CN206193202U - 铅酸蓄电池智能监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种铅酸蓄电池智能监测系统,包括蓄电池数据采集模块、Zigbee‑RS232转换模块和上位机。蓄电池数据采集模块和Zigbee‑RS232转换模块之间通过Zigbee无线通讯连接,Zigbee‑RS232转换模块和上位机之间通过RS232串行通信接口连接。本实用新型能够检测单体蓄电池的电压、电流、温度等状态量,并通过LED显示器显示相关数据,对单个蓄电池的性能进行评价,并且对蓄电池组均匀一致性做出分析。监测蓄电池充放电的每个阶段的电压、电流和温度,可及时找出损坏的和性能显著降低的蓄电池,确保蓄电池组正常工作。
Description
技术领域
本实用新型属于无线传感器网络、检测技术领域,具体说是涉及一种铅酸蓄电池智能监测系统。
背景技术
蓄电池作为储存电能的装置,为用电设备提供电能。蓄电池的理论设计寿命为10-15年,而实际应用寿命却只有3-5年,更有甚者,有的蓄电池使用不到一年,其充放电性能及容量就下降到底线了。蓄电池组由多个单体蓄电池串联组成的,单个蓄电池故障也会影响到整个蓄电池组。这样的供电电源的可靠性直接影响了用电设备,甚至会造成重大的经济损失。
发明内容
发明目的
为了克服现有的蓄电池存在的问题,本实用新型提供了一种便捷、可靠的铅酸蓄电池智能监测系统。
技术方案
本发明是通过以下技术方案来实现的:
一种铅酸蓄电池智能监测系统,其特征在于:包括蓄电池数据采集模块、Zigbee-RS232转换模块和上位机;蓄电池数据采集模块和Zigbee-RS232转换模块之间通过Zigbee无线通讯连接,Zigbee-RS232转换模块和上位机之间通过RS232串行通信接口连接;蓄电池数据采集模块为一个或多个。
蓄电池数据采集模块以16位单片机作为主控芯片,包括蓄电池数据采集模块单片机、电压测量电路、电流测量电路、温度测量电路、蓄电池数据采集模块Zigbee通讯模块、蓄电池数据采集模块电源、蓄电池数据采集模块USB充电接口电路、键盘以及LCD液晶显示屏;蓄电池数据采集模块单片机分别连接电压测量电路、电流测量电路、温度测量电路、蓄电池数据采集模块Zigbee通讯模块、键盘以及LCD液晶显示屏,蓄电池数据采集模块USB充电接口电路连接蓄电池数据采集模块电源,蓄电池数据采集模块电源为蓄电池数据采集模块单片机、电压测量电路、电流测量电路、温度测量电路、蓄电池数据采集模块Zigbee通讯模块、LCD液晶显示屏、键盘提供工作电源。
Zigbee-RS232转换模块以16位单片机作为主控芯片,包括Zigbee-RS232转换模块单片机、Zigbee-RS232转换模块Zigbee通讯模块、RS232/TTL电平转换电路、Zigbee-RS232转换模块电源、Zigbee-RS232转换模块USB充电接口电路;Zigbee-RS232转换模块单片机分别连接Zigbee-RS232转换模块Zigbee通讯模块、RS232/TTL电平转换电路和Zigbee-RS232转换模块电源,RS232/TTL电平转换电路连接上位机,Zigbee-RS232转换模块USB充电接口电路连接Zigbee-RS232转换模块电源,Zigbee-RS232转换模块电源为Zigbee-RS232转换模块单片机、Zigbee-RS232转换模块Zigbee通讯模块、RS232/TTL电平转换电路提供工作电源。
蓄电池数据采集模块和Zigbee-RS232转换模块均用锂电池供电,利用USB接口电路进行充电。
优点及效果
本发明具有如下优点及有益效果:
该实用新型一种铅酸蓄电池智能监测系统,将ZigBee技术和检测技术相结合,以单片机为系统控制器,利用ZigBee无线传感器网络实现了蓄电池数据采集模块和Zigbee-RS232转换模块的远程无线通信,可根据具体的情况随时随地将蓄电池数据采集模块连入网络,能够迅速采集多个单体蓄电池的电压、电流、温度信息。通过对蓄电池进行定期检测和在线实时监测,及时发现性能降低的电池。通过对蓄电池剩余容量SOC的估算,进行蓄电池组的一致性分析,对需重点检修和更换的蓄电池作出预警提示,提高电源的可靠性,保证蓄电池组的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型蓄电池数据采集模块结构原理图。
图3为本实用新型Zigbee-RS232转换模块结构原理图。
图4为本实用新型蓄电池数据采集模块和Zigbee-RS232转换模块的单片机原理图。
图5为本实用新型蓄电池数据采集模块的电压测量电路原理图。
图6为本实用新型蓄电池数据采集模块的电流测量电路原理图。
图7为本实用新型蓄电池数据采集模块的温度测量电路原理图。
图8为本实用新型蓄电池数据采集模块的键盘电路原理图。
图9为本实用新型蓄电池数据采集模块的LCD液晶显示电路原理图。
图10为本实用新型新型蓄电池数据采集模块和Zigbee-RS232转换模块的Zigbee通信电路原理图。
图11为本实用新型Zigbee-RS232转换模块的RS232/TTL电平转换电路原理图。
图12为本实用新型电源电路原理图。
图13为本实用新型USB充电接口电路原理图。
附图标记说:
10.蓄电池数据采集模块、20.Zigbee-RS232转换模块、30.上位机、40.蓄电池数据采集模块单片机、50.电压测量电路、60.电流测量电路、70.温度测量电路、80. 蓄电池数据采集模块电源、90. 蓄电池数据采集模块USB充电接口电路、100.蓄电池数据采集模块Zigbee通信模块、110. LCD液晶显示屏、120.键盘、130.Zigbee-RS232转换模块单片机、140. Zigbee-RS232转换模块Zigbee通信模块、150. RS232/TTL电平转换电路、160.Zigbee-RS232转换模块电源、170. Zigbee-RS232转换模块USB充电接口电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明:
本实用新型提供了一种铅酸蓄电池智能监测系统,如图1中所示,主要包括蓄电池数据采集模块10、Zigbee-RS232转换模块20和上位机30,其特征在于:蓄电池数据采集模块10和Zigbee-RS232转换模块20之间通过ZigBee无线传感器网络实现无线通讯连接,Zigbee-RS232转换模块20和上位机30之间通过RS232串行通信接口通讯连接。蓄电池数据采集模块10设置为一个或多个。
如图2、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图12、图13中所示,蓄电池数据采集模块10以16位单片机作为主控芯片,包括蓄电池数据采集模块单片机40、电压测量电路50、电流测量电路60、温度测量电路70、蓄电池数据采集模块Zigbee通讯模块100、蓄电池数据采集模块电源80、蓄电池数据采集模块USB充电接口电路90、键盘120以及LCD液晶显示屏110;蓄电池数据采集模块单片机40分别连接电压测量电路50、电流测量电路60、温度测量电路70、蓄电池数据采集模块Zigbee通讯模块100、键盘120以及LCD液晶显示屏110,蓄电池数据采集模块USB充电接口电路90连接蓄电池数据采集模块电源80,蓄电池数据采集模块电源80为蓄电池数据采集模块单片机40、电压测量电路50、电流测量电路60、温度测量电路70、蓄电池数据采集模块Zigbee通讯模块100、LCD液晶显示屏110、键盘120提供工作电源。
如图3、图4、图10、图11、图12、图13中所示,Zigbee-RS232转换模块20以16位单片机作为主控芯片,包括Zigbee-RS232转换模块单片机130、Zigbee-RS232转换模块Zigbee通讯模块140、RS232/TTL电平转换电路150、Zigbee-RS232转换模块电源160、Zigbee-RS232转换模块USB充电接口电路170;Zigbee-RS232转换模块单片机130分别连接Zigbee-RS232转换模块Zigbee通讯模块140、RS232/TTL电平转换电路150和Zigbee-RS232转换模块电源160,RS232/TTL电平转换电路150连接上位机30,Zigbee-RS232转换模块USB充电接口电路170连接Zigbee-RS232转换模块电源160,Zigbee-RS232转换模块电源160为Zigbee-RS232转换模块单片机130、Zigbee-RS232转换模块Zigbee通讯模块140、RS232/TTL电平转换电路150提供工作电源。
如图4中所示,蓄电池数据采集模块单片机和Zigbee-RS232转换模块单片机采用超低功耗16位单片机。在蓄电池数据采集模块单片机中存储数据处理程序和ZigBee通讯程序,负责连接检测设备,实现数据传输和处理、实时数据的采集功能。Zigbee-RS232转换模块单片机中存储ZigBee通讯程序。
蓄电池数据采集模块10和Zigbee-RS232转换模块20均用锂电池供电,利用USB接口电路进行充电(蓄电池数据采集模块和Zigbee-RS232转换模块采用相同的电源和相同的USB接口电路)。
如图5中所示,电压测量电路,其Vout 端连接单片机的AD转换引脚端。由于蓄电池的电压为12 V,而MCU可采样转换的最大电压为3.3 V,故对电压进行调理。
如图6中所示,蓄电池数据采集模块的电流测量电路,检测电流的范围为-50~50A,Iin和Iout端串入蓄电池电路中,VIOUT端连接单片机P2.7管脚,VCC接工作电源。
如图7中所示,蓄电池数据采集模块的温度测量电路中DS18B20的数据线DQ 与单片机P2.6管脚相连接,实现温度测量值的传输。
如图8中所示,蓄电池数据采集模块共有4个键。采用独立式键盘,每个按键占用一条I/O线。当按下按钮时相应的I/O口为低电平,当松开按键时相应的I/O口为高电平,根据相应的I/O口的高低电平来判断是否有按键按下。SET 键为设置功能键,当按下该键时,系统进入设置状态,可以进行参数或密码的修改。↑↓键为加减或上下移动键。ENTER 键为确认键,当参数设定完毕后,按该键确定并跳出该设定项。
如图9中所示,蓄电池数据采集模块的LCD液晶显示屏,选用JM12864M汉字图形点阵液晶显示模块,采用并行连接方式。
如图10中所示,蓄电池数据采集模块和Zigbee-RS232转换模块的ZigBee通信模块选用符合2.4GHz IEEE802.15.4标准的射频收发器。芯片采用16MHz晶振,使用单端天线。ZigBee芯片通过4线SPI总线(SI、SO、SCLK、CSn)设置芯片的工作模式。
如图11中所示,Zigbee-RS232转换模块的RS232串口的电平标准和单片机的TTL电平不一致,因此在单片机和PC机之间的串口通讯有一个RS232/TTL电平转换电路。
如图12中所示,蓄电池数据采集模块和Zigbee-RS232转换模块采用锂电池供电方式,提供3.3V工作电源。
如图13中所示,蓄电池数据采集模块和Zigbee-RS232转换模块的锂电池采用USB充电。USB接口为4pin,其中VBUS为电源、D-为USB数据线(负)、D+为USB数据线(正)、GND为地线。
上位机中安装有智能管理系统。智能管理系统在Windows XP系统下开发,包括实时曲线、一致性分析、数据管理和系统维护等多个功能模块。上位机可根据蓄电池数据采集模块的检测数据建立相应的变化曲线,对单个蓄电池的性能进行评价,并且对蓄电池组均匀一致性做出分析。监测蓄电池充放电的每个阶段的电压、电流和温度,可及时找出损坏的和性能显著降低的蓄电池,确保蓄电池组正常工作。
Claims (4)
1.一种铅酸蓄电池智能监测系统,其特征在于:包括蓄电池数据采集模块(10)、Zigbee-RS232转换模块(20)和上位机(30);蓄电池数据采集模块(10)和Zigbee-RS232转换模块(20)之间通过Zigbee无线通讯连接,Zigbee-RS232转换模块(20)和上位机(30)之间通过RS232串行通信接口连接;蓄电池数据采集模块(10)为一个或多个。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池智能监测系统,其特征在于:蓄电池数据采集模块(10)以16位单片机作为主控芯片,包括蓄电池数据采集模块单片机(40)、电压测量电路(50)、电流测量电路(60)、温度测量电路(70)、蓄电池数据采集模块Zigbee通讯模块(100)、蓄电池数据采集模块电源(80)、蓄电池数据采集模块USB充电接口电路(90)、键盘(120)以及LCD液晶显示屏(110);蓄电池数据采集模块单片机(40)分别连接电压测量电路(50)、电流测量电路(60)、温度测量电路(70)、蓄电池数据采集模块Zigbee通讯模块(100)、键盘(120)以及LCD液晶显示屏(110),蓄电池数据采集模块USB充电接口电路(90)连接蓄电池数据采集模块电源(80),蓄电池数据采集模块电源(80)为蓄电池数据采集模块单片机(40)、电压测量电路(50)、电流测量电路(60)、温度测量电路(70)、蓄电池数据采集模块Zigbee通讯模块(100)、LCD液晶显示屏(110)、键盘(120)提供工作电源。
3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池智能监测系统,其特征在于:Zigbee-RS232转换模块(20)以16位单片机作为主控芯片,包括Zigbee-RS232转换模块单片机(130)、Zigbee-RS232转换模块Zigbee通讯模块(140)、RS232/TTL电平转换电路(150)、Zigbee-RS232转换模块电源(160)、Zigbee-RS232转换模块USB充电接口电路(170);Zigbee-RS232转换模块单片机(130)分别连接Zigbee-RS232转换模块Zigbee通讯模块(140)、RS232/TTL电平转换电路(150)和Zigbee-RS232转换模块电源(160),RS232/TTL电平转换电路(150)连接上位机(30),Zigbee-RS232转换模块USB充电接口电路(170)连接Zigbee-RS232转换模块电源(160),Zigbee-RS232转换模块电源(160)为Zigbee-RS232转换模块单片机(130)、Zigbee-RS232转换模块Zigbee通讯模块(140)、RS232/TTL电平转换电路(150)提供工作电源。
4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池智能监测系统,其特征在于:蓄电池数据采集模块(10)和Zigbee-RS232转换模块(20)均用锂电池供电,利用USB接口电路进行充电。
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WO2021022935A1 (zh) * | 2019-08-08 | 2021-02-11 | 深圳职业技术学院 | 锂电池监控系统 |
CN113267729A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-08-17 | 常州大学 | 一种基于无线传感器网络的动力电池在线监测方法 |
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