法國時高蓄電池單體蓄電池溫度在線監(jiān)測-時高電池
鉛酸法國時高蓄電池作為后備電源的核心，其可靠性備受關(guān)注。行業(yè)內(nèi)的使用者已經(jīng)意識到，為了確保鉛酸蓄電池能夠達(dá)到其最大可靠使用壽命，必須對其小心維護(hù)，定期測試。近年來，隨著鉛酸蓄電池管理技術(shù)的日趨成熟，鉛酸法國時高蓄電池的在線監(jiān)測管理成為可能，常見的鉛酸蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)多以鉛酸蓄電池的電壓、內(nèi)阻作為主要監(jiān)測參數(shù)，輔以環(huán)境溫度或成組溫度。但對于蓄電池本身而言，溫度也是蓄電池監(jiān)測中的關(guān)鍵參數(shù)，國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE1188中規(guī)定，溫度是固定型蓄電池定期維護(hù)中必要檢測的參數(shù)之一。
由于不同的環(huán)境溫度會極大地影響鉛酸蓄電池中電解液的結(jié)冰點和活性物質(zhì)的活性，為保證化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行，蓄電池一般是按標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度25℃設(shè)計的，其理想的工作范圍是21-27℃。大量的運行數(shù)據(jù)證明，長時間不利的溫度會縮短蓄電池的壽命。另外鉛酸蓄電池的容量也和溫度有關(guān)，大約是溫度每降低1℃，容量將下降1%，所以廠家要求鉛酸蓄電池的使用者在夏天電池放出額定容量的50%后，冬天放出25%后就應(yīng)及時充電。
溫度作為鉛酸蓄電池問題早期檢測中的關(guān)鍵參數(shù)，蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)中僅僅依靠蓄電池室溫或成組溫度的測量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，不能真正起到對蓄電池預(yù)防和保護(hù)，要想真正實現(xiàn)對蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)防、早維護(hù)的目的，單體蓄電池溫度的測量必不可少。由LEM提供的Sentinel蓄電池監(jiān)測模塊在設(shè)計上充分考慮了影響鉛酸蓄電池的因素，使得單體蓄電池溫度的監(jiān)測變得簡單易行。
通常的蓄電池室溫或成組溫度都局限于某幾點，在實際應(yīng)用中，我們曾發(fā)現(xiàn)在某用戶的蓄電池組，同時有6只蓄電池的溫度出現(xiàn)低溫報警，但動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)中室溫為18度，一切正常，經(jīng)過對報警的法國時高蓄電池實際檢測，發(fā)現(xiàn)這6只蓄電池的分別安裝在靠近電池室的兩個排風(fēng)口，由于電池室的排風(fēng)口的保溫層破損以及管路上的故障，導(dǎo)致室溫上的不均衡，使部分蓄電池處于低溫工作狀態(tài)。所以單體蓄電池的溫度測試可以盡早發(fā)出預(yù)警信號，及時發(fā)現(xiàn)問題，更合理地設(shè)計和分配蓄電池的布局，有效地利用蓄電池的容量。
基于鉛酸蓄電池受溫度的影響，監(jiān)測單體蓄電池的溫度除了作為改善環(huán)境溫度的依據(jù)，更重要的是可以為"帶溫度補償"的充電設(shè)計提供準(zhǔn)確的信息。
鉛酸蓄電池出廠時承諾的使用壽命技術(shù)指標(biāo)基于環(huán)境溫度為25℃下給出的。實際應(yīng)用中，鉛酸蓄電池的充電電壓及壽命都會隨溫度的變化而改變。當(dāng)環(huán)境溫度每上升1℃，單體鉛酸蓄電池的充電電壓下降約4mV，那么對于12V蓄電池，25℃時的浮充電壓為13.5V;當(dāng)環(huán)境溫度降為0℃時，浮充電壓應(yīng)為14.1V;當(dāng)環(huán)境溫度升至40℃時，浮充電壓應(yīng)為13.14V。
當(dāng)環(huán)境溫度升高時，蓄電池所允許的浮充電壓的閥值將逐漸下降。如果浮充電壓閥值仍為固定值電壓，(12V蓄電池為13.5V)，勢必會將蓄電池組置于“過電壓充電”工作狀態(tài)，顯然會使蓄電池加速老化。溫度升高時，應(yīng)降低充電電壓，否則蓄電池中極板受硫酸腐蝕加劇，從而使其壽命縮短。當(dāng)環(huán)境溫度低于25℃時，充電電壓應(yīng)提高，以防止充電不足。
利用單體蓄電池的實測溫度信號來實時自動調(diào)整充電器的浮充電壓，從而將蓄電池組置于最佳的浮充電壓-溫度工作狀態(tài)，實現(xiàn)溫度補償功能，保證蓄電池達(dá)到設(shè)計壽命。
LEM的Sentinel模塊設(shè)計上采用高度集成的Soc芯片，集單體法國時高蓄電池溫度、電壓及內(nèi)阻于一身，在線監(jiān)測電壓及內(nèi)阻的同時可以精準(zhǔn)測量到單體蓄電池的溫度，是鉛酸蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的完美體現(xiàn)。
通訊電源被稱為通訊系統(tǒng)的心臟，電源系統(tǒng)將直接影響通訊系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。目前，通訊系統(tǒng)電源供電大都是由不中斷的蓄電池提供的，蓄電池溫度過高勢必影響到電池的工作效率和壽命。因此對蓄電池的工作溫度進(jìn)行實時的監(jiān)測具有實際意義。美國APC公司的一項調(diào)查結(jié)果表明，大約有75％以上的通訊系統(tǒng)故障都是由于電源設(shè)備故障而引起的。
議題內(nèi)容：
蓄電池溫度監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)組成
蓄電池溫度監(jiān)測系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計
解決方案：
電壓、溫濕度采集、溫度采集
模塊之間的通訊
數(shù)據(jù)顯示
系統(tǒng)組成
蓄電池溫度監(jiān)測系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。主要由電壓、溫濕度采集、溫度采集、89S51單片機、鍵盤控制模塊、顯示電路模塊、通訊模塊組成。該系統(tǒng)能完成6組或6組以上通訊電池的溫度丈量、1路機房環(huán)境丈量(溫度、濕度丈量)、2路直流電壓和2路交流電壓丈量，傳輸數(shù)據(jù)間隔大于200M。
硬件設(shè)計
1單片機選擇
該系統(tǒng)單片機選用89S51，該單片機采用0．35新工藝。本錢降低，功能提升，與傳統(tǒng)的89C51單片機相比主要具有以下特點：
(1)功能增多，性能有了較大提升，價格基本不變；
(2)ISP在線編程功能；
(3)最高工作頻率為33MHz，計算速度更快；
(4)具有雙工UART串行通道；
(5)內(nèi)部集成看門狗計時器；
(6)雙數(shù)據(jù)指示器；
(7)兼容性強，向下完全兼容51全部子系列產(chǎn)品。
2溫度傳感器的選擇及其與單片機的連接
溫度采集選用DS18B20，DS18B20具有獨特的單總線接口方式，通過串行通訊接口(I／O)直接輸出被測溫度值接口方式，CPU只需一根端口線就可與DS18820實現(xiàn)雙向通訊；在使用中不需要任何外圍元件；內(nèi)含寄生電源，既可采用寄生電源，也可由VDD直接供電；答應(yīng)電壓范圍是3．0～5．5V，進(jìn)行溫度／數(shù)字轉(zhuǎn)換時的工作電流約為1．5mA，待機電流僅為1μA，典型功耗為5mW；溫度丈量范圍為－55～125℃，在0～85℃之間，誤差小于0．5℃；支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以掛接在一根總線上，可實現(xiàn)多點測溫；具有負(fù)壓特性，當(dāng)電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。
DS18B20和單片機的連接如圖2所示，由VCC直接供電，連接一個4．7kΩ左右的上拉電阻，DQ直接連到單片機的P1．0口上。
CPU對DS18B20的訪問流程是：對DS18B20初始化即ROM操縱命令、存儲器(包括便箋式RAM和E2PROM)操縱命令即數(shù)據(jù)處理。單總線上所有處理都從初始化開始，初始化時序由主機發(fā)出的復(fù)位脈沖和一個或多個從機發(fā)出的應(yīng)答脈沖組成。主機接收到從機的應(yīng)答脈沖后，說明有單總線器件在線，主機就可以開始對從機進(jìn)行ROM命令和存儲器操縱命令，使DS18B20完成溫度丈量并將丈量結(jié)果存人高速暫存儲器中，然后讀出此結(jié)果。 法國時高蓄電池，法國時高蓄電池代理商，法國時高總代理，時高電池。時高電池：www.stecopome.com
3交、直流電壓以及機房溫濕度的丈量
直流電壓、交流電壓以及機房溫濕度的丈量選用TLC1543，TLC1543為10位11通道的A／D轉(zhuǎn)換器，與單片機的連接如圖3所示。機房環(huán)境丈量(溫度、濕度)采用JWS溫濕度變送器，輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)0～5V直流電壓信號；直流電壓的數(shù)據(jù)采集經(jīng)電阻分壓后直接送至A／D轉(zhuǎn)換器，交流電壓的采集經(jīng)分壓整流后也直接送至A／D轉(zhuǎn)換器。
4顯示電路設(shè)計
溫度顯示采用6位LED，與單片機的連接如圖4所示。顯示模塊由8279鍵盤、顯示接口芯片和相應(yīng)的驅(qū)動電路組成。8279的掃描線SLA～SLC在掃描過程中，可將芯片內(nèi)部顯示單元的內(nèi)容送到輸出數(shù)據(jù)線OA0～OA3和OB0～OB3掃描線經(jīng)74HC138譯碼，作為多位LED數(shù)碼管的位選線，通過74LS04反相后，再經(jīng)過位驅(qū)動芯片，用于對不同的數(shù)碼管進(jìn)行位驅(qū)動。同時，用OA0～OA3和OB0～OB3送出的數(shù)據(jù)對應(yīng)地驅(qū)動每個數(shù)碼管的8個顯示段，使6個數(shù)碼管輪流驅(qū)動發(fā)光。驅(qū)動芯片采用SN75491和SN75492，分別驅(qū)動數(shù)碼管的段和位顯示，保證6位數(shù)碼管都被點亮?xí)r需要的最大電流。
5通訊模塊設(shè)計
為了滿足數(shù)據(jù)傳輸間隔大于200M，通訊采用75LBC180全雙工485芯片，單片機通訊電平和計算機電平的轉(zhuǎn)換采用MAX232完成，如圖5所示。MAX232芯片是專為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的接口電路，使用+5V單電源供電。另外。RS232到RS485的轉(zhuǎn)換可采用專用的轉(zhuǎn)換器，如BOK－60或ATC－160A無源轉(zhuǎn)換器。
軟件設(shè)計
法國時高蓄電池溫度監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括主程序、外部中斷子程序、顯示子程序等。圖6是該系統(tǒng)的主程序流程圖。用于完成對DS18B20的調(diào)用、中斷治理、丈量溫度值的計算及溫度值的顯示等功能。主機89S51首先復(fù)位脈沖使信號線上所有的DS18B20芯片都被復(fù)位，接著發(fā)送跳過ROM操縱命令，激活在線的所有DS18B20，然后系統(tǒng)轉(zhuǎn)人中斷處理流程，完成溫度轉(zhuǎn)換，讀取等工作。外部中斷子程序完成對溫度丈量數(shù)據(jù)的讀取，顯示子程序完成液晶顯示器的初始化及顯示溫度值。
基于89S51和DS18B20的通訊電源蓄電池溫度監(jiān)測系統(tǒng)，接口簡單，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路，與傳統(tǒng)裝置相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，本錢低，可靠性和測溫精度高，功耗低，應(yīng)用面廣等優(yōu)點。
