一種實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，所述電壓采集裝置包括：與蓄電池組相連，用于采集所述蓄電池組中蓄電池電壓的多路電壓采集電路；與所述多路電壓采集電路相連，用于對(duì)采集到的蓄電池電壓進(jìn)行放大和電平平移的電壓放大電路；與所述電壓放大電路相連，用于采樣經(jīng)所述電壓放大電路處理后的蓄電池電壓的電壓采樣電路；以及與所述電壓采樣電路相連，用于處理采樣后的蓄電池電壓的微控制器。本發(fā)明通過(guò)采用差分放大器對(duì)放大后的蓄電池電壓進(jìn)行電平平移處理，實(shí)現(xiàn)了蓄電池接反檢查，保護(hù)了電壓采集電路。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于蓄電池電壓采集【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]蓄電池是機(jī)車(chē)的重要組成部分:對(duì)于電力機(jī)車(chē)而言，蓄電池?fù)?dān)負(fù)升弓前和過(guò)分相時(shí)的電力來(lái)源；對(duì)于內(nèi)燃機(jī)車(chē)而言，蓄電池起著機(jī)車(chē)大電流啟動(dòng)電源的重要功能。蓄電池在實(shí)際使用中容易發(fā)生故障，機(jī)車(chē)整備或者中修時(shí)都需要對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電檢測(cè)或者容量篩選，過(guò)程中都需要監(jiān)測(cè)每節(jié)蓄電池的電壓。傳統(tǒng)的電壓采集設(shè)備可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每節(jié)蓄電池的電壓，維修人員在維修或更換蓄電池時(shí)，可能會(huì)因粗心造成蓄電池接反，此時(shí)，傳統(tǒng)的電壓采集設(shè)備無(wú)法檢測(cè)出接反的蓄電池電壓，甚至?xí)驗(yàn)闄z測(cè)接反的蓄電池造成采集芯片的損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于此，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置及系統(tǒng)，目的在于檢測(cè)出接反蓄電池，保護(hù)電壓采集設(shè)備。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，包括:
[0006]與蓄電池組相連，用于采集所述蓄電池組中蓄電池電壓的多路電壓采集電路；
[0007]與所述多路電壓采集電路相連，用于對(duì)采集到的蓄電池電壓進(jìn)行放大和電平平移的電壓放大電路；
[0008]與所述電壓放大電路相連，用于采樣經(jīng)所述電壓放大電路處理后的蓄電池電壓的電壓采樣電路；以及
[0009]與所述電壓采樣電路相連，用于處理采樣后的蓄電池電壓的微控制器。
[0010]進(jìn)一步地，還包括分壓電路，用于將蓄電池電壓進(jìn)行分壓處理；所述分壓電路的輸入端與所述蓄電池組中一節(jié)蓄電池的正極相連，所述分壓電路的輸出端與所述多路電壓采集電路相連。
[0011]進(jìn)一步地，還包括設(shè)置在所述電壓采集電路和微控制器之間的電氣隔離電路。
[0012]進(jìn)一步地，還包括參考電壓電路，所述參考電壓電路為所述電壓放大電路提供電平平移處理時(shí)的參考電壓，以及為所述電壓采樣電路提供電源電壓及采樣參考電壓。
[0013]進(jìn)一步地，所述多路電壓采集電路包括第一復(fù)用開(kāi)關(guān)和第二復(fù)用開(kāi)關(guān)；所述第一復(fù)用開(kāi)關(guān)和所述第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的受控端與所述微控制器的控制端連接；所述第一復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸入端接在所述蓄電池組中不同蓄電池的正極上，所述第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸入端接在對(duì)應(yīng)所述不同蓄電池的負(fù)極上；所述第一復(fù)用開(kāi)關(guān)和所述第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸出端連接到所述電壓放大電路的輸入端。
[0014]進(jìn)一步地，所述電壓放大電路包括差分放大器；所述差分放大器的正輸入端接所述第一復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸出端，所述差分放大器的負(fù)輸入端接所述第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸出端；所述差分放大器的兩增益端之間設(shè)置有增益電阻；所述差分放大器的參考電壓端外接參考電壓；所述差分放大器的輸出端接所述電壓采樣電路的輸入端。
[0015]進(jìn)一步地，所述參考電壓電路包括用于輸出參考電壓的電壓基準(zhǔn)芯片、用于分壓的排阻和用于降低輸出電阻的運(yùn)算放大器；所述電壓基準(zhǔn)芯片的輸出端與所述電壓采樣電路的電源電壓端以及采樣參考電壓端連接。
[0016]進(jìn)一步地，所述電氣隔離電路包括四通道數(shù)字隔離器。
[0017]進(jìn)一步地，所述電壓采樣電路通過(guò)串行外設(shè)接口與所述微控制器相連。
[0018]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集系統(tǒng)，包括至少一個(gè)上述一方面中的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，所述實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置連接到主控計(jì)算機(jī)上。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是:
[0020]本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置及系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的電壓采集裝置及系統(tǒng)相比，采用差分放大器對(duì)放大后的蓄電池電壓進(jìn)行電平平移處理，實(shí)現(xiàn)了蓄電池接反檢查，保護(hù)了電壓采集電路；然后在多路電壓采集電路前采用分壓電路，衰減共模電壓到電路允許的范圍內(nèi)，保護(hù)了多路電壓采集電路；而且電壓采樣電路與微控制器通過(guò)電氣隔離電路進(jìn)行通訊，避免了數(shù)字集成芯片對(duì)模擬電路芯片的噪聲干擾；最后將至少一個(gè)電壓采集裝置連接到主控計(jì)算機(jī)上構(gòu)成了電壓采集系統(tǒng)，使得電壓采集裝置可以采用相同的軟硬件設(shè)計(jì)，只需要設(shè)置跳線就可以通用互換，極大的方便了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、調(diào)試、組網(wǎng)和檢修等工作。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]下面將通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中:
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的多路電壓采集電路的電路圖；
[0024]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的電壓放大電路的電路圖；
[0025]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一提供的電壓采樣電路的電路圖；
[0026]圖5為本發(fā)明實(shí)施例一提供的參考電壓電路的電路圖；
[0027]圖6為本發(fā)明實(shí)施例二提供的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0028]圖7為本發(fā)明實(shí)施例二提供的分壓電路的電路圖；
[0029]圖8為本發(fā)明實(shí)施例三提供的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0030]圖9為本發(fā)明實(shí)施例三提供的電氣隔離電路的電路圖；
[0031]圖10為本發(fā)明實(shí)施例四提供的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下將參照本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，通過(guò)實(shí)施方式清楚、完整地描述本發(fā)明的技術(shù)方案，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]實(shí)施例一
[0034]圖1給出了本發(fā)明實(shí)施例一提供的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示，該電壓采集裝置包括:
[0035]與蓄電池組10相連，用于采集所述蓄電池組10中蓄電池電壓的多路電壓采集電路11 ;
[0036]與多路電壓采集電路11相連，用于對(duì)采集到的蓄電池電壓進(jìn)行放大和電平平移的電壓放大電路12 ；
[0037]與電壓放大電路12相連，用于采樣經(jīng)電壓放大電路12處理后的蓄電池電壓的電壓采樣電路13;以及
[0038]與電壓采樣電路13相連，用于處理采樣后的蓄電池電壓的微控制器14。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例一中，蓄電池組10包括至少一節(jié)蓄電池，該蓄電池可以為鉛酸電池、堿性電池或鋰電池，各蓄電池串聯(lián)成蓄電池組10。多路電壓采集電路11采用兩片復(fù)用開(kāi)關(guān)對(duì)蓄電池進(jìn)行選擇性采集，參考圖2，該多路電壓采集電路11包括第一復(fù)用開(kāi)關(guān)和第二復(fù)用開(kāi)關(guān)；第一復(fù)用開(kāi)關(guān)和第二復(fù)用開(kāi)關(guān)由微控制器14的控制端通過(guò)光耦隔離的端口AO?A3及EN端進(jìn)行控制；第一復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸入端SI?S16接在蓄電池組10中不同蓄電池的正極上，第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸入端SI?S16接在對(duì)應(yīng)上述不同蓄電池的負(fù)極上；第一復(fù)用開(kāi)關(guān)和第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的電源端V+接+15V電壓，V-接-15V電壓，電源端與地之間接0.1yF的電容，該電容作為退耦電容，減少器件噪聲對(duì)電源的影響；第一復(fù)用開(kāi)關(guān)和第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸出端D連接到電壓放大電路12的輸入端。復(fù)用開(kāi)關(guān)便于控制，只有被選通的一路電壓信號(hào)才能進(jìn)入到電壓放大電路12。
[0040]本實(shí)施例一中，電壓放大電路12采用差分放大器，參考圖3，電壓放大電路12包括差分放大器，其中+IN端為差分放大器的正輸入端,-1N端為差分放大器的負(fù)輸入端,RGl和RG2為外接電阻的增益端，REF端為參考電壓端，OUT端為輸出端；差分放大器的正輸入端接第一復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸出端，差分放大器的負(fù)輸入端接第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸出端；差分放大器的兩增益端之間接外部電阻來(lái)設(shè)置增益；差分放大器的參考電壓端接參考電壓；差分放大器的輸出端接電壓米樣電路13的輸入端。差分放大器AD620是一款低成本、高精度儀表放大器，僅需要一個(gè)外部電阻來(lái)設(shè)置增益，其電源端V+接+15V電壓，V-接-15V電壓，電源端與地之間接0.1yF的電容，該電容作為退耦電容，減少器件噪聲對(duì)電源的影響。具體操作時(shí)，正輸入端接第一復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸出端，接收一節(jié)蓄電池的正極電壓信號(hào)，負(fù)輸入端接第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸出端，接收該節(jié)蓄電池的負(fù)極電壓信號(hào)。當(dāng)參考電壓端沒(méi)有提供參考電壓時(shí)，兩路電壓信號(hào)直接經(jīng)差分放大后由輸出端輸出；當(dāng)為參考電壓端提供參考電壓時(shí)，差分放大器先對(duì)兩路電壓信號(hào)進(jìn)行差分放大得到放大電壓，再對(duì)放大電壓進(jìn)行電平平移處理，具體地，經(jīng)過(guò)電平平移處理后的電壓值為參考電壓與放大電壓的代數(shù)和，最后將得到的電壓信號(hào)由輸出端輸出。由此可以看出，經(jīng)電平平移處理后的電壓若大于參考電壓，則所測(cè)蓄電池未接反；經(jīng)電平平移處理后的電壓若小于參考電壓，則所測(cè)蓄電池接反。因此，本實(shí)施例對(duì)放大電壓進(jìn)行電平平移處理后，可實(shí)現(xiàn)蓄電池的接反檢查功能，選取合適的參考電壓，使輸出電壓不為負(fù)值，進(jìn)一步保護(hù)了電壓采集電路。[0041 ]另外，本實(shí)施例中的電壓采樣電路13采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，參考圖4，+IN端為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的輸入端，SCK為時(shí)鐘控制端，SDO為數(shù)據(jù)輸出端，CONV為受控端；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的輸入端接上述差分放大器的輸出端，電源電壓VCC和參考電壓VREF由同一外部電源提供，電源電壓VCC與地之間接0.1 μ F的電容，該電容作為退耦電容，減少器件噪聲對(duì)電源的影響；時(shí)鐘控制端、數(shù)據(jù)輸出端和受控端通過(guò)SPI與微控制器14進(jìn)行通訊。具體地，經(jīng)電平平移處理后的蓄電池電壓信號(hào)進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片后被數(shù)字化為O?4095的值，微控制器14通過(guò)SPI讀取這個(gè)值，經(jīng)過(guò)計(jì)算就可以得到蓄電池的實(shí)際電壓值。
[0042]最后，本實(shí)施例還提供了參考電壓電路，該參考電壓電路為電壓放大電12進(jìn)行電平平移處理時(shí)提供參考電壓，同時(shí)為電壓采樣電路13提供電源電壓及采樣參考電壓。參考圖5，參考電壓電路包括電壓基準(zhǔn)芯片、排阻和運(yùn)算放大器；電壓基準(zhǔn)芯片的輸出端VOUT輸出的參考電壓先經(jīng)排阻分壓，再通過(guò)運(yùn)算放大器降低其輸出電阻，最后從運(yùn)算放大器的6端輸出的電壓提供給電壓放大電路12 ;電壓基準(zhǔn)芯片的輸出端VOUT輸出的參考電壓直接提供給電壓采樣電路13。該電路中，所有地線均接單點(diǎn)地。
[0043]本發(fā)明實(shí)施例一提供的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，與傳統(tǒng)的電壓采集裝置相比，采用差分放大器對(duì)放大后的蓄電池電壓進(jìn)行電平平移處理，實(shí)現(xiàn)了蓄電池接反檢查，保護(hù)了電壓采集電路。
[0044]實(shí)施例二
[0045]圖6給出了本發(fā)明實(shí)施例二提供的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置的結(jié)構(gòu)框圖，與本發(fā)明實(shí)施例一有所不同的是:
[0046]在蓄電池組60與多路電壓采集電路62之間連接有分壓電路61，用于將蓄電池電壓進(jìn)行分壓處理。
[0047]由于機(jī)車(chē)蓄電池組電壓高達(dá)DCllOV以上，分組后每組也有幾十伏特電壓，超過(guò)了多路電壓采集電路62的允許共模電壓范圍，所以蓄電池電壓信號(hào)必須先用電阻衰減到多路電壓采集電路62允許的輸入范圍內(nèi)。分壓電路61的電路圖如圖7所示，分壓電路61的輸入端I與蓄電池組60中一節(jié)蓄電池的正極相連,分壓電路61的輸出端2端與第一復(fù)用開(kāi)關(guān)的一輸入端相連。該分壓電路61的分壓比例可以根據(jù)實(shí)際分組的蓄電池?cái)?shù)量而定，本實(shí)施例中以電力機(jī)車(chē)使用的DLM-170型蓄電池為例，12節(jié)該蓄電池為一組，該蓄電池充滿(mǎn)電后電壓接近2.2V，加上充電時(shí)線路損耗，其電壓約為2.6V，再加上裕量不超過(guò)3V。分壓電阻R102為100Κ Ω，RlOl為20Κ Ω，選取電阻RlOl兩端的電壓為衰減電壓，分壓比例為1/6。
[0048]本實(shí)施例中的12節(jié)蓄電池，每節(jié)蓄電池的正極都接有一個(gè)如圖7所示的分壓電路61，以接地的那節(jié)蓄電池為第一節(jié)蓄電池，按正序排列，第一節(jié)蓄電池上的分壓電路61的輸出端2與第一復(fù)用開(kāi)關(guān)的SI端相連，第一節(jié)蓄電池的地線與第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的SI端相連；第二節(jié)蓄電池上的分壓電路61的輸出端2與第一復(fù)用開(kāi)關(guān)的S2端相連，第一節(jié)蓄電池上的分壓電路61的輸出端2與第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的S2端相連；以此類(lèi)推，最后第十二節(jié)蓄電池上的分壓電路61的輸出端2與第一復(fù)用開(kāi)關(guān)的S12端相連,第^ 節(jié)蓄電池上的分壓電路61的輸出端2與第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的S12端相連。經(jīng)過(guò)12路分壓電路61衰減的蓄電池電壓在同一時(shí)刻只有一路被復(fù)用開(kāi)關(guān)選通進(jìn)入電壓放大電路63,本實(shí)施例中，差分放大器的放大倍數(shù)設(shè)置為5倍，經(jīng)差分放大后的蓄電池電壓為原蓄電池電壓的5/6，對(duì)于DLM-170型蓄電池，差分放大后的電壓不超過(guò)2.5V。
[0049]因此，在該實(shí)施例中，差分放大器對(duì)差分放大后的電壓進(jìn)行電平平移處理時(shí)，參考電壓電路65僅需為差分放大器提供2.5V的參考電壓,便可使差分放大器輸出的電壓為O?5V的非負(fù)值,適合電壓米樣電路64進(jìn)行米樣處理。同時(shí)，電壓米樣電路64在處理O?5V的電壓信號(hào)時(shí)，參考電壓電路65的電壓基準(zhǔn)芯片直接為其提供5V的電源電壓及米樣參考電壓。之后，經(jīng)電壓采樣電路64采樣后的電壓通過(guò)微控制器66進(jìn)行初步數(shù)據(jù)處理，若初步數(shù)據(jù)處理所得的電壓值大于2.5V，則蓄電池沒(méi)有接反，反之，蓄電池接反。再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步還原處理，可得蓄電池電壓。
[0050]本發(fā)明實(shí)施例二提供的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，與傳統(tǒng)的電壓采集裝置相比，采用差分放大器對(duì)放大后的蓄電池電壓進(jìn)行電平平移處理，實(shí)現(xiàn)了蓄電池接反檢查，保護(hù)了電壓采集電路；然后在多路電壓采集電路前采用分壓電路，衰減共模電壓到電路允許的范圍內(nèi)，保護(hù)了多路電壓采集電路。
[0051]實(shí)施例三
[0052]圖8給出了本發(fā)明實(shí)施例三提供的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置的結(jié)構(gòu)框圖，與本發(fā)明實(shí)施例二有所不同的是:
[0053]在電壓采樣電路84和微控制器87之間連接有電氣隔離電路86，用于隔離數(shù)字集成芯片對(duì)模擬電路芯片的噪聲干擾。
[0054]由于微控制器等數(shù)字集成芯片工作時(shí)鐘高達(dá)幾十上百兆赫茲，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的噪聲干擾ADC芯片等模擬電路芯片工作，為了避免這個(gè)干擾問(wèn)題，本實(shí)施例對(duì)數(shù)字電路部分和模擬電路進(jìn)行了電氣隔離。數(shù)字電路和模擬電路的供電采用不同的隔離DC/DC模塊從+24V通用工業(yè)供電獲取，微控制器87和電壓采樣電路84通過(guò)四通道數(shù)字隔離器ADUM1401來(lái)通訊。ADuM1401是采用3/1通道方向性的四通道數(shù)字隔離器，采用ADI公司iCoupler技術(shù)。這種隔離器件將高速CMOS與單芯片空芯變壓器技術(shù)融為一體，不用LED和光電二極管，因而不存在一般與光耦合器相關(guān)的設(shè)計(jì)困難。簡(jiǎn)單的iCoupler數(shù)字接口和穩(wěn)定的性能特征，可消除光耦合器通常具有的電流傳輸比不確定、非線性傳遞函數(shù)以及溫度和使用壽命影響等問(wèn)題，而且不需要外部驅(qū)動(dòng)器和其它分立器件，在信號(hào)數(shù)據(jù)速率相當(dāng)?shù)那闆r下，iCoupler器件的功耗只有光耦合器的1/10至1/6。
[0055]圖9為本發(fā)明實(shí)施例三提供的電氣隔離電路的電路圖，電氣隔離電路包括四通道數(shù)字隔離器，微控制器87通過(guò)四通道數(shù)字隔離器的VIA端由VOA端控制兩片復(fù)用開(kāi)關(guān)，四通道數(shù)字隔離器的VOB端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的受控端，四通道數(shù)字隔離器的VOC端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的時(shí)鐘控制端，四通道數(shù)字隔離器的VID端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸出端，四通道數(shù)字隔離器的VIB端、VIC端和VOD端通過(guò)SPI與微控制器14連接；微控制器87與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片通過(guò)四通道數(shù)字隔離器進(jìn)行通訊。
[0056]本發(fā)明實(shí)施例三提供的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，與傳統(tǒng)的電壓采集裝置相比，采用差分放大器對(duì)放大后的蓄電池電壓進(jìn)行電平平移處理，實(shí)現(xiàn)了蓄電池接反檢查，保護(hù)了電壓采集電路；然后在多路電壓采集電路前采用分壓電路，衰減共模電壓到電路允許的范圍內(nèi)，保護(hù)了多路電壓采集電路；而且電壓采樣電路與微控制器通過(guò)電氣隔離電路進(jìn)行通訊，避免了數(shù)字集成芯片對(duì)模擬電路芯片的噪聲干擾。
[0057]實(shí)施例四
[0058]圖10給出了本發(fā)明實(shí)施例四提供的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖10所示，該電壓采集系統(tǒng)包括:
[0059]至少一個(gè)上述實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置和主控計(jì)算機(jī)10。
[0060]M0DBUS-RTU協(xié)議的信息幀結(jié)構(gòu)，地址有8位，可以看出按照標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議可以有256個(gè)設(shè)備，實(shí)際由于總線分布電容的影響，總線最多可以有110個(gè)終端。M0DBUS-RTU是帶16位CRC校驗(yàn)數(shù)據(jù)的，循環(huán)冗余檢查(CRC)是一種數(shù)據(jù)傳輸檢錯(cuò)功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式計(jì)算，并將得到的結(jié)果附在幀的后面，接收設(shè)備也執(zhí)行類(lèi)似的算法，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。CRC的使用能有效提高通訊質(zhì)量，有效避免因其他設(shè)備的無(wú)線電干擾造成傳輸錯(cuò)誤。MODBUS協(xié)議將電池電壓映射為寄存器，可以很方便的讀取和存入數(shù)據(jù)庫(kù)，方便監(jiān)控計(jì)算機(jī)程序的編寫(xiě)。
[0061]電壓采集裝置通過(guò)基于M0DBUS-RTU的RS485總線連接到主控計(jì)算機(jī)10上，主控計(jì)算機(jī)10可以實(shí)時(shí)采集到任一組蓄電池組中的任何一節(jié)蓄電池電壓。由于總線可以多達(dá)110個(gè)，因此，用戶(hù)只需一臺(tái)主控計(jì)算機(jī)10就可以監(jiān)控整列動(dòng)車(chē)上六百多節(jié)蓄電池。
[0062]本發(fā)明實(shí)施例四提供的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的電壓采集系統(tǒng)相比，采用差分放大器對(duì)放大后的蓄電池電壓進(jìn)行電平平移處理，實(shí)現(xiàn)了蓄電池接反檢查，保護(hù)了電壓采集電路；然后在多路電壓采集電路前采用分壓電路，衰減共模電壓到電路允許的范圍內(nèi)，保護(hù)了多路電壓采集電路；而且電壓采樣電路與微控制器通過(guò)電氣隔離電路進(jìn)行通訊，避免了數(shù)字集成芯片對(duì)模擬電路芯片的噪聲干擾；最后將至少一個(gè)電壓采集裝置通過(guò)基于M0DBUS-RTU的RS485總線連接到主控計(jì)算機(jī)上構(gòu)成了電壓采集系統(tǒng)，使得電壓采集裝置可以采用相同的軟硬件設(shè)計(jì)，只需要設(shè)置跳線就可以通用互換，極大的方便了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、調(diào)試、組網(wǎng)和檢修等工作。
[0063]本發(fā)明上述實(shí)施例中，其中的第一復(fù)用開(kāi)關(guān)和第二復(fù)用開(kāi)關(guān)可以采用DG406芯片，差分放大器可以采用AD620芯片，電壓采樣電路可以采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADS7816UB，電壓基準(zhǔn)芯片可以采用REF5050芯片，排阻可以采用RN15芯片，運(yùn)算放大器可以采用0P07C芯片，四通道數(shù)字隔離器可以采用ADUM1401芯片。但本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員也可以根據(jù)實(shí)際需要，選擇其他型號(hào)的電路元件，選上述電路元件，僅為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種方式，而非對(duì)本發(fā)明的限制。
[0064]上述僅對(duì)本發(fā)明中的具體實(shí)施例加以說(shuō)明，但并不能作為本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是依據(jù)本發(fā)明中的設(shè)計(jì)精神所作出的等效變化或修飾或等比例放大或縮小等，均應(yīng)認(rèn)為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，其特征在于，所述電壓采集裝置包括: 與蓄電池組相連，用于采集所述蓄電池組中蓄電池電壓的多路電壓采集電路； 與所述多路電壓采集電路相連，用于對(duì)采集到的蓄電池電壓進(jìn)行放大和電平平移的電壓放大電路； 與所述電壓放大電路相連，用于采樣經(jīng)所述電壓放大電路處理后的蓄電池電壓的電壓采樣電路；以及 與所述電壓采樣電路相連，用于處理采樣后的蓄電池電壓的微控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，其特征在于，還包括分壓電路，用于將蓄電池電壓進(jìn)行分壓處理；所述分壓電路的輸入端與所述蓄電池組中一節(jié)蓄電池的正極相連，所述分壓電路的輸出端與所述多路電壓采集電路相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在所述電壓采集電路和微控制器之間的電氣隔離電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，其特征在于，還包括參考電壓電路，所述參考電壓電路為所述電壓放大電路提供電平平移處理時(shí)的參考電壓，以及為所述電壓采樣電路提供電源電壓及采樣參考電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，其特征在于，所述多路電壓采集電路包括第一復(fù)用開(kāi)關(guān)和第二復(fù)用開(kāi)關(guān)；所述第一復(fù)用開(kāi)關(guān)和所述第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的受控端與所述微控制器的控制端連接；所述第一復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸入端接在所述蓄電池組中不同蓄電池的正極上，所述第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸入端接在對(duì)應(yīng)所述不同蓄電池的負(fù)極上；所述第一復(fù)用開(kāi)關(guān)和所述第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸出端分別連接到所述電壓放大電路的輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，其特征在于，所述電壓放大電路包括差分放大器；所述差分放大器的正輸入端接所述第一復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸出端，所述差分放大器的負(fù)輸入端接所述第二復(fù)用開(kāi)關(guān)的輸出端；所述差分放大器的兩增益端之間設(shè)置有增益電阻；所述差分放大器的參考電壓端外接參考電壓；所述差分放大器的輸出端接所述電壓采樣電路的輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，其特征在于，所述參考電壓電路包括用于輸出參考電壓的電壓基準(zhǔn)芯片、用于分壓的排阻和用于降低輸出電阻的運(yùn)算放大器；所述電壓基準(zhǔn)芯片的輸出端與所述電壓采樣電路的電源電壓端以及采樣參考電壓端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，其特征在于，所述電氣隔離電路包括四通道數(shù)字隔離器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，其特征在于，所述電壓采樣電路通過(guò)串行外設(shè)接口與所述微控制器相連。
10.一種實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)權(quán)利要求1-9任一所述的實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置，所述實(shí)現(xiàn)蓄電池接反檢查的電壓采集裝置連接到主控計(jì)算機(jī)上。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK104297621SQ201410563024
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】黎莎, 魏偉, 鮑豐 申請(qǐng)人:北京鐵道工程機(jī)電技術(shù)研究所有限公司