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用单片机设计的蓄电池远程数据采集系统

来源:-- 作者:-- 浏览:500

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摘要: 蓄电池组是通信、信息、金融系统中最重要的后备电源保障。但是,由于蓄电池的运行状况或真实保障能力很难通过常规方法来掌握,致使作为最后一道保险绳的蓄电池在关键时刻出现问题,给一些重要系统造成巨大损失。   本文介绍一款自行研制的,采用独特信号切换方式实现的蓄电池数据采集系统。供同行们参考。其主要特点是:电路简单、实用、可靠,由于较好地解决了蓄电池放电时珍贵数据不能及时采集的难题。因而为蓄电池的质量评估

  蓄电池组是通信、信息、金融系统中最重要的后备电源保障。但是,由于蓄电池的运行状况或真实保障能力很难通过常规方法来掌握,致使作为最后一道保险绳的蓄电池在关键时刻出现问题,给一些重要系统造成巨大损失。

  本文介绍一款自行研制的,采用独特信号切换方式实现的蓄电池数据采集系统。供同行们参考。其主要特点是:电路简单、实用、可靠,由于较好地解决了蓄电池放电时珍贵数据不能及时采集的难题。因而为蓄电池的质量评估提供了科学依据。目前。该系统已在边远地区无人值守通信站点得到了很好的应用。本文重点介绍其电路部分。

 

  一、原理简介
  
  电路见下图。该系统主要由蓄电池取样信号切换、横数(A/D)转换及显示电路和单片机及通信接口电路等组成。

  1.蓄电池取样信号切换电路
  
  由于只采用了一个A/D转换单元,故对于电池组中二十五个取样信号采用分时接人A/D转换单元的方式进行模数转换。电路的切换元件采用具有双向导通功能的光耦U1一U25来实现。

  二十五只光耦分为奇数和偶数两组。它们的输入端分别接到电池组中两块电池的连接处,而每组光耦的输出端并联后通过R4、R5送人由IC2组成的A/D转换电路。这些光耦受控于单片机(IC6)P0~P3口,单片机程序在每一时刻分别控制奇数组和偶数组中各一只光耦导通,这样就可以把某一块电池的电压信号接入A/D转换电路。以完成模数转换。

  2.模数(A/D)转换及显示电路
  
  采用四位半双积分MD转换器(ICL7135)作为A/D转换单元(该芯片的原理、性能及应用,许多文章都有介绍,这里不再赘述)。模拟信号从芯片的IN+和IN一输入。一方面,并行数据从D8、D4、D2、Dl输出,经显示译码器(CD4511)译码、R14限流后送数码管显示。D1~D5为显示位选控制端(D5未用),经芯片(ULN2003A)放大后分别控制四位数码管的公共阴极,实现数据的扫描显示。另外,ICL7135有一个重要的特点,即在进行A/I)转换时。BUSY信号端将保存高电平,其宽度与输入的模拟信号有一一对应关系。此利用BUSY信号作为闸门信号送人单片机(AT89C51)的INT0脚。并将定时器TO的选通控制信号GATE置“l”。此时,单片机定时器TO是否工作将受BUSY信号控制。当ICL7135开始工作时,也就是BUSY信号跳高时,定时器TO开始工作,其记录的数据与ICL7135的测试脉冲存在一定的比例关系。蓄电池的模拟信号经过ICL7135的MD转换。再通过单片机TO的实时工作,就可转换成单片机方便处理的数据了。图1中ICL7135的RUN/H脚是ICL7135的启动控制端,受控于单片机的P3.3脚。目的是在输入的模拟信号稳定后再启动A/D转换。 

     3.单片机及通信接口电路
  
  该部分电路相对简单。多数I/O口线用于控制蓄电池取样信号切换电路中的光耦。P1.5脚由程序控制Ql的实时导通,并通过D3及R12、R13为奇数组和偶数组的光耦提供具有限流性能的驱动电压。P1.7脚通过S1按钮作为手动启动测试信号输入端。本系统与上位机的通信是由单片机的串行通信口RXD和TXD经MAX232电平转换后由RS-232C总线与MODEM相连,从而实现远程采集蓄电池数据的目的。

    二、其他
  
  l.本系统只有一个调整点W1。通过调整W1使ICL7135的基准电压输入脚REF的电压为1.000V。该电压值与满度值(2.000V)为两倍的关系。

  本系统设计为100V量程,是通过R4、R5的衰耗实现的。

  2.受ICL7135的转换速度所限。所以光耦的切换速度不易小于0.3秒。此外,为了安全起见。蓄电池组引出的信号线最好串接O.1A线式保险。

  3.上位机可用超级终端访问本系统(或自行开发应用软件)。将数据保存为Ward文件后处理。

  4.本系统的程序可参照流程图(见右图)自行编制。

型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67