專利名稱：一種新型直流屏蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及輸配電技術(shù)，特別涉及一種新型直流屏蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
直流屏是廣泛應(yīng)用于水力、火力發(fā)電廠，各類變電站和其它使用直流設(shè)備的用戶 (如石化、礦山、鐵路等)，為信號(hào)設(shè)備、保護(hù)、自動(dòng)裝置、事故照明及斷路器分、合閘操作提供直流電源，并在外部交流電中斷的情況下，保證由后備電源一蓄電池繼續(xù)提供直流電源的重要設(shè)備。直流屏的可靠性、安全性直接影響到電力系統(tǒng)供電的可靠性、安全性。直流屏的心臟是蓄電池，對(duì)蓄電池進(jìn)行科學(xué)的維護(hù)是直流屏的核心工作。目前還缺乏一種能夠?qū)χ绷髌列铍姵剡M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并維護(hù)的技術(shù)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提出一種新型直流屏蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池的充放電過程中的各個(gè)參數(shù)并依據(jù)這些參數(shù)對(duì)蓄電池進(jìn)行主充與浮充方式的切換， 以及對(duì)蓄電池的容量進(jìn)行評(píng)估的技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種新型直流屏蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括一個(gè)總控制模塊，所述總控制模塊包括MPU，與MPU連接的鍵盤，通過譯碼器與MPU 連接的顯示器，存儲(chǔ)器以及串行通信IC ；若干單元模塊，所述單元模塊包括用于控制的MPU、用于將電壓信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)AD轉(zhuǎn)換器、串行通信IC，還包括一充電電路，一蓄電池容量測(cè)量電路以及控制回路；485總線，所述總控制模塊與各單元模塊之間通過485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。所述總控制模塊對(duì)所有的單元模塊進(jìn)行統(tǒng)一管理，負(fù)責(zé)收集各分模塊的關(guān)鍵信息如實(shí)時(shí)的充電電壓、電流值，通過顯示器向用戶顯示，并可以通過鍵盤接收用戶的輸入信息。它與各單元模塊之間的通訊遵循Modbus協(xié)議。所述單元模塊能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)蓄電池的充放電過程中的電壓、電流大小，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行主充與浮充方式的切換，還可以對(duì)蓄電池的容量進(jìn)行評(píng)估，對(duì)每個(gè)蓄電池分別進(jìn)行充電。本實(shí)用新型給出了一種新型的直流屏蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，此方案解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中不能為每節(jié)蓄電池提供合適浮充電壓的缺點(diǎn)，更有效地保證了蓄電池的長(zhǎng)壽命運(yùn)行，并且能夠減少蓄電池的備用量，有相當(dāng)大的實(shí)用價(jià)值。

圖1是本實(shí)用新型的整體框架圖。圖2是本實(shí)用新型的總控制模塊系統(tǒng)框圖。圖3是本實(shí)用新型的單元模塊控制系統(tǒng)框圖。[0015]圖4是本實(shí)用新型單元模塊的恒流充電電路圖。圖5是本實(shí)用新型單元模塊的恒壓充電電路圖。圖6是本實(shí)用新型直流放電法測(cè)量?jī)?nèi)阻原理圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體附圖，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖1所示，本實(shí)用新型包括一個(gè)總控制模塊，若干單元模塊，總控制模塊與各單元模塊之間通過485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，各單元模塊分別連接蓄電池和220V交流電源。如圖2所示，總控制模塊該模塊主要由以下幾部分組成MPU，鍵盤，顯示器以及 TTL至485通信電平轉(zhuǎn)換芯片，根據(jù)需要還包括其它輔助芯片鎖存器、IO擴(kuò)展芯片8255以及看門狗芯片MAX706。總控制單元中的MPU選用最常用的AT89C51芯片，鍵盤由Pl 口直接擴(kuò)展，顯示屏采用液晶顯示屏，為使用時(shí)清晰，可用LED背光，由MCU發(fā)出驅(qū)動(dòng)。為使掉電后上次設(shè)定的參數(shù)不至于丟掉，本系統(tǒng)采用串行EEPROM進(jìn)行掉電前的參數(shù)存儲(chǔ)。由于單片機(jī)串行口輸出的是TTL電平，而常用的串行通信方式485要求相應(yīng)的邏輯電平，所以系統(tǒng)中必須加上TTL電平至485電平轉(zhuǎn)換芯片MAX485。如圖3所示，單元模塊采用的是單片機(jī)控制，MPU選用AT89C51，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中需要測(cè)量的信號(hào)是蓄電池電壓和電流，而這些量的變化都比較緩慢，雙積分式AD已經(jīng)能夠滿足要求，所以單元模塊中選用雙積分式AD轉(zhuǎn)換器MC14433。因?yàn)楦鲉卧K的功能是對(duì)進(jìn)行電流、電壓監(jiān)測(cè)并實(shí)現(xiàn)充電方式的自動(dòng)切換，還要對(duì)蓄電池的容量進(jìn)行評(píng)估，所以單元模塊內(nèi)還包括一個(gè)充電電路、一個(gè)容量測(cè)量電路以及相應(yīng)的控制回路。由于分站上只有AD需要與MPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并且數(shù)據(jù)線只有四條，所以本系統(tǒng)不需要采用數(shù)據(jù)總線的方式，可以通過Pl 口讀取AD的數(shù)據(jù)，從而可以把PO 口和P2 口均作為IO 口使用，甚至P3 口的RD和WR也可以IO 口使用。這樣MPU自身的IO 口已經(jīng)能夠滿足系統(tǒng)的要求，不需要再擴(kuò)展IO 口。如圖3所示，MPU的PO 口用來讀入撥碼開關(guān)設(shè)定的地址，Pl 口用來讀取AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，P2 口發(fā)出到各芯片的使能信號(hào)和到各繼電器的控制信號(hào)。AD轉(zhuǎn)換器需要外加 1. 999V基準(zhǔn)源，并要求負(fù)電源供電。這里的基準(zhǔn)源選用MC1403芯片，它可以提供2. 5V基準(zhǔn)電壓，可以通過精密電位器分壓后作為AD的基準(zhǔn)源。而負(fù)電源可以由專用的負(fù)電壓芯片 ICL7660提供，該芯片的作用是把+ 5V的電壓轉(zhuǎn)換為-5V。本實(shí)用新型中的充電電路由于只用于對(duì)一節(jié)蓄電池進(jìn)行充電，所以所選器件的參數(shù)可以降低，這也是本方案的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。本方案針對(duì)lOOah，電壓12v型蓄電池進(jìn)行設(shè)計(jì)， 充電電路分為兩部分，恒流充電電路與恒壓充電電路。其中恒流充電電路如圖4所示該恒流充電電路通過限制流經(jīng)充電三極管基極的來達(dá)到恒流的目的。因?yàn)槿龢O管的放大倍數(shù)一定，如果基極電流恒定則其集電極的電流也恒定。其工作過程如下如果通過電阻Rl的電流小于限定電流(如10A)，則Rl兩端電壓小于0. 7V，三極管TR2截止，則充電三極管TRl基極的電流由流過LM317決定。LM317在這里作為恒流源使用(因?yàn)槠銿out 與Vadj之間的電壓恒定，所以在它們中間串入一個(gè)定值電阻可以直到恒流作用)。當(dāng)流過
4Rl的電流大于IOA時(shí)，三極管TR2導(dǎo)通，導(dǎo)致流過TRl基極的電流減小，從而達(dá)到恒流目的。如圖5所示，恒壓充電電路相對(duì)比較簡(jiǎn)單，可以由一個(gè)集成三端穩(wěn)壓器構(gòu)成。蓄電池性能的評(píng)價(jià)通常是通過測(cè)量其內(nèi)阻來進(jìn)行的。當(dāng)蓄電池的蓄電能力下降時(shí)，其內(nèi)阻會(huì)增加。當(dāng)其蓄電能力降低至新蓄電池的一半時(shí)，其內(nèi)阻會(huì)增加到新蓄電池的大約2倍。在本實(shí)用新型的方案中采用直流放電法進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)量，其原理圖如圖6所示圖6中r為假定內(nèi)阻，R為外接電阻。通過測(cè)量電路斷開與接通時(shí)的電壓，可分別得出蓄電池的電動(dòng)勢(shì)E和電阻R兩端的電壓U。則由歐姆定律可得 r =(E-U) / UXR本系統(tǒng)中容量檢測(cè)電路非常簡(jiǎn)單，只要在蓄電池兩端接入一個(gè)放電電阻，定期接通檢測(cè)蓄電池兩端的壓降即可。本實(shí)用新型的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括總控制模塊軟件設(shè)計(jì)與分單元模塊軟件設(shè)計(jì)。其核心工作在于實(shí)現(xiàn)總模塊與分模塊之間的基于Modbus協(xié)議的通信?？偰K作為主機(jī)，分模塊作為從機(jī)，它們之間的數(shù)據(jù)交換是通過485總線進(jìn)行的?？偰K的功能之一是監(jiān)測(cè)鍵盤是否有鍵按下，根據(jù)鍵盤輸入信息確定顯示屏的顯示，并不斷向各分站發(fā)出查詢指令，以獲取各分站的重要數(shù)據(jù)。所以總模塊的程序由主程序和通訊子程序組成。分單元模塊的設(shè)計(jì)主要是A/D轉(zhuǎn)換讀數(shù)子程序與通訊子程序。程序進(jìn)行初始化后，開始讀取電壓與電流信號(hào)的數(shù)值。如果蓄電池電壓小于13. 5V或者充電電流大于電流限定值，則進(jìn)行恒流充電，否則進(jìn)行恒壓充電。然后判斷時(shí)間是否到了內(nèi)阻檢測(cè)時(shí)間(該時(shí)間可以自己設(shè)定，如設(shè)為每星期檢測(cè)一次或者每月檢測(cè)一次)，如果到了則進(jìn)行內(nèi)阻檢測(cè)， 否則執(zhí)行下一步，調(diào)用通訊子程序。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求1. 一種新型直流屏蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括一個(gè)總控制模塊，所述總控制模塊包括MPU，與MPU連接的鍵盤，通過譯碼器與MPU連接的顯示器，存儲(chǔ)器以及串行通信 IC ；若干單元模塊，所述單元模塊包括用于控制的MPU、用于將電壓信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)AD轉(zhuǎn)換器、串行通信IC，還包括一充電電路，一蓄電池容量測(cè)量電路以及控制回路，所述充電電路包括恒流充電電路和恒壓充電電路；485總線，所述總控制模塊與各單元模塊之間通過485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型直流屏蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)，包括一個(gè)總控制模塊，所述總控制模塊包括MPU，與MPU連接的鍵盤，通過譯碼器與MPU連接的顯示器，存儲(chǔ)器以及串行通信IC；若干單元模塊，所述單元模塊包括用于控制的MPU、用于將電壓信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)AD轉(zhuǎn)換器、串行通信IC，還包括一充電電路，一蓄電池容量測(cè)量電路以及控制回路，所述充電電路包括恒流充電電路和恒壓充電電路；485總線，所述總控制模塊與各單元模塊之間通過485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。本實(shí)用新型解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中不能為每節(jié)蓄電池提供合適浮充電壓的缺點(diǎn)，更有效地保證了蓄電池的長(zhǎng)壽命運(yùn)行，并且能夠減少蓄電池的備用量，有相當(dāng)大的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H02J7/10GK201966639SQ20102069084
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者王祖峰 申請(qǐng)人:上海納杰電氣成套有限公司