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蓄電池多功能自動(dòng)監(jiān)測儀的制作方法

文檔序號(hào):6134776閱讀:187來源:國知局
專利名稱:蓄電池多功能自動(dòng)監(jiān)測儀的制作方法
專利說明 本實(shí)用新型涉及電測器具,更具體地說是一種蓄電池在線或不在線多功能自動(dòng)監(jiān)測儀。
在公知的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測儀中,雖然也具有群體(30節(jié)以下)單體(一般為2V)自動(dòng)檢測節(jié)電壓、聲光告警等功能,有的還設(shè)有微機(jī)接口對(duì)測得的電壓值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示、打印,這無疑對(duì)監(jiān)視蓄電池組的安全運(yùn)行提供了方便和保證。但是,縱觀這些測量儀器,基本上僅能檢測每節(jié)為2V電壓的蓄電池,不能進(jìn)行多種節(jié)電壓例如每節(jié)為1.25V、6V、12V等的測量,且單機(jī)測量路數(shù)最多為30路,要測量30路以上的蓄電池組,必要多臺(tái)機(jī)組串聯(lián)使用,諸如供電系統(tǒng)使用的180節(jié)組的蓄電池組,必須用8臺(tái)24節(jié)的監(jiān)測儀串聯(lián)才夠用,這不僅增加了成本、降低檢測的可靠性,而且接線復(fù)雜。此外,所有現(xiàn)有的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測儀都不具備單節(jié)蓄電池的容量、各種節(jié)電壓值、總電流測量功能。此外,眾所周知,蓄電池的正、負(fù)極板是由絕緣的欄柵分隔置于用絕緣材料制作并裝有電解液的容器中,且加蓋封閉,特別是應(yīng)用在發(fā)電廠、變電站中的蓄電池,要求很嚴(yán)格,無論是正極還是負(fù)極,都不允許直接接大地,如果電解液因某種原因滲漏、溢出而與大地連接,將會(huì)引起直流系統(tǒng)內(nèi)部短路,造成的危害是相當(dāng)大的、所以必須經(jīng)常對(duì)蓄電池有無接地現(xiàn)象進(jìn)行檢查,而在現(xiàn)有的監(jiān)測儀器中,亦無該功能,因此,使用范圍受到限制。
本實(shí)用新型的目的是提供一種單機(jī)對(duì)特多節(jié)(128節(jié)以上)蓄電池組進(jìn)行視控的多功能自動(dòng)監(jiān)測儀,它能實(shí)時(shí)地對(duì)在線或不在線工作的蓄電池組的各種節(jié)電壓、容量、總電流、有無接地現(xiàn)象進(jìn)行檢查,客觀反映出蓄電池的質(zhì)量。
為了完成上述任務(wù),本實(shí)用新型采取的技術(shù)解決方案是,它包括 ——兩個(gè)直流電壓變換器,用于分別向光耦合器N7、RS485總線口、RS232接口、數(shù)據(jù)處理裝置和整機(jī)其它部分提供互相隔離的直流工作電源; ——一個(gè)配有顯示和打印部件的數(shù)據(jù)處理裝置,它的I/O接口與一個(gè)RS232接口連接,用于處理、顯示、打印數(shù)據(jù)和聲光告警; ——所述RS232接口電路的另一個(gè)I/O接口與一個(gè)RS485總線的I/O口連接,用于雙向傳輸數(shù)據(jù)和控制信號(hào); ——所述RS485總線的另一個(gè)I/O接口與一個(gè)光耦合器的I/O接口相連接,用于雙向傳輸據(jù)和控制信號(hào),同時(shí)進(jìn)行光電隔離, ——所述光耦合器的另一個(gè)I/O接口,與一個(gè)CPU的I/O接口連接,用于雙向傳輸數(shù)據(jù)和控制信號(hào),同時(shí)進(jìn)行光電隔離;——一組4線-16線多路譯碼器的輸入端A0-A3、地址片選寫入端ST2與所述CPU相應(yīng)的控制信號(hào)讀出端、地址寫出端對(duì)應(yīng)連接,用于將4路信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換為16路信號(hào)輸出; ——所述多路譯碼器的每一路輸出端連接著一個(gè)反相器B的輸入端,用于將低電平輸入變?yōu)楦唠娖捷敵觯? ——一個(gè)反相器A的輸入端與所述CPU的控制信號(hào)輸出端口P3.2連接,用于將低電平輸入變?yōu)楦唠娖捷敵觯? ——一組二輸入與非門,其各路輸入端B與所述各路反相器B的輸出相連接,每路輸入端A與述反相器A的輸出端并接在一起,用于將高電平輸出變?yōu)榈碗娖捷敵觯? ——一組多路選通模擬開關(guān),它的每路輸入端1、10通過節(jié)電壓采樣線分別與各單節(jié)蓄電池E1…En的正、負(fù)端連接,它的每路驅(qū)動(dòng)端5、12、13并聯(lián)后與所述各路反相器B的輸出端分別連接,用于依次接通每節(jié)被測蓄電池; 其特征在于,它還包括 ——一個(gè)程控放大器,它的受控端D、E,分別與所述CPU的控制信號(hào)輸出端P0.0、P2.0口相連接,其輸出端與一個(gè)電壓頻率變換器V/f的輸入端iN相連接,用于順序放大前級(jí)送來的信號(hào); ——所述V/f變換器的輸出端OUT與所述CPU的定時(shí)器外部輸入端P3.4口相連接,用于將輸入的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖頻率信號(hào)輸出; ——一組蓄電池節(jié)電壓、容量測量變換器,它的每路節(jié)電壓測量端K1-5與所述多路選通模擬開關(guān)的輸出端2相接,容量測量端K1-4通過隔離電阻R6與一個(gè)I/V變換器A的輸出端0相連接,I/V變換器A的+輸入端與所述多路選通模擬開關(guān)的輸出端4相連接,每路測量變換的輸出端K1-3與所述程控放大器的信號(hào)輸入端B相連接,變換器的受控端

與所述每路與非門的輸出端

相連接,用于撤換節(jié)電壓、容量的信號(hào)輸出; ——一組蓄電池容量取樣電路,每路取樣電路的輸入端通過節(jié)電壓采樣線分別與各單節(jié)蓄電池E1…En的正、負(fù)端相應(yīng)連接,輸出端與所述多路選通模擬開關(guān)輸入端3相應(yīng)連接,用于取出單節(jié)蓄電池放電AH容量電流信號(hào); ——一個(gè)總電流取樣電路,它串接在蓄電池組的負(fù)端,其+輸出端與一個(gè)I/V變換器B的+輸入端連接,一端與一個(gè)總電流監(jiān)測控制器的輸入K2-3連接,用于取出總電流的樣品信號(hào); ——所述I/V變換器B的輸出端0通過隔離電阻R10與所述總電流監(jiān)測控制器的輸入端K2-1連接,用于將電流輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出; ——所述總電流監(jiān)控制器的輸出端K2-2與所述程控放大器的信號(hào)輸入端

連接,K2-4與公共端

連接,監(jiān)控器的受控端

與所述CPU的總電流檢測控制信號(hào)輸出端口P2.1連接,用于控制被檢測的電流信號(hào)輸出; ——一個(gè)蓄電池組接地監(jiān)測器,它共有三個(gè)檢測端口和兩對(duì)輸出端口,一個(gè)測量口同時(shí)也是輸出口與蓄電池的極以及一個(gè)正端控制器的輸入端K4-3相連接,一個(gè)測量口同時(shí)也是輸出口與大地以及一個(gè)負(fù)端控制器的輸入端K3-3相連接,一個(gè)測量口與蓄電池組的端連接,另外還有兩個(gè)輸出口,一個(gè)與正端控制器的輸入端K4-1連接,另一個(gè)與負(fù)端控制器的輸入端K3-1連接,用于判別蓄電池組有無接地現(xiàn)象,以及是端按地還是端接地,并將發(fā)生接地的信號(hào)輸送出去; ——所述正端控制器的輸出端K4-4、負(fù)端控制器的輸出端k3-4并聯(lián)在一起與所述程控放大器的信號(hào)輸入端B相連接,K4-2、K3-2并聯(lián)在一起與公共端

連接在一起,正、負(fù)端控制器的受控端


與所述CPU的接地檢測控制信號(hào)發(fā)出端P2.3、P2.2分別連接,用于在CPU檢測完節(jié)電壓、容量、總電流之后接著檢查蓄電池組有無接地現(xiàn)象,并將檢測到的接地信號(hào)輸送出去。
前面所述的容量測量取樣電路,可以用取樣開關(guān)與分壓電路串聯(lián)并接在節(jié)電壓采樣線的兩端,從分壓中點(diǎn)取出樣品信號(hào)輸出,也可以通過放電元器件采樣,把樣品信號(hào)直接送入程控大器的信號(hào)輸入端
前面所述的總電流取樣電路,可以用電阻Ro串接在蓄電池組回路里取樣,也可以用電流互感器串接在蓄電池組回路里取樣。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.一機(jī)多用,功能齊全,可對(duì)蓄電池組的各單節(jié)電壓、容量、電流和蓄電池組的+、-極是否有接大地現(xiàn)象進(jìn)行自動(dòng)檢測。2.測量范圍寬,使用單機(jī)就可對(duì)特多節(jié)(128節(jié)以上)和不同電壓值例如1.25V、2V、6V、12V等的單節(jié)蓄電池進(jìn)行測量,革除了多臺(tái)機(jī)串聯(lián)使用所帶來的弊端,能減少接線數(shù)目、降低成本和故障率、提高儀器工作的可靠性,同時(shí)亦可減輕維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高維護(hù)水平、延長蓄電池的使用壽命。3.配有微機(jī)接口,能實(shí)時(shí)地監(jiān)視蓄電池的運(yùn)行工況、顯示故障部位、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、打印。4.適應(yīng)性強(qiáng),既適合于電力系統(tǒng)、也可用于郵電系統(tǒng)以及所有使用蓄電池組的單位和部門使用。


圖1是本實(shí)用新型的電路圖中的節(jié)電壓采樣、蓄電池容量取樣、總電流取樣、蓄電池組、極接地監(jiān)測、多路選通模擬開關(guān)、I/V變換器A、I/V變換器B、容量、節(jié)電壓測量變換控制器、總電流檢測控制器、接地監(jiān)測控制器部分。
圖2是電路圖中的程控放大器、V/f變換器部分。
圖3是電路圖中的微處理器CPU、多路譯碼器、反相器A、反相器B和與非門部分。
圖4是電路圖中的光耦合器、RS485總線接口、RS232接口電路、直流電壓變換器1、2以及數(shù)據(jù)處理裝置和顯示、打印部分。
圖5是工作原理框圖。

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
在圖1中,虛線框上部的電路,有多少節(jié)蓄電池,就有多少個(gè)相同的電路,為便于描述清楚起見,本圖僅給出一個(gè)具體的電路,其余雷同,虛線框內(nèi)表示省略。本設(shè)計(jì)的測量節(jié)數(shù)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用定為128節(jié),當(dāng)然也可以增加測量更多的節(jié)數(shù)。圖中GB是蓄電池組,R1、R2與取樣開關(guān)的觸點(diǎn)K1-1、K1-2相串聯(lián)并接在采樣線的兩端,構(gòu)成蓄電池容量檢測取樣電路,K1-1、K1-2的開合受K1同步控制。N3是多路選通模擬開關(guān),型號(hào)為CD4066,它的選通與否,由接口點(diǎn)來信號(hào)所控制。集成塊N1(型號(hào)為LM324)和電阻R3-R5組成I/V變換器A,R6是隔離電阻,N1用于將容量取樣電路得到的電流從N3傳過來的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。繼電器K1為節(jié)電壓、容量測量變換裝置,VD1是防止電感產(chǎn)生過高的自感電動(dòng)勢(shì)損害其它元件而設(shè),圖中的K1-5與K1-3觸點(diǎn)處在節(jié)電壓測量的位置,信號(hào)通過接口

點(diǎn)送出,節(jié)電壓、容量測量的轉(zhuǎn)換受來自

點(diǎn)的信號(hào)控制。

為公共端,零電位。Ro為總電流取樣電阻,它串接在蓄電池組的負(fù)端,由于蓄電池組是由每節(jié)蓄電池串聯(lián)而成,因此流經(jīng)每個(gè)蓄電池的電流即是蓄電池的總電流,而流過Ro產(chǎn)生的電壓降正比于流過Ro的電流,這個(gè)電壓可直接送入N2進(jìn)行放大。對(duì)Ro的要求較高,一定要用穩(wěn)定性好、誤差小的精密型電阻,并且要有足夠的功率,當(dāng)然也可以用電流互感器取代Ro進(jìn)行電流采樣。集成塊N2(型號(hào)為LM358)與電阻R7-R9構(gòu)成I/V變換器B,R10是隔離電阻,N2用于將總電流取樣電路送來的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。繼電器K2為總電流檢測控制裝置(VD2與VD1的作用相同),它受來自

點(diǎn)的信號(hào)所控制。穩(wěn)壓管VD5、VD7、發(fā)光二極管VD6、VD8、以及電阻R11、R12構(gòu)成蓄電池組(+)、(-)端接地監(jiān)測電路。繼電器K3、K4構(gòu)成監(jiān)測控制器(VD3、VD4與VD1、VD2的作用相同)它們分別受來自接口

和M點(diǎn)的信號(hào)所控制。
圖2是電路圖中的程控放大器,V/f變換器部分。它由集成塊N4(型號(hào)CD4066)、N5(型號(hào)為LM358)、N6(型號(hào)為CUF654)及外圍元件電阻R13-R20、電容C1、C2構(gòu)成,其中R17是隔離電阻。N4實(shí)際上也是多路選通模擬開關(guān),它的選通狀態(tài)由來自接口


點(diǎn)的信號(hào)確定,

點(diǎn)是從圖1

端送來的信號(hào)輸入端,N5是運(yùn)算放大器,它與N4一起構(gòu)成程控放大器。

點(diǎn)與圖1的

點(diǎn)同為公共端。N6為V/f變換器,它將前面送來輸入端iN的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)從輸出端OUT經(jīng)接口

點(diǎn)輸出,R19是頻率(時(shí)間)調(diào)節(jié)電阻,調(diào)整它的阻值可改變脈沖出的頻率。
圖3是電路圖的微處理器CPU、多路譯碼器、反相器A,反相器B和與非門部分。由圖可見,微處理器由一單片CPU(型號(hào)為89C51)及外圍元器件電阻R21、R22、電容C4、C5、晶體振蕩器X與復(fù)位按鈕SB構(gòu)成,掀動(dòng)SB可以清零。D4是4線-16線譯碼器,D1是反相器A、D2是反相器B(型號(hào)為74LS04)、D3是與非門(型號(hào)為74LS00)。除CPU外,虛線上部的電路一共有8個(gè),為了便于說明,圖中僅給出一個(gè)具體電路,其余部分雷同,虛線框內(nèi)是省略的部分。
圖4是電路圖中的光耦合器、RS485總線接口、RS232接口、直流電壓變換器1、2以及數(shù)據(jù)處理裝置和顯示、打印部分。圖中N7、N8、N9(型號(hào)為4N25)、電阻R23-R28、晶體二極管VD9-VD11構(gòu)成光耦合器,其中R24、R25、R27是隔離電阻。接口



是數(shù)據(jù)傳輸端,它們與圖3的



即CPUI/O口P3.0、P3.1、P3.3對(duì)應(yīng)連接,

與圖2、圖3的

點(diǎn)同為公共端。N10、N11(型號(hào)為MAX1487)、電阻R29-R30構(gòu)成RS485總線接口。N12(型號(hào)為MA×202)、晶體三極管V1、電容C6-C9、電阻R31、R32構(gòu)成RS232接口電路。DC/DC是直流電壓變換器,共有兩個(gè),DC/DC1供整機(jī)工作電源用,DC/DC2是專供光耦合器、RS485總線、RS232接口電路用的工作電源。PC是微機(jī)、作發(fā)布指令,數(shù)據(jù)處理和聲光告警用。
最后對(duì)照附圖1-5說明本儀器各功能監(jiān)測的動(dòng)態(tài)過程 由于蓄電池組有n節(jié)蓄電池,因此節(jié)電壓測量、容量測量、譯碼器的路數(shù)也相應(yīng)地有n個(gè),為便于說明清楚,現(xiàn)僅以圖中給出的具體電路第一路為例,描述其工作工作,其余類推。
1.蓄電池組節(jié)電壓的檢測。
當(dāng)儀器上電后,圖3中的微處理器發(fā)出巡回檢測信號(hào),CPU的P1.0-P1.4全部置低電平(即低電平有效),多路譯碼器D4的輸入端A0-A3、STB也為低電平,此時(shí)D4的輸出端Y0為低電平,其余為高電平,反相器D2輸出高電平,信號(hào)從接口送出經(jīng)圖1A進(jìn)入多路選通模擬開關(guān)N3的5、12、13、腳,驅(qū)動(dòng)1-2、3-4、10-11接通,使蓄電池組GB中的每節(jié)蓄電池E1…En的每節(jié)電壓依次經(jīng)采樣線通過N3輸出(在測量某節(jié)蓄電池電壓時(shí),其它節(jié)的蓄電池與被測電路是完全斷開的,故不會(huì)對(duì)測量產(chǎn)生影響),經(jīng)K1-5、K1-3從接口

送出,進(jìn)入圖2接口

,送入程控放大器N4的輸入端1、3、8、10,然后由N5進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換,程控放大器的前級(jí)實(shí)際上也是一個(gè)多路選通模擬開關(guān),它的每對(duì)開關(guān)開通與否由圖3中CPU的P0.1、P2.0從接口


送來的信號(hào)電平?jīng)Q定,當(dāng)電壓小于4V時(shí),D點(diǎn)為低電平N4的1-2、3-4接通,直接進(jìn)入N5的+輸入端,當(dāng)電壓大于4V時(shí),E點(diǎn)為低電平,8-9、10-11接通,經(jīng)電阻R13衰減后才送入N5的+輸入端,N5是一個(gè)運(yùn)算放大器,其放大倍數(shù)設(shè)計(jì)為1,所以,從輸出端0傳送給V/f變換器N6輸入端iN的電壓就是被測蓄電池的實(shí)際節(jié)電壓,N6是一個(gè)可將輸入的電壓值信號(hào)直接變換為單位時(shí)間內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)的頻率信號(hào)輸出的電壓/頻率變換器,其輸出端OUT輸出的f信號(hào)隨輸入端IN的V信號(hào)線性變化,調(diào)節(jié)R20的阻值可改變脈沖輸出的頻率。經(jīng)轉(zhuǎn)換后的f信號(hào)從接口

送出,送至圖3接口

進(jìn)入CPU的P3.4進(jìn)行計(jì)數(shù)。被測數(shù)據(jù)經(jīng)處理后從P3.3的接口

送出,進(jìn)入圖4接口

,送入光耦合器N9,耦合至RS485總線接口的DI端,再經(jīng)RS232接口電路T10、R1i、R2i送入PC,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后把測得的數(shù)據(jù)在顯示器顯示或打印出來,測量的量值由微機(jī)設(shè)定,當(dāng)被測量值高于或低于規(guī)定值時(shí),微機(jī)會(huì)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警,至此,蓄電池節(jié)電壓的測量告結(jié)束。
2.蓄電池容量的定量定性檢測。
蓄電池容量的定量測量或定性檢查不一定要每時(shí)每刻進(jìn)行,通常只需要一個(gè)月或者一個(gè)季度檢測一次。無論是定量測量或定性檢查,都是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)通過向負(fù)載放電,然后測出其放電電流或放電終止電壓來實(shí)現(xiàn),下面說明其測量過程。
A.蓄電池容量的定量測量。在某此情況下,要求對(duì)蓄電池組嚴(yán)格管理,經(jīng)常了解它的容量變化情況及具體數(shù)值,這就要求對(duì)蓄電池進(jìn)行在線測量?,F(xiàn)仍以第一路的具體電路為例,說明它的測量過程。
儀器上電后,由PC設(shè)定發(fā)出定期測量容量和每節(jié)蓄電池放電時(shí)間信號(hào),兩信號(hào)經(jīng)RS232接口電路、RS485接口總線、光耦合器,從圖4的接口

送出,進(jìn)入圖3接口

,傳輸給CPUP3.0端口,CPU接到命令后從P1.0-P1.4端輸出每節(jié)蓄電池容量測量時(shí)間信號(hào)(即放電時(shí)間),同時(shí)P3.2端輸出定期測量時(shí)間信號(hào),P1.0-P1.4輸出低電平,D4的Y0輸出低電平,D1、D2均輸出高電平,D3輸出低電平,D2輸出高電平的另一路信號(hào)從接口送出,D3的低電平信號(hào)從接口

點(diǎn)送出,分別進(jìn)入圖1接口和

,點(diǎn)信號(hào)傳輸至N3的5、12、13腳,驅(qū)動(dòng)1-2、3-4、10-11接通,同時(shí),P點(diǎn)信號(hào)啟動(dòng)K1的K1-1與K1-2接通,K1-3與K1-4接通,使蓄電池組GB中的每節(jié)蓄電池E1…En的節(jié)電壓依次經(jīng)采樣線,K1-1、K1-2通過容量取樣電路的分壓電阻R1、R2放電,為了減小測量誤差,作為放電負(fù)載的放電電阻R1一般取值較大,而I/V變換器要求小信號(hào)輸入,所以取樣電阻R2的取值較小,分壓點(diǎn)的電壓從N3的3-4通過送入N1的+輸入端,經(jīng)I/V變換器將放電電流轉(zhuǎn)換為電壓后從N1輸出端的0點(diǎn)輸出,輸出電壓是隨輸入電流線性變化的,0點(diǎn)輸出的信號(hào)電壓經(jīng)K1-4、K1-3從接口

送出,進(jìn)入圖2接口B,傳輸給程控放大器的N4輸入端1、3、8、10,與此同時(shí),圖3中的CPUP2.0口輸出低電平,經(jīng)接口

送出進(jìn)入圖2接口

,N4開通1-2、3-4,直接進(jìn)入N5的輸入+端,信號(hào)經(jīng)放大后從輸出端0通過R17送入N6的輸入端iN,由N6進(jìn)行V/f變換,經(jīng)變換后的f信號(hào)從N6輸出端OUT經(jīng)接口

送出,送至圖3接口

,進(jìn)入CPU的P3.4口進(jìn)行計(jì)數(shù)。被測數(shù)據(jù)經(jīng)處理后從P3.3經(jīng)接口

送出(輸出的數(shù)據(jù)與前述測量蓄電池電壓值所不同的是,測量蓄電池電壓值輸出的數(shù)據(jù)是實(shí)際節(jié)電壓值轉(zhuǎn)換成頻率后的脈沖個(gè)數(shù),而這里測量蓄電池容量輸出的數(shù)據(jù)是在放電時(shí)間內(nèi)節(jié)電壓值轉(zhuǎn)換成頻率后的總的脈沖個(gè)數(shù),進(jìn)入圖4接口

送去光耦合器N9,耦合至RS485總線接口的DI端,再經(jīng)RS232接口電路T10、R1i、R2i送入PC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后把測得的數(shù)據(jù)在顯示器顯示或打印出來,蓄電池容量的正常定值標(biāo)準(zhǔn)由微機(jī)設(shè)定,當(dāng)某節(jié)蓄電池容量異常時(shí),PC會(huì)自動(dòng)聲光告警,至此,蓄電池容量的定量測量告結(jié)束。
B.蓄電池容量的定性檢查。有的時(shí)候,在某些場合,只要求檢查蓄電池容量的好壞,不需要知道它的具體數(shù)值,這時(shí)只要進(jìn)行定性檢查就可以了。定性檢查比定量檢查要簡單得多。具體做法是將圖1中的R2短接,切斷N32腳與K1-5、K1-3與B點(diǎn)的連線,直接從N32腳連線至

點(diǎn),并將K1-1、K1-2、R1串聯(lián)后跨接在


點(diǎn)上,使K1-1、K1-2、R1成為所有節(jié)電壓的共同放電電路。此外,圖3中的與非門D3的B輸入端跟反相器D2的輸出端斷開,直接接與非門D3的A輸入端使其構(gòu)成非門,這樣就把所有的N1、k1-3、k1-5以及其它路數(shù)的與非門都甩開不要,所有的節(jié)電壓、容量測量變換只用一只繼電器K1就夠了。為了減小測量誤差,擴(kuò)大蓄電池容量測量,N3可選用電流容量大一些的自動(dòng)開關(guān)器件。上電測量時(shí),各節(jié)蓄電池依次向R1放電,在R1不變、放電時(shí)間不變的條件下,蓄電池的容量越大,端電壓也就越高,由于各節(jié)蓄電池的放電電阻和放電時(shí)間完全一樣,只要測出各節(jié)放電終止時(shí)的電壓,將該電壓直接送入程控放大器,之后的過程與測量節(jié)電壓的過程相同,得出的數(shù)據(jù)與正常值比較,就可大體知道各節(jié)蓄電池的容量。
8.蓄電池總電流的檢測。蓄電池組是由單節(jié)蓄電池順向串聯(lián)構(gòu)成的,因此流動(dòng)每節(jié)蓄電池的電流就是蓄電池組的總電流。當(dāng)蓄電池組工作時(shí),由于總電流取樣電阻Ro串接在它的回路里(當(dāng)然,也可以用電流互感器取代Ro),流過Ro的電流在其上產(chǎn)生壓降,該電壓降正比于流過它的電流,該電壓直接進(jìn)入N2+輸入端,N2是I/V變換器,它將輸入的電流轉(zhuǎn)換為電壓從N2輸出端0輸出,只要調(diào)整N2的放大倍數(shù)使輸出電壓剛好為總電流數(shù)值的讀數(shù),此后用前述測節(jié)電壓的方法就可測出實(shí)際的電流值。具體過程是儀器上電后,圖3中的微處理器發(fā)出檢測信號(hào),在巡回檢測完蓄電池的節(jié)電壓之后,CPU從P2.1口輸出一個(gè)檢測電流的低電平信號(hào),從接口

送出,送入圖1中的接口

,使K2得電吸合,觸點(diǎn)K2-1與K2-2、K2-3與K2-4接通,Ro檢測到的取樣電流信號(hào)進(jìn)入N2的+輸入端,由I/V變換器N2將I變換為V從輸出端0輸出,通過隔離電阻R10經(jīng)K2-1、K2-2從接口

點(diǎn)送出,送去圖2的接口

直接進(jìn)入程控放大器N4的1、3、8、10腳,與此同時(shí),圖3中的CPUP2.0口軸出低電平,經(jīng)接口

送出,進(jìn)入圖2接口

,N4開通1-2、3-4、直接進(jìn)入N5的輸入+端,信號(hào)經(jīng)放大后從輸出端0通過R17送入N6的輸入端iN,由N6進(jìn)行V/f變換,經(jīng)變換后的f信號(hào)從N6輸出端OUT經(jīng)接口

送出,送至圖3接口

進(jìn)入CPU的P3.4口進(jìn)行計(jì)數(shù)。被測數(shù)據(jù)經(jīng)處理后從接口

送出,進(jìn)入圖4接口

,輸入光耦合器N9、耦合至RS485總線接口的DI端,再經(jīng)RS232接口電路T10、R1i、R2i送入微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后將測得數(shù)據(jù)顯示或打印出來,如果有異常、微機(jī)會(huì)自動(dòng)聲光報(bào)警。至此,蓄電池總電流的測量告結(jié)束。
4.蓄電池接地監(jiān)測。儀器上電后,圖3中的微處理器在每次巡回檢測完節(jié)電壓、總電流后,CPU從P2.2、P2.3口分別輸出低電平控制信號(hào),從接口


送出,進(jìn)入圖1接口


,使K3、K4得電,K3-1-K3-2、K3-3-K3-4、K4-1-K4-2、k4-3-k4-4均吸合,當(dāng)蓄電池正常時(shí)(即正、負(fù)極均無接地現(xiàn)象時(shí)),由于有兩個(gè)穩(wěn)壓二極管D5、D7順向串聯(lián)后接在蓄電池組、兩端,它們的擊穿電壓遠(yuǎn)高于蓄電池組的端電壓,電路不通,監(jiān)測電路無電流流過,接口B無告警信號(hào)輸出,CPU測不到數(shù)據(jù),同時(shí)兩個(gè)發(fā)光二極管也不亮。當(dāng)蓄電池組的正端發(fā)生接地時(shí),相當(dāng)于VD8、R12、VD7短路、+端的電流將通過VD6、R11、VD5構(gòu)成回路,在發(fā)光二極管VD6亮的同時(shí),VD6的壓降信號(hào)將通過K3-3-K3-4從接口

點(diǎn)送出,送去程控放大器的

點(diǎn)輸入端,此后的過程如同測總電流一樣,最后由顯示器顯示出蓄電池組端接地的電壓值。當(dāng)蓄電池組的負(fù)端發(fā)生接地時(shí),相當(dāng)于VD5、R11、VD6短路,端的電流將通過VD8、R12、VD7構(gòu)成回路,在發(fā)光二極管VD8亮的同時(shí),VD8的壓降信號(hào)將通過K4-3-K4-4從接口

點(diǎn)送出,此后的過程如同測蓄電池組端接地一樣,最后由顯示器顯示出蓄電池組端接地的電壓值。至此蓄電池組、端接地監(jiān)測工作告結(jié)束。
權(quán)利要求1、一種蓄電池多功能自動(dòng)監(jiān)測儀,它包括
——兩個(gè)直流電壓變換器,用于分別向光耦合器N7、RS485總線口、RS232接口、數(shù)據(jù)處理裝置和整機(jī)其它部分提供互相隔離的直流工作電源;
——一個(gè)配有顯示和打印部件的數(shù)據(jù)處理裝置,它的I/O接口與一個(gè)RS232接口連接,用于處理、顯示、打印數(shù)據(jù)和聲光告警;
——所述RS232接口電路的另一個(gè)I/O接口與一個(gè)RS485總線的I/O口連接,用于雙向傳輸數(shù)據(jù)和控制信號(hào);
——所述RS485總線的另一個(gè)I/O接口與一個(gè)光耦合器的I/O接口相連接,用于雙向傳輸數(shù)據(jù)和控制信號(hào),同時(shí)進(jìn)行光電隔離;
——所述光耦合器的另一個(gè)I/O接口,與一個(gè)CPU的I/O接口連接,用于雙向傳輸數(shù)據(jù)和控制信號(hào),同時(shí)進(jìn)行光電隔離;
——一組4線-16線多路譯碼器的輸入端A0-A3、地址片選寫入端ST2與所述CPU相應(yīng)的控制信號(hào)讀出端、地址寫出端對(duì)應(yīng)連接,用于將4路信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換為16路信號(hào)輸出;
——所述多路譯碼器的每一路輸出端連接著一個(gè)反相器B的輸入端,用于將低電平輸入變?yōu)楦唠娖捷敵觯?br> ——一個(gè)反相器A的輸入端與所述CPU的控制信號(hào)輸出端口P3.2連接,用于將低電平輸入變?yōu)楦唠娖捷敵觯?br> ——一組二輸入與非門,其各路輸入端B與所述各路反相器B的輸出相連接,每路輸入端A與述反相器A的輸出端并接在一起,用于將高電平輸出變?yōu)榈碗娖捷敵觯?br> ——一組多路選通模擬開關(guān),它的每路輸入端1、10通過節(jié)電壓采樣線分別與各單節(jié)蓄電池E1…En的正、負(fù)端連接,它的每路驅(qū)動(dòng)端5、12、13并聯(lián)后與所述各路反相器B的輸出端分別連接,用于依次接通每節(jié)被測蓄電池;
其特征在于,它還包括
——一個(gè)程控放大器,它的受控端D、E,分別與所述CPU的控制信號(hào)輸出端P0.0、P2.0口相連接,其輸出端與一個(gè)電壓頻率變換器V/f的輸入端iN相連接,用于順序放大前級(jí)送來的信號(hào);
——所述V/f變換器的輸出端OUT所述CPU的定時(shí)器外部輸入端P3.4口相連接,用于將輸入的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖頻率信號(hào)輸出;
——一組蓄電池節(jié)電壓、容量測量變換器,它的每路節(jié)電壓測量端K1-5與所述多路選通模擬開關(guān)的輸出端2相接,容量測量端K1—4通過隔離電阻R6與一個(gè)I/V變換器A的輸出端0相連接,I/V變換器A的+輸入端與所述多路選通模擬開關(guān)的輸出端4相連接,每路測量變換的輸出端K1-3與所述程控放大器的信號(hào)輸入端B相連接,變換器的受控端P與所述每路與非門的輸出端P相連接,用于撤換節(jié)電壓、容量的信號(hào)輸出;
——一組蓄電池容量取樣電路,每路取樣電路的輸入端通過節(jié)電壓采樣線分別與各單節(jié)蓄電池E1…En的正、負(fù)端相應(yīng)連接,輸出端與所述多路選通模擬開關(guān)輸入端3相應(yīng)連接,用于取出單節(jié)蓄電池放電AH容量電流信號(hào);
——一個(gè)總電流取樣電路,它串接在蓄電池組的負(fù)端,其+輸出端與一個(gè)I/V變換器B的+輸入端連接,一端與一個(gè)總電流監(jiān)測控制器的輸入K2-3連接,用于取出總電流的樣品信號(hào);
——所述I/V變換器B的輸出端0通過隔離電阻R10與所述總電流監(jiān)測控制器的輸入端K2-1連接,用于將電流輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出,
——所述總電流監(jiān)控制器的輸出端K2-2與所述程控放大器的信號(hào)輸入端B連接,K2-4與公共端G連接,監(jiān)控器的受控端K與所述CPU的總電流檢測控制信號(hào)輸出端口P2.1連接,用于控制被檢測的電流信號(hào)輸出;
——一個(gè)蓄電池組接地監(jiān)測器,它共有三個(gè)檢測端口和兩對(duì)輸出端口,一個(gè)測量口同時(shí)也是輸出口與蓄電池的+極以及一個(gè)正端控制器的輸入端K4-3相連接,一個(gè)測量口同時(shí)也是輸出口與大地以及一個(gè)負(fù)端控制器的輸入端K3-3相連接,一個(gè)測量口與蓄電池組的-端連接,另外還有兩個(gè)輸出口,一個(gè)與正端控制器的輸入端K4-1連接,另一個(gè)與負(fù)端控制器的輸入端K3-1連接,用于判別蓄電池組有無接地現(xiàn)象,以及是+端按地還是-端接地,并將發(fā)生接地的信號(hào)輸送出去;
——所述正端控制器的輸出端K4-4、負(fù)端控制器的輸出端k3-4并聯(lián)在一起與所述程控放大器的信號(hào)輸入端B相連接,K4-2、K3-2并聯(lián)在一起與公共端G連接在一起,正、負(fù)端控制器的受控端M、L與所述CPU的接地檢測控制信號(hào)發(fā)出端P2.3、P2.2分別連接,用于在CPU檢測完節(jié)電壓、容量、總電流之后接著檢查蓄電池組有無接地現(xiàn)象,并將檢測到的接地信號(hào)輸送出去。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池多功能自動(dòng)監(jiān)測儀,其特征在于該容量測量取樣電路可以用取樣開關(guān)與分壓電路串聯(lián)并接在節(jié)電壓采樣線的兩端,從分壓中點(diǎn)取出樣品信號(hào)輸出,也可以通過放電元器件采樣,把樣品信號(hào)直接送入程控放大器的信號(hào)輸入端B。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池多功能自動(dòng)監(jiān)測儀,其特征在于該總電流取樣電路,可以用電阻Ro串接在蓄電池組回路里取樣,也可以用電流互感器串接蓄電池回路里取樣。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種蓄電池多功能自動(dòng)監(jiān)測儀。主要特征是:設(shè)有節(jié)電壓、容量、電流采樣和接地監(jiān)測電路,使用單臺(tái)儀器即可對(duì)多種節(jié)電壓值、特多節(jié)(128節(jié)以上)在線或不在線的各種蓄電池組的上述參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)巡回監(jiān)測、并具有數(shù)據(jù)處理、聲光告警、顯示等功能。該儀器自動(dòng)化程度高、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、穩(wěn)定性好,特別適合電力系統(tǒng)的發(fā)電廠、變電站以及郵電系統(tǒng)的電信部門用于檢測蓄電池組的工況和質(zhì)量。
文檔編號(hào)G01R19/00GK2287308SQ9721091
公開日1998年8月5日 申請(qǐng)日期1997年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月29日
發(fā)明者李海珠 申請(qǐng)人:李海珠
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