配网霍克铅酸蓄电池变量监测装置

摘要：依据VRLA蓄电池的各项运转参数在作业状况改变时的改变规范，运用数字电子技术与模仿电子技术等常识，运用STC8A高性能8051单片机作为微处理器，规划相应功用电路并对电路进行理论验证，依据规划制造相应的硬件进行测验与调整，以完结对并联电池组的电压、电流、温度、内阻数据进行收集与监测，供给依据数据预警值对反常数据做出预警的功用。 关键词：VRLA蓄电池STC8A8051单片机在线监测 1、引言 铅酸蓄电池并联模块具有监测VRLA蓄电池的各项运转参数[1-3]、预警反常电池[4-5]、提示对电池进行养护的功用，为变电站、通讯机房、数据中心UPS运维人员等供给蓄电池的监测手段，减轻保护作业量，进步运用寿命、减少不必要浪费、贯彻践行“绿水青山便是金山银山”的开展理念。 依据VRLA蓄电池的各项运转参数在作业状况改变时的改变规范，运用数字电子技术与模仿电子技术等常识，运用STC8A高性能8051单片机作为微处理器，规划相应功用电路并对电路进行理论验证，依据规划制造相应的硬件进行测验与调整，以完结对并联电池组的电压、电流、温度、内阻数据进行收集与监测，供给依据数据预警值对反常数据做出预警的功用。 2、研究内容 本并联模块是针对12V的VRLA蓄电池并联运用时的系统监测设备，是基于8051（1T）内核的STC8A高性能单片机为渠道规划的具有监测蓄电池端电压、放电电流、电池内阻、电池某定点处温度的功用，具有串口通讯与485通讯的接口与模块，能够实时将测验数据直接回传至PC；监测数据可与预设值比对，简单判别蓄电池的健康状况，数值反常时能够报警。本模块的组件有便携式负载板，可用于蓄电池放电测验，在强制通风或其他冷却能力足够的状况下能够大电流作业，用于蓄电池核容。 2.1电压选用规划 先运用多个电阻串联到蓄电池电压信号输入端分压，运用运算扩大器搭建经典差分扩大电路对其间某个电阻的两头电压衰减，衰减后的电压信号经过缓冲器后输入单片机ADC，完结采样。 图1运放差分衰减电压采样电路 该计划运用运算扩大器搭建经典差分扩大电路处理信号，使主板供电不受约束。差分扩大电路的信号扩大倍数小于1，信号被衰减，运算扩大器输出不容易饱满。运用缓冲器对处理后的信号扩大增强驱动能力，防止因负载使信号再次改变导致采样差错，同时起到阻隔IO口的效果。 单一失效情景剖析：串联电阻当中某个电阻失效时，其影响可分为两种状况评论：（1）电阻短路失效：差分扩大电路输入0V，经过缓冲器后输入到单片机ADC的信号也是0V。仅从该采样成果判别的毛病类型存在以下景象：蓄电池外部短路、蓄电池内部断路、采样电路毛病；（2）电阻断路失效：差分扩大电路输入此刻蓄电池电压，若差分扩大电路作业仍正常，则因差分扩大电路的衰减会输出一个较高的电压，或因饱满输出运算扩大器的正电源电压，经过缓冲器后输入单片机ADC，此刻采样值应为接近或等于满量程。仅从该采样成果判别的毛病类型存在以下景象：采样电路毛病。 2.2电流选用规划 运用精细霍尔电流传感器将经过传感器自身的电流直接转换为电压增量的巨细，电压信号直接输入单片机ADC，完结采样。 图 2 霍尔电流传感器电流采样电路 图 3霍尔电流传感器内部结构 该计划运用精细霍尔电流传感器采样电流。精细霍尔电流传感器具有可经过的负载电流大、自带信号缓冲输出、电流采样电路与信号处理电路彼此阻隔、外部电路结构简单的特点，传感器一般作业电压为4.5~5.5V。因自带信号缓冲输出，无需独自装备缓冲器。电流采样方位依据需求确认选择高端采样或低端采样。运用霍尔效应完结电流采样，在量程内采样线性度高。电流采样电路与信号处理电路在塑封中彼此阻隔，具有适当高的绝缘强度，没有采样部分失效后损坏信号处理电路的风险；因为采样电路便是一根载流量大的导线，即使信号处理电路损坏，也不影响负载的正常运转。电路结构简单，无需装备单电源中点-实体结构较为紧凑。电流采样运用霍尔效应，外部过强的磁场或许会对采样的准确性有晦气影响。 在没有电流经过时，传感器输出供电电压的中点电压；假如电流从传感器的标定正方向流入，则输出信号电压是中点电压巨细加上每安电流对应信号电压巨细的增量，反之输出信号电压是中点电压巨细减去每安电流对应信号电压巨细的增量。以传感器ACS754KCB-150-PFF为例，传感器作业电压若定为5V，则中点电压为2.5V，依据数据手册可得知在量程内每安电流对应信号电压巨细增量为13.3mV，因此经过1A电流时，信号电压巨细为：     (5-1) 依据该核算规律，单片机ADC直接采样信号电压后与中点电压比较巨细，确认电流方向；取较大值减去较小值的成果直接依据每安电流对应信号电压增量核算出电流巨细。 单一失效情景剖析：当传感器失效时，其影响可分为两种状况评论：（1）电流采样导线断路：此刻电流无法经过，传感器输出供电电压的中点电压。仅从该采样成果判别的毛病类型存在以下景象：采样电阻所在线路断路、蓄电池外部直接短路（不经过采样电阻所在线路）、蓄电池内部断路、采样电路毛病；（2）信号处理电路毛病：该毛病表现为信号电压输出反常，主要有以下或许：传感器通电时，无论是否有电流通入，输出信号电压均为无电压或恒为某一电压，有电流通入时信号电压不符合约好的核算规律。此刻假如传感器衔接安稳可靠，则负载仍可通电，此刻设备应报警并经过既往数据将负载电流约束在安全范围内。 2.3内阻选用规划 该计划为沟通小信号注入法，运用简化的鼓励信号发生电路：运用LM317线性电源装备恒流源，将该恒流源作为555定时器的供电电源，运用555定时器发生1kHz方波，以该方波信号作为鼓励信号，运用带隔直电容的精细半波整流进行电压采样，运用欧姆定律核算蓄电池内阻。 图 4沟通方波恒流鼓励信号源发生电路 图 5 精细半波整流电压采样电路 该计划电路结构相对复杂，经过前级恒流源供电来生成相对安稳的方波鼓励信号，丈量精度不如计划2，电压采样后对电压信号采样核算阶段同样需求较多的CPU资源，若要高精度丈量，该计划对预置核算表与内阻对照表的需求更高，更需求有效值采样电路。丈量场景中应防止较大的电流纹波与噪声，进步丈量精度。该计划可作为模块配合真有效值万用表的沟通毫伏档运用，能够经过真有效值万用表进步丈量精度，作为现有计划可做备选。