蓄電池組在線監(jiān)測維護系統(tǒng)研究與設計

　　3 系統(tǒng)設計

　　3.1 硬件設計

　　本系統(tǒng)的硬件由三部分組成:單片機最小系統(tǒng)、電流/ 電壓和溫度采集電路、放電控制電路,系統(tǒng)硬件結構如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)硬件結構框圖

　　單片機最小系統(tǒng)由DS80C320、時鐘電路、復位電路、鍵盤、液晶、擴展的串行接口等組成。DS80C320是高性能的8 位CMOS 單片微型計算機,具有豐富的I/O 控制功能;片內(nèi)帶有3 個16 位定時器/ 計數(shù)器;多個中斷源;2 個串口等。外部擴展64KB 的程序存儲器AT29C512、32KB 的數(shù)據(jù)存儲器62256 以及512B 的EEPROM 參數(shù)存儲器AT24C04。系統(tǒng)采用22M 晶振、4 x 4 按鍵和5 英寸點陣式T F T 彩色液晶顯示模塊YD501。為了增強系統(tǒng)的抗干擾性,采用了MAXIM 公司的硬件看門狗芯片MAX813。

　　系統(tǒng)的采集部分采用高精度的A/D 轉換器MAX197,它具有8 通道12 位轉換精度,單5V 供電,程序可選的輸入范圍:± 10V、± 5V、0~10V、0~5V,6us 的轉換時間,100ksps 的采樣頻率,輸入多路開關具有± 16.5V 的錯誤輸入電壓保護, 自帶4. 096V 電壓基準并可向外部提供, 內(nèi)部或外部時鐘, 兩種節(jié)點模式。

　　蓄電池溫度的采集采用的是Dallas 公司的數(shù)字溫度傳感器DS1*,它具有I 2C 總線,測量溫度范圍-55°C～＋ 125°C,具有0.03125℃的分辨率,最長在1S 內(nèi)就可完成溫度的轉換, 單片機只需讀取13bi t 的轉換結果即可。用戶可在放電前設置好安全溫度,放電過程中系統(tǒng)實時采集溫度, 并與用戶設定值進行比較, 一旦超出設定值, 系統(tǒng)會自動停止放電, 以防止大電流放電對蓄電池性能的進一步損害。

　　系統(tǒng)的一路可調(diào)電流放電控制是利用斬波技術來實現(xiàn)的。本系統(tǒng)使用了TI 公司的脈寬調(diào)制器TL494 來實現(xiàn)對MO S 開關的控制, 它的工作頻率為1 k H z ～300kHz,輸出電壓達40V,輸出電流達200mA,輸出控制可選單端或推挽式。12 位D/A 轉換器MAX508 輸出模擬電壓控制PWM 控制器TL494 的第3 腳,則從TL494第9 和10 腳便會輸出脈沖寬度受控的方波,以此方波為控制信號去控制MOS 管開關,結合電容和大功率電感便可實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)的電流。其控制部分電路如圖4 所示。

圖4 PWM 控制電路.

　　本系統(tǒng)的特別之處是: 系統(tǒng)在CPU 的兩個串口基礎上實現(xiàn)了兩個RS232 接口,一個用于連接PC 機,另一個用于級聯(lián)另一個本系統(tǒng),這樣用戶就可通過PC 機對系統(tǒng)進行遠程控制,并可將系統(tǒng)內(nèi)存中記錄的數(shù)據(jù)讀取到PC 機,實時查看各項參數(shù),對電池組性能進行監(jiān)控。