CN201181309Y - 一种差分电压检测方式的蓄电池组电压监测设备 - Google Patents

Abstract

一种差分电压检测方式的蓄电池组电压监测设备，利用差分放大技术，把蓄电池组每一个单体电池的两端电压处理后，引入到差分放大器进行差分放大，去处了蓄电池组串联电池电压值影响，从差分放大器输出端输出每一个单体电池电压值，经过通道切换电路顺序选择每一个单体电池电压值，进行AD转换器件采样，采样后数据经过数据处理器件处理后，输出其他设备显示或保存，该设备使用普通耐压器件，完成了高于器件耐压极限值的蓄电池组单体电池的电压检测，与其他蓄电池组电压监测设备相比，该设备在使用效果相同情况下，采样精度提高，成本极大降低。

Description

一种差分电压检测方式的蓄电池组电压监测设备

所属技术领域

本实用新型涉及一种蓄电池组电压监测设备，尤其是一种能用于通讯行业电源设备的蓄电池组电压监测设备。

背景技术

在通讯行业中，交换机、光端机、微波等设备使用直流-48V电源，该直流-48V电源由交流电源经过电源设备变换后提供，通讯电源系统中还设计了备用电源，备用电源是在电源的直流电路中直接并联相应电压的蓄电池组，通常蓄电池组处于浮充状态，当交流电源发生停电、断相、电压不稳时，电源设备立即停止电源变换，由蓄电池组直接放电为通讯电源提供电源，保证交换机、光端机、微波等设备不间断供电。

目前通讯行业使用的蓄电池都是采用铅酸蓄电池(以下简称蓄电池)，标称电压为2V，每组蓄电池采用24节蓄电池串连起来，合成出-48V电源，而蓄电池长期浮充状态可能导致蓄电池电压偏离正常的范围，就会造成蓄电池的过充或欠充；放电时，放电不当也会导致蓄电池工作寿命下降或损坏；所以，蓄电池组需要监测每个单体蓄电池电压情况，对充电、放电曲线进行监测，才能保证蓄电池组长期有效工作，本实用新型是一种新型电路结构的蓄电池组电压监测设备。

在现有的蓄电池组电压监测设备中，内部的芯片为低压工作，外部检测对象为-48V电压，超出了内部的芯片工作电压，设备内部模拟信号切换开关器件和AD转换器件无法直接连接蓄电池组单体电池；早期采用继电器切换方式，可以可靠隔离和切换单体电池信号，但是继电器切换速度慢，寿命短；也有采用固态继电器方式切换，但是，固态继电器存在成本高的问题，使蓄电池组电压监测设备成本提高；也有采用分压电阻降压的办法，来达到AD转换器件和模拟信号开关器件允许的工作范围，但是在降低蓄电池组电压的同时，也降低了采样分别率，降低了蓄电池组电压监测设备的精度。

实用新型内容

为降低蓄电池组电压监测设备成本，提高设备精度，本实用新型提供一种新的解决方案，解决了蓄电池组电压监测设备成本和精度问题。

所述实用新型一种差分电压检测方式的蓄电池组电压监测设备由电压差分电路、通道切换电路、采集和数据处理电路等组成，电压差分电压电路与通道切换电路连接，通道切换电路与采集和数据处理电路连接，

所述实用新型一种差分电压检测方式的蓄电池组电压监测设备中，电压差分电路把蓄电池组单体电池的对地电压(即本蓄电池组的0V电位)降低到运算放大器允许范围内，每一个差分放大器两个输入端分别输入某一个单体电池的对地电压和相邻的前一个单体电池的对地电压(效果相当于一个单体电池两端的电压)，进行差分放大，差分放大器输出端对地电压为单体电池两端的电压值，这样就去除了蓄电池组串联电池电压值影响，在线分离出蓄电池组单体电池值；由于AD转换器件输入通道数量有限，所以，差分放大器输出端连接到通道切换电路，由通道切换器件顺序切换蓄电池组单体电池值信号，切换后信号进入采集和数据处理电路，由AD转换器件采样，采样后数据传递给数据处理器件处理，处理后数据采用串行口输出，由其他设备(如计算机等)显示和保存。

附图说明

图1是本实用新型电路原理图以及连接蓄电池组示意图。

具体实施方式

如图1所示，所述实用新型由采集和数据处理电路1、通道切换电路2、电压差分电路3组成，电压差分电压电路3与通道切换电路连接2，通道切换电路2与采集和数据处理电路1连接，蓄电池组7为被实用新型所监测的设备，本实例中用四节电池的差分采集电路说明所述实用新型电路原理。

所述电压差分电路与蓄电池组是这样连接的，电池接口端子J1连接蓄电池组7，接口端子J1的1脚接蓄电池组0V电位，即第一节蓄电池BT1的负极，接口端子J1的2脚接第一节蓄电池BT1的正极，接口端子J1的3脚接第二节BT2蓄电池的正极，接口端子J1的3脚接第三节蓄电池BT3的正极，接口端子J1的4脚接第四节蓄电池BT4的正极。

所述实用新型接口端子J1的1脚接电路地线，接口端子J1的2脚接第一路差分放大电路6，接口端子J1的3脚接第二路差分放大电路，接口端子J1的4脚接第三路差分放大电路，接口端子J1的5脚接第四路差分放大电路。

现以第一路差分放大电路为例说明电路连接，接口端子J1的2脚接电阻R1、R2组成的分压电路6，电阻R1、R2分压电路6接N1A电压跟随器5，N1A电压跟随器5接N1B组成的差分放大电路4的正输入端，N1B差分放大电路4的负输入端接第一节蓄电池负极，因为第一节蓄电池负极接地，所以N1B差分放大电路4的负输入端接地，除第一节蓄电池外，其他路的差分放大电路的负输入端接前一节蓄电池负极将压后信号，N1A电压跟随器5还接N2B组成的差分放大电路的负输入端，为下一级差分放大电路提供差分信号。

所述通道切换电路2由模拟切换开关U2组成，四路差分放大电路的输出端分别连接模拟切换开关U2的四个输入端，模拟切换开关U2的输出端和模拟切换开关U2的控制端接采集和数据处理电路1。

所述采集和数据处理电路1由单片机U1、电压基准D1、电阻R25和接口端子J2组成，单片机U1为ATMEGA8，内置AD转换器件，AD转换器件输入端口中的接模拟切换开关U2的输出端，单片机U1的4个I/O端口接模拟切换开关U2的控制端，电压基准D1和电阻R25组成的电压基准电路接单片机U1的参考电压端，单片机U1的串行口连接接口端子J2。

所述实用新型的差分放大电路3和通道切换电路2在实际应用时，根据蓄电池组单体电池数量增加。

Claims (4)

1.一种差分电压检测方式的蓄电池组电压监测设备，其特征在于：由采集和数据处理电路(1)、通道切换电路(2)、电压差分电路(3)组成，电压差分电路(3)与通道切换电路(2)连接，通道切换电路(2)与采集和数据处理电路(1)连接。

2.根据权利要求1所述的差分电压检测方式的蓄电池组电压监测设备，其特征在于：所述蓄电池组接口端子0V电位脚接电路公共地线，蓄电池组接口端子其他脚顺序接对应的分压电路，各个分压电路顺序接对应的电压跟随器，电压跟随器顺序接对应的差分放大电路正输入端，差分放大电路负输入端接上一路电压跟随器，其中，第一路差分放大电路负输入端接地；通道切换电路由模拟切换开关组成，差分放大电路的输出端顺序接对应连接模拟切换开关的输入端，模拟切换开关的输出端接采集和数据处理电路，模拟切换开关的控制端接采集和数据处理电路。

3.根据权利要求2所述的差分电压检测方式的蓄电池组电压监测设备，其特征在于：所述采集和数据处理电路由单片机、电压基准、电阻和接口端子组成，单片机内置AD转换器件，AD转换器件输入端口接模拟切换开关输出端，单片机I/O端口接模拟切换开关的控制端，电压基准和电阻组成电压基准电路接单片机的参考电压端，单片机串行口接接口端子。

4.根据权利要求2所述的差分电压检测方式的蓄电池组电压监测设备，其特征在于：单片机U1为ATMEGA8。