CN106990294A - 一种基于stm32的ups电池内阻检测模块 - Google Patents

一种基于stm32的ups电池内阻检测模块 Download PDF

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罗培东
金涛
周玉祥
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/08—Measuring resistance by measuring both voltage and current

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Abstract

本发明公开了一种基于STM32的UPS电池内阻检测模块，包括STM32单片机控制器、供电电源、内阻监测电路、温度传感器，其中供电电源直接从待测电池取电，内阻监测电路包括激励电流测量电路和激励电压测量电路，从激励电流测量电路和激励电压测量电路获取直流脉冲瞬间放电前后电流、电压信号，将直流放电瞬间前后得到电压和电流的差值的比值和待测UPS温度传感器的值传送给STM32单片机进行数据采集，STM32单片机将数据通过RS485接口发送给中位机，中位机再完成RS485到网络TCP/IP协议的转换。本发明UPS电池内阻检测模块采用STM32单片机硬件设计，可应用于UPS在线监测系统；采用直流脉冲瞬间放电方法测内阻，结果更精确；同时，监测模块的供电电源采用待测电池本身，降低监测成本。

Description

一种基于STM32的UPS电池内阻检测模块
技术领域
本发明涉及UPS电池的在线监测技术领域，具体为一种基于STM32的UPS电池内阻检测模块。
背景技术
随着银行设备对供电电源的性能和可靠性要求越来越高，UPS得到了广泛的应用，UPS具有蓄积用于在紧急时对负载供给的电力的蓄电池，1个UPS有时具有多个蓄电池。UPS蓄电池即使在不工作的状态下也会经年劣化，并且环境温度越高，劣化进展越快。因此，UPS系统中后备电池的可靠供电非常重要，对UPS电池内阻进行检测，确保电池贮存有足够的能量成为一个关键问题。针对目前银行数据管理系统机房中使用的UPS电源，存在UPS电池蓄电能力不足，电池老化，又不能随时断电采用仪器来监测电池故障。
使用传统的UPS电池检测有下列缺点：需将电池组脱离系统，增大系统死机风险；放电时间长，且需人工测试记录，工作量大，此外UPS电池一般装于箱式柜子里，测试工作开展困难；电阻丝笨重且有经热现象，不安全且工作强度大；采用仪器来测量时，因为受到UPS产生的噪声的影响而存在测定精度的问题，并且UPS这样具有多个蓄电池的系统中人工测定效率低，操作性差。
发明内容
本发明提出一种基于STM32的UPS电池内阻检测模块，解决了现有技术中UPS电池检测未能实现的不间断在线检测问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于STM32的UPS电池内阻检测模块，包括STM32单片机控制器、供电电源、内阻监测电路、温度传感器、工作指示灯，所述的供电电源为直接从单个电池取电，所述的内阻监测电路包括激励电流测量电路和激励电压测量电路，所述STM32单片机控制器控制UPS电池放电，激励电流测量电路和激励电压测量电路获取直流脉冲瞬间放电前后电流、电压信号，将直流放电瞬间前后得到电压信号和电流信号的差值的比值和待检测UPS温度传感器的值一起传送给STM32单片机进行数据采集，STM32单片机将采集到的数据通过RS485接口发送给中位机，中位机再完成RS485到网络TCP/IP协议的转换，所述工作指示灯通过上位机对数据分析的反馈数据指示所述电池是否存在异常。
作为本发明一种优选的技术方案，所述单片机控制器控制输出产生PWM，继而由PWM控制cmos管的导通与关闭，cmos管的导通与关闭瞬间UPS产生电压和电流的变化率，所述激励电流电路和激励电压电路分别依靠LM358构建的外围电路和INA118U构建的外围电路搭建，输入端接电源正级，通过INA118U放大后得到瞬间的电压变化和通过LM358放大后得到电流变化。
作为本发明优选的一种技术方案，所述的测内阻的具体步骤为：(1)以待测电阻本身作为供电电源，单片机控制器控制输出产生的PWM控制cmos管导通和截止瞬间，从而控制供电电源放电，测量UPS电池放电和不放电瞬间产生的电压变化ΔU和电流变化ΔI；(2)根据所测量的电压变化量ΔU和电流变化量ΔI计算Ri＝ΔU/ΔI。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的UPS电池内阻检测模块采用STM32单片机硬件设计，可应用于UPS在线监测系统；实现了直流放电法对多路电压或电流数据同时采集，从而实现对UPS电源的电阻内阻大小及温度进行监测，与传统检测方法相比，该检测模块在不断电的情况下能实时监测电池内阻大小和温度，保障了设备持续工作，且此电池内阻检测模块电路结构简单，检测结果精确；同时，本发明的监测模块的供电电源采用待测电池本身，降低监测成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于STM32的UPS电池内阻检测模块原理框图；
图2为本发明激励电流测量电路电路图；
图3为本发明激励电压测量电路电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1所示，本发明提供一种技术方案：一种基于STM32的UPS电池内阻检测模块，包括STM32单片机控制器、供电电源、内阻监测电路、温度传感器、工作指示灯，所述的供电电源为直接从单个电池取电，所述的内阻监测电路包括激励电流测量电路和激励电压测量电路，所述STM32单片机控制器控制UPS电池放电，激励电流测量电路和激励电压测量电路获取直流脉冲瞬间放电前后电流、电压信号，将直流放电瞬间前后得到电压信号和电流信号的差值的比值和待检测UPS温度传感器的值一起传送给STM32单片机进行数据采集，STM32单片机将采集到的数据通过RS485接口发送给中位机，中位机再完成RS485到网络TCP/IP协议的转换，所述工作指示灯通过上位机对数据分析的反馈数据指示所述电池是否存在异常。
参阅图2及图3所示，所述激励电流电路和激励电压电路分别依靠LM358构建的外围电路和INA118U构建的外围电路搭建，输入端接电源正级，通过INA118U放大后得到瞬间的电压变化和通过LM358放大后得到电流变化；单片机控制器控制输出产生PWM，继而由PWM控制cmos管的导通与关闭，从而控制UPS电池供电，cmos管的导通与关闭瞬间UPS产生电压和电流的变化率。STM32单片机将采集到的数据通过RS485接口发送给中位机，中位机再完成RS485到网络TCP/IP协议的转换。
结合图2及图3，以测量其中某个电池的内阻为例，测内阻的具体步骤为：(1)以待测电阻本身为供电电源，单片机控制器控制输出产生的PWM控制cmos管导通和截止瞬间，从而控制供电电源放电，测量UPS电池放电和不放电瞬间产生的电压变化ΔU和电流变化ΔI；(2)根据所测量的电压变化量ΔU和电流变化量ΔI计算Ri＝ΔU/ΔI。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于STM32的UPS电池内阻检测模块，其特征在于，包括STM32单片机控制器、供电电源、内阻监测电路、温度传感器、工作指示灯，所述的供电电源为直接从单个电池取电，所述的内阻监测电路包括激励电流测量电路和激励电压测量电路，所述STM32单片机控制器控制UPS电池放电，激励电流测量电路和激励电压测量电路获取直流脉冲瞬间放电前后电流、电压信号，将直流放电瞬间前后得到电压信号和电流信号的差值的比值和待检测UPS温度传感器的值一起传送给STM32单片机进行数据采集，STM32单片机将采集到的数据通过RS485接口发送给中位机，中位机再完成RS485到网络TCP/IP协议的转换，所述工作指示灯通过上位机对数据分析的反馈数据指示所述电池是否存在异常。
2.根据权利要求1所述的基于STM32的UPS电池内阻检测模块，其特征在于，所述单片机控制器控制输出产生PWM，继而由PWM控制cmos管的导通与关闭，cmos管的导通与关闭瞬间UPS产生电压和电流的变化率，所述激励电流电路和激励电压电路分别依靠LM358构建的外围电路和INA118U构建的外围电路搭建，输入端接电源正级，通过INA118U放大后得到瞬间的电压变化，通过LM358放大后得到电流变化。
3.根据权利要求1所述的基于STM32的UPS电池内阻检测模块，其特征在于，所述的测内阻的具体步骤为：(1)以待测电阻本身作为供电电源，单片机控制器控制输出产生的PWM控制cmos管导通和截止瞬间，从而控制供电电源放电，测量UPS电池放电和不放电瞬间产生的电压变化ΔU和电流变化ΔI；(2)根据所测量的电压变化量ΔU和电流变化量ΔI计算Ri＝ΔU/ΔI。
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