CN200996990Y

CN200996990Y - 一种电池组测试装置

Info

Publication number: CN200996990Y
Application number: CN 200720047666
Authority: CN
Inventors: 黄尚南; 陈锋; 王有鹏
Original assignee: SHENZHEN NANFANG ELECTRONIC SYSTEM ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN SED ELECTRONIC EQUIPMENT CO., LTD.
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2017-01-22

Abstract

一种用于各种通信基站、通信机房的电池组测试装置，包括多路光耦隔离输入通道、输入切换控制电路、极性切换电路、运算放大器、线性光耦隔离放大器、A/D转换器、外部输出电路、外部输入电路、CPU及附属电路，还可以设有单体电池量程切换电路，设有总电压光耦隔离输入通道，总电压量程切换电路。本实用新型采用光耦器件的隔离特性，实现信号输入的开关选通，每次选通而且仅选通一节单体电池，本实用新型中，还考虑了量程要求，保证测试精度，采用运算放大器做差分放大，充分考虑输入线路的干扰因素，线性光耦隔离放大器是前后级隔离的器件，是电路保证精度的器件。本实用新型满足电池组测试存在的高耐压要求，高精度要求，隔离要求。

Description

一种电池组测试装置

技术领域：

本实用新型涉及一种对各种通信基站、通信机房电池组的电池电压和总电压进行隔离测试的测试装置。

背景技术：

目前，各通信基站、通信机房都安装了大量的通信设备，这些设备在正常情况下以交流电源进行供电。在停电的情况下，依赖电池组进行供电。电池组实际上是多节单体电池串联而得到高电压的，任何一节电池失效，将导致整个电池组没有能力存储电量，在停电的情况下，出现不能正常供电，导致通信中断，特别针对军队通信，这种情况的出现会造成严重的后果。为保证通信正常，对劣质电池及电量的分析就显得很有必要。但是，高电压又不是一般的IC器件可以承受的，尚存在测试精度和隔离问题。

发明内容：

本实用新型的目的在于解决电池组测试存在的高耐压问题，高精度问题，隔离问题而提出的一种电池组测试装置。

为实现上述目的，一种用于各种通信基站、通信机房的电池组测试装置，包括多路光耦隔离输入通道、输入切换控制电路、极性切换电路、运算放大器、线性光耦隔离放大器、A/D转换器、外部输出电路、外部输入电路、CPU及附属电路：

多路光耦隔离输入通道，包括连接被测电池组中互相串联的单体电池两端引出线的多个输入端子和多个光耦器件，多个输入端子分别连接多个光耦器件输出端的一端，多个光耦器件输出端的另一端按输入端子顺序奇数的连接在一起，为信号输出的Single+端子，偶数的连接在一起，为信号输出的Single-端子；

输入切换控制电路，依据单体电池通道选择信号，输出单体电池通道控制信号至多路光耦隔离输入通道的多个光耦器件输入端，同时选择导通电池组中被测单体电池两端相邻输入端子连接的光耦器件；

极性切换电路，其输入两端分别输入多路光耦隔离输入通道信号输出Single+端子和Single-端子的信号，依据极性控制信号，输出两端分别输出经切换的Single+端子和Single-端子的信号；以便保证多路光耦隔离输入通道输入的任一个单体电池电压信号在后端运算放大器的输入极性是一样的。

运算放大器，其差分输入端连接极性切换电路的输出端；

线性光耦隔离放大器，其输入端连接运算放大器的输出端；

A/D转换器，其输入端连接线性光耦隔离放大器的输出端；

外部输出电路；

外部输入电路；

CPU及附属电路，输入A/D转换器的输出信号，输出测试结果数据信号至外部输出电路，输入外部输入电路输入的信号，输出单体电池通道选择信号至输入切换控制电路，输出极性控制信号至极性切换电路。

在多路光耦隔离输入通道和极性切换电路之间可以设有单体电池量程切换电路，该单体电池量程切换电路含有至少二路单体电池量程处理电路，CPU输出单体电池量程选择控制信号至单体电池量程切换电路中的每一路单体电池量程处理电路，以便选择导通所需的单体电池量程处理电路。

还可以设有总电压光耦隔离输入通道，包括连接被测电池组两端引出线的输入端子V+、输入端子V-和二个光耦器件，输入端子V+连接一个光耦器件输出端的一端，该输出端的另一端连接运算放大器差分输入端的一端，输入端子V-连接另一个光耦器件输出端的一端，该输出端的另一端连接运算放大器差分输入端的另一端，CPU输出总电压通道控制信号至所述二个光耦器件的输入端。在总电压光耦隔离输入通道还可以设有总电压量程切换电路，该总电压量程切换电路含有至少二路总电压量程处理电路，CPU输出总电压量程选择控制信号至总电压量程切换电路中的每一路总电压量程处理电路，以便选择导通所需的总电压量程处理电路。

所述外部输出电路和外部输入电路可以分别是显示电路和按键输入，也可以分别是光耦隔离控制输出和光耦隔离控制输入：CPU输出测试结果数据信号至显示电路显示，输入按键输入的按键信号；CPU经光耦隔离控制输出将测试结果数据信号送至外部设备，外部设备的信号经光耦隔离控制输入送至CPU。外部输出电路和外部输入电路还可以是RS485接口，可以是RS232接口，可以是连接CPU的USB接口，CPU的一个串行口经光耦隔离、RS485接口连接485总线级联；CPU的另一个串行口经光耦隔离、RS232接口连接监控中心。测试结果数据信号经CPU的一个串行口、光耦隔离、RS485接口送至485总线级联，来自485总线级联的信号经RS485接口、光耦隔离、CPU的一个串行口送至CPU处理，通过RS232接口，USB接口传输信号的过程类似。

本实用新型采用光耦器件的隔离特性，利用光耦器件导通时是低阻抗，不导通时是高阻抗的特性，实现信号输入的开关选通。本实用新型采用单体电池电压差分输入模式，保证测试电路内部的最高电压只为16V，这是因为有使用多个2V电池组成一个电池块，最高电压为16V，而一个电池块相当于一个单体电池的情况，在最高电压为16V的安全电压下，本实用新型对这个电压信号进行分压、降压处理，每次选通而且仅选通1节单体电池，不会导致测试电路存在高压而影响器件安全及测试人员人身安全。

本实用新型中，还考虑了量程要求，保证测试精度。电路采用运算放大器做差分放大，充分考虑到输入线路的干扰因素。后级采用12位的A/D转换器TLC7109，可获得2mv的测试精度。

附图说明：

图1是本实用新型实施例的电路方框图；

图2是图1的32路光耦隔离输入通道电路原理图；

图3是图1的单体电池量程切换电路、极性切换电路、运算放大器、线性光耦隔离放大器、总电压光耦隔离输入通道、总电压量程切换电路的电路原理图；

图4是图1的CPU经74LS244驱动芯片输出的控制信号分布图；

图5是图1的输入切换控制电路原理图；

图6是图5电路的真值表；

具体实施方式：

以下结合附图详述本实施例的结构细节：

如图1所示，为本实用新型实施例的电路方框图，包括32路光耦隔离输入通道1、输入切换控制电路2、单体电池量程切换电路3、极性切换电路4、总电压光耦隔离输入通道5、总电压量程切换电路6、运算放大器7、线性光耦隔离放大器8、A/D转换器、显示电路、按键输入、CPU及附属电路、USB接口、RS485接口、RS232接口、光耦隔离控制输入和光耦隔离控制输出。

32路光耦隔离输入通道1输出的单体电池电压信号经单体电池量程切换电路3衰减，极性切换电路4切换信号在后端运算放大器7的输入极性，再经运算放大器7差分放大，线性光耦隔离放大器8隔离，A/D转换器模数转换，输入CPU。总电压光耦隔离输入通道5的电池组总电压信号经总电压量程切换电路6衰减，输入运算放大器7差分放大，再经线性光耦隔离放大器8隔离，A/D转换器模数转换，输入CPU。CPU输入按键输入的按键信号，根据按键信号，输出单体电池通道选择信号至输入切换控制电路2，输出单体电池量程选择控制信号、极性控制信号、总电压通道控制信号和总电压量程选择控制信号至74ls244驱动芯片驱动，再分别送至单体电池量程切换电路3、极性切换电路4、总电压光耦隔离输入通道5和总电压量程切换电路6，输入切换控制电路2按照输入的单体电池通道选择信号，输出单体电池通道控制信号至32路光耦隔离输入通道1，同时选择导通电池组中被测单体电池两端相邻输入端子连接的通道。CPU输出测试结果数据信号至显示电路显示。为了进一步拓宽本实用新型的使用范围，尚设有RS485接口和RS232接口：CPU的一个串行口经光耦隔离、RS485接口连接485总线级联，CPU的另一个串行口经光耦隔离、RS232接口连接监控中心；还设有光耦隔离控制输入和光耦隔离控制输出：外部设备的信号经光耦隔离控制输入送至CPU，CPU经光耦隔离控制输出将测试结果数据信号送至外部设备；并设有连接CPU的USB接口。

如图2所示，本实施例的电池组是多达三十二个单体电池串联供电的电池组，每个单体电池的电压范围是0-16V，32路光耦隔离输入通道1，是三十二个单体电池的输入电路，包括连接被测电池组中互相串联的单体电池两端引出线的三十三个输入端子V1至V33和三十六个光耦器件OP8至OP16、OP8A至OP16A、OP8B至OP16B、OP8C至OP16C，共分成四块，每块设有九个输入端子和对应连接的九个光耦器件，每块测试八个单体电池，除第一块之外的其它块，均设有一个承前启后的光耦器件，该光耦器件连接的输入端子是前一块最后一个光耦器件连接的输入端子，即第九个输入端子V9，第十七个输入端子V17，第二十五个输入端子V25，以便保证测试不同块的转换时，可以保证单体电池测试的连贯。各输入端子V1至V33分别连接对应光耦器件输出端的一端，各光耦器件输出端的另一端按输入端子顺序奇数的连接在一起，为信号输出的Single+端子，偶数的连接在一起，为信号输出的Single-端子；在同一块内所有光耦器件的一输入端连接该块选通端BLOCK_CS0，或BLOCK_CS1，或BLOCK_CS2，或BLOCK_CS3，另一输入端分别连接各自的块内选通端SIG1至SIG9。如图2所示，所有单体电池的电压信号都是通过Single+端子和Single-端子这两根信号输出端子输出的，这两根信号输出端子上的电压就是电池组中被选择单体电池的电压。

如图3所示，32路光耦隔离输入通道Single+端子和Single-端子输出的单体电池电压信号首先经过单体电池量程切换电路3衰减，单体电池量程切换电路3包括光耦器件P1至P6、电阻R3至R11、R37、R39和电位器RW1，本实施例的单体电池量程切换电路3含有二路单体电池量程处理电路，如图3所示，光耦器件P1至P6输入端的信号A-CH、B-CH就是CPU输出的经74LS244芯片驱动的单体电池量程选择控制信号，当A-CH为高，B-CH为低时，光耦器件P5、P6截止，P1至P4导通，选择大衰减的单体电池量程处理电路，适合单体电池电压在4-16V的情况下使用。当A-CH为低，B-CH为高时，光耦器件P5、P6导通，P1至P4截止，选择小衰减的单体电池量程处理电路，适合单体电池电压在0-4V的情况下使用。极性切换电路4包括光耦器件P7至P10、电阻R22、R23、R30和R38，光耦器件P8和P9输入端的信号VA-VB、光耦器件P7和P10输入端的信号VB-VA是CPU输出的经74LS244芯片驱动的极性控制信号，可以切换经过单体电池量程切换电路3衰减的Single+端子和Single-端子信号在后端运算放大器7的输入极性，保证32路光耦隔离输入通道输入的任一个单体电池电压信号在后端运算放大器的输入极性是一样的。总电压光耦隔离输入通道5主要测试电池组的总电压，包括连接被测电池组两端引出线的输入端子V+、输入端子V-和二个光耦器件P11、P12，输入端子V+连接光耦器件P12输出端的一端，光耦器件P12输出端的另一端连接运算放大器7差分输入端的负端，输入端子V-连接光耦器件P11输出端的一端，光耦器件P11输出端的另一端连接运算放大器7差分输入端的正端，光耦器件P11、P12输入端的信号HV_CH是CPU输出的经74LS244芯片驱动的总电压通道控制信号，据此选择导通总电压光耦隔离输入通道5。总电压量程切换电路6包括光耦器件P13和P14、电阻R14、R15、R18、R19和电位器W2、W3，本实施例的总电压量程切换电路6含有二路总电压量程处理电路，光耦器件P13输入端的信号AMP+、P14输入端的信号AMP是CPU输出的经74LS244芯片驱动的总电压量程选择控制信号，当AMP+为高，AMP-为低时，光耦器件P13截止，P14导通，选择小衰减的总电压量程处理电路，适合测试100V以下电池组的总电压。当AMP+为低，AMP-为高时，光耦器件P13导通，P14截止，选择大衰减的总电压量程处理电路，此时，可以测试100V-640V电池组的总电压。如图4所示，是CPU经74LS244驱动芯片输出的控制信号分布示意图。如图3所示，从32路光耦隔离输入通道1Single+端子和Single-端子输入的单体电池电压和从总电压光耦隔离输入通道5输入端子V+和输入端子V-输入的电池组总电压最终都输入运算放大器7，运算放大器7采用OP07运算放大器，运算放大器7出来的信号进入线性光耦隔离放大器8，线性光耦隔离放大器8是电路保证精度的器件，也是前后级隔离的器件，采用ISO122型的线性光耦器件，后级A/D转换器采用12位的A/D转换器TLC7109，可获得2mv的测试精度。

如图5所示，是输入切换控制电路的原理图，由于单体电池光耦隔离输入通道具备三十二路，而2⁵＝32，所以，CPU必须采用五个输入输出I/O口线输出单体电池通道选择信号，以选择导通32路单体电池光耦隔离输入通道1中的每一路，如图5所示，输入切换控制电路2包括输入切换块控制电路和输入切换块内控制电路，输入切换块控制电路包含块译码器IC5A和块驱动电路，输入切换块内控制电路包含块内译码器IC6和二极管，块译码器IC5A采用2/4译码器74LS139，块内译码器IC6采用3/8译码器74LS138，CPU输入输出I/O口输出的单体电池通道选择信号包括送至输入切换块控制电路的单体电池块通道选择信号Block1、Block2和送至输入切换块内控制电路的单体电池块内通道选择信号Bat_s0、Bat_s1、Bat_s2，输入切换控制电路2输出的单体电池通道控制信号包括输入切换块控制电路输出至32路光耦隔离输入通道1块选通端BLOCK_CS0、BLOCK_CS1、BLOCK_CS2、BLOCK_CS3的单体电池块通道控制信号和输入切换块内控制电路输出至32路光耦隔离输入通道1块内选通端SIG1至SIG9的单体电池块内通道控制信号，CPU输出的单体电池块通道选择信号Block1、Block2送至块译码器IC5A的输入端，块译码器IC5A的四个输出端分别通过块驱动电路连接32路光耦隔离输入通道1的块选通端BLOCK_CS0、BLOCK_CS1、BLOCK_CS2、BLOCK_CS3，考虑到块驱动时光耦器件的驱动电流需要，块驱动电路采用三极管Q1_1至Q4_1放大驱动，保证供给光耦器件8-10mA的驱动电流。CPU输出的单体电池块内通道选择信号Bat_s0、Bat_s1、Bat_s2送至块内译码器IC6的输入端，块内译码器IC6的八个输出端，每个输出端连接两个二极管的负端，这两个二极管的正端分别连接相应32路光耦隔离输入通道1的相邻块内选通端SIG1、SIG2，或SIG2、SIG3，或SIG3、SIG4，或SIG4、SIG5，或SIG5、SIG6，或SIG6、SIG7，或SIG7、SIG8，或SIG8、SIG9。块内译码器IC6的八个输出端，共连接十六个二极管，起互锁作用，保证只能两两选通32路光耦隔离输入通道1的块内光耦器件，而且仅能选通相邻的块内光耦器件，保证32路光耦隔离输入通道1的Single+端子和Single-端子输出电压是电池组其中一个单体电池的电压。

如图6所示，是本实施例输入切换控制电路的真值表，描述了选择某个单体电池和单体电池块通道选择信号Block1、Block2与单体电池块内通道选择信号Bat_s0、Bat_s1、Bat_s2的关系，单体电池块通道选择信号Block1、Block2选择32路光耦隔离输入通道1的四个块，而单体电池块内通道选择信号Bat_s0、Bat_s1、Bat_s2就是选择每个块里面的八个单体电池，刚好完成32节单体电池的输入电压选通。

本实施例的其余电路原理图，如A/D转换器、CPU及附属电路等，是本领域技术人员通晓的知识，此处不多描述。

Claims

1、一种用于各种通信基站、通信机房的电池组测试装置，其特征在于：包括多路光耦隔离输入通道、输入切换控制电路、极性切换电路、运算放大器、线性光耦隔离放大器、A/D转换器、外部输出电路、外部输入电路、CPU及附属电路：

极性切换电路，其输入两端分别输入多路光耦隔离输入通道信号输出Single+端子和Single-端子的信号，依据极性控制信号，输出两端分别输出经切换的Single+端子和Single-端子的信号；

运算放大器，其差分输入端连接极性切换电路的输出端；

线性光耦隔离放大器，其输入端连接运算放大器的输出端；

A/D转换器，其输入端连接线性光耦隔离放大器的输出端；

外部输出电路；

外部输入电路；

2、根据权利要求1所述的电池组测试装置，其特征在于：运算放大器采用OP07运算放大器，线性光耦隔离放大器采用ISO122型的线性光耦器件，A/D转换器采用12位A/D转换器TLC7109。

3、根据权利要求1所述的电池组测试装置，其特征在于：所述多路光耦隔离输入通道，其多个输入端子和对应连接的多个光耦器件分成若干块，除第一块之外的其它块，均设有一个承前启后的光耦器件，该光耦器件输出端一端连接的输入端子是前一块最后一个光耦器件输出端一端连接的输入端子，在同一块内所有光耦器件的一输入端连接该块选通端，另一输入端分别连接各自的块内选通端。

4、根据权利要求3所述的电池组测试装置，其特征在于：所述输入切换控制电路包括输入切换块控制电路和输入切换块内控制电路， CPU输出的单体电池通道选择信号包括送至输入切换块控制电路的单体电池块通道选择信号和送至输入切换块内控制电路的单体电池块内通道选择信号，输入切换控制电路输出的单体电池通道控制信号包括输入切换块控制电路输出至多路光耦隔离输入通道块选通端的单体电池块通道控制信号和输入切换块内控制电路输出至多路光耦隔离输入通道块内选通端的单体电池块内通道控制信号，所述输入切换块控制电路包含块译码器和块驱动电路，输入切换块内控制电路包含块内译码器和二极管，CPU输出的单体电池块通道选择信号送至块译码器的输入端，块译码器的多个输出端分别通过块驱动电路连接多路光耦隔离输入通道的块选通端，CPU输出的单体电池块内通道选择信号送至块内译码器的输入端，块内译码器的多个输出端，每个输出端连接两个同相二极管的一端，这两个二极管的另一端分别连接相应多路光耦隔离输入通道的相邻块内选通端。

5、根据权利要求4所述的电池组测试装置，其特征在于：所述多路光耦隔离输入通道为32路光耦隔离输入通道，共分成四块，每块设有九个输入端子和对应连接的九个光耦器件，块译码器采用2/4译码器74LS139，块驱动电路采用三极管驱动放大，块内译码器采用3/8译码器74LS138。

6、根据权利要求1所述的电池组测试装置，其特征在于：在多路光耦隔离输入通道和极性切换电路之间设有单体电池量程切换电路，该单体电池量程切换电路含有至少二路单体电池量程处理电路，CPU输出单体电池量程选择控制信号至单体电池量程切换电路中的每一路单体电池量程处理电路。

7、根据权利要求1所述的电池组测试装置，其特征在于：设有总电压光耦隔离输入通道，包括连接被测电池组两端引出线的输入端子V+、输入端子V-和二个光耦器件，输入端子V+连接一个光耦器件输出端的一端，该输出端的另一端连接运算放大器差分输入端的一端，输入端子V-连接另一个光耦器件输出端的一端，该输出端的另一端连接运算放大器差分输入端的另一端，CPU输出总电压通道控制信号至所述二个光耦器件的输入端。

8、根据权利要求7所述的电池组测试装置，其特征在于：在总电压光耦隔离输入通道还设有总电压量程切换电路，该总电压量程切换电路含有至少二路总电压量程处理电路，CPU输出总电压量程选择控制信号至总电压量程切换电路中的每一路总电压量程处理电路。

9、根据权利要求1所述的电池组测试装置，其特征在于：所述外部输出电路和外部输入电路分别为显示电路和按键输入，分别为光耦隔离控制输出和光耦隔离控制输入：CPU输出测试结果数据信号至显示电路显示，输入按键输入的按键信号；CPU经光耦隔离控制输出将测试结果数据信号送至外部设备，外部设备的信号经光耦隔离控制输入送至CPU。

10、根据权利要求1所述的电池组测试装置，其特征在于：所述外部输出电路和外部输入电路为RS485接口，为RS232接口，为连接CPU的USB接口，CPU的一个串行口经光耦隔离、RS485接口连接485总线级联，CPU的另一个串行口经光耦隔离、RS232接口连接监控中心。