本實(shí)用新型涉及下位機(jī)電路，具體涉及光伏電站光伏組件運(yùn)行狀況在線巡回檢測系統(tǒng)的下位機(jī)電路，該下位機(jī)用來巡回采集并實(shí)時(shí)顯示各個(gè)組件輸出的電流數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)以統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、輸出報(bào)表、故障報(bào)警等。

背景技術(shù)：

光伏電站由成千上萬片光伏組件構(gòu)成，它們安裝在室外，受雨雪風(fēng)雹、高溫酷暑的危害時(shí)常出現(xiàn)故障，如異物飄落覆蓋、組件內(nèi)部引線開路、外部接線端子松脫等等，一旦發(fā)生故障就會(huì)影響發(fā)電。然而這些故障組件混在成千上萬片光伏組件中很難被發(fā)現(xiàn)，要想找出它們困難很大。目前許多光伏電站只能靠人工定期檢測，每過三個(gè)月或半年檢測一遍，可想而知成千上萬片光伏組件全部檢測一遍工作量是很大的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于：設(shè)計(jì)一種光伏電站光伏組件運(yùn)行狀況在線巡回檢測系統(tǒng)的下位機(jī)電路，該下位機(jī)電路由微處理器（單片機(jī)）自動(dòng)控制，對光伏組件運(yùn)行狀況進(jìn)行在線巡回檢測，巡回采集并實(shí)時(shí)顯示各個(gè)組件輸出的電流值，在組件現(xiàn)場就能觀察各個(gè)組件的電流大小、出力情況，同時(shí)下位機(jī)將組件編號及其對應(yīng)的電流值通過RS-485通訊口傳輸給上位機(jī)（PC機(jī)）做進(jìn)一步處理，如統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、打印報(bào)表，故障報(bào)警等。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：該光伏電站光伏組件運(yùn)行狀況在線巡回檢測系統(tǒng)包括霍爾電流傳感器、下位機(jī)和上位機(jī)，每個(gè)被測組件配備一只霍爾電流傳感器，每32個(gè)傳感器（或被測組件）配備一臺(tái)下位機(jī)，上位機(jī)為一臺(tái)PC機(jī)；光伏組件的電流輸出線穿過霍爾電流傳感器的環(huán)形孔，霍爾電流傳感器上+5V電源、GND和信號輸出U0通過三芯電纜分別連接下位機(jī)電路中的+5V電源、地線和多路開關(guān)；下位機(jī)對霍爾電流傳感器輸出的電壓信號放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換，將組件編號及其對應(yīng)的電流值通過RS-485通訊口傳輸給上位機(jī)（PC機(jī)）；其特征是：以單片機(jī)IC05（型號為STC89C52）為核心，在單片機(jī)IC05上連接電源部分、多路開關(guān)部分、信號放大與模數(shù)轉(zhuǎn)換部分、數(shù)碼管顯示部分、通訊部分及本機(jī)地址設(shè)定部分構(gòu)成下位機(jī)電路；所述下位機(jī)電路的具體連接如下：

其中，所述電源部分連接如下：用市售輸入交流220V、輸出直流9V的電源，其正極一路接三端集成穩(wěn)壓器7805輸入端，7805輸出端得到+5V穩(wěn)壓電源；另一路接三端集成穩(wěn)壓器7806輸入端，7806的GND端串聯(lián)二極管后接地，7806的輸出端得到+6.8V穩(wěn)壓電源；+5V和+6.8V穩(wěn)壓電源分別為相關(guān)電路供電；

其中，所述多路開關(guān)部分連接如下：用霍爾電流傳感器將每片電池組件電流轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出；兩只16選1多路開關(guān)集成芯片IC3、IC4（型號均為74HC4067）的輸入端I0—I31分別接32塊組件的霍爾電流傳感器的輸出信號U0；IC3、IC4的公共端COM并聯(lián)，連接電阻R07到信號放大部分；兩只16選1多路開關(guān)由S0、S1、S2、S3四位地址碼（用于選擇不同的通路）和一位使能端EN（用于選擇不同的芯片）共五位作為選通碼，接單片機(jī)IC05的P1.0—P1.5引腳，由單片機(jī)IC5控制切換；不管選通了哪一路，哪一路的信號就接通到公共端COM，然后送信號放大與轉(zhuǎn)換部分去處理；

其中，所述信號放大與模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的連接如下：由運(yùn)算放大器IC07（型號為LM358）對經(jīng)多路開關(guān)IC3、IC4送來的霍爾電流傳感器的電壓信號進(jìn)行放大，而后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC08（型號為ADC0832）轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號送單片機(jī)處理；由可控精密集成穩(wěn)壓器IC06（型號為TL431）、電阻R01、R02、R03、電容C04構(gòu)成3V精密穩(wěn)壓源；IC06的陰極接電阻R01至+5V，陽極接地，參考極接電阻R02、R03分別到其陰極和陽極，陰極與地之間接電容C04濾波；IC06的陰極得到3V精密穩(wěn)壓源；3V精密穩(wěn)壓源串聯(lián)可調(diào)電阻W01和電阻R04到地；由電阻R04分得2.50V電壓經(jīng)電阻R05接到運(yùn)放IC07的反相輸入端（－），運(yùn)放IC07的輸出端接反饋電阻R06到反相輸入端（－）；運(yùn)放IC07的同相輸入端（＋）接電阻R07到多路開關(guān)公共端COM，同時(shí)接電阻R08到地；IC07的4腳接地，8腳接+6.8V電源；運(yùn)放IC07的輸出端串聯(lián)電阻R09到模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC08（型號為ADC0832）的輸入端2腳（CH0），同時(shí)2腳接電容C07到地，電阻R09和電容C07用于濾波；模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC08的5腳（DO）、6腳（DI）短接后接單片機(jī)的P2.0引腳，7腳（CLK）、1腳（/CS）分別接單片機(jī)IC05的P2.1、P2.2引腳；

其中，所述的數(shù)碼管顯示部分連接如下：由數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路IC09（型號為MAX7219）和2只四位一體共陰極數(shù)碼管（型號為SM420364）構(gòu)成8位LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示電路，用來顯示被測組件編號和對應(yīng)電流；IC09的18、19引腳之間接電阻R31，19腳接+5V電源，4和9腳接地，1腳（DIN）、12腳（LAOD）、13腳（CLK）分別接單片機(jī)IC05的P2.5、P2.6和P2.7引腳，筆畫輸出端和位選端分別接8位LED數(shù)碼管對應(yīng)的筆劃端和公共端；

其中，所述的通訊部分連接如下：由IC10（型號為MAX485）構(gòu)成RS-485轉(zhuǎn)換電路，將單片機(jī)IC05的串行通訊口轉(zhuǎn)換為RS-485通訊口，以便與遠(yuǎn)距離的上位機(jī)通訊；通過通訊口單片機(jī)IC05一方面接收上位機(jī)發(fā)來的指令，另一方面向上位機(jī)傳送采集的數(shù)據(jù)；IC10的1腳（RXD）與單片機(jī)的P3.0（RXD）相連，2腳（/RE）、3腳（DE）短接后與單片機(jī)的P3.5腳相連，4腳（TXD）與單片機(jī)的P3.1（TXD）相連，5腳接地，6、7腳與兩根通訊線A和B 相連，至上位機(jī)，8腳接+5V電源；

其中，所述的本機(jī)地址設(shè)定部分連接如下：由8位微型撥動(dòng)開關(guān)構(gòu)成地址設(shè)定電路，當(dāng)下位機(jī)多個(gè)共用時(shí)用來設(shè)定每個(gè)下位機(jī)的不同地址，以便上位機(jī)進(jìn)行區(qū)別；8位地址設(shè)定開關(guān)的一端接地，另一端分別接單片機(jī)IC05的P0.0—P0.7引腳，單片機(jī)的P0.0—P0.7引腳分別接一只上拉電阻到+5V電源，即排電阻RP。

其中，采用市售單電源（5V）供電霍爾電流傳感器，其內(nèi)含檢測與放大電路，將被測電流轉(zhuǎn)化為電壓信號U0輸出，被測電流為0時(shí)輸出2.50V，被測電流滿量程時(shí)輸出3.50V，分辨率1000/量程（mV/A）。

本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型的下位機(jī)安裝在組件現(xiàn)場，在現(xiàn)場直觀地觀察各個(gè)電池組件的電流大小即運(yùn)行狀況，同時(shí)又將數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控室里的PC機(jī)，在監(jiān)控室里進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、打印報(bào)表、故障報(bào)警等；

2、及時(shí)發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確定位故障組件，做到及時(shí)、準(zhǔn)確地維修故障組件，大大減少工作量；

3、在光伏組件現(xiàn)場設(shè)置若干個(gè)下位機(jī)，每臺(tái)下位機(jī)負(fù)責(zé)對32個(gè)電池組件的電流進(jìn)行巡回檢測與顯示；監(jiān)控室設(shè)置一臺(tái)上位機(jī)（PC機(jī)），各下位機(jī)通過RS-485通訊口并聯(lián)，與上位機(jī)進(jìn)行通訊，傳遞命令和檢測數(shù)據(jù)， 由上位機(jī)發(fā)現(xiàn)和定位故障組件，以便及時(shí)維修及其他處理。

附圖說明

圖1為霍爾電流傳感器安裝示意圖。

圖2為本實(shí)用新型電路原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、2所示，該光伏電站光伏組件運(yùn)行狀況在線巡回檢測系統(tǒng)包括霍爾電流傳感器、下位機(jī)和上位機(jī)，每個(gè)被測組件配備一只霍爾電流傳感器，每32個(gè)傳感器（或被測組件）配備一臺(tái)下位機(jī)，上位機(jī)為一臺(tái)PC機(jī)；光伏組件的電流輸出線穿過霍爾電流傳感器的環(huán)形孔，霍爾電流傳感器上+5V電源、GND和信號輸出U0通過三芯電纜分別連接下位機(jī)電路中的+5V電源、地線和多路開關(guān)；下位機(jī)對霍爾電流傳感器輸出的電壓信號放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換，將組件編號及其對應(yīng)的電流值通過RS-485通訊口傳輸給上位機(jī)（PC機(jī)）；其特征是：以單片機(jī)IC05（型號為STC89C52）為核心，在單片機(jī)IC05上連接電源部分、多路開關(guān)部分、信號放大與模數(shù)轉(zhuǎn)換部分、數(shù)碼管顯示部分、通訊部分及本機(jī)地址設(shè)定部分構(gòu)成下位機(jī)電路；所述下位機(jī)電路的具體連接如下：

其中，所述電源部分連接如下：用市售輸入交流220V、輸出直流9V的電源，其正極一路接三端集成穩(wěn)壓器7805輸入端，7805輸出端得到+5V穩(wěn)壓電源；另一路接三端集成穩(wěn)壓器7806輸入端，7806的GND端串聯(lián)二極管后接地，7806的輸出端得到+6.8V穩(wěn)壓電源；+5V和+6.8V穩(wěn)壓電源分別為相關(guān)電路供電；

其中，所述多路開關(guān)部分連接如下：用霍爾電流傳感器將每片電池組件電流轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出；兩只16選1多路開關(guān)集成芯片IC3、IC4（型號均為74HC4067）的輸入端I0—I31分別接32塊組件的霍爾電流傳感器的輸出信號U0；IC3、IC4的公共端COM并聯(lián)，連接電阻R07到信號放大部分；兩只16選1多路開關(guān)由S0、S1、S2、S3四位地址碼（用于選擇不同的通路）和一位使能端EN（用于選擇不同的芯片）共五位作為選通碼，接單片機(jī)IC05的P1.0—P1.5引腳，由單片機(jī)IC5控制切換；不管選通了哪一路，哪一路的信號就接通到公共端COM，然后送信號放大與轉(zhuǎn)換部分去處理；

其中，所述信號放大與模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的連接如下：由運(yùn)算放大器IC07（型號為LM358）對經(jīng)多路開關(guān)IC3、IC4送來的霍爾電流傳感器的電壓信號進(jìn)行放大，而后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC08（型號為ADC0832）轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號送單片機(jī)處理；由可控精密集成穩(wěn)壓器IC06（型號為TL431）、電阻R01、R02、R03、電容C04構(gòu)成3V精密穩(wěn)壓源；IC06的陰極接電阻R01至+5V，陽極接地，參考極接電阻R02、R03分別到其陰極和陽極，陰極與地之間接電容C04濾波；IC06的陰極得到3V精密穩(wěn)壓源；3V精密穩(wěn)壓源串聯(lián)可調(diào)電阻W01和電阻R04到地；由電阻R04分得2.50V電壓經(jīng)電阻R05接到運(yùn)放IC07的反相輸入端（－），運(yùn)放IC07的輸出端接反饋電阻R06到反相輸入端（－）；運(yùn)放IC07的同相輸入端（＋）接電阻R07到多路開關(guān)公共端COM，同時(shí)接電阻R08到地；IC07的4腳接地，8腳接+6.8V電源；運(yùn)放IC07的輸出端串聯(lián)電阻R09到模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC08（型號為ADC0832）的輸入端2腳（CH0），同時(shí)2腳接電容C07到地，電阻R09和電容C07用于濾波；模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC08的5腳（DO）、6腳（DI）短接后接單片機(jī)的P2.0引腳，7腳（CLK）、1腳（/CS）分別接單片機(jī)IC05的P2.1、P2.2引腳；

其中，所述的數(shù)碼管顯示部分連接如下：由數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路IC09（型號為MAX7219）和2只四位一體共陰極數(shù)碼管（型號為SM420364）構(gòu)成8位LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示電路，用來顯示被測組件編號和對應(yīng)電流；IC09的18、19引腳之間接電阻R31，19腳接+5V電源，4和9腳接地，1腳（DIN）、12腳（LAOD）、13腳（CLK）分別接單片機(jī)IC05的P2.5、P2.6和P2.7引腳，筆畫輸出端和位選端分別接8位LED數(shù)碼管對應(yīng)的筆劃端和公共端；

其中，所述的通訊部分連接如下：由IC10（型號為MAX485）構(gòu)成RS-485轉(zhuǎn)換電路，將單片機(jī)IC05的串行通訊口轉(zhuǎn)換為RS-485通訊口，以便與遠(yuǎn)距離的上位機(jī)通訊；通過通訊口單片機(jī)IC05一方面接收上位機(jī)發(fā)來的指令，另一方面向上位機(jī)傳送采集的數(shù)據(jù)；IC10的1腳（RXD）與單片機(jī)的P3.0（RXD）相連，2腳（/RE）、3腳（DE）短接后與單片機(jī)的P3.5腳相連，4腳（TXD）與單片機(jī)的P3.1（TXD）相連，5腳接地，6、7腳與兩根通訊線A和B 相連，至上位機(jī)，8腳接+5V電源；

其中，所述的本機(jī)地址設(shè)定部分連接如下：由8位微型撥動(dòng)開關(guān)構(gòu)成地址設(shè)定電路，當(dāng)下位機(jī)多個(gè)共用時(shí)用來設(shè)定每個(gè)下位機(jī)的不同地址，以便上位機(jī)進(jìn)行區(qū)別；8位地址設(shè)定開關(guān)的一端接地，另一端分別接單片機(jī)IC05的P0.0—P0.7引腳，單片機(jī)的P0.0—P0.7引腳分別接一只上拉電阻到+5V電源，即排電阻RP。

其中，采用市售單電源（5V）供電霍爾電流傳感器，其內(nèi)含檢測與放大電路，將被測電流轉(zhuǎn)化為電壓信號U0輸出，被測電流為0時(shí)輸出2.50V，被測電流滿量程時(shí)輸出3.50V，分辨率1000/量程（mV/A）。