专利名称：蓄电池数据智能分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及单片机自动化测控仪器，具体的说是一种蓄电池数据智能分析 仪。
背景技术：
电信、移动和联通三大通信企业的通信机房，钢铁和能源等行业的电力能降中心， 大量地使用蓄电池作为备用电源，来保障不间断的通信和调度工作，为了保障这些企业的 安全生产，必须保证蓄电池处于良好的工作状态。为此，国家规定每年度要对在线的蓄电池 进行容量测试。比如电信通信机房普遍使用的2000AH48V的蓄电池组，一般标准站最少要配置2 组，按规定要进行10小时200安培的放电测试。这种恒电流放电方式费时费力，电力能耗 大，而且对设备的工作环境和电池基础性能破旧性很大。但是为了保障网络的正常通信，电 信企业又必需按照规定进行蓄电池的放电测试。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种蓄电池数据智能分析仪，以解决蓄电池放电测试耗 时过长对电力设备正常工作有影响的问题。为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为蓄电池数据智能分析仪，包括有外壳底座，以及盖在外壳底座顶部的上盖壳，所述 外壳底座内部设置有电路板，外壳底座内部还设置有为电路板各电路供电的电源模块，其 特征在于所述电路板集成有控制电路、蓄电池信号采集电路；所述控制电路包括CPU芯片，所述CPU芯片的P10 P14引脚上接有加法器芯片， P16 P17引脚上接有看门狗存储器芯片及时钟与日期芯片，P20 P27引脚上接有片选锁 存器，所述CPU芯片的ALE引脚还通过与非门与所述片选锁存器的LE引脚连接，CPU芯片 的读写引脚上连接有RAM模块接口，CPU芯片的P00 P07引脚、P20 P27引脚通过导线 连接至所述RAM模块接口，CPU芯片的X1、X2引脚之间接有晶振，晶振两端分别连接有电容 后接地；所述片选锁存器的Q0、Q1引脚分别通过导线与看门狗存储器的CS引脚、时钟与日 期芯片的RST引脚一一连接，Q3 Q5引脚分别通过导线与一个译码器的A、B、C引脚一一 连接，Q7引脚连接至所述RAM模块接口，所述片选锁存器的Q1 Q4还通过导线与所述加 法器芯片的S1 S4引脚一一连接；所述加法器芯片的A1 A4引脚、B1引脚分别通过导 线与CPU芯片的P10 P14弓丨脚一一连接，B2 B4引脚、CI引脚接地；所述看门狗存储器 的S0、SI引脚与CPU芯片的P16引脚连接，SLK引脚与CPU芯片的P17引脚连接；所述时钟 与日期芯片的I/O引脚、CLK引脚分别与CPU芯片的P16、P17引脚连接；所述蓄电池信号采集电路包括有模数转换器芯片，两个光电继电器，两个电子模 拟开关和输入接口，一个光电继电器预留有两个引脚，分别通过导线与所述模数转换器芯 片的IN+和IN-引脚一一连接，蓄电池的电压、电流信号通过所述输入接口输入，所述输入接口有多个引脚输出，分别通过导线与两个光电继电器的多个引脚一一连接，所述光电继 电器上还有多个引脚作为输出引脚，分别各自与一个电子模拟开关的1/01 1/015引脚 一一连接，一个电子模拟开关的A、B、C、D引脚通过导线与所述CPU芯片的P10 P13引脚 一一连接，另一个电子模拟开关的A、B、C、D引脚通过导线与所述的加法器芯片的S1 S4 引脚一一连接，所述两个电子模拟开关的INH引脚分别通过导线与所述译码器的Y0引脚连 接，所述模数转换器芯片的SD0引脚、SCLK引脚分别通过导线与所述CPU芯片的P16、P17 引脚一一连接，模数转换器芯片的CS引脚通过导线与所述片选锁存器的Q2引脚连接。所述的蓄电池数据智能分析仪，其特征在于所述CPU芯片型号为SM5964，所述 片选锁存器型号为HC373，所述看门狗存储器型号为X5045，所述时间与日期芯片型号为 DS1302，所述加法器芯片型号为MC14008，所述译码器型号为74HC138。所述的蓄电池数据智能分析仪，其特征在于所述电子模拟开关型号为CD4067， 所述模数转换器芯片型号为CS5513。本实用新型中，CPU单元电路控制多路切换开关电路，将蓄电池的电压、电流等模 拟参数切换到A/D电路，通过高精度的A/D电路将电池模拟参数转换为数字信号，A/D电 路在CPU单元的控制下将电池数据交给CPU单元。温湿度采集电路将电池温度、环境温度 和湿度转换为温湿度数字信号，时间和存储电路对时间日期和电池配置信息进行采集和存 储，这些信号也交与CPU单元。CPU对这些数据进行分析和处理，将处理结果存储在历史数 据库中，也可以直接上报给监控中的上位计算机，用户可以通过RS232/485/422三种通信 方式与分析仪的CPU进行数据交换。本实用新型效果为本实用新型能够大幅度地降低蓄电池容量测试的时间，提高通信、钢铁和能源等 生产企业的经济效益，为蓄电池容量测量提供了一种先进的科学手段，也将为节能减排和 环保事业做出巨大贡献。

图1为本实用新型整体结构散视图。图2为本实用新型电路原理框图。图3为本实用新型控制电路图。图4为本实用新型蓄电池信号采集电路图。图5为12V蓄电池放电电压曲线图。图6为蓄电池容量曲线图。图7为本实用新型组装示意图。图8为本实用新型主板电子元件分布图。
具体实施方式
如图1、图7所示，蓄电池数据智能分析仪，包括有外壳底座1，以及盖在外壳底座 顶部1的上盖壳2，外壳底座1内部设置有电路板3，外壳底座1内部还设置有为电路板3 各电路供电的电源模块，电路板3集成有控制电路、蓄电池信号采集电路；如图2、图3、图8所示，控制电路包括型号为SM5964的CPU芯片Ul，CPU芯片U1的P10 P14引脚上接有型号为MC14008的加法器芯片U10，P16 P17引脚上接有型号为 X5045的看门狗存储器芯片U4及型号为DS1302的时钟与日期芯片U5，P20 P27引脚上 接有型号为HC373的片选锁存器U2，CPU芯片U1的ALE引脚还通过与非门U3A与片选锁存 器U2的LE引脚连接，CPU芯片U1的读写引脚上连接有RAM模块接口 JP3，CPU芯片U1的 P00 P07引脚、P20 P27引脚通过导线连接至RAM模块接口 JP3，CPU芯片U1的XI、X2 引脚之间接有晶振Y1，晶振Y1两端分别连接有电容C5、C6后接地；片选锁存器U2的Q0、 Q1引脚分别通过导线与看门狗存储器U4的CS引脚、时钟与日期芯片U5的RST引脚一一 连接，Q3 Q5引脚分别通过导线与一个型号为74HC138的译码器U6的A、B、C引脚一一连 接，Q7引脚连接至RAM模块接口 JP3，片选锁存器U2的Q1 Q4还通过导线与加法器芯片 U10的S1 S4引脚一一连接；加法器芯片U10的A1 A4引脚、B1引脚分别通过导线与 CPU芯片U1的P10 P14弓丨脚一一连接，B2 B4引脚、CI引脚接地；看门狗存储器U4的 S0、SI引脚与CPU芯片U1的P16引脚连接，SLK引脚与CPU芯片U1的P17引脚连接；时钟 与日期芯片U5的I/O引脚、CLK引脚分别与CPU芯片U1的P16、P17引脚连接；如图4、图8所示，蓄电池信号采集电路包括有型号为CS5513的模数转换器芯片 U13，两个光电继电器JP1、JP2，两个型号为CD4067的电子模拟开关U7、U8和输入接口 P3， 一个光电继电器JP2预留有两个引脚X、Y，分别通过导线与模数转换器芯片U13的IN+和 IN-引脚一一连接，蓄电池的电压、电流信号通过输入接口 P3输入，输入接口 P3有多个引脚 输出，分别通过导线与两个光电继电器JP1、JP2的多个引脚一一连接，光电继电器JP1、JP2 上还有多个引脚作为输出引脚，分别各自与一个电子模拟开关的1/01 1/015引脚一一连 接，一个电子模拟开关U8的A、B、C、D引脚通过导线与CPU芯片U1的P10 P13引脚一一 连接，另一个电子模拟开关U7的A、B、C、D引脚通过导线与加法器芯片U10的S1 S4引 脚一一连接，两个电子模拟开关U7、U8的INH引脚分别通过导线与译码器U6的Y0引脚连 接，模数转换器芯片U13的SD0引脚、SCLK引脚分别通过导线与CPU芯片U1的P16、P17引 脚一一连接，模数转换器芯片U13的CS引脚通过导线与片选锁存器U2的Q2引脚连接。CPU通过上述电路组织结构，完成电压、电流和温度等蓄电池基本参数的采集和处 理，向用户提供基本的电池数据，完成常规电池测量仪的功能。在CTBT-320810分析仪模块中，CPU不但要完成电池基本参数的采集，更为重 要的是利用一些特殊的公式对这些参数进行二次分析，形成一系列电池容量计算所必需 的参量和系数，这些参量、系数和电池基本数据一起纳入蓄电池容量预测公式进行计算， CTBT-320810分析仪模块将在各参数计算完毕时给出蓄电池的容量值，完成蓄电池容量的 预测工作。下面以12V蓄电池为例进行预测容量计算说明如图5，图5为12V电池放电电压曲线，纵坐标轴单位为V，横坐标轴的刻度为10 分钟，数字单位为10秒。如图6，将上面的蓄电池放电曲线分成三个阶段的容量区来进行分析第一阶段开始非线性容量区，即t0时段，容量定义为CQ已放容量C0= IOXtO剩余容量电池标称容量_已放容量=C-C010是单位时段内电流的平均值(注意以下的各时段电流进行同样的定义)。[0034]第二阶段线性容量区的计算定义W1线性功，W2已放线性功，W3剩余线性功，这里将功定义为电池的电能量， 即W = CXV，单位为焦耳。CO为开始非线性阶段的容量，C为电池标称容量，Cs为后期非线性容量，C1线性 容量，C2线性已放容量，C3线性剩余容量，各电压定义如上图。计算:ffl= (C-C0-Cs) X {(V2+Vl)/2}W2 = {(V2+Vt) /2} X {(I2+It) /2} (t_t0)C2 = {(I2+It)/2} (t-tO)W3 = W1-W2 C3 = fXW3/{ (V2+Vt) /2}其中f 为电池放电量的线性预测比率，即f = (tl-t0)/(Tl-t0)T1是理论线性区电压所对应的一个任意时刻，tl是与理论电压相同的实际时刻， 取值范围t0 ≤ tl ≤Tl ≤1小时，一般取在进入线性放电区的0. 5小时处。第三阶段后期非线性容量的推算蓄电池放电至下限电压时，进入后期非线性容量区，在不同的放电率下，蓄电池的 下限电压和后期非线性容量是不同的，这里要引入经验值进行计算，下面列表是12V电池 的下限电压(VI)和后期的估算容量(Cs)。 后期蓄电池非线性容量的预测计算Cc = fXCs最后求和得到蓄电池的预测容量C测=C0+C2+C3+Cc通过这种蓄电池容量的分析计算方案，电池放电到T时刻就可以预测出全部的蓄 电池容量。上述计算方案可以用于各种电压和容量的蓄电池，在蓄电池放电1小时内预测出 蓄电池的容量，预测值和实际值比较达到了 95%以上精确度，达到了成功地预测蓄电池容 量的目的。
权利要求蓄电池数据智能分析仪，包括有外壳底座，以及盖在外壳底座顶部的上盖壳，所述外壳底座内部设置有电路板，外壳底座内部还设置有为电路板各电路供电的电源模块，其特征在于所述电路板集成有控制电路、蓄电池信号采集电路；所述控制电路包括CPU芯片，所述CPU芯片的P10～P14引脚上接有加法器芯片，P16～P17引脚上接有看门狗存储器芯片及时钟与日期芯片，P20～P27引脚上接有片选锁存器，所述CPU芯片的ALE引脚还通过与非门与所述片选锁存器的LE引脚连接，CPU芯片的读写引脚上连接有RAM模块接口，CPU芯片的P00～P07引脚、P20～P27引脚通过导线连接至所述RAM模块接口，CPU芯片的X1、X2引脚之间接有晶振，晶振两端分别连接有电容后接地；所述片选锁存器的Q0、Q1引脚分别通过导线与看门狗存储器的CS引脚、时钟与日期芯片的RST引脚一一连接，Q3～Q5引脚分别通过导线与一个译码器的A、B、C引脚一一连接，Q7引脚连接至所述RAM模块接口，所述片选锁存器的Q1～Q4还通过导线与所述加法器芯片的S1～S4引脚一一连接；所述加法器芯片的A1～A4引脚、B1引脚分别通过导线与CPU芯片的P10～P14引脚一一连接，B2～B4引脚、CI引脚接地；所述看门狗存储器的SO、SI引脚与CPU芯片的P16引脚连接，SLK引脚与CPU芯片的P17引脚连接；所述时钟与日期芯片的I/O引脚、CLK引脚分别与CPU芯片的P16、P17引脚连接；所述蓄电池信号采集电路包括有模数转换器芯片，两个光电继电器，两个电子模拟开关和输入接口，一个光电继电器预留有两个引脚，分别通过导线与所述模数转换器芯片的IN+和IN-引脚一一连接，蓄电池的电压、电流信号通过所述输入接口输入，所述输入接口有多个引脚输出，分别通过导线与两个光电继电器的多个引脚一一连接，所述光电继电器上还有多个引脚作为输出引脚，分别各自与一个电子模拟开关的I/O1～I/O15引脚一一连接，一个电子模拟开关的A、B、C、D引脚通过导线与所述CPU芯片的P10～P13引脚一一连接，另一个电子模拟开关的A、B、C、D引脚通过导线与所述的加法器芯片的S1～S4引脚一一连接，所述两个电子模拟开关的INH引脚分别通过导线与所述译码器的Y0引脚连接，所述模数转换器芯片的SDO引脚、SCLK引脚分别通过导线与所述CPU芯片的P16、P17引脚一一连接，模数转换器芯片的CS引脚通过导线与所述片选锁存器的Q2引脚连接。
2.根据权利要求1所述的蓄电池数据智能分析仪，其特征在于所述CPU芯片型号为 SM5964，所述片选锁存器型号为HC373，所述看门狗存储器型号为X5045，所述时间与日期 芯片型号为DS1302，所述加法器芯片型号为MC14008，所述译码器型号为74HC138。
3.根据权利要求1所述的蓄电池数据智能分析仪，其特征在于所述电子模拟开关型 号为⑶4067，所述模数转换器芯片型号为CS5513。
专利摘要本实用新型公开了一种蓄电池数据智能分析仪，是一种测量蓄电池参数的仪器，能够测量蓄电池的电压、电流等常规参数，具备蓄电池容量智能预测的功能。本实用新型包括有外壳底座，以及盖在外壳底座顶部的上盖壳，外壳底座内部设置有电路板，外壳底座内部还设置有为电路板各电路供电的电源模块。本实用新型为蓄电池容量测量提供了一种科学的手段，同时也更能为节能减排和环保事业做出巨大贡献。
文档编号G01R31/36GK201607523SQ20102010263
公开日2010年10月13日 申请日期2010年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者倪振伟 申请人:倪振伟