CN207457461U - 一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置，包括蓄电池，包括中央控制器及信息采集器，中央控制器与信息采集器通讯连接，中央控制器上设有报警模块，信息采集器分别与设于蓄电池上的电压检测装置、电流检测装置及温度检测装置连接。本实用新型的巡检装置采用了无线方式实现数据的传输，省去了接线的烦恼，解决了收发双方的基本通信协议，收发双方的频率分配问题。这套蓄电池组在线均衡系统对蓄电池组的电压、内阻及温度进行在线检测，实现蓄电池的自动均衡。当电池内阻超限、电压超限及温度超限时，在线均衡控制器主机发出故障报警并快速在控制器上显示并记录故障的位置，以便工作人员及时发现并排除故障。

Description

一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置。

背景技术

随着社会的不断发展，人们对电力的依赖程度也日益加深。这就对电源的稳定提出了更高的要求。在UPS系统中，蓄电池作为后备电源在系统中起着极其重要的作用。阀控铅酸蓄电池是UPS系统的后备电源，在UPS系统中，蓄电池组平时处于浮充状态，一旦市电中断，蓄电池立即开始放电。因为蓄电池平时处于充电状态，即使偶然放电，用户也很难察觉到发生故障的蓄电池，所以在电池运行过程中，监测蓄电池的健康状态成为用户最为关心的问题。目前市场上已经有一些蓄电池在线监测系统产品出售。传统的蓄电池在线监测系统只是简单地检测蓄电池组的电压，不能全面反映蓄电池的运行状态。

针对上述问题，提出本实用新型。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置。

本实用新型提供的技术方案是：一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置，包括蓄电池，包括中央控制器及信息采集器，中央控制器与信息采集器通讯连接，中央控制器上设有报警模块，信息采集器分别与设于蓄电池上的电压检测装置、电流检测装置及温度检测装置连接。

进一步的，电压检测装置为蓄电池端电压检测装置，电流检测装置为蓄电池内阻检测装置，温度检测装置为蓄电池表面温度检测装置。

进一步的，中央控制器采用STM32F429IGT6单片机，信息采集器采用STM32F103V单片机。

进一步的，中央控制器与信息采集器之间通过RS485模块通讯连接。

进一步的，RS485模块采用插拔式接口设计的MAX485模块。

进一步的，蓄电池依次串联有第一稳压芯片及第二稳压芯片，第二稳压芯片输出端分别连接电压检测装置、电流检测装置及温度检测装置。

进一步的，第一稳压芯片为LM2576，第二稳压芯片为ASM1117。

进一步的，LM2576包括连接桥U1410，所述连接桥U1410的正极连接稳压块U1404的第一端口，连接桥U1410的正极还连接并联的电解电容C1421及贴片电容C1422的一端，并联的电解电容C1421及贴片电容C1422的另一端连接稳压块U1404的第三端口，稳压块U1404的第三端口还连接电解电容C1423的一端及二极管D1409的一端，电解电容C1423的另一端连接电感L1402的一端，L1402的一端还连接稳压块U1404的第四端口，电感L1402的另一端及二极管D1409的另一端连接稳压块U1404的第二端口。

进一步的，ASM1117上的钽电容C1440的一端连接LM2576的输出端，钽电容C1440的另一端与贴片电容C1419一端相连并接地，贴片电容C1419的另一端与稳压块U201的第三端口相连，稳压块U201的第一端口连接钽电容C1418的一端，钽电容C1418的另一端连接稳压块U201的第四端口，稳压块U201的第二端口串联一个贴片电容C1420后接地。

进一步的，RS485模块中设有光电隔离电路OPTOISO1。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的巡检装置针对以往蓄电池监测系统使用有线方式实现测量数据传输的情况，采用了无线方式实现数据的传输，省去了接线的烦恼，解决了收发双方的基本通信协议，收发双方的频率分配问题。这套蓄电池组在线均衡系统对蓄电池组的电压、内阻及温度进行在线检测，实现蓄电池的自动均衡。当电池内阻超限、电压超限及温度超限时，在线均衡控制器主机发出故障报警并快速在控制器上显示并记录故障的位置，以便工作人员及时发现并排除故障。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，其中：

图1为本实用新型的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置RS485模块输出端插拔接口电路图；

图2为本实用新型的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置RS485模块输入端插拔接口电路图；

图3为本实用新型的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置的MAX485模块电路图；

图4为本实用新型的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置的电源24V转5V电路图；

图5为本实用新型的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置的电源5V转3.3V电路图；

图6为本实用新型的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置的光电隔离电路OPTOISO1电路图；

图7为本实用新型的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置的MAX232模块电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-7所示，一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置，包括蓄电池，包括中央控制器及信息采集器，中央控制器与信息采集器通讯连接，中央控制器上设有报警模块，信息采集器分别与设于蓄电池上的电压检测装置、电流检测装置及温度检测装置连接。信息采集器将各个检测装置检测的数据通过通讯模块传送给中央控制器，中央控制器通过对采样数据的分析对蓄电池进行远程监控，在中央控制器上还可以连接一个显示器，用来显示报警信号及接受到的数据分析；如果发现异常情况，中央控制器上的报警系统启动发出报警信号。信息采集器对电池电压、电流、温度等的采集，通讯模块将电池的诊断情况及相关数据上传到中央控制器。主要是对蓄电池的电压、内阻、温度以及蓄电池组充放电电流进行实时监测，根据显示器上显示的数据还可以对蓄电池剩余容量进行预测。解决了一直对蓄电池无法进行实时监测，无法准确判断蓄电池性能的问题。提高运行维护自动化水平，彻底改变传统的蓄电池维护方法。该系统试运行期间设备运行正常，达到了预定的目标，具有极大的推广价值和意义。

更优的技术方案，电压检测装置为蓄电池端电压检测装置，电流检测装置为蓄电池内阻检测装置，温度检测装置为蓄电池表面温度检测装置。蓄电池无线监测系统监测节点的主要功能是采样蓄电池的端电压、蓄电池表面温度、蓄电池内阻这三个参数。

更优的技术方案，中央控制器采用STM32F429IGT6单片机，信息采集器采用STM32F103V单片机。采用STM32F429IGT6芯片，处理的逻辑量数据加大，满足工控机的内存处理量。STM32F429IGT6芯片的性能如下：

工作电压(V)1.7～3.6

Flash(Byte)1024K

I/O 140

串口8

描述带DSP和FPU的高性能32位MCU

频率最大值(MHz)180

RAM(Byte)256K+4K

ADC通道x位(模块数)24x 12(3)

串行通讯6x SPI；1x SAI；2x I2S；3x I2C；4x USART；4x UART；2x USBOTG；2xCAN；EthernetMAC10/100；1x SDIO。

更优的技术方案，中央控制器与信息采集器之间通过RS485模块通讯连接。该模块主要包括对电池电压、电流、温度等的采集，其特点是:体积小，各模块之间采用隔离技术，安全性高，绝缘性能符合规范。对电压数据进行采集，同时外部还连接温度和电流传感器，实现对温度和电流数据的采集，中央控制器与采集模块之间通过RS485进行通讯，通过插拔接口实现485通讯，电路接口设计图见1-2，还可以采用MAX485模块实现通讯，MAX485的电路图见图3。RS485芯片采用MAX485芯片的优势，RS485类芯片采用半双工通讯方式。它完成将TTL电平转换为RS－485电平的功能。但是MAX485芯片的结构和引脚都非常简单，内部含有一个驱动器和接收器。RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可。可以串行口取电，可以驱动MAX232与MAX485实现通信。没加负载时电压有5.16V，加负载后降制3V左右。

更优的技术方案，蓄电池依次串联有第一稳压芯片及第二稳压芯片，第二稳压芯片输出端分别连接电压检测装置、电流检测装置及温度检测装置，稳定的输出电压为3.3V，还连接中央控制器。中央控制器的参考工作电压是3.3V。因此电源的输出电压必须有3.3V。为了节省硬件成本，监测节点模块从蓄电池上面取电。虽然这会增加蓄电池负担，但是整个电路设计都会简单很多。

更优的技术方案，第一稳压芯片为LM2576，第二稳压芯片为ASM1117。本装置的硬件设计方案尽量选用低功耗元器件。因此选取LM2576转5V和ASM1117转3.3V作为稳压芯片。LM2576是日前市面上常见的降压开关型集成稳压电路。它的电流输出为3A，输出电压为5V。用该器件只需少量的外围器件便可设计一出高效可靠的稳压电路。ASM1117是一种三端低压差线性稳压器件。它的输出电流可达1A,输出电压是3.3V。电源电路设计思路如下:先将24V电压信号通过LM2576稳压电路使之降为5V，然后5V电压信号通过ASM1117稳压电路，最后输出3.3V电压信号。

更优的技术方案，见图4，LM2576包括连接桥U1410，所述连接桥U1410的正极连接稳压块U1404的第一端口，连接桥U1410的正极还连接并联的电解电容C1421及贴片电容C1422的一端，并联的电解电容C1421及贴片电容C1422的另一端连接稳压块U1404的第三端口，稳压块U1404的第三端口还连接电解电容C1423的一端及二极管D1409的一端，电解电容C1423的另一端连接电感L1402的一端，L1402的一端还连接稳压块U1404的第四端口，电感L1402的另一端及二极管D1409的另一端连接稳压块U1404的第二端口，由24V降为5V。

更优的技术方案，见图5，ASM1117上的钽电容C1440的一端连接LM2576的输出端，钽电容C1440的另一端与贴片电容C1419一端相连并接地，贴片电容C1419的另一端与稳压块U201的第三端口相连，稳压块U201的第一端口连接钽电容C1418的一端，钽电容C1418的另一端连接稳压块U201的第四端口，稳压块U201的第二端口串联一个贴片电容C1420后接地，由5V降为3.3V。

更优的技术方案，RS485模块中设有光电隔离电路OPTOISO1，电路图见图6。为了对蓄电池端电压进行测量而不把现场的干扰信号带入单片机控制系统，有必要对被测信号与控制系统进行隔离。OPTOISO1是一种高精度线性光耦。它的非线性度为0.01％，频带宽带大于1MHz，传输增益为士5％。通过外接不同的分立器件，就可以实现交直流电压的光电隔离转换电路。本文选用OPTOISO1设计光电隔离电路。光电隔离电路的输入信号是经过分压之后的蓄电池端电压信号。以IN1为例调整光电隔离电路的R403和R404的参数则可以得到合适的传输增益IN1-IN21同IN1原理相同。隔离后的信号最后通过ATT7022的引脚进入STM32F103V单片机。对每个测量单元进行隔离，保证了测量的安全。该测量方法由于对蓄电池端电压为直接采样的方式，不需要大量的分压电阻，没有误差积累的情况，也没有压频转换中受温度影响的问题，从而保证了测量的精度。

中央控制器STM32F429IGT6单片机通过MAX232模块实现与打印机的连接，可以定期或者不定期将数据结果打印出来进行存档，分析电池的使用寿命，MAX232的电路图见图7。

综上所述，本实用新型的巡检装置针对以往蓄电池监测系统使用有线方式实现测量数据传输的情况，采用了无线方式实现数据的传输，省去了接线的烦恼，解决了收发双方的基本通信协议，收发双方的频率分配问题。这套蓄电池组在线均衡系统对蓄电池组的电压、内阻及温度进行在线检测，实现蓄电池的自动均衡。当电池内阻超限、电压超限及温度超限时，在线均衡控制器主机发出故障报警并快速在控制器上显示并记录故障的位置，以便工作人员及时发现并排除故障。

以上实例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置，包括蓄电池，其特征在于，包括中央控制器及信息采集器，中央控制器与信息采集器通讯连接，中央控制器上设有报警模块，信息采集器分别与设于蓄电池上的电压检测装置、电流检测装置及温度检测装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置，其特征在于，所述电压检测装置为蓄电池端电压检测装置，电流检测装置为蓄电池内阻检测装置，温度检测装置为蓄电池表面温度检测装置。

3.根据权利要求2所述的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置，其特征在于，中央控制器采用STM32F429IGT6单片机，信息采集器采用STM32F103V单片机。

4.根据权利要求3所述的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置，其特征在于，中央控制器与信息采集器之间通过RS485模块通讯连接。

5.根据权利要求4所述的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置，其特征在于，所述RS485模块为插拔式接口设计的MAX485模块。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置，在特征在于，蓄电池依次串联有第一稳压芯片及第二稳压芯片，第二稳压芯片输出端分别连接电压检测装置、电流检测装置及温度检测装置。

7.根据权利要求6所述的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置，其特征在于，第一稳压芯片为LM2576，第二稳压芯片为ASM1117。

8.根据权利要求7所述的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置，其特征在于，所述LM2576包括连接桥U1410，所述连接桥U1410的正极连接稳压块U1404的第一端口，连接桥U1410的正极还连接并联的电解电容C1421及贴片电容C1422的一端，并联的电解电容C1421及贴片电容C1422的另一端连接稳压块U1404的第三端口，稳压块U1404的第三端口还连接电解电容C1423的一端及二极管D1409的一端，电解电容C1423的另一端连接电感L1402的一端，L1402的一端还连接稳压块U1404的第四端口，电感L1402的另一端及二极管D1409的另一端连接稳压块U1404的第二端口。

9.根据权利要求8所述的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置，其特征在于，所述ASM1117上的钽电容C1440的一端连接LM2576的输出端，钽电容C1440的另一端与贴片电容C1419一端相连并接地，贴片电容C1419的另一端与稳压块U201的第三端口相连，稳压块U201的第一端口连接钽电容C1418的一端，钽电容C1418的另一端连接稳压块U201的第四端口，稳压块U201的第二端口串联一个贴片电容C1420后接地。

10.根据权利要求4或5所述的一种阀控铅酸蓄电池无线巡检装置，其特征在于，RS485模块中设有光电隔离电路OPTOISO1。