智能型蓄電池巡檢監測儀的製作方法

2023-05-05 04:55:06

專利名稱：智能型蓄電池巡檢監測儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及蓄電池組的巡檢與監測，屬於電子控制技術領域。
背景技術：
目前的蓄電池組巡檢產品對電池失效判斷的智能化程度較低，失效檢測的參數在 使用過程中難以更改。目前的蓄電池組巡檢產品通常包括數字光耦隔離的模擬量輸入 電路，如專利200510029073. 4無源隔離的蓄電池電壓監測電路，這種電路使用元器件 多、成本高、生產調試不方便。

發明內容
本發明的目的是提供一種使用元器件少、低成本、小體積、高可靠的蓄電池巡檢 監測儀，整個產品不需要人工調整的元器件。通過使用該技術，便可提供蓄電池組的 過電壓告警、欠電壓告警、單只電池電壓偏離各只電池的平均值告警等信息，各種參 數的具體值為多少，均可由用戶通過計算機方便地査看或重新配置，能夠通過網絡實 現遠程控制或集中監控。
本發明的目的是這樣實現的智能型蓄電池巡檢監測儀，輸入接口與串聯蓄電池 組的各只蓄電池的正極相連，經電阻分壓網絡形成適當的電壓後提供給智能模塊，由 智能模塊經過運算、比較，輸出到數碼顯示模塊分別顯示各只蓄電池以及蓄電池組的 電壓值和狀態標誌，當發現有蓄電池不正常時通過故障告警電路發出告警信號，通過 通訊接口模塊實現參數的査看或重新配置以及對工作參數進行實時監測，其特徵是包 括以下硬體電路
電源[l]:為蓄電池巡檢監測儀提供直流工作電源；
智能模塊[2]:內含程序存儲器、非易失性可擦寫存儲器、AD轉換電路及控制
程序；
輸入接口 [3]:數字量或模擬量的輸入通道，與智能模塊[2]相連； 分壓電阻網絡[4]:用於對各只蓄電池的電壓進行分壓，給智能模塊提供合適 的電壓信號，與智能模塊[2]相連；
通訊接口模塊[6]:用於與外部通訊，與智能模塊[2]相連；
數碼顯示模塊[7]:用於顯示各只蓄電池以及蓄電池組的電壓值和狀態標誌，與
智能模塊[2]相連。
故障告警電路[8]:用於聲光告警信號，與智能模塊[2]相連。
分壓電阻網絡[4]不需要隔離元件，直接與各只電池和智能模塊[2]構成電氣連接。
本發明是按照上述構思使用上述主要部件組合而成的，其工作原理是 利用高性能單片機作為智能模塊，通過輸入接口提供的電壓信號，經分壓電阻網 絡對各只蓄電池的電壓進行分壓，給智能模塊提供便於進行AD轉換的電壓信號，再 由智能模塊對AD轉換後的數據經過運算、比較並與用戶配置的告警參數進行比較、分 析，由數碼顯示模塊顯示各只蓄電池以及蓄電池組的電壓值和狀態標誌，當發現有蓄 電池不正常時通過故障告警電路發出聲光告警信號，通過通訊接口模塊實現參數的査 看或重新配置以及對工作參數進行實時監視，用戶配置的參數存貯在非易失性可擦寫 數據存儲器中。
智能模塊通過編程接口進行編程，如果需要擴展蓄電池巡檢監測儀的功能，一 般不需要改變硬體，只需修改軟體，在軟體的控制下實現其功能的擴展。
通過通訊接口模塊給智能模塊發送相應的指令，可以方便地讀取或重新配置各 種參數。通訊方式可以是直接與智能模塊相連的方式，也可以是通過有線網絡或無 線網絡遠程通訊方式。
本發明的優點及效果
(1) 對多隻蓄電池串聯而成的蓄電池組進行不斷檢測，從而判斷出故障電池， 及時給出信號，提醒維護人員及時對蓄電池組進行維護，以避免由於蓄電池組問題 導致系統工作中斷。
(2) 從每隻蓄電池取樣線上吸取的電流低於0. 1毫安。
(3) 自動檢測所串聯的蓄電池只數。
(4) 自動循環顯示各只蓄電池的電壓及總電壓，同時顯示故障狀態標誌。
(5) 每隻電池電壓有四種故障狀態超上限、超下限、偏離平均上限、偏離平
均下限，對電池失效判斷的準確性大大提高。
(6) 採用6位LED數碼管動態顯示，顯示內容齊全。
(7) 有聲光報警指示。
(8) 具有實時監控接口，能通過計算機對蓄電池組的各種狀態進行監控，每隻 電池的電壓及狀態在監控軟體界面上一目了然。
(9) 各種功能或保護參數易於配置，可以由用戶自己隨時方便地配置。
(10) 可以方便地進行遠程監控、集中監控。
(11) 由於採用非易失性可擦寫存儲器保存數據，配置的參數在斷電後仍然不會 丟失。
(12) 以本發明生產的蓄電池巡檢監測儀成本低、體積小、可靠性高。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。 圖l是本發明的電路原理方框圖。 圖2 是實施例的以智能模塊和電源為主體的電路原理圖。 圖3 是實施例的電阻分壓網絡電路原理圖。 圖4 是實施例的數碼顯示模塊電路原理圖。
具體實施例方式
參看圖1，智能模塊[2]分別與輸入接口 [3]、電阻分壓網絡[4]、編程接口 [5]、通訊接口模塊[6]、數碼顯示模塊[7]、故障告警電路[8]構成電氣連接， 電源[1]為整個電路提供直流工作電壓和電流，與相關的部分構成電氣連接。智能 模塊在上述相關電路及軟體的調度下，構成了智能型蓄電池巡檢監測儀。
參看圖2，電源[1]由插座CZ1、集成穩壓塊U1、電容C1、 C2、 C3、 C4組成， 與電路的其它部分構成電氣連接，為相關部分提供工作電源。從CZ1輸入9 12V直 流電壓，經Ul (型號為LM7805)穩壓後輸出5V電壓，再經U2 (型號為LD1117S33C) 穩壓後輸出3.3V，為單片機及相關電路供電。電阻R2和發光二極體D2提供電源的 電壓狀態指示。
智能模塊[2]由高速、高性能單片機U3構成，型號為C8051F310,其內部集 成有振蕩器、在系統可編程的FLASH存儲器、JTAG調試電路、溫度傳感器、多達21 路的模數轉換電路(ADC)、四個通用16位定時器/計數器、硬體SMBus (12C兼容)、 UART串口、 PCA模塊等，它是本產品的核心控制器件。電阻R1、電容C5給單片機 提供上電復位信號，電阻R3、穩壓管U6、電容C6組成穩壓電路，與單片機構成電 氣連接，給單片機的的AD轉換電路提供穩定的電壓基準信號。電容C9、 CIO、晶體 Yl與單片機U3內部的相關電路產生振蕩信號，作為單片機的系統時鐘。
編程接口 [5]由插座CZ8、電阻R11組成，與單片機構成電氣連接。單片機通 過此接口進行仿真、編程操作，如果通過獨立的設備對智能模塊[2]編程，則此接 口可以省略。
通訊接口模塊[7]由插座CZ3、電阻R4、 R5、 R6、 R7、光電耦合器U4、 U5組 成，與單片機構成電氣連接。CZ3的第2、 3引腳分別為數據接收引腳和數據發送引 腳，第l、 4引腳為通訊用電源。單片機通過此接口與計算機串口或SMS/GPRS/CDMA 模塊連接，以便通過計算機直接監控或無線遠程監控蓄電池的狀態和參數。
故障告警電路[9]由發光二極體D3、電阻R12、 R13、 R14、三極體VI、電容 C7、蜂鳴器FM1組成，與單片機構成電氣連接。當檢測到蓄電池故障時，單片機P3. 1 引腳輸出高電平，通過三極體驅動FM1發聲，作為故障時的聲音信號指示，D3為故 障時的光信號指示。
電阻R15、 R16、鬼容C8、跳線器JP1用作外部控制的功能擴展，單片機通過判 斷JP1的短路或開路狀態來執行不同的功能。
參看圖3，輸入接口 [3]由插座CZ5 CZ9組成，提供蓄電池的電壓採樣信號， B1 B18分別接第1 第18隻蓄電池的正極，第18隻蓄電池正極即蓄電池組的正極，
此極對負極的電壓是蓄電池組的總電壓。
電阻分壓網絡[4]由電阻R41 R58、 R65 R68、 R73 R78、 R79 R88、 R29、 R38、 U7、 U8組成，與單片機構成電氣連接。經電阻分壓網絡形成適當的電壓後提供 給單片機進行AD轉換，計算出各只電池的電壓，各電阻的參數值在圖3中均已標示。 電容C21 C38用作抗幹擾濾波。圖3中的各網絡標號與圖1中相應的網絡標號構成 直接的電氣連接。
參看圖4，數碼顯示模塊[7]由插座1CZ1、集成電路1U1 (型號為MAX7219)、 LED數碼管DS1、 DS2、電阻1R2 1R5、電容1C1、 1C2組成，與單片機構成電氣連 接。1CZ1與圖2中的CZ2插座通過導線對應連接，單片機不斷地通過1CZ1插座給 數碼顯示模塊輸出信號，通過1U1驅動，經LED數碼管DS1、 DS2顯示各只蓄電池以及 蓄電池組的電壓值和狀態標誌。
權利要求
1.智能型蓄電池巡檢監測儀，輸入接口與串聯蓄電池組的各只蓄電池的正極相連，經電阻分壓網絡形成適當的電壓後提供給智能模塊，由智能模塊經過運算、比較，輸出到數碼顯示模塊分別顯示各只蓄電池以及蓄電池組的電壓值和狀態標誌，當發現有蓄電池不正常時通過故障告警電路發出告警信號，通過通訊接口模塊實現參數的查看或重新配置以及對工作參數進行實時監測，其特徵是包括以下硬體電路電源[1]為蓄電池巡檢監測儀提供直流工作電源；智能模塊[2]內含程序存儲器、非易失性可擦寫存儲器、AD轉換電路及控制程序；輸入接口[3]模擬量的輸入通道，與智能模塊[2]相連；分壓電阻網絡[4]用於對各只蓄電池的電壓進行分壓，給智能模塊提供合適的電壓信號，與智能模塊[2]相連；通訊接口模塊[6]用於與外部通訊，與智能模塊[2]相連；數碼顯示模塊[7]用於顯示各只蓄電池以及蓄電池組的電壓值和狀態標誌，與智能模塊[2]相連。故障告警電路[8]用於聲光告警信號，與智能模塊[2]相連。
2、 根據權利要求1所述的智能型蓄電池巡檢監測儀，其特徵是分壓電阻網絡 [4]不需要隔離元件，直接與各只電池和智能模塊[2]構成電氣連接。
全文摘要
智能型蓄電池巡檢監測儀，輸入接口與串聯蓄電池組的各只蓄電池的正極相連，經電阻分壓網絡形成適當的電壓後提供給智能模塊，由智能模塊經過運算、比較，輸出到數碼顯示模塊分別顯示各只蓄電池以及蓄電池組的電壓值和狀態標誌，當發現有蓄電池不正常時通過故障告警電路發出告警信號。整個產品不需要人工調整的元器件。通過使用該技術，便可提供蓄電池的過電壓告警、欠電壓告警、單只電池電壓偏離各只電池的平均值告警等信息，各種參數的具體值為多少，均可由用戶通過計算機方便地查看或重新配置，能夠通過網絡實現遠程控制或集中監控。
文檔編號G01R31/36GK101369006SQ200810021300
公開日2009年2月18日 申請日期2008年8月8日 優先權日2008年8月8日
發明者塗金龍 申請人:塗金龍