CN114035063B - 一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置，包括一个主模块和多个分模块；主模块用于控制分模块、记录每只蓄电池的电压数据；主模块上的外部接口包括电源线、信号线、控制线、电压测量线和地线的接口；分模块包括计数芯片，分模块上的电源线、信号线、控制线、电压测量线和地线均设有输入端口和输出端口两个接口；输入端口用于与下一级分模块连接，输出端口用于与上一级分模块连接或主模块的外部接口连接。分模块用于与蓄电池连接，且每只蓄电池上安装一个分模块，并通过连接线串连在一起；主模块用于与第一级分模块连接；装置从后往前依次对每只蓄电池的电压进行测量；本发明提供的电压监测装置，接线简单、操作简单、且功耗低。

Description

一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置
技术领域
本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置。
背景技术
在反应堆的正常运行过程中，蓄电池设备在正常电源丧失后通过UPS持续为反应堆相关安全系统及设备提供不间断电源，对反应堆的安全运行起着至关重要的作用。为了保证蓄电池的正常运行，需要定期对蓄电池的电压、比重等运行参数进行监测，还需要每年度进行一次容量核对性试验，试验期间蓄电池电压变化较大，需要重点关注。对蓄电池的电压进行测量，目前常用测量方法有三种：
第一种是由操作人员用电压表逐个测量每只蓄电池的电压，费时费力；
第二种是配置专门的电压测量装置对每只蓄电池的电压进行监测，每只蓄电池均需要通过一组导线与电压监测装置连接，接线复杂，给维护检修带来不便；
第三种是利用无线通讯模块，将一只或几只蓄电池连接到一个无线通讯模块，由该模块对一只或几只蓄电池的电压完成测量后通过无线信号与终端进行通讯，接线较简单，但根据反应堆内保密要求部分场所不得使用无线通讯，且无线设备价格较高，该方法在反应堆适用性低。
针对以上问题，需设计一套操作方便且接线简单的用于反应堆蓄电池组的电压监测装置。
发明内容
针对以上问题，需设计一套操作方便且接线简单的用于反应堆蓄电池组的电压监测装置，本发明提供了解决上述问题的一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置，接线简单、操作简单、且功耗低。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置，包括一个主模块和多个分模块；所述主模块包括单片机，用于控制分模块，用于记录每只蓄电池的电压数据；主模块上还设有外部接口，所述外部接口包括电源线接口、信号线接口、控制线接口、电压测量线接口和地线接口；所述分模块包括计数芯片、电源线、信号线、控制线、电压测量线和地线；所述电源线、信号线、控制线、电压测量线和地线在分模块上均设有输入端口和输出端口两个接口；所述输入端口用于与下一级分模块连接，输出端口用于与上一级分模块连接或主模块的外部接口连接；测量状态下：所述分模块用于与蓄电池连接，且每只蓄电池上安装一个分模块，并通过连接线串连在一起；所述主模块用于与第一级分模块连接；装置从后往前依次对每只蓄电池的电压进行测量；此时，主模块和最多两个分模块同时工作。
进一步优选，所述主模块包括操作按钮和显示屏；所述主模块还用于记录每只蓄电池的电压数据，由操作按钮控制单片机使数据在显示屏上显示。
进一步优选，所述主模块用于自动判断分模块数量。
进一步优选，所述主模块内设有电池，用于为主模块供电。
进一步优选，所述主模块上电源线为5V高电平，控制线为方波，主模块上电压测量线与单片机模拟量输入端口连接。
进一步优选，所述主模块上的电源线、信号线、控制线、电压测量线和地线的接口处集成为一支线缆，线缆端部设置五孔插头。
进一步优选，所述分模块上的电源线、信号线、控制线、电压测量线和地线的接口处集成为一支线缆，线缆端部设置五孔插头。
进一步优选，所述分模块内：电源线上设有常闭继电器K1，在常闭继电器K1下游的电源线设有分支线路，分支线路通过常开继电器K3连接至计数芯片的Vcc、MR、CEP、CET、PE接口上；输入侧的信号线过输入端口后分为两条分支线路，一条分支线路连接至常开继电器K3的线圈；另一条分支线路与常开继电器K4的线圈连接；输出侧的信号线接计数芯片的Q2接口后分为三条分支线路，第一条分支线路接至输出端口，第二条分支线路再分成两路，分别接至常闭继电器K1的线圈和常开继电器K3的线圈，第三条分支线路接至常闭继电器K2的线圈；所述控制线过输入端口后设有两条分支线路，一条分支线路通过常闭继电器K2接至输出端口，另一条分支线路通过常开继电器K4接至计数芯片的CLK接口；所述电压测量线过输入端口后设有两条分支线路，一条分支线路接至输出端口，另一条分支线路通过常开继电器K5接至对应蓄电池的正极侧；所述地线过输入端口后设有两条分支线路，一条分支线路接至输出端口，另一条分支线路通过常开继电器K6接至对应蓄电池的负极侧；所述计数芯片的Q1接口通过两条分支线路分别接至常开继电器K5的线圈和常开继电器K6的线圈；所有线圈的另一端与地线GND连接。
进一步优选，所述分模块还包括两个二极管；输入侧信号线接至常开继电器K3的分支线路上设置一个二极管；输出侧信号线接至常开继电器K3的分支线路上设置另一个二极管。
进一步优选，对于最后一级分模块，信号线与电源线连接。
本发明具有如下的优点和有益效果：
本发明的分模块直接安装于每只蓄电池上，仅需在相邻的蓄电池之间进行连接，接线简单；主模块可以测量蓄电池电压并记录与显示，可自动判断蓄电池数量，操作简单。装置在运行时除主模块最多有两个分模块同时工作，与蓄电池数量无关，功耗低，在使用时只需在主模块中安装一个锂电池即可工作。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的电压监测装置工作原理结构示意图。附图中标记及对应的零部件名称：1-主模块，2-分模块，3-蓄电池。
图2为本发明的主模块面板示意图。
图3为本发明的分模块结构示意图；附图中标记及对应的零部件名称：Vcc为电源线、T为信号线、cp为控制线、Vi为电压测量线、GND为地线，Vi+与蓄电池正极相连，Vi-与蓄电池负极相连。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例提供了一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置，如图1所示，由一个主模块和多个相同的分模块组成；主模块由单片机控制，可以记录每只蓄电池的电压数据，并通过操作按钮来查看记录；主模块可控制分模块，并可自动判断分模块数量，无需额外设置，可适用于任意数量的蓄电池组电压监测；主模块上有功能选择按钮，显示屏，以及与分模块通信的外部接口。每个分模块包含一个计数器芯片、两个二极管、六个继电器，以及与其他模块通信的接口，装置在运行时除主模块最多有两个分模块同时工作，与蓄电池数量无关。具体设计如下所示：
如图2所示，主模块包括单片机、操作按钮、显示屏、电池和外部接口；主模块用于控制分模块，用于记录每只蓄电池的电压数据，由操作按钮控制单片机使数据在显示屏上显示；还用于自动判断分模块数量。外部接口包括电源线接口、信号线接口、控制线接口、电压测量线接口和地线接口；主模块上电源线为5V高电平，控制线为方波，主模块上电压测量线与单片机模拟量输入端口连接；主模块上的电源线、信号线、控制线、电压测量线和地线的接口处集成为一支线缆，线缆端部设置五孔插头。主模块内设有锂电池，用于为主模块供电。
如图3所示，分模块包括计数芯片、六个继电器、两个二极管、电源线、信号线、控制线、电压测量线和地线，计数芯片采用74HC161型号的计数器；所述电源线、信号线、控制线、电压测量线和地线在分模块上均设有输入端口和输出端口两个接口；所述输入端口用于与下一级分模块连接，输出端口用于与上一级分模块连接或主模块的外部接口连接；分模块上的电源线、信号线、控制线、电压测量线和地线的接口处集成为一支线缆，线缆端部设置五孔插头。
所述分模块内：
电源线上设有常闭继电器K1，在常闭继电器K1下游的电源线设有分支线路，分支线路通过常开继电器K3连接至计数芯片的Vcc、MR、CEP、CET、PE接口上；
输入侧的信号线过输入端口后分为两条分支线路，一条分支线路连接至常开继电器K3的线圈；另一条分支线路与常开继电器K4的线圈连接；输出侧的信号线接计数芯片的Q2接口后分为三条分支线路，第一条分支线路接至输出端口，第二条分支线路再分成两路，分别接至常闭继电器K1的线圈和常开继电器K3的线圈，第三条分支线路接至常闭继电器K2的线圈；
所述控制线过输入端口后设有两条分支线路，一条分支线路通过常闭继电器K2接至输出端口，另一条分支线路通过常开继电器K4接至计数芯片的CLK接口；
所述电压测量线过输入端口后设有两条分支线路，一条分支线路接至输出端口，另一条分支线路通过常开继电器K5接至对应蓄电池的正极侧；
所述地线过输入端口后设有两条分支线路，一条分支线路接至输出端口，另一条分支线路通过常开继电器K6接至对应蓄电池的负极侧；
所述计数芯片的Q1接口通过两条分支线路分别接至常开继电器K5的线圈和常开继电器K6的线圈。上述所有线圈的另一端与地线GND连接。
输入侧信号线接至常开继电器K3的分支线路上设置一个二极管；输出侧信号线接至常开继电器K3的分支线路上设置另一个二极管。
测量状态下：所述分模块用于与蓄电池连接，且每只蓄电池上安装一个分模块，并通过连接线串连在一起；所述主模块用于与第一级分模块连接；装置从后往前依次对每只蓄电池的电压进行测量；此时，主模块和最多两个分模块同时工作。
本实施例提供的一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置工作原理如下所示：
本装置从后往前依次对每只蓄电池的电压进行测量，当一只蓄电池的电压测量完毕后，安装于该蓄电池上的分模块中，计数器芯片74HC161的Q2口变为高电平，即信号线(T)为高电平，使该分模块中串连在电源线(Vcc)和控制线(cp)上的常闭继电器K1、K2工作，电路断开，此时下一级模块失电，同时信号线T使该分模块中与计数器芯片电源端口连接的常开继电器K3保持闭合，对该模块中的计数器芯片持续供电；同时，信号线(T)使上一级分模块开始工作，上一级分模块中的常开继电器K3、K4闭合，上一级分模块中的计数器芯片开始计数，在方波的第一个周期中，计数器芯片的Q1、Q2口均为低电平，在方波的第二、三个周期中，Q1口为高电平、Q2口为低电平，Q1口使与蓄电池连接的常开继电器K5、K6闭合，蓄电池与主模块接通，主模块对蓄电池电压进行测量，并保存数据，第三个周期结束时，Q1口变为低电平，常开继电器K5、K6断开，此时Q2口变为高电平，开始再上一级模块的工作。
此外，由于最后一只蓄电池上的分模块无下级，将信号线与电源线相连，则信号线(T)为高电平，直接开始工作。在第一只蓄电池的电压测量完毕后，该蓄电池上的分模块信号线(T)变为高电平，直接传给单片机，单片机监测到该高电平后停止对分模块供电，完成对所有蓄电池电压的测量。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置，其特征在于，包括一个主模块和多个分模块；
所述主模块包括单片机，用于控制分模块，用于记录每只蓄电池的电压数据；主模块上还设有外部接口，所述外部接口包括电源线接口、信号线接口、控制线接口、电压测量线接口和地线接口；
所述分模块包括计数芯片、电源线、信号线、控制线、电压测量线和地线；所述电源线、信号线、控制线、电压测量线和地线在分模块上均设有输入端口和输出端口两个接口；所述输入端口用于与下一级分模块连接，输出端口用于与上一级分模块连接或主模块的外部接口连接；
所述分模块内：
电源线上设有常闭继电器K1，在常闭继电器K1下游的电源线设有分支线路，分支线路通过常开继电器K3连接至计数芯片的Vcc、MR、CEP、CET、PE接口上；
输入侧的信号线过输入端口后分为两条分支线路，一条分支线路连接至常开继电器K3的线圈；另一条分支线路与常开继电器K4的线圈连接；输出侧的信号线接计数芯片的Q2接口后分为三条分支线路，第一条分支线路接至输出端口，第二条分支线路再分成两路，分别接至常闭继电器K1的线圈和常开继电器K3的线圈，第三条分支线路接至常闭继电器K2的线圈；
所述控制线过输入端口后设有两条分支线路，一条分支线路通过常闭继电器K2接至输出端口，另一条分支线路通过常开继电器K4接至计数芯片的CLK接口；
所述电压测量线过输入端口后设有两条分支线路，一条分支线路接至输出端口，另一条分支线路通过常开继电器K5接至对应蓄电池的正极侧；
所述地线过输入端口后设有两条分支线路，一条分支线路接至输出端口，另一条分支线路通过常开继电器K6接至对应蓄电池的负极侧；
所述计数芯片的Q1接口通过两条分支线路分别接至常开继电器K5的线圈和常开继电器K6的线圈；
所有线圈的另一端与地线GND连接；
测量状态下：所述分模块用于与蓄电池连接，且每只蓄电池上安装一个分模块，并通过连接线串连在一起；所述主模块用于与第一级分模块连接；装置从后往前依次对每只蓄电池的电压进行测量；此时，主模块和最多两个分模块同时工作。
2.根据权利要求1所述的一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置，其特征在于，所述主模块包括操作按钮和显示屏，由操作按钮控制单片机使数据在显示屏上显示。
3.根据权利要求1所述的一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置，其特征在于，所述主模块用于自动判断分模块数量。
4.根据权利要求1所述的一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置，其特征在于，所述主模块内设有电池，用于为主模块供电。
5.根据权利要求1所述的一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置，其特征在于，所述主模块上电源线为5V高电平，控制线为方波，主模块上电压测量线与单片机模拟量输入端口连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置，其特征在于，所述主模块上的电源线、信号线、控制线、电压测量线和地线的接口处集成为一支线缆，线缆端部设置五孔插头。
7.根据权利要求1所述的一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置，其特征在于，所述分模块上的电源线、信号线、控制线、电压测量线和地线的接口处集成为一支线缆，线缆端部设置五孔插头。
8.根据权利要求1所述的一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置，其特征在于，所述分模块还包括两个二极管；输入侧信号线接至常开继电器K3的分支线路上设置一个二极管；输出侧信号线接至常开继电器K3的分支线路上设置另一个二极管。
9.根据权利要求1所述的一种用于反应堆蓄电池组的电压监测装置，其特征在于，对于最后一级分模块，信号线与电源线连接。
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