CN104020422A

CN104020422A - 一种ups蓄电池检测装置

Info

Publication number: CN104020422A
Application number: CN201410284792.XA
Authority: CN
Inventors: 严佩敏; 张九梅; 刘晓龙; 曹永香; 李良益
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2014-09-03

Abstract

本发明提供一种UPS蓄电池检测装置。它包括：(1)MCU控制模块，以Microchip公司PIC系列单片机内嵌的充电时间测量单元（Charge Time Measurement Unit,CTMU）为核心，与A/D转换器配合工作，可用于精确测量时间、电容和电容的相对变化；(2)传感器模块，采用高精度电容式触摸传感器进行数据采集，将UPS蓄电池膨胀所引起的微小形变转化为电容的变化量；(3)按键输入模块；(4)LCD显示模块；(5)无线通信模块；(6)I/O预留端口用于驱动外围电路。本发明能有效提高UPS蓄电池检测的精度和速度，具有结构简单，价格低廉等特点。解决了由于电池保护电路不良或充电器性能不佳等原因造成的电池膨胀问题，改善UPS蓄电池维护困难的现状，同时避免安全隐患。

Description

一种UPS蓄电池检测装置

技术领域

本发明涉及电源技术领域，特别涉及一种UPS蓄电池检测装置。

背景技术

UPS不间断电源是许多行业负载的动力保证，维持供电的连续性和供电系统的安全性，UPS时刻发挥着重要的安全保障作用，蓄电池是UPS的重要组成部分，蓄电池作为动力提供的最后保障，无疑是UPS中的最后一道保险，其质量的好坏直接关系到UPS是否能够正常工作。根据调查统计，UPS无法正常供电所引发的事故分析发现，其中有50%以上事故是由于蓄电池故障引发的，蓄电池是UPS事故发生率居高不下的一个环节，由此可见提高蓄电池运行安全可靠的必要性和迫切性。

目前UPS蓄电池普遍缺乏正确的日常维护和准确的检测手段，这为以后UPS正常供电留下了重大安全隐患，有部分用户通常是等到事故发生，才知道是蓄电池出现故障无法正常供电了。如何提高UPS中蓄电池监测管理手段和水平，降低或杜绝蓄电池事故发生率，无疑对于用户具有很高的经济价值。提高UPS蓄电池运行的安全可靠性，是目前困扰用户普遍存在的难题。

UPS蓄电池维护现状及安全隐患：

(1) 蓄电池寿命无法达到设计要求，在实际应用中，蓄电池往往在使用一年后就开始出现劣化，使用超过3年的蓄电池劣化程度非常严重，几乎很少能够达到标称容量。这其中存在两个方面的问题，一是蓄电池厂家对于蓄电池的使用寿命年限规定在较为理想的状态下预测的，二是在使用中没有有效地进行蓄电池的管理及维护，造成蓄电池的早期劣化，没有及时发现落后电池，致使劣化积累、加剧，容量累积亏损导致蓄电池过早报废。　

(2) 对于蓄电池的充放电缺乏记录及监控，蓄电池运行情况不明。

(3) 由于没有良好的手段及管理，蓄电池的使用者对于蓄电池运行情况缺乏足够的了解，特别是对于蓄电池历史数据的整理及分析。而这些数据的整理与分析需要较强的专业知识。

(4) 对于蓄电池性能状况不明，特别是对UPS蓄电池是否具备瞬间大电流供电能力不了解，同时对蓄电池的电压均衡性、当前容量，无法实时了解。　

(5) 缺乏温度补偿及环境温度的监测。

(6) 目前有相当多蓄电池的维护人员，受到误导，认为“免维护”就是不需要维护。认为使用三年到期就更换电池的措施能一劳永逸地解决并代替维护检测。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种UPS蓄电池检测装置，以解决由于电池保护电路不良或充电器性能不佳等原因造成的电池膨胀问题，改善UPS蓄电池维护困难的现状，同时避免安全隐患。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种UPS蓄电池检测装置，包括一个MCU控制模块，其特征在于：所述MCU控制模块链接一个传感器模块、一个按键输入模块、一个LCD显示模块、一个无线通信模块和I/O预留端口；所述无线收发模块是接移动设备终端。

所述MCU控制模块，负责控制传感器节点的操作，包括数据采集的控制，数据的A/D转换，数据的精度校准以及同外界的数据通信。在所述的UPS蓄电池检测系统装置中，以Microchip公司PIC系列单片机内嵌的 CTMU（Charge Time Measurement Unit）为核心，与A/D转换器配合工作，可用于精确测量时间、电容和电容的相对变化。所述CTMU是基于充电时间测量单元，是一个灵活的模拟模块，它提供脉冲源之间的精确时间差测量，以及异步脉冲生成。

所述传感器模块，负责采集监控区域内的物理信息，转换成微处理内部A/D转换器可以检测范围内的电压模拟信号。其采用高精度电容式触摸传感器进行数据采集，将UPS蓄电池膨胀所引起的微小形变转化为电容的变化量。

所述按键输入模块，采用轻触按钮式电路，添加上拉电阻以保持按键检测默认为高电平，采用低电平触发方式，只要有按键按下，即触发相应的按键功能，主要用于功能菜单选择并对本装置进行参数的设定等操作。

所述无线通讯模块采用ZigBee通信协议，将微处理器传送过来的数据调制成ZigBee协议规定的射频信号，通过天线发射出去，以达到与其他节点进行。智能手机与无线收发模块进行通信。所述智能手机内置有与该装置的功能模块相对应的app应用程序。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性优点和显著技术进步：

本发明的传感器模块进行数据采集，讲UPS蓄电池膨胀所引起的微小变形转化为电容的变化量，MCU控制模块严格精确测量时间、电容和电容的相对辩护，从而能有效提高UPS蓄电池检测的精度和速度，具有结构简单，价格低廉等优点，解决了电池膨胀问题，改善蓄电池的维护。

附图说明

图1是本发明的一种UPS蓄电池检测装置的逻辑框图；

图2是本发明的一种UPS蓄电池检测装置的电原理图；

图3是本发明的一种UPS蓄电池检测装置的软件流程图。

具体实施方式

以下结合附图和优选实施例对本发明的UPS蓄电池检测装置作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一：

如图1所示，本UPS蓄电池检测装置，包括一个MCU控制模块（2），其特征在于：所述MCU控制模块链接一个传感器模块（1）、一个按键输入模块（10）、一个LCD显示模块（4）、一个无线通信模块（8）和I/O预留端口（9）；所述无线收发模块（8）是接移动设备终端（7）。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

所述MCU控制模块（2），负责控制传感器节点的操作，包括数据采集的控制，数据的A/D转换，数据的精度校准以及同外界的数据通信。

所述传感器模块（1），负责采集监控区域内的物理信息，转换成微处理内部A/D转换器可以检测范围内的电压模拟信号。

所述按键输入模块（10），采用轻触按钮式电路，添加上拉电阻以保持按键检测默认为高电平，采用低电平触发方式，只要有按键按下，即触发相应的按键功能，主要用于功能菜单选择并对本装置进行参数的设定等操作。。

所述无线通讯模块（8）采用ZigBee通信协议，将微处理器传送过来的数据调制成ZigBee协议规定的射频信号，通过天线发射出去，以达到与其他节点进行。智能手机与无线收发模块进行通信。所述智能手机内置有与该装置的功能模块相对应的app应用程序。

所述MCU控制模块（2）还连接一个LED（3）和一个USB驱动模块（5），USB驱动模块（5）连接一个PC端（6）。

因此，在本发明中，所述各个模块共同组合完成UPS蓄电池的检测装置，具有结构简单、测量精度高的特点。

进一步的，如图2所示，在所述的UPS蓄电池检测装置中，以Microchip公司PIC系列单片机内嵌的 CTMU（Charge Time Measurement Unit）为核心，与A/D转换器配合工作，可用于精确测量时间、电容和电容的相对变化。所述CTMU是基于充电时间测量单元，是一个灵活的模拟模块，它提供脉冲源之间的精确时间差测量，以及异步脉冲生成。

进一步的，所述传感器模块（2），其采用高精度电容式触摸传感器进行数据采集，将UPS蓄电池膨胀所引起的微小形变转化为电容的变化量。

进一步的，在本发明中，根据C=I*T/V公式，可使用CTMU进行绝对电容测量。其中I 为CTMU模块随附的电流源，具有多种电流范围供选用；T为固定延时时间，V可通过A/D转化来测得。

相应的，如图3所示，本发明的UPS蓄电池检测装置工作软件流程图。

包括主程序、按键控制程序、LCD显示程序、A/D转换程序、数据处理程序和报警程序。当系统上电初始化后，通过按键操作选择检测模式，设置好后采集相关信号数据并显示，同时与参考电容值比较，进而判断UPS蓄电池的状态性能是否正常。等待按键选择下一块检测的对象，也可以选择自动检测模式，循环显示检测蓄电池的相关参数。

Claims

1.一种UPS蓄电池检测装置，包括一个MCU控制模块（2），其特征在于：所述MCU控制模块链接一个传感器模块（1）、一个按键输入模块（10）、一个LCD显示模块（4）、一个无线通信模块（8）和I/O预留端口（9）；所述无线收发模块（8）是接移动设备终端（7）。

2.如权利要求1所述的一种UPS蓄电池检测装置，其特征在于，所述MCU控制模块（2），负责控制传感器节点的操作，包括数据采集的控制，数据的A/D转换，数据的精度校准以及同外界的数据通信。

3.如权利要求2所述的一种UPS蓄电池检测装置，其特征在于，所述MCU控制模块（2），以Microchip公司PIC系列单片机内嵌的 CTMU为核心，与A/D转换器配合工作，可用于精确测量时间、电容和电容的相对变化。

4.如权利要求3所述的一种UPS蓄电池检测装置，其特征在于，所述CTMU是基于充电时间测量单元，是一个灵活的模拟模块，它提供脉冲源之间的精确时间差测量，以及异步脉冲生成。

5.如权利要求1所述的一种UPS蓄电池检测装置，其特征在于，所述传感器模块（1），负责采集监控区域内的物理信息，转换成微处理内部A/D转换器可检测范围内的电压模拟信号。

6.如权利要求5所述的一种UPS蓄电池检测装置，其特征在于，所述传感器模块（2），采用高精度电容式触摸传感器进行数据采集，将UPS蓄电池膨胀所引起的微小形变转化为电容的变化量。

7.如权利要求1所述的一种UPS蓄电池检测装置，其特征在于，所述按键输入模块（10），采用轻触按钮式电路，添加上拉电阻以保持按键检测默认为高电平，采用低电平触发方式，只要有按键按下，即触发相应的按键功能，主要用于功能菜单选择并对本装置进行参数的设定等操作。

8.如权利要求1所述的一种UPS蓄电池检测装置，其特征在于，所述无线通讯模块（8）采用ZigBee通信协议，将微处理器传送过来的数据调制成ZigBee协议规定的射频信号，通过天线发射出去，以达到与其他节点进行；无线收发模块（8）可与智能手机进行通信。

9.如权利要求1所述的一种UPS蓄电池检测装置，其特征在于，所述MCU控制模块（2）还连接一个LED（3）和一个USB驱动模块（5），USB驱动模块（5）链接一个PC端（6）。