IC2的輸出端作為電流工作模 塊的輸出端；精密電流檢測放大器的型號為MAX471，或為MAX472，或為 MAX4069，或為MAX4070，或為MAX4071，或為MAX4072;運算放大器IC2 的型號為TLC2272，或為TLC2274，或為AD822，或為AD824，或為OP200， 或為AD708，或為TLC2264，或為TLC2262，或為TL062,或為TL064，或為 TL084。
電壓測量模塊含有隔直電容、運算放大器、高效數字濾波器、作為精密時 鍾信號發生用的微處理器IC13和阻容耦合電路；隔直電容含有電容器C10和電 容器Cll，電容器Cll的一端與所述檢測端F連接，另一端與運算放大器ICIO的正相輸入端連接，電容器C10的一端與所述檢測端E的正極連接，另一端與 運算放大器IC10的反相輸入端連接，運算放大器IC10的輸出端通過運算放大 器IC11與高效數字濾波器的輸入端連接，微處理器IC13的一個輸出口與高效 數字濾波器的時鐘輸入端連接，高效數字濾波器的輸出端與阻容耦合電路的輸 入端連接，阻容耦合電路的輸出端與運算放大器IC14的輸入端連接，運算放大 器IC14的輸出端作為電壓測量模塊的輸出端；電阻器R10和電阻器R11串聯後 並接在運算放大器ICIO的正相輸入端和反相輸入端之間，電阻器R10和電阻器 Rll的連接點接地或不接地；阻容耦合電路含有電容器C14和電阻器R16，電 容器C14的一端作為阻容耦合電路的輸入端，其另一端作為阻容耦合電路的輸 出端並與電阻器R16的一端連接，電阻器R16的另一端接地；高效數字濾波器 的型號為MAX291,或為MAX292，或為MAX295，或為MAX296，或為MAX293, 或為MAX294，或為MAX297,或為MAX280;運算放大器IC10的型號為AD620， 或為AD622，或為AD625;運算放大器ICll、 IC14的型號為TLC2272，或為 TLC2274,或為AD822,或為AD824，或為OP200,或為AD708，或為TLC2264， 或為TLC2262,或為TL062，或為TL064，或為TL084;微處理器IC13的型號 為PIC12C508。
模數轉換模塊含有模數轉換器和精密基準電壓源，精密基準電壓源的輸出 端與模數轉換器的基準電壓輸入端連接，模數轉換器的模數轉換輸入端作為模 數轉換模塊的模數轉換輸入口，模數轉換器的通訊口與微處理器IC51的輸入/ 輸出口連接，所述信號發生模塊含有微處理器IC30、數模轉換器和運算放大器 IC32，微處理器IC30的數據輸入口與微處理器IC51的輸入/輸出口連接，微處 理器IC30的數據輸出口與數模轉換器的數據輸入口連接，數模轉換器的輸出端 與運算放大器IC32的輸入端連接，運算放大器IC32的輸出端與電流工作模塊 中的負載電路的輸入端連接；所述中央處理模塊還含溫度檢測器、日曆時鐘發 生器和數據存儲器，微處理器IC51的輸入偷出口與溫度檢測器、日曆時鐘發生 器和數據存儲器的輸入/輸出口連接，微處理器IC51的中斷輸入口與微處理器 IC30的輸出口連接；運算放大器IC32的型號為TLC2272，或為TLC2274，或 為AD822,或為AD824，或為OP200，或為AD708,或為TLC2264,或為TLC2262， 或為TL062，或為TL064，或為TL084;微處理器IC30的型號為PIC16C54;模數轉換器的型號為TLC2543,或為AD7888，或為AD5320,或為AD7871，或 為TLC2558;數模轉換器的型號為DAC0832,或為AD7524，或為AD7533，或 為AD558,或為TLC5620，或為TLC5617;日曆時鐘發生器的型號為12C887; 溫度檢測器的型號為18B20;數據存儲器的型號為24C64;精密基準電壓源的型 號為MC1403，或為AD580,或為LM113。
檢測路數設置開關和板號設置開關的個數為一個，或為兩個，或為三個， 或為四個，或為五個，或為六個，或為七個；次接口板電路的個數為一個，或 為兩個，或為三個，或為四個，或為五個，或為六個；n為l，或為2，或為3， 或為4;微處理器IC51和Ul的型號為PIC16C74，或為PIC16F74，或為PIC16F77; 解碼器U23的型號為74HC154,解碼器U24的型號為74HC138。
本發明為電力、交通、電信、國防等重要部門提供了安全生產的先進設備， 目前我國大量從美國和日本等西方發達國家引進和採購蓄電池安全預警系統， 本發明與上述同類產品比、在性能和質量上優於國外產品，在價格上低於國外 同類產品的一半，性能價格比高，它打破了國外產品的壟斷，不僅在我國而且 在第三世界國家有非常廣闊的市場需求，根據預測，本發明將具有15萬套，價 值150億的市場需求，經濟效益顯著，社會效益突出。
本發明的有益效果
1. 本發明採用輔助電源給電流工作模塊中的精密電流檢測放大器和負載電 路提供工作電壓，而且還不影響流經蓄電池的激勵電流信號，克服了採用脈動 直流信號作為激勵信號時為測量電路提供電源的難題。
2. 本發明在電壓測量模塊中採用了"MAX291"類高效數字濾波器，充分利 用了其對高於被測信號頻率的幹擾信號的強衰減特性，在強幹擾背景信號中把 有效的測量信號分離出來，同時又採用了阻容耦合電路，有效消除了"MAX291" 類高效數字濾波器的輸出失調電壓對電壓測量信號的影響，同時保證了正弦波 電壓測量信號的中點電壓保持在地線電平，明顯提高了測量精度。
3. 本發明採用微處理器控制的數字電路產生仿真脈動直流信號，便於獲得 特定相位角的同步信號，控制精度高、測量準確，蓄電池內阻測量精度可達O.Ol
12毫歐姆。
4. 本發明的硬體電路對測量連線電阻(含接插件、繼電器接觸電阻)有一 定程度之自適應能力，當測量連線電阻在0 1.1歐姆範圍內，不影響內阻測量 數值，這樣可保證與巡檢儀不同距離的被測蓄電池之測量數據的一致性，避免 了為達到同樣的連線電阻而加長的多餘連線，不僅使連線整齊規範，還節約了 導線。
5. 本發明的各功能模塊均採用高精度、高可靠性的測量晶片，因此，它具 有很強的抗幹擾能力，可以在蓄電池浮充電時精確測量其內阻。
6. 本發明可對測到的數據進行運算、處理後送往顯示器和印表機輸出，或 通過U盤接口以數據文件格式寫入U盤，便於傳遞給別的計算機，還可與計算 機進行通訊，同時還能記錄環境溫度和時間，因此，其智能化程度高、使用方 便。
7. 本發明的電池切換模塊採用繼電器將被測蓄電池切換到電流工作模塊與 輔助電源串聯後的檢測端、電壓測量模塊的檢測端，而繼電器由主接口板電路 和次接口板電路控制的繼電器驅動單元電路來控制，這樣就實現了被測蓄電池 的自動切換，省去了人工接線的麻煩。
8. 本發明的光電隔離模塊將繼電器控制模塊、對外通訊接口與中央處理模 塊隔離開來，電源控制模塊在進行蓄電池內阻檢測時將電流工作模塊、電壓測 量模塊、模數轉換模塊、信號發生模塊和中央處理模塊的電源以及輔助電源切 換到由輸出電源穩定的可充電電池供電，這樣避免了外界電路對蓄電池內阻檢 測的核心電路的幹擾，保證了本發明的精度，增強了其抗幹擾性。


圖1為多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀工作原理方框示意圖； 圖2為中央處理模塊和輸A/輸出模塊工作原理示意圖； 圖3為電流工作模塊工作原理示意圖之一； 圖4為電流工作模塊工作原理示意圖之二； 圖5為電壓測量模塊工作原理示意圖；圖6為模數轉換模塊工作原理示意圖7為信號發生模塊工作原理示意圖8為光電隔離模塊和輸A/輸出模塊工作原理示意圖9為主接口板電路工作原理示意圖10為次接口板電路工作原理示意圖11為繼電器驅動單元電路工作原理示意圖之一；
圖12為繼電器驅動單元電路工作原理示意圖之二；
圖13為電池切換模塊工作原理示意圖之一；
圖14為電池切換模塊工作原理示意圖之二；
圖15為電池切換模塊工作原理示意圖之三；
圖16為電池切換模塊工作原理示意圖之四；
圖17為電源控制模塊工作原理示意具體實施方式
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實施例一參見圖1 圖3、圖5 圖11、圖13、圖17，圖中，多路蓄電 池內阻在線智能巡檢儀含有電流工作模塊10、輔助電源、電壓測量模塊、模數 轉換模塊、信號發生模塊、中央處理模塊5、輸入/輸出模塊6、 8和電源控制模 塊，還含有電池切換模塊、光電隔離模塊和繼電器控制模塊7，電流工作模塊 10與輔助電源串聯後通過電池切換模塊並接在被測蓄電池的正、負極兩端，電 壓測量模塊的兩個檢測端通過電池切換模塊也並接在被測蓄電池的正、負極兩 端，電流工作模塊IO和電壓測量模塊的輸出端與模數轉換模塊的模數轉換輸入 口連接，中央處理模塊5通過其輸A/輸出口與模數轉換模塊和信號發生模塊連 接，信號發生模塊的輸出端與電流工作模塊10中的負載電路的輸入端連接，中 央處理模塊5直接與輸入/輸出模塊6連接，通過光電隔離模塊與輸入/輸出模 塊8連接，繼電器控制模塊含有主接口板電路和16個繼電器驅動單元電路，中 央處理模塊5通過光電隔離模塊與主接口板電路連接，主接口板電路的輸出口 與繼電器驅動單元電路的輸入口和電源控制模塊的輸入口連接。
繼電器控制模塊7還含有次接口板電路1 6,主接口板電路的控制口 YD0 YD6與次接口板電路1 6連接，次接口板電路1 6的輸出口分別與16個繼電 器驅動單元電路的輸入口連接，電源控制模塊為電流工作模塊10、電壓測量模 塊、模數轉換模塊、信號發生模塊、中央處理模塊、輸入/輸出模塊6、 8、電池 切換模塊、光電隔離模塊和繼電器控制模塊7提供電源。
電池切換模塊含有224個切換繼電器，被測蓄電池的個數為112個，電壓 測量模塊的兩個檢測端E和F分別通過切換繼電器JD2、 JD4、…、JD224的兩 個觸點與被測蓄電池BT1、 BT2、…、BT112的正、負極連接；電流工作模塊 10與輔助電源串聯後的兩個檢測端C和D分別通過切換繼電器JD1、 JD3、、 JD223的兩個觸點與被測蓄電池BT1、 BT2、…、BT112的正極、負極連接；切 換繼電器的驅動線圈與繼電器驅動單元電路中的三極體的集電極連接，繼電器 驅動單元電路的個數與被測蓄電池的個數相同，為112個， 一個繼電器驅動單 元電路驅動2個切換繼電器。
輸入/輸出模塊8含有印表機接口、RS232串口轉換器U22、RS232串行接口、 U盤讀寫模塊及接口， RS232串口轉換器U22的串行轉換出口與RS232串行接口 連接，光電隔離模塊含有光電耦合器U2、 U3、 U4、 U5、邏輯門電路9，邏輯門 電路9含有與門U10、 Ull、 U12、 U13、與非門U15、 U17、贈、U21、或非門U9、 非門U6、 U7、 U8、 U14、 U16、 U18、 U20，中央處理模塊5中微處理器IC51的串 行口TX、 RX和兩個輸出口RB6、 RB7通過光電耦合器U2、 U3、 U4、 U5分別與 邏輯門電路9的非門U6的輸入端、或非門U9的輸出端、非門U7的輸入端、非 門U8的輸入端連接，邏輯門電路的非門U14的輸入端、與非門U15輸出端與主 接口板電路的串行入口連接，非門U16的輸入端、與非門U17輸出端與印表機 接口連接，非門U18的輸入端、與非門U19輸出端與RS232串口轉換器U22的 審行轉換入口連接，非門U20的輸入端、與非門U21輸出端與U盤讀寫模塊及 接口連接。
輸入/輸出模塊6含有LCD顯示器和鍵盤，LCD顯示器和鍵盤直接與微處理 器IC51的輸入/輸出口連接；主接口板含有微處理器Ul和7個檢測路數設置開 關JZ0 JZ6，檢測路數設置開關JZ0 JZ6與微處理器U1的輸入口連接，微處 理器Ul的輸出口 D0 D7、 B0 B7與繼電器驅動單元電路的輸入口連接，次接
15口板電路含有解碼器U23、解碼器U24和7個板號設置開關CK1 CK7，板號設 置開關CK1 CK7 —端分別與解碼器U24的輸出端Y1 Y7連接，另一端與解碼 器U23的使能端G2連接，解碼器U23的16個輸出端與繼電器驅動單元電路的 輸入口連接，微處理器Ul的輸出口 A0 A5、 E0與解碼器U23和解碼器U24的 輸入端連接；電源控制模塊含有可充電電池A和B、直流穩壓電源A和B、電源 控制電路和穩壓器，電源控制電路含有三極體YT1、繼電器RYO、 RY1、 RY2、 RY3、 二極體和電阻，三極體YT1的基極通過電阻YR1與微處理器Ul的輸出端El連 接，繼電器RY1的驅動線圈一端與三極體YT1的集電極連接，另一端與直流穩 壓電源A的正電源端連接，繼電器RYO的驅動線圈一端通過電阻YR3接地，另 一端與直流穩壓電源A的正電源端連接，繼電器RY2和RY3的驅動線圈一端通 過繼電器RY1的觸點RY1_K2接地，另一端與直流穩壓電源A的正電源端連接， 直流穩壓電源A的正電源、地和負電源分別通過繼電器RY2的觸點RY2—Kl、繼 電器RY2的觸點RY2—K2、繼電器RY1的觸點RY1JQ與可充電電池A的正電源、 地和負電源連接，可充電電池A的正電源和負電源分別通過繼電器RYO的觸點 RYO—Kl和繼電器RYO的觸點RY0_K2與+12V和-12V連接，直流穩壓電源B的電 源通過繼電器RY3的觸點RY3JQ與可充電電池B的電源連接，直流穩壓電源B 的地串聯限流電阻YR8後通過繼電器RY3的觸點RY3—K2與可充電電池B的地連 接，可充電電池B的電源和地分別與輔助電源的正極F+和負極F-連接，可充電 電池B的電壓為12V。
繼電器驅動單元電路含有三極體DT1、 DT2、 DT3、電阻和二極體，繼電器驅 動單元電路的輸入端通過電阻DR1與三極體DT1的基極連接，三極體DT1的集 電極通過電阻DR3、 DR5與三極體DT2和DT3的基極連接，三極體DT2和DT3的 集電極與電池切換模塊中的切換繼電器的驅動線圈連接。
電流工作模塊10含有以脈動直流電流放電的負載電路1和隔直電路2，脈 動直流電流含有直流分量和正弦波交流分量，負載電路1和輔助電源串聯連接， 負載電路1的輸出端與隔直電路2的輸入端連接；負載電路1含有三極體Tl和 三極體T2，負載電路1的輸入端通過電阻器R4連接到三極體T1的基極，三極 管Tl的發射極與三極體T2的基極連接，三極體Tl和三極體T2的集電極連接在一起與輔助電源的正極F+連接，三極體Tl和三極體T2的發射極分別通過電 阻器R5和電阻器R6與檢測端D連接；隔直電路2含有電容器C0、電阻器RO 和電阻器R1，電容器C0的兩端分別作為隔直電路2的輸入端和輸出端，而且 電容器CO的兩端分別通過電阻器RO和電阻器Rl接地；隔直電路2的輸入端 與三極體T2的發射極連接，輔助電源的負極F-與檢測端C連接，電流工作模塊 10還含有運算放大器IC2,它的輸入端與隔直電路2的輸出端連接，運算放大 器IC2的輸出端作為電流工作模塊10的輸出端。
電壓測量模塊含有隔直電容、運算放大器、高效數字濾波器IC12、作為精 密時鐘信號發生用的微處理器IC13和阻容耦合電路；隔直電容含有電容器CIO 和電容器Cll，電容器Cll的一端與檢測端F連接，另一端與運算放大器ICIO 的正相輸入端連接，電容器C10的一端與檢測端E的正極連接，另一端與運算 放大器IC10的反相輸入端連接，運算放大器IC10的輸出端通過運算放大器IC11 與高效數字濾波器IC12的輸入端連接，微處理器IC13的一個輸出口與高效數 字濾波器IC12的時鐘輸入端連接，高效數字濾波器IC12的輸出端與阻容耦合 電路3的輸入端連接，阻容耦合電路3的輸出端與運算放大器IC14的輸入端連 接，運算放大器IC14的輸出端作為電壓測量模塊的輸出端；電阻器R10和電阻 器Rll串聯後並接在運算放大器IC10的正相輸入端和反相輸入端之間，電阻器 R10和電阻器Rll的連接點接地或不接地；阻容耦合電路3含有電容器C14和 電阻器R16，電容器C14的一端作為阻容耦合電路3的輸入端，其另一端作為 阻容耦合電路3的輸出端並與電阻器R16的一端連接，電阻器R16的另一端接 地。
模數轉換模塊含有模數轉換器IC20和精密基準電壓源IC22，精密基準電壓 源IC22的輸出端與模數轉換器IC20的基準電壓輸入端連接，模數轉換器IC20 的模數轉換輸入端作為模數轉換模塊的模數轉換輸入口，模數轉換器IC20的通 訊口與微處理器IC51的輸入/輸出口連接，信號發生模塊含有微處理器IC30、 數模轉換器IC31和運算放大器IC32,微處理器IC30的數據輸入口與微處理器 IC51的輸入/輸出口連接，微處理器IC30的數據輸出口與數模轉換器IC31的數 據輸入口連接，數模轉換器IC31的輸出端與運算放大器IC32的輸入端連接， 運算放大器IC32的輸出端與電流工作模塊10中的負載電路1的輸入端連接；中央處理模塊還含溫度檢測器IC52、日曆時鐘發生器IC53和數據存儲器IC50， 微處理器IC51的輸入/輸出口與溫度檢測器IC52、日曆時鐘發生器IC53和數據 存儲器IC50的輸入/輸出口連接，微處理器IC51的中斷輸入口與微處理器IC30 的輸出口連接。
運算放大器IC2的型號為TLC2274，高效數字濾波器IC12的型號為 MAX291，運算放大器IC10的型號為AD620，運算放大器ICll、 IC14和IC32 的型號為TLC2274，微處理器IC51和Ul的型號為PIC16C74;微處理器IC30 的型號為PIC16C54;微處理器IC13的型號為PIC12C508;模數轉換器IC20的 型號為TLC2543，精密基準電壓源IC22的型號為MC1403,數模轉換器IC31 的型號為DAC0832,日曆時鐘發生器IC53的型號為12C887;溫度檢測器IC52 的型號為18B20;數據存儲器IC50的型號為24C64;解碼器U23的型號為 74HC154,解碼器U24的型號為74HC138。
實施例二參見圖1 圖3、圖5 圖11、圖14、圖17，圖中編號與實施 例一相同的，代表的意義相同，其工作過程也基本相同，相同之處不重述，不 同之處是檢測端C和D通過切換繼電器JD1的兩個觸點與被測蓄電池BT1的 正極、負極連接，檢測端C和D分別通過切換繼電器JD3、 JD5、、 JD223的 兩個觸點與被測蓄電池BT1和BT2的負極、BT2和BT3的負極、…、BT111 和BT112的負極連接，這種連接方法可減少連接導線的數量，簡化了接線。
實施例三參見圖1 圖3、圖5 圖10、圖12、圖15、圖17,圖中編號 與實施例一相同的，代表的意義相同，其工作過程也基本相同，相同之處不重 述，不同之處是電池切換模塊含有448個切換繼電器，被測蓄電池的個數為 112個，電壓測量模塊的兩個檢測端E和F分別通過切換繼電器JD2和JDP2、 JD4和JDP4、…、JD224和JDP224的兩個串聯觸點與被測蓄電池BT1、 BT2、…、 BT112的正、負極連接；檢測端C和D分別通過切換繼電器JD1和JDP1、 JD3 和JDP3、、 JD223和JDP223的兩個串聯觸點與被測蓄電池BT1、 BT2、、 BT112的正極、負極連接；切換繼電器的驅動線圈與繼電器驅動單元電路中的 三極體的集電極連接，繼電器驅動單元電路的個數與被測蓄電池的個數相同， 為112個， 一個繼電器驅動單元電路驅動4個切換繼電器。
實施例四參見圖1 圖3、圖5 圖10、圖12、圖16、圖17，圖中編號與實施例三相同的，代表的意義相同，其工作過程也基本相同，相同之處不重
述，不同之處是檢測端C和D通過切換繼電器JD1和JDP1的兩個串聯觸點與 被測蓄電池BT1的正極、負極連接，檢測端C和D分別通過切換繼電器JD3和 JDP3、 JD5和JDP5、…、JD223和JDP223的兩個串聯觸點與被測蓄電池BT1和 BT2的負極、BT2和BT3的負極、…、BT111和BT112的負極連接，這種連接 方法可減少連接導線的數量，簡化了接線。
實施例五參見圖1 圖2、圖4、圖5 圖11、圖B、圖17，圖中編號與 實施例一相同的，代表的意義相同，其工作過程也基本相同，相同之處不重述， 不同之處是電流工作模塊10含有以脈動直流電流放電的負載電路1、隔直電 路2和精密電流檢測放大器IC1，精密電流檢測放大器IC1和負載電路1、輔助 電源串聯連接，精密電流檢測放大器IC1的輸出端與隔直電路2的輸入端連接； 三極體Tl和三極體T2的集電極連接在一起與精密電流檢測放大器IC1的內部 檢測電阻的負端連接，輔助電源的正極F+與精密電流檢測放大器IC1的內部檢 測電阻的正端連接，輔助電源的負極F-與檢測端C連接，隔直電路2的輸入端 與精密電流檢測放大器IC1的輸出端連接，精密電流檢測放大器IC1的型號為 MAX471。
實施例六參見圖1 圖2、圖4、圖5 圖11、圖14、圖17，圖中編號與 實施例五相同的，代表的意義相同，其工作過程也基本相同，相同之處不重述， 不同之處是檢測端C和D通過切換繼電器JD1的兩個觸點與被測蓄電池BT1 的正極、負極連接，檢測端C和D分別通過切換繼電器JD3、 JD5、…、JD223 的兩個觸點與被測蓄電池BT1和BT2的負極、BT2和BT3的負極、…、BT111 和BT112的負極連接，這種連接方法可減少連接導線的數量，簡化了接線。
實施例七參見圖1 圖2、圖4、圖5 圖10、圖12、圖15、圖17，圖 中編號與實施例五相同的，代表的意義相同，其工作過程也基本相同，相同之 處不重述，不同之處是電池切換模塊含有448個切換繼電器，被測蓄電池的 個數為112個，電壓測量模塊的兩個檢測端E和F分別通過切換繼電器JD2和 JDP2、 JD4和JDP4、…、JD224和JDP224的兩個串聯觸點與被測蓄電池BT1、 BT2、…、BT112的正、負極連接；檢測端C和D分別通過切換繼電器JD1和JDP1、 JD3和JDP3、…、JD223和JDP223的兩個串聯觸點與被測蓄電池BT1、 BT2、、 BT112的正極、負極連接；切換繼電器的驅動線圈與繼電器驅動單元 電路中的三極體的集電極連接，繼電器驅動單元電路的個數與被測蓄電池的個 數相同，為112個， 一個繼電器驅動單元電路驅動4個切換繼電器。
實施例八參見圖1 圖2、圖4、圖5 圖10、圖12、圖16、圖17，圖 中編號與實施例七相同的，代表的意義相同，其工作過程也基本相同，相同之 處不重述，不同之處是檢測端C和D通過切換繼電器JD1和JDP1的兩個串聯 觸點與被測蓄電池BT1的正極、負極連接，檢測端C和D分別通過切換繼電器 JD3和JDP3、 JD5和JDP5、、 JD223和JDP223的兩個串聯觸點與被測蓄電池 BT1和BT2的負極、BT2和BT3的負極、…、BT111和BT112的負極連接，這 種連接方法可減少連接導線的數量，簡化了接線。
權利要求
1. 一種多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀，含有電流工作模塊、輔助電源、電壓測量模塊、模數轉換模塊、信號發生模塊、中央處理模塊、輸入/輸出模塊和電源控制模塊，其特徵是還含有電池切換模塊、光電隔離模塊和繼電器控制模塊，電流工作模塊與輔助電源串聯後通過電池切換模塊並接在被測蓄電池的正、負極兩端，電壓測量模塊的兩個檢測端通過電池切換模塊也並接在被測蓄電池的正、負極兩端，電流工作模塊和電壓測量模塊的輸出端與模數轉換模塊的模數轉換輸入口連接，中央處理模塊通過其輸入/輸出口與模數轉換模塊和信號發生模塊連接，信號發生模塊的輸出端與電流工作模塊中的負載電路的輸入端連接，中央處理模塊直接或者通過光電隔離模塊或者兩者同時與輸入/輸出模塊連接，繼電器控制模塊含有主接口板電路和一定個數的繼電器驅動單元電路，中央處理模塊通過光電隔離模塊與主接口板電路連接，主接口板電路的輸出口與繼電器驅動單元電路的輸入口和電源控制模塊的輸入口連接。
2. 根據權利要求l所述的多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀，其特徵是所 述繼電器控制模塊還含有一定個數的次接口板電路，所述主接口板電路的控制 口與次接口板電路連接，次接口板電路的輸出口與繼電器驅動單元電路的輸入 口連接，電源控制模塊為電流工作模塊、電壓測量模塊、模數轉換模塊、信號 發生模塊、中央處理模塊、輸入/輸出模塊、電池切換模塊、光電隔離模塊和繼 電器控制模塊提供電源。
3. 根據權利要求1或2所述的多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀，其特徵是 所述電池切換模塊含有一定個數的切換繼電器，切換繼電器的個數為被測蓄電 池的個數的n倍，n為大於等於l的自然數；電壓測量模塊的兩個檢測端E和F 分別通過切換繼電器的觸點或串聯的切換繼電器的觸點與每一個被測蓄電池的 正、負極連接；電流工作模塊與輔助電源串聯後的兩個檢測端C和D分別通過 切換繼電器的觸點或串聯的切換繼電器的觸點與每一個被測蓄電池的正極或者 前一個被測蓄電池的負極、每一個被測蓄電池的負極連接；切換繼電器的驅動 線圈與所述繼電器驅動單元電路中的三極體的集電極連接，繼電器驅動單元電路的個數與被測蓄電池的個數相同。
4. 根據權利要求3所述的多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀，其特徵是所 述輸入/輸出模塊含有印表機接口、 RS232串口轉換器、RS232串行接口、 U盤讀 寫模塊及接口， RS232串口轉換器的串行轉換出口與RS232串行接口連接，所述 光電隔離模塊含有光電耦合器、邏輯門電路或可編程邏輯門陣列，邏輯門電路 含有與門、與非門、或非門、非門，所述中央處理模塊中微處理器IC51的串行 口和兩個輸出口通過光電耦合器分別與邏輯門電路或可編程邏輯門陣列的串行 轉換入口和兩個輸入口 一端連接，邏輯門電路或可編程邏輯門陣列的四個串行 轉換出口分別與主接口板電路的串行入口、印表機接口、 RS232串口轉換器的串 行轉換入口、 IJ盤讀寫模塊及接口連接。
5. 根據權利要求4所述的多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀，其特徵是所 述輸入/輸出模塊還含有LCD顯示器和鍵盤，LCD顯示器和鍵盤直接與微處理器 IC51的輸A/輸出口連接；所述主接口板含有微處理器U1和一定個數的檢測路 數設置開關，檢測路數設置開關與微處理器Ul的輸入口連接，微處理器Ul的 輸出口與繼電器驅動單元電路的輸入口連接，所述次接口板電路含有解碼器 U23、解碼器U24和一定個數的板號設置開關，板號設置開關一端與解碼器U24 的輸出端連接，另一端與解碼器U23的使能端連接，解碼器U23的輸出端與繼 電器驅動單元電路的輸入口連接，微處理器U1的輸出口與解碼器U23和解碼器 U24的輸入端連接；所述電源控制模塊含有可充電電池A和B、直流穩壓電源A 和B、電源控制電路和穩壓器，電源控制電路含有三極體YT1、繼電器RY0、 RY1、 RY2、 RY3、 二極體和電阻，三極體YT1的基極通過電阻與微處理器Ul的輸出端 連接，繼電器RY1的驅動線圈一端與三極體YT1的集電極連接，另一端與直流 穩壓電源A的正電源端連接，繼電器RY0的驅動線圈一端通過電阻接地，另一 端與直流穩壓電源A的正電源端連接，繼電器RY2和RY3的驅動線圈一端通過 繼電器RY1的觸點RY1JC2接地，另一端與直流穩壓電源A的正電源端連接，直 流穩壓電源A的正電源、地和負電源分別通過繼電器RY2的觸點RY2—Kl、繼電 器RY2的觸點RY2—K2、繼電器RY1的觸點RY1JQ與可充電電池A的正電源、地 和負電源連接，可充電電池A的正電源和負電源分別通過繼電器RY0的觸點RY0—Kl和繼電器RY0的觸點RY0—K2與+12V和-12V連接，直流穩壓電源B的電 源通過繼電器RY3的觸點RY3JQ與可充電電池B的電源連接，直流穩壓電源B 的地串聯限流電阻YR8後通過繼電器RY3的觸點RY3_K2與可充電電池B的地連 接，可充電電池B的電源和地分別與輔助電源的正極和負極連接。
6. 根據權利要求5所述的多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀，其特徵是所 述繼電器驅動單元電路含有三極體DT1、 DT2、 DT3、電阻和二極體，繼電器驅動 單元電路的輸入端通過電阻與三極體DT1的基極連接，三極體DT1的集電極通 過電阻與三極體DT2和DT3的基極連接，三極體DT2和DT3的集電極與電池切換模塊中的切換繼電器的驅動線圈連接。
7. 根據權利要求5所述的多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀，其特徵是所 述電流工作模塊含有以脈動直流電流放電的負載電路和隔直電路，脈動直流電 流含有直流分量和正弦波交流分量，負載電路和輔助電源串聯連接，負載電路 的輸出端與隔直電路的輸入端連接；或者，所述電流工作模塊含有以脈動直流 電流放電的負載電路、隔直電路和精密電流檢測放大器，精密電流檢測放大器 和負載電路、輔助電源串聯連接，精密電流檢測放大器的輸出端與隔直電路的 輸入端連接；負載電路含有三極體Tl和三極體T2，負載電路的輸入端通過電 阻器R4連接到三極體Tl的基極,三極體Tl的發射極與三極體T2的基極連接， 三極體Tl和三極體T2的集電極連接在一起與精密電流檢測放大器的內部檢測 電阻的負端連接或與輔助電源的正極連接，三極體Tl和三極體T2的發射極分 別通過電阻器R5和電阻器R6與所述檢測端D連接；隔直電路含有電容器C0、 電阻器R0和電阻器Rl ，電容器CO的兩端分別作為隔直電路的輸入端和輸出端， 而且電容器CO的兩端分別通過電阻器R0和電阻器Rl接地；隔直電路的輸入 端與三極體T2的發射極連接，或與精密電流檢測放大器的輸出端連接；輔助電 源的負極與所述檢測端C連接，所述電流工作模塊還含有運算放大器IC2，它的 輸入端與隔直電路的輸出端連接，運算放大器IC2的輸出端作為電流工作模塊 的輸出端；精密電流檢測放大器的型號為MAX471，或為MAX472，或為 MAX4069，或為MAX4070，或為MAX4071，或為MAX4072;運算放大器IC2 的型號為TLC2272，或為TLC2274，或為AD822，或為AD824,或為OP200， 或為AD708，或為TLC2264,或為TLC2262，或為TL062，或為TL064，或為TL084。
8. 根據權利要求5所述的多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀，其特徵是所述電壓測量模塊含有隔直電容、運算放大器、高效數字濾波器、作為精密時鐘信號發生用的微處理器IC13和阻容耦合電路；隔直電容含有電容器C10和電容 器Cll，電容器Cll的一端與所述檢測端F連接，另一端與運算放大器IC10的 正相輸入端連接，電容器CIO的一端與所述檢測端E的正極連接，另一端與運 算放大器ICIO的反相輸入端連接，運算放大器IC10的輸出端通過運算放大器 IC11與高效數字濾波器的輸入端連接，微處理器IC13的一個輸出口與高效數字 濾波器的時鐘輸入端連接，高效數字濾波器的輸出端與阻容耦合電路的輸入端 連接，阻容耦合電路的輸出端與運算放大器IC14的輸入端連接，運算放大器IC14 的輸出端作為電壓測量模塊的輸出端；電阻器R10和電阻器R11串聯後並接在 運算放大器IC10的正相輸入端和反相輸入端之間，電阻器R10和電阻器Rll 的連接點接地或不接地；阻容耦合電路含有電容器C14和電阻器R16，電容器 C14的一端作為阻容耦合電路的輸入端,其另一端作為阻容耦合電路的輸出端並 與電阻器R16的一端連接，電阻器R16的另一端接地；高效數字濾波器的型號 為MAX291,或為MAX292，或為MAX295,或為MAX296，或為MAX293， 或為MAX294,或為MAX297，或為MAX280;運算放大器ICIO的型號為AD620， 或為AD622，或為AD625;運算放大器ICll、 IC14的型號為TLC2272,或為 TLC2274，或為AD822,或為AD824,或為OP200，或為AD708，或為TLC2264， 或為TLC2262，或為TL062，或為T L064，或為TL084;微處理器IC13的型號 為PIC12C508。
9. 根據權利要求5所述的多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀，其特徵是所述模數轉換模塊含有模數轉換器和精密基準電壓源，精密基準電壓源的輸出端 與模數轉換器的基準電壓輸入端連接，模數轉換器的模數轉換輸入端作為模數轉換模塊的模數轉換輸入口，模數轉換器的通訊口與微處理器IC51的輸入/輸出 口連接，所述信號發生模塊含有微處理器IC30、數模轉換器和運算放大器IC32， 微處理器IC30的數據輸入口與微處理器IC51的輸入/輸出口連接，微處理器IC30 的數據輸出口與數模轉換器的數據輸入口連接，數模轉換器的輸出端與運算放 大器IC32的輸入端連接，運算放大器IC32的輸出端與電流工作模塊中的負載電路的輸入端連接；所述中央處理模塊還含溫度檢測器、日曆時鐘發生器和數 據存儲器，微處理器IC51的輸A^if出口與溫度檢測器、日曆時鐘發生器和數據 存儲器的輸A/輸出口連接，微處理器IC51的中斷輸入口與微處理器IC30的輸 出口連接；運算放大器IC32的型號為TLC2272，或為TLC2274，或為AD822, 或為AD824，或為OP200,或為AD708,或為TLC2264，或為TLC2262,或為 TL062,或為TL064，或為TL084;微處理器IC30的型號為PIC16C54;模數轉 換器的型號為TLC2543，或為AD7888，或為AD5320，或為AD7871，或為 TLC2558;數模轉換器的型號為DAC0832,或為AD7524，或為AD7533,或為 AD558，或為TLC5620，或為TLC5617;日曆時鐘發生器的型號為12C887;溫 度檢測器的型號為18B20;數據存儲器的型號為24C64;精密基準電壓源的型號 為MC1403，或為AD580，或為LM113。
10.根據權利要求6 9中任一項所述的多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀，其特徵是所述檢測路數設置開關和板號設置開關的個數為一個，或為兩個，或為三個，或為四個，或為五個，或為六個，或為七個；所述次接口板電路的 個數為一個，或為兩個，或為三個，或為四個，或為五個，或為六個；所述n 為l，或為2，或為3,或為4;微處理器IC51和U1的型號為PIC16C74,或為 PIC16F74，或為PIC16F77;解碼器U23的型號為74HC154,解碼器U24的型號 為74HC138。
全文摘要
本發明涉及一種多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀；多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀含有電流工作模塊、輔助電源、電壓測量模塊、模數轉換模塊、信號發生模塊、中央處理模塊、輸入/輸出模塊、電源控制模塊、電池切換模塊、光電隔離模塊和繼電器控制模塊，電壓測量模塊以及電流工作模塊與輔助電源串聯後通過電池切換模塊並接在被測蓄電池的正、負極兩端，繼電器控制模塊含有主接口板電路和與其連接的次接口板電路、繼電器驅動單元電路，中央處理模塊通過光電隔離模塊與主接口板電路連接，主、次接口板電路的輸出端與繼電器驅動單元電路連接；本發明提供了一種測量精度高、抗幹擾能力強、操作方便、功能強的多路蓄電池內阻在線智能巡檢儀。
文檔編號G01R31/36GK101477177SQ200910005778
公開日2009年7月8日 申請日期2009年2月6日 優先權日2008年10月13日
發明者李慶蘭, 許祥琛 申請人:李慶蘭