本實用新型涉及一種適用于智能變電站的高精度電池巡檢測量電路的產(chǎn)品，具體涉及一種適用于智能變電站用的高精度電池巡檢測量電路。

背景技術：

隨著近幾年我國經(jīng)濟的發(fā)展，在電力、建筑等行業(yè)使用的設備越來越多，設備也越來越重要，大部分要求不間斷供電和緊急情況時可及時供電。目前，市場上通常是通過使用多節(jié)蓄電池串聯(lián)方式解決此類問題。這樣就需要及時準確的了解蓄電池組的設備狀態(tài)，以便做到緊急供電時的安全性和高可靠性。如果采用多通道蓄電池電壓采集或每節(jié)蓄電池配備檢查裝置通信，在實際應用中，不能高效、精確的采集所接入蓄電池狀態(tài)信號，在與遠端控制設備之間通信較為復雜，不能主動上送問題蓄電池告警信息。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，公開了一種適用于智能變電站用的高精度電池巡檢測量電路。通過實時采集蓄電池組內(nèi)單節(jié)蓄電池的電壓等參數(shù)來監(jiān)測和管理智能變電站內(nèi)部的直流供電系統(tǒng)，為變電站內(nèi)各類設備的安全穩(wěn)定可靠的運行保駕護航。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種適用于智能變電站用的高精度電池巡檢測量電路，包括：電源模塊、處理器模塊、多通道切換模塊、單通道電壓隔離采集模塊、溫度采集電路、串口通信模塊和顯示模塊，所述單通道電壓隔離采集模塊和溫度采集電路的輸出端連接處理器模塊，所述處理器模塊的輸出端連接多通道切換模塊、串口通信模塊和顯示模塊，所述電源模塊為處理器模塊、單通道電壓隔離采集模塊、溫度采集電路和顯示模塊供電。

進一步地，所述電源模塊包括220VDC轉12VDC輸出電路和12VDC轉5VDC輸出電路；

其中220VDC轉12VDC輸出電路將外部接入的220V直流電通過壓敏電阻RV1、限流保險絲F1與DC-DC電源轉換芯片LH05-10B12連接產(chǎn)生12VDC，DC-DC電源轉換芯片的輸出端設置退耦電容C1、C2、C3；

12VDC轉5VDC輸出電路包括前置退耦電容C5、C7，DC-DC電源轉換芯片AP1501、儲能電感L1，瞬態(tài)抑制二極管D5和輸出退耦電容C6、C8、C11，其中12VDC直流電源通過前置退耦電容C5、C7與DC-DC電源轉換芯片AP1501的輸入端連接，DC-DC電源轉換芯片AP1501的OUT端連接儲能電感L1的一端和瞬態(tài)抑制二極管D5的負極，儲能電感L1的另一端連接輸出退耦電容C6、C8、C11，瞬態(tài)抑制二極管D5的正極接地。

進一步地，所述處理器模塊采用ARM處理器芯片NUC100，電容C18、C19與晶體Y1組成了ARM處理器芯片NUC100的時鐘電路，J11為ARM處理器芯片NUC100的TTL串口調(diào)試接口，電阻R11、電容C17與D7組成了低電平復位電路，C25、C26、C27、C29為NUC100芯片的電源退耦電容。

進一步地，所述多通道切換模塊包括限流電阻R27和MOSFET繼電器G3VM-3F，處理器模塊通過GPIO口控制MOSFET繼電器G2VM-3F來實現(xiàn)單節(jié)蓄電池的正負極端口的切入與切出。

進一步地，所述單通道電壓隔離采集模塊包括SPI信號隔離芯片，直流電壓采集計量芯片和電源隔離模塊，5VDC通過電源隔離芯片使蓄電池電壓與處理器電壓之間實現(xiàn)電源隔離并產(chǎn)生5VDC_ISO為前端信號采集電路供電，并通過SPI信號隔離芯片實現(xiàn)前端SPI信號與處理器間的交互。

進一步地，所述溫度采集模塊包括溫度傳感器LM75、運算放大器LM358、電阻R17，R18，R19，R20，R21和濾波電容C29，溫度傳感器LM75的輸出端通過電阻R17與運算放大器LM358的正極輸入端連接，運算放大器的負極輸入端通過電阻R20接地，電阻R21的兩端分別連接運算放大器LM358的負極輸入端和輸出端形成反饋電路，運算放大器LM358的輸出端通過電阻R18和濾波電容C29輸出與處理器模塊連接。

進一步地，所述串口通信模塊采用ADM2582E芯片，ADM2582E芯片輸入VDD_5V和GND經(jīng)隔離后輸出VCC_485和GND_485的隔離電源，從處理器模塊輸出的TTL電平發(fā)信號：UART_TXD、收信號：UART_RXD，方向控制信號：UART_DIR經(jīng)過ADM2582E芯片輸出隔離后差分信號RS485_A+和RS485_B-，在ADM2582E芯片的輸入端和輸出端分別設置輸入端退耦電容C49、C50、C57、C58和輸出端退耦電容C53、C54。

進一步地，所述顯示模塊采用直插發(fā)光二極管，直插發(fā)光二極管的陽極經(jīng)電阻接5VDC電源，負端接處理器模塊的GPIO管腳。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：

本實用新型通過實時采集蓄電池組內(nèi)單節(jié)蓄電池的電壓等參數(shù)來監(jiān)測和管理智能變電站內(nèi)部的直流供電系統(tǒng)，為變電站內(nèi)各類設備的安全穩(wěn)定可靠的運行保駕護航。它具備單通道隔離采集蓄電池組內(nèi)任一節(jié)蓄電池的電壓值，能夠實現(xiàn)遠程通信，可通過RS485總線進行通信，可實時查看所接入蓄電池運行狀態(tài)、歷史信息以及告警等信息。該模塊將極大的方便蓄電池的管理、延長蓄電池使用壽命、提高設備用電可靠性。本實用新型具有模塊體積小，測量精度高，抗干擾能力強以及電路簡單實用，在智能用電領域有較好應用前景。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的一種適用于智能變電站用的高精度電池巡檢測量電路結構圖；

圖2為本實用新型提供的所述220VDC轉12VDC輸出電路圖；

圖3為本實用新型提供的所述12VDC轉5VDC輸出電路圖；

圖4為本實用新型提供的所述處理器模塊電路圖；

圖5為本實用新型提供的所述多通道切換電路圖；

圖6a為本實用新型提供的所述單通道電壓隔離采集模塊電路圖；

圖6b為本實用新型提供的所述單通道電壓隔離采集模塊中的SPI信號隔離電路圖；

圖7為本實用新型提供的所述溫度采集電路圖；

圖8為本實用新型提供的所述串口通信模塊電路圖；

圖9為本實用新型提供的所述顯示模塊電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例描述本實用新型具體實施方式：

參見圖1為本實用新型提供的一種適用于智能變電站用的高精度電池巡檢測量電路結構圖。

如圖1所示，一種適用于智能變電站用的高精度電池巡檢測量電路，包括：電源模塊、處理器模塊、多通道切換模塊、單通道電壓隔離采集模塊、溫度采集電路、串口通信模塊和顯示模塊，所述單通道電壓隔離采集模塊和溫度采集電路的輸出端連接處理器模塊，所述處理器模塊的輸出端連接多通道切換模塊、串口通信模塊和顯示模塊，所述電源模塊為處理器模塊、單通道電壓隔離采集模塊、溫度采集電路和顯示模塊供電。

參見圖2和圖3，其中圖2為本實用新型提供的所述220VDC轉12VDC輸出電路圖；圖3為本實用新型提供的所述12VDC轉5VDC輸出電路圖。

電源模塊由兩部分組成，一個是220VDC轉12VDC電路，另一個是12VDC轉5VDC電路。220VDC轉12VDC電路的實現(xiàn)方式是先將外部接入的220V直流電通過壓敏電阻RV1、限流保險絲F1以提升內(nèi)部電源的抗干擾能力和穩(wěn)定性，然后通過DC-D所述電源模塊由LH05-10B12芯片實現(xiàn)DC220V直流電壓轉換為DC12V，給后續(xù)電路供電；通過AP1501芯片實現(xiàn)DC12V轉換成DC5V，給處理器等電路供電，電源轉換芯片LH05-10B12產(chǎn)生12VDC，C1、C2、C3是電源轉換芯片LH05-10B12的退耦電容，12VDC轉5VDC電路的實現(xiàn)方式是通過DC-DC電源轉換芯片AP1501將12VDC轉換成5VDC，C5、C7、C6、C8、C11是電源轉換芯片AP1501的退耦電容，L1是AP1501的儲能電感，D5是瞬態(tài)抑制二極管。

圖4為本實用新型提供的所述處理器模塊電路圖。

參見圖4，處理器模塊由自帶ARM CortexM0內(nèi)核的NUC100芯片作為主處理器來實現(xiàn)單通道電池電壓采集、環(huán)境溫度采集、串口通信以及顯示等功能，電容C18、C19與晶體Y1組成了處理器的時鐘電路，J11為處理器的TTL串口調(diào)試接口，電阻R11、電容C17與D7組成了低電平復位電路，C25、C26、C27、C29為NUC100芯片的電源退耦電容。

圖5為本實用新型提供的所述多通道切換模塊電路圖。

參見圖5，處理器通過GPIO口來操作MOSFET繼電器G2VM-3F來實現(xiàn)單節(jié)蓄電池的正負極端口的切入與切出功能，U5是MOSFET繼電器G3VM-3F，R27是限流電阻。

圖6a為本實用新型提供的所述單通道電壓隔離采集模塊電路圖；圖6b為本實用新型提供的所述單通道電壓隔離采集模塊中的SPI信號隔離電路圖。

參見圖6a和圖6b，單通道電壓隔離采集模塊是由SPI信號隔離芯片ADuM3471和電壓隔離芯片JA4631實現(xiàn)SPI信號和5V直流電壓的隔離，然后在隔離端通過電阻分壓采集單個通道的蓄電池電壓值。將5VDC通過電源隔離芯片產(chǎn)生5VDC_ISO來為前端信號采集電路供電并實現(xiàn)蓄電池電壓與處理器電壓之間實現(xiàn)電源隔離，并通過SPI隔離芯片實現(xiàn)前端SPI信號與處理器間的交互。U28是直流電壓采集計量芯片，L4是電源隔離模塊，U41是SPI信號隔離芯片。

圖7為本實用新型提供的所述溫度采集電路圖。

參見圖7，溫度采集電路是通過運算放大器LM358將溫度傳感器LM75的模擬電壓值放大至處理器能夠合理處理的范圍內(nèi)，然后由處理器自帶的模數(shù)轉換器實現(xiàn)AD轉換，最終得到相應的溫度數(shù)值。該圖是將溫度傳感器LM75采集的模擬信號進行適度縮放并濾波以便在處理器的最佳處理范圍內(nèi)，實現(xiàn)模數(shù)轉換，最終獲取到實時溫度值。U4A是運算放大器LM358，R17，R18，R19，R20，R21是電阻，C29是濾波電容。

圖8為本實用新型提供的所述串口通信模塊電路圖。

參見圖8，串口通信模塊是由ADM2582E芯片實現(xiàn)TTL轉RS485差分通信信號，并實現(xiàn)串口信號的隔離。該圖是通過ADM2582E芯片實現(xiàn)，ADM2582E芯片內(nèi)部集成有隔離電源，輸入VDD_5V和GND經(jīng)隔離后輸出VCC_485和GND_485獨立電源。從ARM主控芯片輸出的TTL電平發(fā)信號：UART_TXD、收信號：UART_RXD，方向控制信號：UART_DIR經(jīng)過ADM2582E后，輸出隔離后差分信號RS485_A+和RS485_B-，C49、C50、C57和C58為輸入端退耦電容、C53和C54為輸出端退耦電容。

圖9為本實用新型提供的所述顯示模塊電路圖。

參見圖9，顯示模塊通過處理器的GPIO口電平高低的輸出來控制LED的亮滅，顯示出系統(tǒng)的工作狀態(tài)。該電路采用直插發(fā)光二極管，直插發(fā)光二極管陽極經(jīng)4.7K電阻接5VDC電源，負端接處理器模塊GPIO管腳，處理器模塊程序控制GPIO管腳高低電平控制發(fā)光二極管亮滅，高電平為亮，低電平為滅。

本實用新型適用于智能變電站的高精度電池巡檢測量電路具有模塊體積小，測量精度高，抗干擾能力強以及電路簡單實用，在智能用電領域有較好應用前景。

通過實時采集蓄電池組內(nèi)單節(jié)蓄電池的電壓等參數(shù)來監(jiān)測和管理智能變電站內(nèi)部的直流供電系統(tǒng)，為變電站內(nèi)各類設備的安全穩(wěn)定可靠的運行保駕護航。它具備單通道隔離采集蓄電池組內(nèi)任一節(jié)蓄電池的電壓值，能有效改善蓄電池內(nèi)單節(jié)電池的管理，在緊急備用電管理方面有很好的應用前景。能夠實現(xiàn)遠程通信，可通過RS485總線進行通信，可實時查看所接入蓄電池運行狀態(tài)、歷史信息以及告警等信息。該模塊將極大的方便蓄電池的管理、延長蓄電池使用壽命、提高設備用電可靠性。

上面結合附圖對本實用新型優(yōu)選實施方式作了詳細說明，但是本實用新型不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下做出各種變化。

不脫離本實用新型的構思和范圍可以做出許多其他改變和改型。應當理解，本實用新型不限于特定的實施方式，本實用新型的范圍由所附權利要求限定。