CN201508409U

CN201508409U - 一种智能电池巡检仪

Info

Publication number: CN201508409U
Application number: CN2009202369316U
Authority: CN
Inventors: 罗蜂; 潘世高; 黄敏
Original assignee: Foshan Baykee Electric Power Equipments Co Ltd
Current assignee: Foshan Burke New Energy Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2009-10-10
Filing date: 2009-10-10
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2019-10-10

Abstract

一种智能电池巡检仪，包括辅助电源、操作按钮、LED状态指示电路、报警电路、LCD显示电路，其特征在于包括单片机控制电路、锁存器控制电路、RS485通讯模块、电池组光耦继电器采样电路、采样转换电路；所述LCD显示电路、所述辅助电源、所述RS485通讯模块、所述操作按钮分别所述单片机控制电路连接；所述单片机控制电路、所述锁存器控制电路、所述电池组光耦继电器采样电路、所述采样转换电路形成一个控制回路；所述LED状态指示电路和所述报警电路与所述锁存器控制电路连接。

Description

一种智能电池巡检仪

技术领域：

本实用新型涉及一种电池巡检仪，特别是涉及一种智能电池巡检仪。

背景技术：

电池巡检仪功能是对蓄电池组的单电池电压的巡检和整电池组电压的检测，主要应用于发电厂、变电站或其他行业中的直流屏内蓄电池组的电压监视。一般的电池巡检仪并不能准确的对电池组中每一只电池进行监控，电路性能稳定性不高，也不能实现远程监控和管理。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种智能电池巡检仪，实现采用MCU智能控制，并通过RS485接口将采样的数据发送到后台进行监控。

本实用新型通过以下的技术方案来实现，一种智能电池巡检仪，包括辅助电源、操作按钮、LCD显示电路，其特征在于包括单片机控制电路、锁存器控制电路、电池组光耦继电器采样电路、采样转换电路；所述LCD显示电路、所述操作按钮分别与所述单片机控制电路上相应的接口连接；所述单片机控制电路通过锁存器控制电路扩展接口，所述锁存器控制电路连接所述电池组光耦继电器采样电路，所述电池组光耦继电器采样电路根据所述单片机控制电路的指令选择测量的电池，并将测量的电池连接到所述采样转换电路；所述采样转换电路将电压、电流信号转换后连接到所述单片机控制电路的A/D接口；所述LCD显示电路与所述单片机控制电路连接，显示测量的电池的数据；所述辅助电源连接所述LCD显示电路作为电源。

本实用新型还包括有RS485通讯模块，所述RS485通讯模块与所述单片机控制电路的通讯接口连接，所述RS485通讯模块还与具有RS485通讯接口的后台连接，将工作状态和数据通过RS485接口发送到后台进行监控。

本实用新型还包括有LED状态指示电路、报警电路；所述LED状态指示电路与所述锁存器控制电路连接，显示电池的工作状态；所述报警电路与所述锁存器控制电路连接，对电池的异常状态进行报警。

本实用新型所述采样电路包括电压采样电路、电流采样电路、温度采样电路。

本实用新型所述电压采样电路包括第一运算放大器U21A、第二运算放大器U21B、二极管D10、二极管D11；电压信号经过分压电路分压后连接到所述第一运算放大器U21A的反相输入端，所述第一运算放大器U21A同相输入端连接电阻后接地；所述第一运算放大器U21A输出端正接所述二极管D11连接到所述第二运算放大器U21B的同相输入端，反接所述二极管D10连接一个电阻后连接到所述第二运算放大器U21B的反相输入端；所述第二运算放大器U21B的输出端连接分压电路后连接到所述单片机的A/D接口。

本实用新型所述锁存器控制电路包括第一锁存器芯片、第二锁存器芯片、第三锁存器芯片，所述第一锁存器芯片、所述第二锁存器芯片、所述第三锁存器芯片的八个输入引脚与所述单片机控制电路的八个I/O口连接，使能端也与所述单片机控制电路的I/O口连接，所述第一锁存器芯片、所述第二锁存器芯片、所述第三锁存器芯片的锁存信号端分别与所述单片机控制电路的I/O口连接；所述第一锁存器芯片输出一位控制信号；所述第二锁存器输出八位控制信号，所述第三锁存器输出八位控制信号。

本实用新型所述电池组光耦继电器采样电路包括第一光耦继电器，第二光耦继电器，所述第一光耦继电器的初级正极通过电阻连接到所述锁存器控制电路的一位控制信号，输入负极接地；所述第一光耦继电器的次级一个漏极通过电阻连接被测量电池的负极，一个漏极通过电阻连接所述采样电路的电压输入端；所述第二光耦继电器的初级正极通过电阻连接到所述锁存器控制电路的一位控制信号，输入负极接地；所述第二光耦继电器的次级一个漏极接地，一个漏极通过电阻连接被测量电池的正极。

现有技术相比，本实用新型具有以下特点：

1、工艺简单，电路性能稳定，成本低，操作简单；

2、通过异步串行口，实现对RS485通讯；

3、能准确地测量每一节电池。

附图说明：

图1为本实用新型一种智能电池巡检仪的结构示意图；

图2为本实用新型中RS485通讯的工作流程图；

图3为本实用新型中MCU控制和外围电路的电路图；

图4为本实用新型中采样电路的电路图；

图5为本实用新型中锁存器控制电路的电路图；

图6为本实用新型中电池组光耦继电器采样电路的电路图；

图7为本实用新型中RS485通讯电路的电路图；

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明。

如图1所示是本实用新型一种智能电池巡检仪的结构示意图。该智能电池巡检仪采用MICROCHIP公司的MCU(PIC16F73)。此单片机有8位5通道的A/D，有24个I/O，16位定时器，精简指令型，外围电路简单。

1.A/D实现对电池电压和电池温度的模数转换；

2.利用内部16位定时器，实现定时电池的巡回检测控制；

3.利用B口模拟总线外扩所锁存器。实现对电池组的巡回采样光耦继电器、指示灯和报警电路的控制；

4.异步串行口，实现对RS485通讯。

该智能电池巡检仪包括辅助电源、操作按钮、LCD显示电路，单片机控制电路、锁存器控制电路、电池组光耦继电器采样电路、采样转换电路、RS485通讯模块、LED状态指示电路、报警电路；所述LCD显示电路、所述操作按钮分别与所述单片机控制电路上相应的接口连接；所述单片机控制电路通过锁存器控制电路扩展接口，所述锁存器控制电路连接所述电池组光耦继电器采样电路，所述电池组光耦继电器采样电路根据所述单片机控制电路的指令选择测量的电池，并将测量的电池连接到所述采样转换电路；所述采样转换电路将电压、电流信号转换后连接到所述单片机控制电路的A/D接口；所述LCD显示电路与所述单片机控制电路连接，显示测量的电池的数据；所述辅助电源连接所述LCD显示电路作为电源。所述RS485通讯模块与所述单片机控制电路的通讯接口连接，所述RS485通讯模块还与具有RS485通讯接口的后台连接，将工作状态和数据通过RS485接口发送到后台进行监控。所述LED状态指示电路与所述锁存器控制电路连接，显示电池的工作状态；所述报警电路与所述锁存器控制电路连接，对电池的异常状态进行报警。

该智能电池巡检仪通过单片机控制电路控制锁存器控制电路，控制的电池组继电器采样电路巡回检测电池，每一次测量动作相邻两个光耦继电器，测量一节电池的电压、充电电流和工作温度，然后通过采样转换电路转换成绝对值送给单片机进行运算处理，再根据数据转换成显示数据用LCD显示出来，同时LED状态指示电路还将电池的工作状态通过LED指示出来，并发出相应的报警；并将工作状态和数据通过RS485接口发送到后台进行监控。辅助电源则是供给LCD显示电路工作电源。

如图2所示是RS485通讯工作流程图。单片机控制电路根据这个流程接收和发送数据到后台。

如图3所示是本实用新型中MCU控制和外围电路的电路图。

单片机U18实现对整机控制。9、10脚和外部的晶振Y1、电容C3、电容C5组成内部的时钟电路。

1脚为复位电路，上电时通过电阻R36对电容C2充电，完成复位。

2、3、4脚为内部的A/D转换，将电池电压的采样，充电电流，温度采样转换成数字信号，进行运算：AD_IN1为电池电压采样输入端，IBAT充电电流输入端，TEMP为温度采样输入端。

6脚为翻屏按钮控制脚，电阻R35为上拉电阻，当按钮开关K1没有按下时6脚为高电平，当按钮按下时6脚为低电平；单片机对6脚进行扫描执行翻屏指令。

7脚RS为LCD显示器的片选信号。

11脚OE为锁存器控制信号。

12、13、14为三个锁存器的使能信号。

15脚RW为LCD显示模块的读写信号。

16脚E为LCD显示模块的使能信号。

17、18为串行通讯口，实现和后台监控进行RS485通讯。

21-28脚为8位RB-I/O口，实现模拟总线。

如图4所示是本实用新型中采样电路的电路图。所述电压采样电路包括第一运算放大器U21A、第二运算放大器U21B、二极管D10、二极管D11；电压信号经过分压电阻R40、R41分压后连接到所述第一运算放大器U21A的反相输入端，所述第一运算放大器U21A同相输入端连接电阻R46后接地；所述第一运算放大器U21A输出端正接所述二极管D11连接到所述第二运算放大器U21B的同相输入端，反接所述二极管D10连接电阻R57后连接到所述第二运算放大器U21B的反相输入端；所述第二运算放大器U21B的输出端连接分压电阻R65、R66后连接到所述单片机的A/D接口，所述单片机的A/D接口通过电容C2接地，通过稳压管D13连接到电源。

BAT-S信号为电池巡回测量信号，极性正负变换的通过采样电路转接成绝对值送给单片机进行A/D转换。运算放大器U21及外围电路组成精密绝对值整流电路，电阻R40、电阻R41将电池的采样信号分压后绝对值转换。当输入信号为正电压时运算放大器U21A反相后二极管D10和输入信号合成为低电平，运算放大器U21B为同相放大器，输出为正电压；当输入为负电压时，运算放大器U21A反相后输出到U21B的5脚和输入信号合成为低电平，则输出为反相放大器。这样不管输入信号为正电压负电压，输出均为正电压。为通过电阻R65、R66分压后转换单片机的输入电平(AD_IN1)。

HL1为霍耳电流传感器，测量电池的充电电流，输出通过电阻R52、R53分压转换单片机的输入电平(IBAT)。单片机通过充电时的电压变化和充电电流计算电池内阻；同时对电池充电电压和电流进行积分运算计算电池的容量。

RT1为NTC温敏电阻，随温度上升阻值减小，和电阻R63的分压值上升，根据温敏电阻的温度变化曲线进行温度的测量。

如图5所示为本实用新型中锁存器控制电路的电路图。所述锁存器控制电路包括第一锁存器芯片IC3、第二锁存器芯片IC1、第三锁存器芯片IC2，所述第一锁存器芯片IC3、所述第二锁存器芯片IC1、所述第三锁存器芯片IC2的八个输入引脚与所述单片机控制电路的八个I/O口连接，使能端也与所述单片机控制电路的I/O口连接，所述第一锁存器芯片IC3、所述第二锁存器芯片IC1、所述第三锁存器芯片IC2的锁存信号端分别与所述单片机控制电路的I/O口连接；所述第一锁存器芯片IC3输出一位控制信号；所述第二锁存器IC1输出八位控制信号，所述第三锁存器IC2输出八位控制信号。

图中有第一锁存器IC3、第二锁存器IC1、第三锁存器IC2，D0-D7引脚均为总线信号，总线上并联第一锁存器IC3、第二锁存器IC1、第三锁存器IC2进行IO口的扩展，电路中的锁存器芯片为8位锁存器集成芯片，型号是74HS373，单片机控制电路通过OE脚输出使能信号，后改写总线上的位状态，然后控制对应的第一锁存器IC3、第二锁存器IC1、第三锁存器IC2的锁存控制信号LE1、LE2、LE3，这样锁存器输出的的信号就和当前总线上的信号一样然后锁存；这样只要控制个位的信号，只要将总线上的信号变化然后控制锁存就可以。这样就可以实现扩展控制信号控制。当测量更多电池节数的电池组时只需扩展锁存器数量就能实现。

如图6所示为电池组光耦继电器采样电路的电路图。所述电池组光耦继电器采样电路包括第一光耦继电器，第二光耦继电器，所述第一光耦继电器的初级正极通过电阻连接到所述锁存器控制电路的一位控制信号，输入负极接地；所述第一光耦继电器的次级一个漏极通过电阻连接被测量电池的负极，一个漏极通过电阻连接所述采样电路的电压输入端；所述第二光耦继电器的初级正极通过电阻连接到所述锁存器控制电路的一位控制信号，输入负极接地；所述第二光耦继电器的次级一个漏极接地，一个漏极通过电阻连接被测量电池的正极。

B-0～B+16为16节串联电池组的17条光耦继电器控制信号：当选择B-0和B+1为高电平，其它的信号都为低电平时，光耦继电器U16和U17同时导通，这时电池BT1的正极通过电阻R33、光耦继电器U16的内部MOSFET接地；电池BT1的正极通过电阻R34、光耦继电器U17的内部MOSFET输出到BAT-S。这样选择的是电池组的最低位的电池BT1的电压，然后通过采样转换电路转换成绝对值电压，分压后送给单片机(AD_IN1)。

B+1和B+2为高电平，其它的信号都为低电平时，光耦继电器U15和U16同时导通，这时电池BT2的正极通过电阻R32、光耦继电器U15的内部MOSFET输出到BAT-S；电池BT2的负极通过电阻R33、光耦继电器U16的内部MOSFET接地。这样选择的是电池组的最低位的电池BT2的电压，然后通过采样转换电路转换成绝对值电压，分压后送给单片机(AD_IN1)。

依次B+2和B+3控制采样BT3的电压；

B+3和B+4控制采样BT4的电压；。

B+4和B+5控制采样BT5的电压；

B+5和B+6控制采样BT6的电压；

B+6和B+7控制采样BT7的电压；

B+7和B+8控制采样BT8的电压；

B+8和B+9控制采样BT9的电压；

B+9和B+10控制采样BT10的电压；

B+10和B+11控制采样BT11的电压；

B+11和B+12控制采样BT12的电压；

B+12和B+13控制采样BT13的电压；

B+13和B+14控制采样BT14的电压；

B+14和B+15控制采样BT15的电压；

B+15和B+16控制采样BT16的电压；

如图7所示为本实用新型中RS485通讯电路的电路图。所述RS485通讯模块与所述单片机控制电路的通讯接口连接。RS485通讯电路采用专用电路MAX1487E：

1脚RO为信号输出。

2脚RE为输出使能信号。

3脚DE为输入使能信号。

4脚DI为输入信号。

5脚GND为电源地。

6脚B为RS485输出差分信号-。

7脚A为RS485输出差分信号+。

8脚VCC为电源+5V。

R68和R67为限流电阻，R71为上拉电阻，R69为下拉电阻，防止线路干扰；电感L1、L2、L3滤波电感消除信号线的杂波信号；Z1、Z2为瞬态电压抑制器，作为浪涌保护，保护U22不受浪涌电压信号损坏。

光耦U19、U20为信号隔离用，Q8为U19的驱动三极管，RO通过R55驱动。R51为限流电阻。Q9为数据发送接收控制三极管。

Claims

1.一种智能电池巡检仪，包括辅助电源、操作按钮、LCD显示电路，其特征在于包括单片机控制电路、锁存器控制电路、电池组光耦继电器采样电路、采样转换电路；所述LCD显示电路、所述操作按钮分别与所述单片机控制电路上相应的接口连接；所述单片机控制电路通过锁存器控制电路扩展接口，所述锁存器控制电路连接所述电池组光耦继电器采样电路，所述电池组光耦继电器采样电路根据所述单片机控制电路的指令选择测量的电池，并将测量的电池连接到所述采样转换电路；所述采样转换电路将电压、电流信号转换后连接到所述单片机控制电路的A/D接口；所述LCD显示电路与所述单片机控制电路连接，显示测量的电池的数据；所述辅助电源连接所述LCD显示电路作为电源。

2.根据权利要求1所述的一种智能电池巡检仪，其特征在于还包括有RS485通讯模块，所述RS485通讯模块与所述单片机控制电路的通讯接口连接，所述RS485通讯模块还与具有RS485通讯接口的后台连接，将工作状态和数据通过RS485接口发送到后台进行监控。

3.根据权利要求1所述的一种智能电池巡检仪，其特征在于还包括有LED状态指示电路、报警电路；所述LED状态指示电路与所述锁存器控制电路连接，显示电池的工作状态；所述报警电路与所述锁存器控制电路连接，对电池的异常状态进行报警。

4.根据权利要求1所述的一种智能电池巡检仪，其特征在于所述采样电路包括电压采样电路、电流采样电路、温度采样电路。

5.根据权利要求2所述的一种智能电池巡检仪，其特征在于所述电压采样电路包括第一运算放大器U21A、第二运算放大器U21B、二极管D10、二极管D11；电压信号经过分压电路分压后连接到所述第一运算放大器U21A的反相输入端，所述第一运算放大器U21A同相输入端连接电阻后接地；所述第一运算放大器U21A输出端正接所述二极管D11连接到所述第二运算放大器U21B的同相输入端，反接所述二极管D10连接一个电阻后连接到所述第二运算放大器U21B的反相输入端；所述第二运算放大器U21B的输出端连接分压电路后连接到所述单片机的A/D接口。

6.根据权利要求1所述的一种智能电池巡检仪，其特征是所述锁存器控制电路包括第一锁存器芯片、第二锁存器芯片、第三锁存器芯片，所述第一锁存器芯片、所述第二锁存器芯片、所述第三锁存器芯片的八个输入引脚与所述单片机控制电路的八个I/O口连接，使能端也与所述单片机控制电路的I/O口连接，所述第一锁存器芯片、所述第二锁存器芯片、所述第三锁存器芯片的锁存信号端分别与所述单片机控制电路的I/O口连接；所述第一锁存器芯片输出一位控制信号；所述第二锁存器输出八位控制信号，所述第三锁存器输出八位控制信号。

7.根据权利要求1所述的一种智能电池巡检仪，其特征是所述电池组光耦继电器采样电路包括第一光耦继电器，第二光耦继电器，所述第一光耦继电器的初级正极通过电阻连接到所述锁存器控制电路的一位控制信号，输入负极接地；所述第一光耦继电器的次级一个漏极通过电阻连接被测量电池的负极，一个漏极通过电阻连接所述采样电路的电压输入端；所述第二光耦继电器的初级正极通过电阻连接到所述锁存器控制电路的一位控制信号，输入负极接地；所述第二光耦继电器的次级一个漏极接地，一个漏极通过电阻连接被测量电池的正极。