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Diseño de aplicación del transmisor de aislamiento en el monitoreo de carga y descarga de baterías
Fecha:2012-07-02Leer:2

  I. Introducción
  
Como dispositivo común para proporcionar energía de corriente continua, las baterías se utilizan cada vez más ampliamente, especialmente en equipos de automatización eléctrica, transporte ferroviario, comunicaciones, sistemas fotovoltaicos solares fuera de línea y campos militares que requieren suministro ininterrumpido de energía. El voltaje de la batería y la corriente de carga y descarga son indicadores importantes para reflejar el rendimiento de la batería, pero también parámetros importantes para juzgar la carga y descarga, por lo que el monitoreo de su voltaje y corriente es el eslabón de la carga y descarga razonables de la batería *. los métodos de detección tradicionales miden el valor del voltaje con la ayuda de voltímetros y otras herramientas antes de ajustar los parámetros de carga, con problemas como el gran error humano registrado, el mal tiempo real, la mala precisión, el registro poco científico y el alto costo de detección. La introducción de la tecnología de microcomputadoras ha llevado a la inteligencia gradual del sistema de monitoreo de carga y descarga de baterías, logrando el monitoreo en tiempo real del Estado de trabajo de las baterías. Sin embargo, debido a que la existencia de señales de interferencia de potencial terrestre, señales de interferencia de CA introducidas por la fuente de alimentación de carga, etc., a menudo causa el reinicio de la mcu, la adquisición incorrecta de señales e incluso la quema directa del chip de control principal, es necesario elegir un esquema de aislamiento de señal y anti - interferencia de fuerza. El siguiente plan les presenta en detalle cómo adoptar Guangzhou jinshengyang manufacturing.Transmisor de aislamientoEl módulo realiza el método de aislar la señal de interferencia, transmitir la señal y mejorar la estabilidad y fiabilidad del sistema de monitoreo.
  
  2. introducción al transmisor de aislamiento
  
  Transmisor de aislamientoEl módulo es un módulo de procesamiento de señales que utiliza el esquema de aislamiento electromagnético para transmitir el aislamiento de la señal industrial no estándar introducida a la señal industrial estándar. El módulo de transmisor de aislamiento jinshengyang adopta un diseño modular de pequeño volumen, que los usuarios pueden usar directamente sin agregar ningún circuito periférico, lo que simplifica el diseño del Circuito de los usuarios, mejora la utilización del espacio de los PCB y facilita a los clientes analizar las causas de fallas y el mantenimiento. Debido a la tecnología de aislamiento electromagnético adoptada en el interior del módulo, tiene mejores características de deriva de temperatura, lineal, precisión, velocidad de conversión y vida útil que el aislamiento de acoplamiento óptico. La entrada y salida de la señal, la entrada de la fuente de alimentación y la salida de la fuente de alimentación de aislamiento (opcional) del módulo están aisladas entre sí, con un valor de resistencia a la presión de aislamiento de hasta 2500vdc, lo que puede aislar eficazmente las señales de interferencia. En comparación con el aislador en el mercado, tiene un tamaño más pequeño, un costo más bajo, una mayor integración y se puede soldar directamente a la placa de pcb, lo que simplifica en gran medida el diseño e instalación del sistema de adquisición y control de señales y mejora la estabilidad y fiabilidad generales del sistema.
  
 Características del producto:
  
Escuela gratuita, se puede usar directamente
  
Modularidad & pequeño volumen
  
Deriva a muy baja temperatura (35 ppm / gradoscelsius)
  
Nivel de alta precisión & alta lineal (0,1% f.s.)
  
Alto aislamiento (2500vdc / 60s entre ambos extremos de entrada, salida y fuente de alimentación)
  
Alta fiabilidad (mtbf > 500000 horas)
  
Grado industrial (rango de temperatura de trabajo: - 25 ℃ ~ 71 ℃)

  
 3. introducción al diagrama de bloques de principios del transmisor de aislamiento
  
  Transmisor de aislamientoEs un dispositivo eléctrico que puede convertir las señales eléctricas medidas en señales eléctricas aisladas electrónicamente entre sí en una proporción lineal. Como se muestra en la figura 2, el módulo de transmisión de aislamiento se divide en cuatro partes, la parte de entrada de energía, la parte de salida de energía de aislamiento (selección del cliente), la parte de entrada de señal y la parte de salida de señal. Su principio de funcionamiento es que primero la señal medida se transforma a través de la modulación de dispositivos semiconductores, luego se realiza la conversión de aislamiento electromagnético a través de un transformador de señal, y luego se convierte en la señal necesaria en el extremo de salida, mientras que la fuente de alimentación de la señal aislada se aísla para garantizar el aislamiento eléctrico entre el extremo de alimentación, el extremo de salida de la fuente de alimentación aislada, el extremo de entrada de la señal y el extremo de salida de la señal, aislando así eficazmente la interferencia de la señal, para que el chip de control principal pueda funcionar de manera estable y confiable.
  
  4. aplicación del transmisor de aislamiento en el sistema de monitoreo de carga y descarga de baterías
  
Cuando la batería está llena, suministra energía directamente a la carga de corriente continua en la etapa posterior. el voltaje y la corriente de alimentación de la batería disminuyen gradualmente con el consumo de electricidad. si la batería todavía no se repone después de ser tan baja como zui, la batería puede dañarse fácilmente debido a la descarga excesiva. Por otro lado, después de que el cargador carga la batería después de que la batería es insuficiente, el voltaje de la batería aumentará gradualmente con el complemento de la batería. si el voltaje de la batería no deja de cargar después de alcanzar el límite, la batería es muy fácil de dañar debido a la sobrecarga. Por lo tanto, el monitoreo de alta precisión en tiempo real del voltaje y la corriente de la batería es * necesario, de lo contrario, la batería es muy fácil de dañar debido a la sobrecarga o descarga excesiva.
  
La siguiente figura 3 muestra el diagrama de flujo del sistema de monitoreo de carga y descarga de baterías que diseñamos, que consta principalmente de cargadores, circuitos de alimentación, baterías, carga de corriente continua, circuitos de muestreo de voltaje y corriente, circuitos emc, transmisores de aislamiento, MCU、 El circuito de visualización, el circuito de alarma, etc. A continuación se detallan las funciones de cada parte:
  
4.1 esquema de suministro de energía del Circuito de control
  
Seleccionamos la fuente de alimentación del módulo AC - DC lh05 - 10b05 fabricada por jinshengyang Company para suministrar energía al módulo transmisor de aislamiento, convertidor ad, mcu y lcd. El módulo emite 5v, 1a, cumple con los requisitos de voltaje y potencia de suministro de energía y tiene las ventajas de rango de voltaje de entrada, doble uso de ca y dc, bajo consumo de energía, tasa, alta fiabilidad y aislamiento seguro. El producto es seguro y confiable, el rendimiento de EMC es bueno, EMC y las especificaciones de Seguridad cumplen con los estándares iec61000, ul60950 e iec60950, y han obtenido una variedad de certificaciones ul, CE y así sucesivamente.
  
  4.2 esquema de circuito de muestreo de tensión y corriente
  
Para el monitoreo del voltaje de la batería, sabemos que el voltaje común de la batería es de 24v y 12v, etc. para facilitar la adquisición de señales de voltaje, adoptamos el método de voltaje dividido para reducir el voltaje de la batería a un rango de 0 a 5v para facilitar el procesamiento de señales; Para el monitoreo de la corriente de carga y descarga, encadenamos el convertidor en el circuito de carga y descarga, y el convertidor convertirá la corriente de descarga en una señal de voltaje de milivoltios para facilitar el procesamiento de la señal.
  
 4.3 esquema de circuitos EMC
  
El diseño de los circuitos EMC es a menudo una parte fácilmente ignorada y extremadamente importante de Zui en el procesamiento de aislamiento de señales. Sabemos que el entorno EMC en la red eléctrica en el sitio industrial es extremadamente duro, hay varias señales de interferencia, debido a que la batería está conectada directamente con el cargador y la carga de corriente continua a través de la misma línea, etc., las señales de interferencia del Circuito de alimentación (como la interferencia de oleadas) se acoplarán al circuito de procesamiento de señal posterior con el circuito de señal, lo que causará fallas o daños en el procesador de señal. Por lo tanto, * es necesario agregar un circuito EMC antes del aislamiento de la señal para absorber la señal de interferencia.
  
  4.4 plan de aislamiento de señales
  
En la aplicación práctica, se encuentra que al cargar y descargar la batería, si la señal no está aislada, la señal de interferencia del Circuito de alimentación se transmitirá directamente a la mcu posterior a través del canal de señal, lo que dará lugar a la pérdida frecuente de señal o incluso al accidente de la mcu. Por su parte, hay dos métodos convencionales de aislamiento de señales, el aislamiento electromagnético y el aislamiento de acoplamiento óptico, el aislamiento de acoplamiento óptico no puede hacer que el sistema de monitoreo monitoree el voltaje de la batería y la corriente de descarga con alta precisión en tiempo real debido a su lenta velocidad de reacción y baja precisión de transmisión, por lo que necesitamos elegir el esquema de aislamiento electromagnético, aquí seleccionamos el módulo de transmisor de aislamiento fabricado por jinshengyang para lograr la señal de interferencia de aislamiento y transmitir la señal.
  
En el circuito de monitoreo de voltaje de la batería, seleccionamos el módulo de transmisor de aislamiento t6s6d - 3 para aislar y transmitir la señal de muestreo de 0 a 5v introducida a 0 a 3v para facilitar la adquisición ADC en la etapa posterior; Debido a que el circuito de carga y descarga de la batería adopta la misma línea, en el circuito de descarga de la batería, la señal de voltaje recogida por el convertidor es positiva o negativa. el módulo de transmisor de aislamiento tm6s6ap - 3 de jinshengyang Company que elegimos puede convertir la línea de señal que cambia en el rango de - 100mv A + 100mv en una señal de voltaje de 0 a 3v para la adquisición directa posterior adc.
  
La ventaja de la selección de estos dos módulos es que, en primer lugar, se puede lograr un alto aislamiento eléctrico de la entrada de señal y el circuito de muestreo de la etapa posterior (tensión de aislamiento de 2500vdc / 60s), que puede aislar eficazmente la señal de interferencia del Circuito de la etapa delantera para que no afecte el funcionamiento normal del Equipo de la etapa posterior; En segundo lugar, la precisión de transmisión de este módulo es del 0,1% f.s, que puede cumplir con los requisitos de muestreo de alta precisión de ADC de 12 dígitos y monitorear con precisión el Estado de trabajo de la batería; En tercer lugar, el transmisor de aislamiento adopta un diseño modular, sin ningún dispositivo periférico, puede realizar la transmisión de aislamiento de señales que ad no es fácil de recoger (por ejemplo, 0 a 5v, - 100mv ~ + 100mv) a señales fáciles de recoger (0 a 3v), lo que simplifica en gran medida el diseño del circuito.
  
  4.5 procesamiento de datos, alarma de averías y visualización de Estado
  
El procesamiento de datos utiliza un mcu integrado con ADC de alta precisión, y la pantalla de Estado utiliza un tubo digital de circuito de cátodo común de siete secciones, principalmente para mostrar el valor de voltaje recogido actualmente y mostrar la información de alarma. Se emite una alarma acústica cuando el voltaje está por debajo y por encima del valor establecido.
  
 V. Resumen
  
Las baterías se han desarrollado rápidamente debido a la gran inversión nacional en ahorro de energía y protección del medio ambiente, y los nuevos tipos de baterías han surgido sin cesar, lo que también plantea mayores requisitos para la carga y descarga de baterías y la gestión científica. es necesario comprender el trabajo de las baterías en tiempo real y, por lo tanto, gestionar científicamente y racionalmente para mejorar la eficiencia de uso y la vida útil de las baterías, lo que también promueve la aplicación del sistema de monitoreo de baterías. Sin embargo, debido a la existencia de señales de interferencia en los circuitos de energía de varios campos de aplicación, todo el sistema puede no monitorear el funcionamiento de la batería en tiempo real, preciso y confiable, e incluso causar pérdidas incalculables debido a los costosos equipos de instrumentos conectados después de daños. El módulo de transmisor de aislamiento fabricado por jinshengyang Company tiene las características de alto aislamiento, alta precisión y lineal, alta fiabilidad y deriva a baja temperatura, que puede aislar eficazmente las señales de interferencia, transmitir señales y mejorar la estabilidad y fiabilidad del trabajo del sistema.