CN1493886A

CN1493886A - 无线蓄电池电压检测系统

Info

Publication number: CN1493886A
Application number: CNA021123624A
Authority: CN
Inventors: 涛徐; 徐涛; 谢建江; 徐剑虹
Original assignee: HANGZHOU GAOTE ELECTRONIC EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU GAOTE ELECTRONIC EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-05-05

Abstract

本发明公开了一种无线蓄电池电压检测系统，它的主要特点是至少由一组具有无线信号传输功能的蓄电池电压采集装置和一个同样具有无线信号传输功能的蓄电池电压信号中继模块组成一点对多点的通信系统。本发明采用了无线信号传输方案，有效地解决了蓄电池生产过程中蓄电池电压检测和蓄电池运行试验中电压监测的难题，使以往难以实现的多电池、远距离电压信号的采集变得方便容易。

Description

无线蓄电池电压检测系统

技术领域

本发明涉及一种蓄电池电压检测系统，具体地说是一种无线蓄电池电压检测系统。

背景技术

不论在蓄电池的生产过程或蓄电池的使用过程中，人们都希望对蓄电池的状态进行检测，蓄电池主要的测量量为蓄电池的端电压和充放电电流。目前，为了测得蓄电池的端电压，都是用连线将蓄电池电极极柱与远端的测量设备连接起来。然而在实际情况中，由于需测量的蓄电池个数很多，甚至个数可多达上千个，使得连接结构变得异常复杂或连线很长，导致实际操作几乎难以进行。所以，尽管很多蓄电池生产厂家和蓄电池的使用者都迫切希望对蓄电池生产过程或测试状态进行监测，但实际上仍只有采用人工测量的方法。

显然，用人工去完成对每一只蓄电池电压的测量除了需要大量人力外，还会带来不可避免的问题：人工不可能做到对每一只蓄电池同步的高密集采集，因而无法实现对每一只蓄电池的全过程完整监测；人工测量容易受人的各种因素影响，使测量精度难以保证；人工记录的大量数据难以整理成综合有效的信息，不利于对蓄电池曲线、特性等作进一步的分析处理。

同样，采用很多连线将蓄电池与测试设备连接起来的方法，也只在蓄电池运行试验的电压监测中少量采用，因为实际的连线操作非常麻烦，且不安全。由于蓄电池生产厂家的电池数量很大，连线太多太长，所以这一方法根本不能在蓄电池生产过程中使用。

也有国外使用复杂的电池夹具机构，使蓄电池检测连线夹到已定位好的电池极柱上。该方法机构复杂，设备成本高，操作维护很不方便。

发明内容

本发明要解决的是现有的蓄电池检测方法接线困难，而人工测量效率低，且精度难以保证的问题，提供一种无需长距离连接线的蓄电池电压检测系统，旨在省却复杂的连线机构，简化测量的连接操作，提高设备运行的可靠性、稳定性和安全性，并极大地降低检测成本。解决上述问题采用的技术方案是：无线蓄电池电压检测系统，至少由一组具有无线信号传输功能的蓄电池电压采集装置和一个同样具有无线信号传输功能的蓄电池电压信号中继模块组成一点对多点的通信系统，所述的无线蓄电池电压采集装置连接在被测量的蓄电池两端，所述的蓄电池电压信号中继模块接入计算机系统。

所述的无线蓄电池电压采集装置包括蓄电池电压信号滤波整形电路单元(1)，蓄电池电压模拟信号保持及模数转换电路单元A/D(2)，微处理器电路单元CPU(3)，无线发射接收电路单元RF(4)，以及从相连蓄电池获得所需电源的电源变换电路单元DC/DC(5)。

在微处理器电路单元CPU(3)中包含有蓄电池电压信号数据处理、装置通讯地址码识别和流程控制的计算机程序。

所述的蓄电池电压信号中继模块包括无线发射接收电路单元RF、微处理器电路单元和RS485转换电路。

本发明的实现过程为：

当将无线蓄电池电压采集装置连接到被测量的蓄电池两端后，内部的电源变换电路单元DC/DC(5)即开始工作。该DC/DC电路将从所被测量的蓄电池上取得的电能量(2V、6V或12V蓄电池电压)，变换成本无线蓄电池电压采集装置其他电路所需要的工作电源(+5V、-5V)。

同样，连接在蓄电池两端的蓄电池电压信号滤波整形电路单元(1)，将蓄电池电压信号进行分压滤波，使输出到下一单元的电压在一合适的范围，并过滤蓄电池上由于充电机或其他干扰引起的杂波，保证了测得电压值的稳定性和精确度。

蓄电池电压模拟信号保持及模数转换电路单元A/D(2)，将对电路单元(1)送给的蓄电池电压模拟信号实施采样保持，并由积分电路实施A/D转换，输出蓄电池电压的数字信号。

微处理器电路单元CPU(3)将对从电路单元A/D(2)中读到的蓄电池电压的数字信号，按约定的协议格式进行编码打包。同时电路单元CPU(3)将对从无线发射接收电路单元RF(4)接收到的指令进行地址码识别和指令判别，当得到本地址电池电压采集指令时，电路单元CPU(3)即把已编码打包的蓄电池电压信号送到无线发射接收电路单元RF(4)执行发射。

无线发射接收电路单元RF(4)是一可以实现高频无线电信号发射与接收功能的单元电路。电路单元RF(4)平时处于接收待机状态，不断监听来自信号中继模块或其他无线蓄电池电压采集装置的通讯信息，并送到电路单元CPU(3)进行地址码识别和指令判别。或在得到电路单元CPU(3)发射指令后，将已编码打包的蓄电池电压信号按一定的调制方式发射。

蓄电池电压信号中继模块将接收到的信号由信号数据微处理器进行解调，再由总线数据微处理器按约定协议打包，经RS485转换器送入485总线，接入计算机系统进行数据处理。

本发明的优点在于采用了无线信号传输方案，有效地解决了蓄电池生产过程中蓄电池电压检测和蓄电池运行试验中电压监测的难题，使以往难以实现的多电池、远距离电压信号的采集变得方便容易。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施的无线蓄电池电压检测系统构成图。

图2是本发明实施的无线蓄电池电压采集装置电原理框图。

图3是本发明实施的蓄电池电压信号中继模块电原理框图。

图4是本发明实施的无线蓄电池电压检测系统实施例电原理图。

图5是本发明实施的无线蓄电池电压检测系统的程序流程图。

具体实施方式

图1是整个无线蓄电池电压检测系统构成图。每一个蓄电池接一个无线蓄电池电压采集装置，该装置在该系统中具有唯一地址码。当1号蓄电池回路信号中继模块以无线方式向1号回路中的某一无线蓄电池电压采集装置，按该采集装置的地址码发出电压采集指令时，该指令信号经微处理器地址码识别和指令判别后，采集装置执行采集程序，并将该采集装置所连接电池的电压信号发射回来。1号蓄电池回路信号中继模块收到该信号，并通过内部处理器转换成RS485信号送到485总线，接入计算机。如此循环，实现了一个信号中继模块收取多个电池电压信号和对多个采集装置的管理。在有很多蓄电池的情况下，为保证每一电池电压采集点的密度，可将所有蓄电池分成若干回路，就此构成一完整的电压信号采集系统。

图2是无线蓄电池电压采集装置电原理框图。当无线蓄电池电压采集装置与被测电池相连后，电池电压信号经过滤波整形电路单元(1)，使电池电压信号被分压到一合适的范围，并过滤蓄电池上由于充电机或其他干扰引起的杂波。分压滤波后的蓄电池电压模拟信号经采样保持及模数转换电路单元A/D(2)，转换为蓄电池电压数字信号。微处理器电路单元CPU(3)将对从电路单元A/D(2)中读到的蓄电池电压的数字信号，按约定的协议格式进行编码打包。同时电路单元CPU(3)将对从无线发射接收电路单元RF(4)接收到的指令进行地址码识别和指令判别，当得到本地址电池电压采集指令时，电路单元CPU(3)即把已编码打包的蓄电池电压信号送到无线发射接收电路单元RF(4)执行发射。无线发射接收电路单元RF(4)平时处于接收待机状态，不断监听来自信号中继模块或其他无线蓄电池电压采集装置的通讯信息，并送到电路单元CPU(3)进行地址码识别和指令判别。或在得到电路单元CPU(3)发射指令后，将已编码打包的蓄电池电压信号按一定的调制方式发射。各部分的工作电源由电源变换电路单元DC/DC(5)实现。

图3是蓄电池电压信号中继模块电原理框图。与无线蓄电池电压采集装置完全相同的无线发射接收电路单元RF将信号数据微处理器送达的采集指令发射出去，或接收来自无线蓄电池电压采集装置的电池电压信号。该电池电压信号经数据微处理器进行解调，送由总线数据微处理器按约定协议打包，经RS485转换器送入485总线，然后接入计算机系统进行数据处理。

图4是无线蓄电池电压检测系统实施例电原理图。每一部分详述如下。

蓄电池电压取样、整形电路。测试仪器通过底部特殊及灵活的固定夹连接到被测试蓄电池的正、负端，蓄电池电压经R5、R6分压和滤波、整形后，变换成0-2V的电压信号传送至A/D回路的差分输入端。

A/D采样—保持电路。U1即为模/数转换器，4¹/₂数位精度、双斜率积分，高效率CMOS工艺是该器件的最大特点，同时真正差分输入、±5V工作电源也优于其它的模/数转换器。在该电路中，R2、C1构成AD的双斜率积分回路。与积分电容C1串联的电阻R1主要是针对双极性输入信号而言，通过该低阻值电阻可扩展时钟频率。C2是自动调零电容，主要作用是为了减少系统内的噪声。C3是基准电容，目的是为保证高精度的测量；同时也减少系统内的噪声。另外C2、C3也决定了系统的最低时钟频率，因为最低时钟频率限制于C2、C3的泄漏电流。同时CLK信号是由微处理器提供的时钟频率信号；R_H信号为AD测量完成信号，当该信号外低电平时，积分电路继续完成正在进行的测量周期，然后只要该引脚信号保持低电平他便保持转换的数据，同时一个短的正脉冲将重新启动新的测量周期。STR信号允许BCD转换数据传送到微处理器；当该信号为低电平或出现一个负向脉冲时，BCD转换数据被传送到微处理器。在数据总线中，D1、D2、D3、D4、D5为AD的数字驱动输出信号，每一次A/D转换完成时，每一个数字驱动输出顺序变为高电平并保持200个时钟脉冲，当数字驱动被激活时，相应的数字BCD位B1、B2、B3、B4也被顺序激活。

微处理器电路。U2即为微处理器，C9组成单片机的复位电路，平时为低电平，利用单片机内部的RC振荡电路为单片机提供时钟。在单片机的端口中，TXEN、RXD、TXD信号为单片机对无线发射、接收回路的控制信号，其中TXEN信号为发射、接收转换使能控制信号；RXD、TXD为标准RS232信号，完成与无线回路的RS232通讯。微处理器平时在无通讯中断的情况下，主要执行接收AD的数据，同时对AD数据进行平均滤波及类型转换，并按无线协议完成数据编码打包。当进入无线中断时，如果核对地址码准确则把编码打包完的AD数据上传，否则丢弃本帧数据，继续监听并等待接收下一帧数据。

无线发射、接收电路。该电路可直接用于异步传输，而且外围元件很少，只包括一个基准晶振和几个无源器件。U3即为无线发射、接收IC，该集成电路接收、发射合一；工作频率为国际通用的数传频段433MHZ；FSK调制；DSS+PLL频率合成；高灵敏度；较大发射功率、低功耗是其最大特点。在该电路中，外部VCO电感L1和内部片上电路组成压控振荡器(VCO)回路。R3、C4、C5完成DDS+PLL的频率合成，组成环滤波器。XT1为外接晶振，组成晶体振荡器(XO’S)电路。TXD、RXD为标准RS232信号，可直接与微处理器接口，其中TXD为发送而输入到数字模块的信号该信号必须为标准CMOS逻辑电平信号，其最大数据传送拨特率可高达20Kbit/S，同样RXD为模块输出的接收信号，也是标准CMOS逻辑电平信号。C6、C7、R4及环行天线组成RF电路的发射、接收回路。其它两个电容C10、C11为滤波电容。

工作电源电路。此电路主要为整个系统提供工作电源，用通用DC/DC集成电路U4完成，所用电容C12、C13、C14、C15均为滤波电容，输出电压为+5V、-5V。

图5是无线蓄电池电压检测系统的程序流程图。

Claims

1.无线蓄电池电压检测系统，其特征在于至少由一组具有无线信号传输功能的蓄电池电压采集装置和一个同样具有无线信号传输功能的蓄电池电压信号中继模块组成一点对多点的通信系统，所述的无线蓄电池电压采集装置连接在被测量的蓄电池二端，所述的蓄电池电压信号中继模块接入计算机系统。

2.如权利要求1所述的无线蓄电池电压检测系统，其特征在于所述的无线蓄电池电压采集装置包括蓄电池电压信号滤波整形电路单元(1)，蓄电池电压模拟信号保持及模数转换电路单元A/D(2)，微处理器电路单元CPU(3)，无线发射接收电路单元RF(4)，以及从相连蓄电池获得所需电源的电源变换电路单元DC/DC(5)。

3.如权利要求2所述的无线蓄电池电压检测系统，其特征在于在所述微处理器电路单元CPU(3)中包含有蓄电池电压信号数据处理、装置通讯地址码识别和流程控制的计算机程序。

4.如权利要求1-3任何一项所述的无线蓄电池电压检测系统，其特征在于所述的蓄电池电压信号中继模块包括无线发射接收电路单元RF、微处理器电路单元和RS485转换电路。