一种蓄电池组智能巡检仪的设计与实现

2013-5-3 15:12 412 0 分类: 模拟 文集: 模拟电子基础

 

http://linear.eefocus.com/article/11-05/2287011306478949_2.htm


 

        2 单体检测单元节点电路的设计

  2.1 温度采集电路

  蓄电池的温度在很大程度上影响着其工作性能,所以有必要采集蓄电池的温度信息[4]。系统对蓄电池温度进行循环检测,采集数据后,经放大、滤波和a/d转换并送到单片机,然后发送到can总线上。其温度采集电路如图3所示。其中运算放大器a1提供一个恒压,电阻r3、r4、r6和热敏电阻r5组成一个桥路,经运算放大器a2后差分输出。

 1306478915_e5448217.jpg

  2.2 电压采集电路

  系统采集单体蓄电池的电压是相对电压,为了保证电压检测的准确性和不影响系统的工作,采用光电隔离器进行隔离,经运算放大器后输入单片机。其电路结构如图4所示。

 1306478925_39f17424.jpg

  电压采样电路采用线性光耦隔离芯片hcnr201,它是一种性价比较高的模拟光电隔离器,由一个高性能的algas led和两个特性十分相近的光敏二极管pd1和pd2组成。输入光敏二极管pd1用来检测并稳定led输出光的强度,它能够很好地抑制led输出光的漂移,改善其线性度;输出光敏二极管pd2用来产生一个正比于led光强度的光电流。由于两个二极管特性相近且封装在一个集成芯片内,因此当led发光时,pd1和pd2接收到led光的数量成比例,且不受外部杂散光的干扰,所以具有很好的增益稳定性和优良的线性度。

  输入电压变化转化为电流变化,其内部呈现如下线性关系:

一种蓄电池组智能巡检仪的设计与实现

  由组成的反馈回路可以得到输入电压与输出电压之间的线性关系为:

一种蓄电池组智能巡检仪的设计与实现

  电流采样电路与电压采样电路结构类似,只是将电压信号通过电阻转化为电流信号后进行采集,本文不再赘述。

  2.3 单片机与can总线连接电路

  单片机与can总线连接电路如图5所示。

 1306478937_4d683e11.jpg

  本系统的单片机选用增强型51单片机lpc932,lpc932通过spi总线与can控制器mcp2510连接,经过高速光电隔离器6n137后连到can收发器82c250上,82c250连接在can总线上,实行差分发送和接收[5]。

  3 通信软件的编制

  系统软件包含自检程序、数显程序、滤波处理程序和通信程序等,其中通信程序是软件设计的核心和关键,通信程序主要由初始化程序、发送程序和接收程序3部分构成[6]。

  3.1 初始化程序

  初始化程序包括单片机lpc932各口的状态初始设置、堆栈的初始设置、定时器的设置、存储器的初始化、中断的初始化、串口的初始化和can控制器初始化状态的设置等,通过对can控制器控制段中的寄存器写入控制字,从而确定can控制器的工作方式,本系统采用的can控制器为mcp2510,在系统复位模式下,单片机lpc932要对mcp2510完成寄存器操作,写接收代码寄存器与接收屏蔽寄存器,确定节点要接受的信息id;写总线定时寄存器,确定总线通信波特率;写输出控制寄存器,选择正常输出控制模式。

  3.2 发送程序

  数据从mcp2510发送到can总线是由其自动完成的。lpc932发送的过程是:

  a)编辑所发送信息的标识id,然而将帧信息存入外部数据存储器之中。

 

  b)lpc932开始查询can控制器的状态寄存器的传输缓冲区状态标志位,若为0,则将信息写入mcp2510的发送缓冲区之中,然后,置命令寄存器tc位为1,发送该信息。

  3.3 接收程序

  can控制器自动完成信息从can总线到can接收缓冲区的传递,lpc932接收程序只需从接收缓冲区读取要接收的信息即可。mcp2510每成功地接受1帧信息,就把该信息存入内部的fifo中,并产生接收中断。lpc932响应中断后,将fifo内的信息读入外部ram中,然而再释放该信息所占用的mcp2510缓冲区。

  4 结束语

  本文介绍了一种基于can总线的分布式智能蓄电池巡检仪。该系统实时性好、检测精度高、易于扩展、抗干扰性好、适用性强。同时,为了更好地对蓄电池的过充电和过放电进行保护,可在系统中增加温度补偿电路,随着蓄电池应用的不断广泛,蓄电池组的检测与维护技术将是电力电子技术研究的一个热点,基于can总线的分布式蓄电池检测系统具有十分明显的优点和实际应用价值。

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