CN2906636Y - 自动导引车电池组监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种自动导引车电池组监测装置，以单片机为核心，带有端口JTAG的单片机通过输入输出端与数据存储器、通道选择器、AD模数转换器、反相驱动器、按键电路、液晶显示电路连接；分压电阻网络与通道选择器的输入端相连，并且安装在导引车电池组与地之间；通道选择器的输出端与AD模数输入电路中的相连，所述基准电压电路提供4.096V基准电压给AD模数转换器，反相驱动器的输出端与I/O输出电路中的光电耦合器、与液晶显示电路连接；电源转换电路提供电压给其它器件。它具备液晶自动显示和IO输出报警的双重功能、便于故障查询，采用通道选择技术、简化了设计，易于扩展，采用分压电阻网络技术、降低了整体功耗。

Description

自动导引车电池组监测装置

技术领域

本实用新型涉及自动导引车功能单元，具体地说是一种在自动导引车动力***上使用的，对电池组各节电池进行监测并输出报警信号的电池组监测装置。

背景技术

在现有的自动导引车动力***中，采用的电压监测装置只能测量电池组整体电压，无法知道单节电池的使用状况。当单节电池损坏时，从电池组整体电压无法得知，时间一长，会损害电池组的寿命。而且，即使发现故障，由于单节电池数量较多，也不能及时确定损坏电池的具***置。

实用新型内容

为了克服上述不足，本实用新型的目的是提供一种对电池组各节电池进行监测、处理及时、自动显示故障并输出报警信号的电池组监测装置。

本实用新型技术方案如下所述：由单片机、数据存储器、分压电阻网络、通道选择器、基准电压电路、AD模数输入电路、反相驱动器、I/O输出电路、按键电路、液晶显示电路、电源转换电路组成，带有端口JTAG的单片机通过输入输出端与数据存储器、通道选择器、AD模数转换器、反相驱动器、按键电路、液晶显示电路连接；分压电阻网络与通道选择器的输入端相连，通道选择器的输出端与AD模数输入电路中的跟随运算放大器相连，所述基准电压电路提供4.096V基准电压给AD模数转换器，反相驱动器的输出端与I/O输出电路中的光电耦合器、与液晶显示电路连接；第一～三电源转换模块提供±15V、+5V、3.3V电压给其它器件；

所述基准电压电路包括基准电源、第一同相运算放大器，其中基准电源的输出端与跟随运算放大器输入端连接；所述AD模数输入电路以跟随运算放大器为核心，其输出端与AD模数转换器的输入端连接；

I/O输出电路包括光电耦合器、第70电阻、第80电阻、第80～81二极管、继电器，其中光电耦合器的输入端通过第70电阻与反相驱动器的输出端连接，第80电阻串联第81二极管后，并联于光电耦合器的输出端与继电器的控制端负极之间；第80二极管并联于继电器控制端的正负极之间；继电器输出端接至外部；

所述电源转换电路包括第一～三电源转换模块、二极管、电阻，第一电源转换模块输入端外接24V，输出端接至第二电源转换模块的输入端，其中第一电源转换模块的正输出端连接继电器的正输入端，第一电源转换模块的负输出端连接光电耦合器的负输出端；第二电源转换模块的输入端接至第一电源转换模块的输出端，其输出端接至通道选择器、基准电源、运算放大器、模数转换器、反相驱动器、按键电路、液晶显示电路；第三电源转换模块输入端接第二电源转换模块输出端，其输出端接至单片机、数据存储器。

本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型对电池组中的每节电池进行实时监测，在发生故障时，可以及时确定损坏电池的具***置；

2.本实用新型具备液晶自动显示和IO输出报警的双重功能，便于故障查询；

3.本实用新型采用通道选择技术，简化了设计，易于扩展；

4.本实用新型采用分压电阻网络技术，降低了整体功耗。

附图说明

图1为本实用新型电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构及工作原理作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型由单片机U1、数据存储器U2、分压电阻网络、通道选择器U3、基准电压电路、AD模数输入电路、反相驱动器U7、I/O输出电路、按键电路、液晶显示电路、电源转换电路组成，带有端口JTAG的单片机U1通过输入输出端分别与数据存储器U2、通道选择器U3、AD模数输入电路中的AD模数转换器U6、反相驱动器U7、按键电路、液晶显示电路连接；分压电阻网络与通道选择器U3的输入端相连，并且安装在导引车电池组与地之间；通道选择器U3的输出端与AD模数输入电路中的跟随运算放大器U5相连，所述基准电压电路提供4.096V基准电压给AD模数转换器U6，反相驱动器U7的输出端与I/O输出电路中的光电耦合器U8、与液晶显示电路连接；电源转换电路提供±15V、+5V、3.3V电压给其它器件；具体为：

所述单片机U1通过输入输出端TMS、TDO、TDI、TCK与端口JTAG的相应管脚连接；通过输入输出端CS、SO、SI、SCL与数据存储器U2的相应管脚相连；通过输出端INH、A0、B0、C0与通道选择器U3的地址线相连；通过输入输出端/CS、SDO、SCLK与AD模数转换器U6的相应管脚相连；通过输出端BLAOUT、IOOUT与反相驱动器U7的输入端相连；通过输入输出端RS1、RS2、LS1、LS2与按键电路JS的相应管脚相连；通过输入输出端RS、R/W、E、/LCDRST、DB0～DB7与液晶显示器JLDC的相应管脚相连。

所述数据存储器U2通过输入输出端CS、SO、SI、SCL与单片机U1的相应管脚相连。

所述分压电阻网络由第1～16电阻R1～R16、第1～8电容C1～C8组成，其中第1、2电阻R1、R2串接后与第1电容C1并联于第一节电池与地之间，第1、2电阻R1、R2的节点接至通道选择器U3的输入端；第3、4电阻R3、R4串接后与电容C2并联于第二节电池与地之间，第3、4电阻R3、R4的的节点接至通道选择器U3的输入端；第5、6电阻R5、R6串接后与电容C3并联于第三节电池与地之间，第5、6电阻R5、R6的节点接至通道选择器U3的输入端；第7、8电阻R7、R8串接后与电容C4并联于第四节电池与地之间，第7、8电阻R7、R8的节点接至通道选择器U3的输入端；第9、10电阻R9、R10串接后与电容C5并联于第五节电池与地之间，第9、10电阻R9、R10的节点接至通道选择器U3的输入端；第11、12电阻R11、R12串接后与电容C6并联于第六节电池与地之间，第11、12电阻R11、R12的节点接至通道选择器U3的输入端；第13、14电阻R13、R14串接后与电容C7并联于第七节电池与地之间，第13、14电阻R13、R14的节点接至通道选择器U3的输入端；第15、16电阻R15、R16串接后与电容C8并联于第八节电池与地之间，第15、16电阻R15、R16的节点接至通道选择器U3的输入端。

所述通道选择器U3通过输入端Vin1～Vin8与分压电阻网络的相应节点连接；通过输入端INH、A0、B0、C0与单片机U1的相应管脚相连；通过输出端OUT与跟随运算放大器输入端连接。

所述基准电压电路由基准电源U4(1.5V)、跟随运算放大器、第50～52电阻RU50～RU52组成，其中基准电源U4的输出端1.5V与跟随运算放大器输入端连接；第50电阻RU50并联于第一运算放大器反相输入端与地之间；第51电阻RU51串联第52电阻RU52后，并联于第一运算放大器反相输入端与输出端之间。

所述AD模数输入电路由跟随运算放大器U5、AD模数转换器U6、第53电阻RU53、第60电阻RU60组成，其中跟随运算放大器输入端与通道选择器U3的输出端OUT连接；第53电阻RU53连接于跟随运算放大器U5；AD模数转换器U6的输入输出端Vref、AIN分别与跟随运算放大器的输出端连接，其输入输出端/CS、SDO、SCLK与单片机U1的相应管脚相连，其输入端FS通过第60电阻RU60上拉到+5V。

所述反相驱动器U7通过输入端BLAOUT、IOOUT与单片机U1的相应管脚相连；其输出端BLA通过第22电阻RJ2与液晶显示器JLDC的相应管脚相连；其输出端IOOUT通过第70电阻RU70与I/O输出电路中光电耦合器U8的输入端连接。

所述I/O输出电路由光电耦合器U8、第70电阻RU70、第80电阻RU80、第80～81二极管DU80～DU81、继电器K1组成，光电耦合器U8的输入端A4通过第70电阻RU70与反相驱动器U7的输出端IOOUT连接；第80电阻RU80串联第81二极管DU81后，并联于光电耦合器U8的输出端C4与继电器K1的控制端负极之间；第80二极管DU80并联于继电器K1控制端的正负极之间；继电器K1输出端JKA、JKB接至外部。

所述按键电路由第1～4按键S1～S4组成，按键S1的a端与按键S2的a端并联后连接到单片机U1的输入输出端RS1，第1按键S1的b端与第3按键S3的b端并联后连接到单片机U1的输入输出端LS1；第2按键S2的a端与第1按键S1的a端并联后连接到单片机U1的输入输出端RS1，第2按键S2的b端与第3按键S3的b端并联后连接到单片机U1的输入输出端LS2；第3按键S3的a端与第4按键S4的a端并联后连接到单片机U1的输入输出端RS2，第3按键S3的b端与第1按键S1的b端并联后连接到单片机U1的输入输出端LS1；第4按键S4的a端与第3按键S3的a端并联后连接到单片机U1的输入输出端RS2，第4按键S4的b端与第2按键S2的b端并联后连接到单片机U1的输入输出端LS2。

所述液晶显示电路由第20～22电阻RJ0～RJ2、液晶显示器JLDC组成，液晶显示器JLDC的输入输出端V0、PSB通过第20～21电阻RJ0～RJ1上拉到+5V；其输入输出端RS、R/W、E、/LCDRST、DB0～DB7与单片机U1的相应管脚相连。

所述电源转换电路由第一～三电源转换模块DC1～DC3、第31电阻RDC31、二极管DDC31组成，其中第一电源转换模块DC1输入端外接24V，其输出端接第二电源转换模块DC2的输入端，其输出端+15V接继电器K1控制端的正极，其输出端-15V接光电耦合器U8的输出端E4；第二电源转换模块DC2的输入端接第一电源转换模块DC1的输出端，其输出端接至第三电源转换模块DC3的输入、通道选择器U3、基准电源U4、跟随运算放大器U5、AD模数转换器U6、反相驱动器U7、按键接口JS、液晶显示器JLDC；第三电源转换模块DC3输入端接第二电源转换模块DC2输出端，其输出端接至单片机U1、数据存储器U2。

本实施例所述单片机U1采用C8051F040、数据存储器U2采用X25043、通道选择器U3采用CD4051、基准电源U4采用MC1403、AD模数转换器U6采用TLV2541、反相驱动器U7采用74HC14、光电耦合器U8采用P521、液晶显示器采用LM3037、第一电源转换模块DC1采用48D15，第二电源转换模块DC2采用24S05，第三电源转换模块DC3采用LM1085。

本实用新型工作原理如下：

电池组各节电池的电压经过分压电阻网络后输出到通道选择器U3的输入通道。通道选择器U3由单片机U1控制将输入电压进行跟随放大后输入AD模数转换器U6，转换结果输入单片机U1。当单片机U1监控到长期的电压异常后，控制继电器K1输出报警信号。按键可以对参数进行设置。液晶显示器用于显示电池组各节电池电压或显示设置参数的界面。

Claims (4)

1.一种自动导引车电池组监测装置，其特征在于：由单片机(U1)、数据存储器(U2)、分压电阻网络、通道选择器(U3)、基准电压电路、AD模数输入电路、反相驱动器(U7)、I/O输出电路、按键电路、液晶显示电路、电源转换电路组成，带有端口JTAG的单片机(U1)通过输入输出端与数据存储器(U2)、通道选择器(U3)、AD模数转换器(U6)、反相驱动器(U7)、按键电路、液晶显示电路连接；分压电阻网络与通道选择器(U3)的输入端相连，并且安装在导引车电池组与地之间；通道选择器(U3)的输出端与AD模数输入电路中的跟随运算放大器(U5)相连，所述基准电压电路提供基准电压给AD模数转换器(U6)，反相驱动器(U7)的输出端与I/O输出电路中的光电耦合器(U8)、与液晶显示电路连接；电源转换电路提供±15V、+5V、3.3V电压给其它器件。

2.按权利要求1所述自动导引车电池组监测装置，其特征在于：所述基准电压电路包括基准电源(U4)、跟随运算放大器(U5)，其中基准电源(U4)的输出端与跟随运算放大器(U5)的输入端连接；所述AD模数输入电路以跟随运算放大器(U5)为核心，其输出端与AD模数转换器(U6)的输入端连接。

3.按权利要求1所述自动导引车电池组监测装置，其特征在于：I/O输出电路包括光电耦合器(U8)、第70电阻(RU70)、第80电阻(RU80)、第80～81二极管(DU80～DU81)、继电器(K1)，其中光电耦合器(U8)的输入端与反相驱动器(U7)的输出端连接，第80电阻(RU80)串联第81二极管(DU81)后，并联于光电耦合器(U8)的输出端与继电器(K1)的控制端负极之间；第80二极管(DU80)并联于继电器(K1)控制端的正负极之间；继电器(K1)输出端接至外部。

4.按权利要求1所述自动导引车电池组监测装置，其特征在于：所述电源转换电路包括第一～三电源转换模块(DC1～DC3)、第31电阻(RDC31)、二极管(DDC31)，第一电源转换模块(DC1)输入端外接24V，输出端接至第二电源转换模块(DC2)的输入端，其中第一电源转换模块(DC1)的正输出端连接继电器(K1)的正输入端，第一电源转换模块(DC1)的负输出端连接光电耦合器(U8)的负输出端；第二电源转换模块(DC2)的输入端接至第一电源转换模块(DC1)的输出端，其输出端接至通道选择器(U3)、基准电源(U4)、运算放大器(U5)、模数转换器(U6)、反相驱动器(U7)、按键电路、液晶显示电路；第三电源转换模块(DC3)输入端接第二电源转换模块(DC2)输出端，其输出端接至单片机(U1)、数据存储器(U2)。