本實用新型涉及下位機電路，具體涉及光伏電站光伏組件運行狀況在線巡回檢測系統(tǒng)的下位機電路，該下位機用來巡回采集并實時顯示各個組件輸出的電流數據，并將這些數據傳送給上位機以統(tǒng)計數據、輸出報表、故障報警等。

背景技術：

光伏電站由成千上萬片光伏組件構成，它們安裝在室外，受雨雪風雹、高溫酷暑的危害時常出現故障，如異物飄落覆蓋、組件內部引線開路、外部接線端子松脫等等，一旦發(fā)生故障就會影響發(fā)電。然而這些故障組件混在成千上萬片光伏組件中很難被發(fā)現，要想找出它們困難很大。目前許多光伏電站只能靠人工定期檢測，每過三個月或半年檢測一遍，可想而知成千上萬片光伏組件全部檢測一遍工作量是很大的。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于：設計一種光伏電站光伏組件運行狀況在線巡回檢測系統(tǒng)的下位機電路，該下位機電路由微處理器（單片機）自動控制，對光伏組件運行狀況進行在線巡回檢測，巡回采集并實時顯示各個組件輸出的電流值，在組件現場就能觀察各個組件的電流大小、出力情況，同時下位機將組件編號及其對應的電流值通過RS-485通訊口傳輸給上位機（PC機）做進一步處理，如統(tǒng)計數據、打印報表，故障報警等。

本實用新型的技術解決方案是：該光伏電站光伏組件運行狀況在線巡回檢測系統(tǒng)包括霍爾電流傳感器、下位機和上位機，每個被測組件配備一只霍爾電流傳感器，每32個傳感器（或被測組件）配備一臺下位機，上位機為一臺PC機；光伏組件的電流輸出線穿過霍爾電流傳感器的環(huán)形孔，霍爾電流傳感器上+5V電源、GND和信號輸出U0通過三芯電纜分別連接下位機電路中的+5V電源、地線和多路開關；下位機對霍爾電流傳感器輸出的電壓信號放大、模數轉換，將組件編號及其對應的電流值通過RS-485通訊口傳輸給上位機（PC機）；其特征是：以單片機IC05（型號為STC89C52）為核心，在單片機IC05上連接電源部分、多路開關部分、信號放大與模數轉換部分、數碼管顯示部分、通訊部分及本機地址設定部分構成下位機電路；所述下位機電路的具體連接如下：

其中，所述電源部分連接如下：用市售輸入交流220V、輸出直流9V的電源，其正極一路接三端集成穩(wěn)壓器7805輸入端，7805輸出端得到+5V穩(wěn)壓電源；另一路接三端集成穩(wěn)壓器7806輸入端，7806的GND端串聯二極管后接地，7806的輸出端得到+6.8V穩(wěn)壓電源；+5V和+6.8V穩(wěn)壓電源分別為相關電路供電；

其中，所述多路開關部分連接如下：用霍爾電流傳感器將每片電池組件電流轉換成電壓信號輸出；兩只16選1多路開關集成芯片IC3、IC4（型號均為74HC4067）的輸入端I0—I31分別接32塊組件的霍爾電流傳感器的輸出信號U0；IC3、IC4的公共端COM并聯，連接電阻R07到信號放大部分；兩只16選1多路開關由S0、S1、S2、S3四位地址碼（用于選擇不同的通路）和一位使能端EN（用于選擇不同的芯片）共五位作為選通碼，接單片機IC05的P1.0—P1.5引腳，由單片機IC5控制切換；不管選通了哪一路，哪一路的信號就接通到公共端COM，然后送信號放大與轉換部分去處理；

其中，所述信號放大與模數轉換部分的連接如下：由運算放大器IC07（型號為LM358）對經多路開關IC3、IC4送來的霍爾電流傳感器的電壓信號進行放大，而后經模數轉換器IC08（型號為ADC0832）轉化為數字信號送單片機處理；由可控精密集成穩(wěn)壓器IC06（型號為TL431）、電阻R01、R02、R03、電容C04構成3V精密穩(wěn)壓源；IC06的陰極接電阻R01至+5V，陽極接地，參考極接電阻R02、R03分別到其陰極和陽極，陰極與地之間接電容C04濾波；IC06的陰極得到3V精密穩(wěn)壓源；3V精密穩(wěn)壓源串聯可調電阻W01和電阻R04到地；由電阻R04分得2.50V電壓經電阻R05接到運放IC07的反相輸入端（－），運放IC07的輸出端接反饋電阻R06到反相輸入端（－）；運放IC07的同相輸入端（＋）接電阻R07到多路開關公共端COM，同時接電阻R08到地；IC07的4腳接地，8腳接+6.8V電源；運放IC07的輸出端串聯電阻R09到模數轉換器IC08（型號為ADC0832）的輸入端2腳（CH0），同時2腳接電容C07到地，電阻R09和電容C07用于濾波；模數轉換器IC08的5腳（DO）、6腳（DI）短接后接單片機的P2.0引腳，7腳（CLK）、1腳（/CS）分別接單片機IC05的P2.1、P2.2引腳；

其中，所述的數碼管顯示部分連接如下：由數碼管顯示驅動電路IC09（型號為MAX7219）和2只四位一體共陰極數碼管（型號為SM420364）構成8位LED數碼管動態(tài)掃描顯示電路，用來顯示被測組件編號和對應電流；IC09的18、19引腳之間接電阻R31，19腳接+5V電源，4和9腳接地，1腳（DIN）、12腳（LAOD）、13腳（CLK）分別接單片機IC05的P2.5、P2.6和P2.7引腳，筆畫輸出端和位選端分別接8位LED數碼管對應的筆劃端和公共端；

其中，所述的通訊部分連接如下：由IC10（型號為MAX485）構成RS-485轉換電路，將單片機IC05的串行通訊口轉換為RS-485通訊口，以便與遠距離的上位機通訊；通過通訊口單片機IC05一方面接收上位機發(fā)來的指令，另一方面向上位機傳送采集的數據；IC10的1腳（RXD）與單片機的P3.0（RXD）相連，2腳（/RE）、3腳（DE）短接后與單片機的P3.5腳相連，4腳（TXD）與單片機的P3.1（TXD）相連，5腳接地，6、7腳與兩根通訊線A和B 相連，至上位機，8腳接+5V電源；

其中，所述的本機地址設定部分連接如下：由8位微型撥動開關構成地址設定電路，當下位機多個共用時用來設定每個下位機的不同地址，以便上位機進行區(qū)別；8位地址設定開關的一端接地，另一端分別接單片機IC05的P0.0—P0.7引腳，單片機的P0.0—P0.7引腳分別接一只上拉電阻到+5V電源，即排電阻RP。

其中，采用市售單電源（5V）供電霍爾電流傳感器，其內含檢測與放大電路，將被測電流轉化為電壓信號U0輸出，被測電流為0時輸出2.50V，被測電流滿量程時輸出3.50V，分辨率1000/量程（mV/A）。

本實用新型具有以下優(yōu)點：

1、本實用新型的下位機安裝在組件現場，在現場直觀地觀察各個電池組件的電流大小即運行狀況，同時又將數據傳輸給監(jiān)控室里的PC機，在監(jiān)控室里進行統(tǒng)計數據、打印報表、故障報警等；

2、及時發(fā)現和準確定位故障組件，做到及時、準確地維修故障組件，大大減少工作量；

3、在光伏組件現場設置若干個下位機，每臺下位機負責對32個電池組件的電流進行巡回檢測與顯示；監(jiān)控室設置一臺上位機（PC機），各下位機通過RS-485通訊口并聯，與上位機進行通訊，傳遞命令和檢測數據， 由上位機發(fā)現和定位故障組件，以便及時維修及其他處理。

附圖說明

圖1為霍爾電流傳感器安裝示意圖。

圖2為本實用新型電路原理圖。

具體實施方式

如圖1、2所示，該光伏電站光伏組件運行狀況在線巡回檢測系統(tǒng)包括霍爾電流傳感器、下位機和上位機，每個被測組件配備一只霍爾電流傳感器，每32個傳感器（或被測組件）配備一臺下位機，上位機為一臺PC機；光伏組件的電流輸出線穿過霍爾電流傳感器的環(huán)形孔，霍爾電流傳感器上+5V電源、GND和信號輸出U0通過三芯電纜分別連接下位機電路中的+5V電源、地線和多路開關；下位機對霍爾電流傳感器輸出的電壓信號放大、模數轉換，將組件編號及其對應的電流值通過RS-485通訊口傳輸給上位機（PC機）；其特征是：以單片機IC05（型號為STC89C52）為核心，在單片機IC05上連接電源部分、多路開關部分、信號放大與模數轉換部分、數碼管顯示部分、通訊部分及本機地址設定部分構成下位機電路；所述下位機電路的具體連接如下：

其中，所述電源部分連接如下：用市售輸入交流220V、輸出直流9V的電源，其正極一路接三端集成穩(wěn)壓器7805輸入端，7805輸出端得到+5V穩(wěn)壓電源；另一路接三端集成穩(wěn)壓器7806輸入端，7806的GND端串聯二極管后接地，7806的輸出端得到+6.8V穩(wěn)壓電源；+5V和+6.8V穩(wěn)壓電源分別為相關電路供電；

其中，所述多路開關部分連接如下：用霍爾電流傳感器將每片電池組件電流轉換成電壓信號輸出；兩只16選1多路開關集成芯片IC3、IC4（型號均為74HC4067）的輸入端I0—I31分別接32塊組件的霍爾電流傳感器的輸出信號U0；IC3、IC4的公共端COM并聯，連接電阻R07到信號放大部分；兩只16選1多路開關由S0、S1、S2、S3四位地址碼（用于選擇不同的通路）和一位使能端EN（用于選擇不同的芯片）共五位作為選通碼，接單片機IC05的P1.0—P1.5引腳，由單片機IC5控制切換；不管選通了哪一路，哪一路的信號就接通到公共端COM，然后送信號放大與轉換部分去處理；

其中，所述信號放大與模數轉換部分的連接如下：由運算放大器IC07（型號為LM358）對經多路開關IC3、IC4送來的霍爾電流傳感器的電壓信號進行放大，而后經模數轉換器IC08（型號為ADC0832）轉化為數字信號送單片機處理；由可控精密集成穩(wěn)壓器IC06（型號為TL431）、電阻R01、R02、R03、電容C04構成3V精密穩(wěn)壓源；IC06的陰極接電阻R01至+5V，陽極接地，參考極接電阻R02、R03分別到其陰極和陽極，陰極與地之間接電容C04濾波；IC06的陰極得到3V精密穩(wěn)壓源；3V精密穩(wěn)壓源串聯可調電阻W01和電阻R04到地；由電阻R04分得2.50V電壓經電阻R05接到運放IC07的反相輸入端（－），運放IC07的輸出端接反饋電阻R06到反相輸入端（－）；運放IC07的同相輸入端（＋）接電阻R07到多路開關公共端COM，同時接電阻R08到地；IC07的4腳接地，8腳接+6.8V電源；運放IC07的輸出端串聯電阻R09到模數轉換器IC08（型號為ADC0832）的輸入端2腳（CH0），同時2腳接電容C07到地，電阻R09和電容C07用于濾波；模數轉換器IC08的5腳（DO）、6腳（DI）短接后接單片機的P2.0引腳，7腳（CLK）、1腳（/CS）分別接單片機IC05的P2.1、P2.2引腳；

其中，所述的數碼管顯示部分連接如下：由數碼管顯示驅動電路IC09（型號為MAX7219）和2只四位一體共陰極數碼管（型號為SM420364）構成8位LED數碼管動態(tài)掃描顯示電路，用來顯示被測組件編號和對應電流；IC09的18、19引腳之間接電阻R31，19腳接+5V電源，4和9腳接地，1腳（DIN）、12腳（LAOD）、13腳（CLK）分別接單片機IC05的P2.5、P2.6和P2.7引腳，筆畫輸出端和位選端分別接8位LED數碼管對應的筆劃端和公共端；

其中，所述的通訊部分連接如下：由IC10（型號為MAX485）構成RS-485轉換電路，將單片機IC05的串行通訊口轉換為RS-485通訊口，以便與遠距離的上位機通訊；通過通訊口單片機IC05一方面接收上位機發(fā)來的指令，另一方面向上位機傳送采集的數據；IC10的1腳（RXD）與單片機的P3.0（RXD）相連，2腳（/RE）、3腳（DE）短接后與單片機的P3.5腳相連，4腳（TXD）與單片機的P3.1（TXD）相連，5腳接地，6、7腳與兩根通訊線A和B 相連，至上位機，8腳接+5V電源；

其中，所述的本機地址設定部分連接如下：由8位微型撥動開關構成地址設定電路，當下位機多個共用時用來設定每個下位機的不同地址，以便上位機進行區(qū)別；8位地址設定開關的一端接地，另一端分別接單片機IC05的P0.0—P0.7引腳，單片機的P0.0—P0.7引腳分別接一只上拉電阻到+5V電源，即排電阻RP。

其中，采用市售單電源（5V）供電霍爾電流傳感器，其內含檢測與放大電路，將被測電流轉化為電壓信號U0輸出，被測電流為0時輸出2.50V，被測電流滿量程時輸出3.50V，分辨率1000/量程（mV/A）。