線性光耦HCNR201在電池巡檢儀中的應(yīng)用

式中，分別為輸入輸出光電二極管的電流傳輸比，其典型值均為0.5%左右。因?yàn)?一般在1~20mA之間，所以一般在50uA以下；K被定義為傳輸增益，當(dāng)一只HCNR201被制造出來時，K就是一個固定的值了，HCNR201的K值約為1±0.05。再加上PD1,PD2的安裝位置的精確性以及元件先進(jìn)的封裝設(shè)計保證了HCNR201的高線性和增益的穩(wěn)定性。 1K2KFI21,PDPDII

2 硬件電路的設(shè)計

蓄電池組是由16節(jié)12V的鉛酸蓄電池組成。該硬件電路如圖3所示，它主要由三部分組成。第一部分是精密電阻分壓網(wǎng)絡(luò)和第一級運(yùn)放。第二部分是第二級運(yùn)放它通過HCNR201組成的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。第三部分是第三級運(yùn)放它將電流轉(zhuǎn)換成電壓。

圖3

圖中的網(wǎng)絡(luò)屬性B+,B-代表蓄電池組的正負(fù)極，HCNR201的前半部分采用Vcc1供電，后半部分采用Vcc供電，這樣充電器的各種干擾信號不會引入到光耦后端的系統(tǒng)，Vcc,Vcc1都是5V電源。Vcc是交流220V變換得來的，Vcc1是通過單節(jié)蓄電池變換得來的。R1,R2,R3組成精密電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，將蓄電池組192V的電壓轉(zhuǎn)換成0～3.3V(第三片運(yùn)放的輸出端接至MSP430F149的A/D接口).第一片運(yùn)放做電壓跟隨器用，在這里這一級運(yùn)放是必須加的，U1輸出的電壓雖然與R3上的電壓相等，但電壓跟隨器起到了降低阻抗的作用，避免了后級對R3的影響。電阻起限流作用，根據(jù)公式 6R

616.1RVIccF?= .................................(4)

6R一般取幾百歐，該設(shè)計中選取了200歐。

該設(shè)計中的運(yùn)放都是選用的高精度運(yùn)放LMV321。下面分析一下HCNR201的工作工程，我們將U1的電壓輸出設(shè)為,對于運(yùn)放U2，根據(jù)虛短原則，我們可得 1V

=1PDI51RV .............................. (5)

運(yùn)放U3的輸出電壓我們設(shè)為Vo，對于運(yùn)放U3,根據(jù)虛斷原則，我們可得

72*RIVPDo= ..............................(6)

再考慮(3)式可得

75171****RRVKRIKVPDo== .............. (7)

在本論文中 ，所以可得 Ω==KRR10075

11==KVVo ................................. (8)

所以此電路設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)輸入與輸出的線性變化，經(jīng)過標(biāo)定后能準(zhǔn)確測得輸入模擬量的值。

3總結(jié)

本文主要論述了電池巡檢儀中一種新的電壓檢測方法，它的硬件電路主要由線性模擬光耦HCNR201和高精度運(yùn)放LMV321組成。該設(shè)計經(jīng)過在現(xiàn)場的測試，電壓測量精度達(dá)到了%3≤的國家標(biāo)準(zhǔn)，并且長時間運(yùn)行可靠，所以該設(shè)計值得推廣。