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360 元/年技术创新数采与监测《PLC 技术应用

200 例》 您的论文得到两院院士关注 基于单总线技术蓄电池监控系统设计 Design of accumulator inspect system based on 1-wire technology (北京工业大学机电学院机电控制学科部 )张威杨建武 涂承媛 孙树文 ZHANG Wei YANG Jian-wu TU Cheng-yuan SUN Shu-wen 摘要: 蓄电池组长期处于复杂的工作状态中,不 仅不能有效利用能源,并且还可能加剧电池的损耗,因此必须对电池组工作状态进行实时监控.

通过引入智能电池监测器DS2438 对电池电压、电 流 、温 度等参数的采样,并采用单片机模拟单总线通讯方式实现与DS2438 的数据交换,有效的简化了采样电路,实现了同时对多节电池的监测,还改善了蓄电池的维护效果,提高电池的可靠性.关键词: 蓄电池;

DS2438;

单总线 中图分类号: TP306 文献标识码: A Abstract: It is long time that the accumulators work in a complex state. Not only energy sources can be used inefficiently, but accu- mulators would be aggravated. So, it is necessary to real -time monitor the state of accumulators. The smart monitor of battery DS2438 has been introduced to sample parameters such as voltage, current and temperature. The SCM simulate 1-wire communica- tion mode and exchange the datum with DS2438. It has predigested efficiently the sample circuit and can monitor each accumulator at the same time. It improve maintenance effect as well as the reliability of battery. Key words: accumulator;

DS2438;

1-wire 文章编号:1008-0570(2009)02-1-0081-02

1 引言 由于随着时代发展, 社会的发展对能源特别是电能的需求 越来越大, 如何节能成为了研究的重点之一.蓄电池作为电能 的存储介质, 广泛应用于各种场合, 因此有效的对蓄电池进行 监控不仅可以节约能源, 还能延长电池使用寿命.本文采用智 能监测芯片 DS2438 实现对蓄电池状态的采集,并通过单总线 与主控制系统通讯, 从而实现对蓄电池状态的监测.

2 监控系统总体设计 本设计主要由智能电池监控芯片 DS

2438、单片机以及 PC 机组成.其中本设计主要对两个部分, 即采集模块与主控模块 进行设计.其系统总体设计如图

1 所示: 图1总体设计框图 DS2438 芯片主要实现对蓄电池当前各种状态进行监测, 包括当前电池充放电状态、 电压、 电流、 温度等.芯片能自动采 集这些参数, 并将其放在 SRAM/EEPROM 中, 存放这些参数的 EEPROM 具有非易失性, 因此该系统具有掉电保护功能.单片 机则实现从 DS2438 中读取这些参数并进行处理,最后把处理 结果通过 CAN 总线发送给 PC 机, 由于大量的数据处理工作由 单片机的软件完成, 因而降低了系统硬件的复杂程度.

3 监控系统硬件电路设计 监控系统上位机部分主要采用 PC 机或者工控机作为监视 平台, 本设计上位机选用 PC 机, 为了能够实现 CAN 总线通讯, 需要外接 CAN 接口卡, 这里 CAN 接口卡选用型号为 PCI1680. 3.1 采集模块设计 采集模块硬件电路如图

2 所示: 图2采集模块结构原理图 DS2438 内部集成温度传感器,采集模块设计为嵌入蓄电 池内部, 使之与蓄电池紧密接触, 因而通过与蓄电池接触从而 测量蓄电池的温度. 蓄电池电压的测量是通过芯片 VAD 管脚进行数据采集, 由于该芯片需用采样电压为 0~10V, 通常一节蓄电池的电压均 为12V 左右,因此通过 R1 与R2 对蓄电池电压进行分压之后 再进行测量, 为了保证对电压采样的精确性, 选用的电阻 R1 与R2 必须为高精度电阻, 并且使得 R1=R2. DS2438 的管脚 Vsen+与Vsen-作为测量电流的采集端口. 当测量电流通过电阻 R4 时, 在R4 两端会产生电压, 当电阻 R4 张威: 硕士研究生 基金项目: 申请人:杨建武;