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ManBetX2.0下载蓄电池性能监测仪主机的电路结构和软
作者: admin 来源: 未知 发布时间:2019-01-13 09:36 文字大小:[][][]

  蓄电池组广泛应用于电力、通信、金融、铁路等行业,作为可靠的后备电源,为各行业提供直流或交流不间断电源系统。在蓄电池维护过程中,需要对蓄电池的性能准确、及时的测量,提前判断电池的质量,找出落后电池,并加以处理和维护。本文针对蓄电池充放电过程,设计一种智能监测系统,能够完成多种规格单体电池和蓄电池组的核对性放电实验、蓄电池容量测试、停电后在线监测蓄电池容量及充电电压检测和数据管理功能。本文着重介绍监测系统的主机模块的电路结构和软件设计。

  监测系统主要由主机模块、采集分机模块和上位机数据管理模块等组成,系统结构图如图1所示。主机模块是监测系统的核心,负责蓄电池放电控制、本机数据显示、采集分机的管理和与上位机的通信,测量电池组电压、电流和容量等任务;采集分机模块负责单体电池电压和电流的测量,并通过网络将数据传递给主机;上位机对蓄电池数据进行分析、处理,实现综合管理。蓄电池放电过程中,主机模块通过总线控制采集分机模块测量各电池电压并读回电压值,以实现监测功能。与此同时,主机还将各电池电压、总电压、总电流等数据实时传给PC 机,PC 机的软件又可对放电数据进行实时监测。放电结束后,数据还将保存到主机内部E2PROM中,用户可以直接查看数据,也可通过U盘转存数据后到PC上分析数据。

  主机模块以ARM芯片LPC2132为核心,扩展外围电路构成,电路结构如图2所示,对蓄电池放电进行控制,测量蓄电池总电压和总电流。LPC2132 是32 位ARM7TDMI-STM CPU,具有很强的数据处理能力,配置了丰富的接口资源,内部多通道10位精度A/D接口,完全满足电池电压、电流数据的采集精度要求,不需要增加外围A/D 芯片,简化了电路设计。监测仪采用新型PTC 陶瓷电阻作为蓄电池放电负载,避免了红热现象,安全可靠无污染,LPC2132扩展I/O 接口连接放电控制板,MOSFET 与PTC 电阻串联,放电控制板控制MOS-FET控制蓄电池流过PTC电阻上的放电电流。

  主机模块通过LCD液晶显示器和按键构成人机交互电路。LCD12864 液晶显示器能够显示4×8 个汉字,通过总线与ARM 芯片连接,检测仪的操作、参数设置、数据显示、通信设置等,都能够通过LCD显示电路和按键电路完成。

  监测系统支持多种存储和通信方式,需要掉电保存的一些参数,存储在E2PROM 芯片24C1024中,通过I2C总线连接通信;测试数据可以通过U盘电路保存在U盘中,也可以通过RS 485总线传输给上位机。

  蓄电池组的总电压和总电流测量,由LPC2132内部A/D 模块完成,外接信号调理电路,信号调理电路采用仪表放大器INA128UA 和低通滤波电路,将蓄电池电压和电流信号信号幅度调理到A/D输入的合适范围,噪音干扰减小到最低,输入A/D模块,提高测量精度。

  主机软件是监测系统软件设计的核心部分,负责蓄电池的放电控制、电压采集、存储、分机采集控制、通信管理和上位机数据传输等任务。

  程序开发采用了ARM Developer Suite V1.2编译系统。程序编译后下载到ARM芯片LPC2132内的FLASHROM中。代码编写采用模块化设计,包括低层驱动、用户接口控件、用户应用三个类型的代码,菜单管理,层次分明,实现菜单设置、放电控制、测试控制、存储控制等功能,主机软件功能结构示意图如图3所示。

  控制蓄电池放电并进行测试是监测仪的主要功能,需要完成本机放电、核对性放电和短时容量测试。本机放电时,ManBetX2.0下载,为了准确控制放电电流的大小,需要循环检测实际电流大小,再与设定值比较,根据误差通过PID计算来调节控制量,从而使得实际放电电流不断逼近设定的放电电流,ManBetX2.0下载,放电控制流程图如图4所示。

  核对性放电,就是蓄电池放电要满足一定条件,只有当这些条件都满足时才可以控制放电,有一个条件不满足都会停止放电。这些条件大致可分为以下几个:

  蓄电池容量测试的方法有很多,最直接的方法是:对蓄电池进行放电,按照额定电流放电,测量出蓄电池按额定电流放电到终止电压的时间,测出蓄电池容量。但这种方法存在着缺点,一是测到容量后,蓄电池电已经放完;二是测试时间较长。为克服这些缺点,监测仪采用短时放电容量测试的方法用来测试容量,方法是:

  对蓄电池进行大电流放电10~20 min,监测其放电电压下降趋势。由于电池容量和电压有一定的关系,所以通过分析电压下降趋势,估算出容量下降的趋势,进而估算出电池容量,此种方法需要进行大量数据实验,建立数学模型,才能保证测试的准确性。

  监测系统数据主要是核对性放电和短时容量测试采集的电压、电流数值。核对性放电需要设置电池组类型、电池类型、电池数量、放电电流、总终止电压、单节终止电压、放电容量、放电时间等参数。其中,电池组类型有24 V,48 V,110 V,220 V四种选择。电池类型有2 V,4 V,6 V,12 V等选择不同电流。

  进入到放电界面后,监测仪等待1 min后才会开始放电,主要是为了在放电前先测量各电池电压,以便让测试人员了解这组电池的状况。然后,选择核对性放电,进入放电设置界面,如图5所示,设置电池组类型为48 V,电池类型为2 V/1 000 AH,电池数量24节,放电电流100 A,放电终止电压43 V,单节终止电压1.83 V,放电容量100 AH,放电时间1 h.

  设置完毕后,进入放电界面,电池组总电压和电流测试结果示意图如图6所示,其中,电池容量是已放出的电池组的容量,已放电容量为40 AH,电压是电池组总电压,为45.2 V,电流是实际放电电流,为5.5 A,最低电池电压是指在放电过程中电压最低的单节电池,16#电池的放电电压为1.9 V.

  进入相关的页面可以查看分机单体电池的放电情况,如图7所示,显示1#~8#电池的放电电压。

  本文主要介绍了蓄电池性能监测仪主机的电路结构和软件设计,能够很好地完成核对性放电和短时容量测试等蓄电池性能测试,具有测试精度高,操作简单灵活,可靠性好等特点,能够很好的满足蓄电池性能测试和维护的需要。


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