CN205157745U - 一种基于arm7的蓄电池内阻检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于ARM7的蓄电池内阻检测系统，属于蓄电池领域。本实用新型包括微处理器模块、恒流源模块、信号处理模块以及A/D转换模块。微处理器模块、恒流源模块、信号处理模块以及A/D转换模块按照顺序连接后，A/D转换模块接入微处理器模块的反馈端，形成闭环结构。本实用新型采用交流法对蓄电池加入恒电流的低频正弦信号，只要测的响应信号的电压值就可以通过欧姆定律计算出蓄电池内阻的大小，这种方法不需要蓄电池离线，降低了测量时系统断电的隐患，且不需要对蓄电池进行大电流放电，不会对蓄电池造成损伤。本实用新型采用的都是性价比较高的芯片，而且没有加入任何不必要的功能，降低了成本，使得整个系统的性价比大大提升。

Description

一种基于ARM7的蓄电池内阻检测系统

技术领域

本实用新型属于蓄电池领域，尤其涉及一种基于ARM7的蓄电池内阻检测系统。

背景技术

蓄电池的内阻指的是电流流过蓄电池内部所受到的阻力。蓄电池的内阻大小与蓄电池质量的优劣有很大关系，质量好的蓄电池和质量差的蓄电池内阻差别会非常明显。由能量消耗法则可以知道，当蓄电池向外部电路供电时，因为质量好的蓄电池其内阻小，自身的消耗很低所以可以持续的向外输出大电流进行放电；而质量差的蓄电池由于其内阻较大，在电流通过蓄电池本身是消耗掉大量的能量用来发热，所以向外部电路持续供电的能力就要差。而且蓄电池内阻大的电池当产生大量热量而来不及排出时会对蓄电池的安全产生隐患。同样，由欧姆定律可以了解当蓄电池内阻大的情况下，内阻大意味着放电时分压大，这样蓄电池在放电的过程中端电压下降很快，很快就会低于用电系统的最低电压要求从而是用电系统发生故障。

目前市面上常见的蓄电池内阻检测仪器价格较为昂贵，一般只有大规模使用或者生产蓄电池的工厂才会购买，性价比不高。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述难题，提出一种基于ARM7的蓄电池内阻检测系统。

本实用新型包括微处理器模块、恒流源模块、信号处理模块以及A/D转换模块。微处理器模块、恒流源模块、信号处理模块以及A/D转换模块按照顺序连接后，A/D转换模块接入微处理器模块的反馈端，形成闭环结构。信号处理模块包括交流放大电路、锁相放大电路和低通滤波电路，交流放大电路、锁相放大电路和低通滤波电路按照顺序连接。

微处理器模块采用的是ARM7-LPC2214芯片。

恒流源模块采用AD9833芯片输出稳定的电压信号，再经过V/I变换成稳定的恒电流信号。

AD转换模块采用的是AD7865芯片。

有益效果：1.本实用新型采用交流法对蓄电池加入恒电流的低频正弦信号，只要测的响应信号的电压值就可以通过欧姆定律计算出蓄电池内阻的大小，这种方法不需要蓄电池离线，降低了测量时系统断电的隐患，且不需要对蓄电池进行大电流放电，不会对蓄电池造成损伤。

2．本实用新型采用的都是性价比较高的芯片，而且没有加入任何不必要的功能，降低了成本，使得整个系统的性价比大大提升。

附图说明

图1为系统整体结构图。

图2为V/I变换电路图。

图3为交流放大电路图。

图4为锁相放大电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本本实用新型进行进一步的说明。

本实用新型包括微处理器模块1、恒流源模块2、信号处理模块3以及A/D转换模块4。微处理器模块1、恒流源模块2、信号处理模块3以及A/D转换模块4按照顺序连接后，A/D转换模块4接入微处理器模块1的反馈端，形成闭环结构。信号处理模块3包括交流放大电路301、锁相放大电路302和低通滤波电路303，交流放大电路301、锁相放大电路302和低通滤波电路303按照顺序连接。

微处理器模块1采用的是ARM7-LPC2214芯片。由于系统中的微处理器为LPC2214，该芯片的特点是造成了其在工作时对工作环境的要求很高，对噪声、电源、时钟、瞬态响应等方面的要求均很高。如果系统因为干扰而出现异常则会对整个结果造成影响，这时需要利用“看门狗”电路对系统进行保护。当程序正常运行时，“看门狗”会对自动的定期进行“喂狗”即定时周期性的重装，当接受到重装响应时系统得到的反馈即为处于正常运行中，如果在规定的时间内没有收到“喂狗”响应则认为系统出现异常，则通过复位芯片产生复位信息使系统重新加载运行，从而保证系统可以在长时间内稳定运行。

恒流源模块2采用AD9833芯片输出稳定的电压信号，再经过V/I变换成稳定的恒电流信号。这样设计的优势在于电路大小合适，可以直接将所需的元器件全部置于PCB板上，且方便调节信号频率使用最合适的信号作为蓄电池内阻测量的输入信号。本系统选择OPA564作为V/I变换的核心芯片，为了使响应电压不会过高、过低损伤电路，在V/I变化的输出端接入两个二极管进行保护，将响应电压限定在±12V的范围内。

信号处理模块3分为三个部分:第一部分是将蓄电池的响应交流信号通过隔直电容提取出来并进行放大，放大到合适的倍数供后续处理；第二部分是将放大后的交流信号通过锁相放大器AD630进行锁相放大处理；第三部分是将AD630锁相放大后的半波整流信号通过有源低通滤波器将其中的直流量提取出来，供后续的AD转换器使用。

如图3所示：交流放大电路301采用OP37芯片构成一个反向放大器。蓄电池本身具有直流电压，为了避免直流电压对系统的干扰，需要通过一个隔直电容将直流信号阻隔从而将响应信号提取出来。

如图4所示：锁相放大电路302采用AD630芯片，在本系统中参考信号的作用类似于开关，当参考信号电压大于0时，将交流信号同频同相放大两倍输出；当参考信号电压小于0时，将交流信号翻转后再放大两倍然后输出。图3为AD630系统连接图。

低通滤波电路303作为信号处理模块3的最后一个环节，其目的是将转换后的半波信号，通过滤波作用，从而得到平稳的、理想的信号有效值，即直流电压信号。本系统利用OP37构建有源低通滤波器。由于系统电路中低通滤波的下一级电路是A/D转换模块，A/D转换模块用的是AD公司的AD7865芯片。该芯片的输入阻抗低，只有6.5K欧姆，为了保证A/D转换模块可以正常工作，所以需要低输出阻抗的低通滤波电路。

A/D转换模块4采用的是AD7865芯片。AD转换就是模数转换，是把模拟信号转换成数字信号的仪器。成功的利用四线交流法测量蓄电池的关键，在于AD转换器的分辨率、转换速率还有AD转换器的输入范围。利用四线交流法测量蓄电池内阻，内阻的大小在毫欧数量级，因此需要高精度的AD转换器。在AD转换器之前，系统利用低通滤波器提取出信号的直流值，且有正有负。基于对蓄电池测量信号的特点，我们选择AD7865作为系统的AD转换器。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式的限制，本领域的技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于ARM7的蓄电池内阻检测系统，它包括微处理器模块、恒流源模块、信号处理模块以及A/D转换模块，其特征在于：所述微处理器模块、所述恒流源模块、所述信号处理模块以及所述A/D转换模块按照顺序连接后，所述A/D转换模块接入所述微处理器模块的反馈端，形成闭环结构；所述信号处理模块包括交流放大电路、锁相放大电路和低通滤波电路，所述交流放大电路、所述锁相放大电路和所述低通滤波电路按照顺序连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于ARM7的蓄电池内阻检测系统，其特征在于：所述微处理器模块采用的是ARM7-LPC2214芯片。

3.根据权利要求1所述的一种基于ARM7的蓄电池内阻检测系统，其特征在于：所述恒流源模块采用AD9833芯片输出稳定的电压信号，再经过V/I变换成稳定的恒电流信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于ARM7的蓄电池内阻检测系统，其特征在于：所述A/D转换模块采用的是AD7865芯片。