Деректерді жинау дегеніміз не?

Мәліметтерді алу әдістері

Бір ұяшықтағы кернеуді анықтау әдісі

Батарея ұяшығының кернеуін алу модулі қуат батареясын басқару жүйесінің маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Оның өнімділігі мен дәлдігі жүйенің батарея күйі туралы ақпарат туралы пайымдауының дәлдігін анықтайды және одан кейінгі басқару стратегияларының тиімді орындалуына әсер етеді. Ұяшық кернеуін анықтау үшін жиі қолданылатын әдістерге релелік массив әдісі, тұрақты ток көзінің әдісі, оқшауланған операциялық күшейткішті алу әдісі, кернеу/жиілікті түрлендіру тізбегін алу әдісі және сызықтық оптоэлемент күшейткіш тізбегін алу әдісі жатады.

1. Реле массиві әдісі

8-6-суретте релелік массив әдісіне негізделген аккумуляторлық кернеуді алу сұлбасының құрылымдық диаграммасы көрсетілген. Ол терминалдық кернеу сенсорынан, релелік массивтен, A-D (аналогтық{4}}цифрлық) түрлендіргіш микросхемасынан, оптикалық қосқыштан және мультиплексордан тұрады. Тізбектей жалғанған n батареяның терминалдық кернеуін өлшеу үшін батарея жинағындағы әрбір түйінге n+1 сым қосылуы керек. m{9}}-ші аккумулятордың терминалдық кернеуін өлшеу кезінде микроконтроллер сәйкес басқару сигналын жібереді, ол мультиплексор, оптикалық қосқыш және реле жетек тізбегі арқылы сәйкес релені таңдайды, m--ші және m{10}}-ші сымдарды A-D түрлендіргіш чипіне қосады. Әдетте, коммутациялық құрылғылардың кедергісі салыстырмалы түрде аз, ал коммутациялық құрылғылардың кедергісінен туындаған қате кернеу бөлгіш тізбегімен біріктірілгеннен кейін шамалы дерлік. Сонымен қатар, бүкіл схема құрылымы қарапайым; тек кернеу бөлгіш резисторлар, AD түрлендіргіш чипі және кернеу анықтамасының дәлдігі соңғы нәтиженің дәлдігіне әсер етеді. Резисторлар мен чиптің қателері әдетте өте аз болуы мүмкін. Сондықтан релелік массив әдісі жоғары жеке аккумулятор кернеуін өлшеуді және жоғары дәлдікті қажет ететін қолданбалар үшін ең қолайлы.

2. Тұрақты ток көзі әдісі

Тұрақты ток көзінің тізбегі арқылы батарея кернеуін параллельді алудың негізгі принципі конверсиялық резисторды пайдаланбай, батарея терминалының кернеуін сызықты өзгеретін ток сигналына түрлендіру болып табылады. Бұл жүйенің кедергіге қарсы-қабілетін жақсартады. Бір сатылы батарея жинағында батарея терминалының кернеуі салыстырмалы түрде төмен, әдетте 2В пен 5В аралығында болғандықтан, зарядсыздану кезінде кернеу салыстырмалы түрде тұрақты болады, осылайша жүйенің кедергіге қарсы мүмкіндігін жақсартады. Сондықтан дизайн процесінде бұған қол жеткізу үшін жиі бір арналы операциялық күшейткіш таңдалады. Тізбек дизайны мен қолдануындағы айырмашылықтарға байланысты тұрақты ток көзінің тізбектері әртүрлі пішіндерді қабылдауы мүмкін.

8-7-суретте көрсетілген схема осындай мысалдардың бірі болып табылады; ол тізбекті-таңдаулы операциялық күшейткіштен және оқшауланған-қақпалы өрістік транзистордан тұратын тұрақты ток көзінің тізбегі.

Операциялық күшейткіштің құрылымынан көрініп тұрғандай, бұл тізбек жоғары ашық контурдың кірісі және терең теріс кері байланысы бар-көп сатылы тікелей-қосылған күшейткіш тізбегі болып табылады. Оның кіріс сатысы дифференциалды күшейткіш схемасын пайдаланады және бір кремний чипіне біріктірілген, нәтижесінде екеуінің арасындағы тамаша өнімділік сәйкес келеді, ал аралық саты жоғары күшейту мүмкіндігіне ие. Дифференциалдық схемалар принципіне сүйене отырып, бұл схеманың күшті жалпы{5}}режимдік сигналды қабылдамау мүмкіндігі бар. Сондықтан, батарея жинағындағы жеке ұяшықтардың кернеуін өлшеу үшін операциялық күшейткішті пайдаланған кезде, жоғары жалпы{7}}режимді қабылдамау және күшейту мүмкіндігі өлшеу дәлдігін жақсартады. Оқшауланған -қақпалық өріс-әсер транзисторы (IGFET) шығыс тізбегінің тоғын басқару үшін кіріс тізбегінің электр өрісінің әсерін пайдаланатын жартылай өткізгіш құрылғы болып табылады. Ол айнымалы қарсылық аймағында жұмыс істегенде, шығыс төгу тогы I кіріс ағызу-көзінің Us кернеуімен сызықты түрде байланысты. Сонымен қатар, транзистордың қақпасының-көзінің кедергісі өте жоғары, бұл өте аз ағып кету тогына әкеледі, ал ағызу{15}}көзі-өте аз, бұл{17}}күйдегі кернеудің өте төмен төмендеуіне әкеледі. 8-7-суретте P{21}}арнаны жақсарту-режим өрісі-эффект транзисторы (FET) пайдаланылады және Ucs тұрақты қақпа-көзі кернеуін қолдау үшін стабилдік диод қосылған. Операциялық күшейткіш сызықтық аймақта жұмыс істейді. Төмен қарсылық-FET таңдалса, күйдегі кернеудің төмендеуі шамалы. Сондықтан,

қол жеткізуге болады

Жоғарыда келтірілген теңдеулерде u₁ мен u₂ арасындағы айырмашылық батарея терминалының кернеуі, ал U₁ инвертивті операциялық күшейткіш тізбегінің шығыс кернеуі болып табылады. Операциялық күшейткіштің шығысына қосылған стабилдік диод тізбекті теңгерімді күйде сақтай отырып, кері байланысты қамтамасыз ететінін байқау қиын емес. V₀ ↑→ |Уз| ↓→ IL ↓→ |VR| ↓→ VI ↑→ |V₀| ↓. Мұндағы V₀ – операциялық күшейткіштің шығыс кернеуі; VR – R₁ резисторындағы кернеу; және VI – операциялық күшейткіштің кіріс дифференциалды кернеуі, яғни VI=U₁ - U₂. Тізбек тепе-теңдікте болғанда, VI=0. Тұрақты ток көзінің тізбегі қарапайым құрылымға, күшті жалпы{9}}режимді қабылдамау мүмкіндігіне, жоғары алу дәлдігіне және жақсы практикалыққа ие.

3. Оқшаулау операциялық күшейткіш

Оқшаулау операциялық күшейткіші – аналогтық сигналдарды электрлік оқшаулауға қабілетті электронды құрамдас бөлік. Ол өнеркәсіптік процестерді басқаруда оқшаулағыш ретінде және әртүрлі қоректендіру құрылғыларында оқшаулағыш ретінде кеңінен қолданылады. Ол әдетте екі бөліктен тұрады: кіріс бөлімі және шығыс бөлімі. Олар бөлек қуатталады және магниттік муфта арқылы біріктіріледі. Сигнал кіріс бөлімі арқылы модуляцияланады, оқшаулау қабаты арқылы өтеді, содан кейін шығыс бөлімі арқылы демодуляцияланады және қалпына келтіріледі. Оқшаулау операциялық күшейткіштері батарея ұяшығы кернеуін алу тізбектері үшін өте қолайлы. Олар кіріс батарея терминалының кернеу сигналын тізбектен оқшаулайды, осылайша сыртқы кедергілерді болдырмайды және жүйені алу дәлдігі мен сенімділігін арттырады. Типтік қолданба үлгісі төменде берілген.

8.8-суретте 600В қуат батареясын басқару жүйесінде оқшаулау операциялық күшейткішті қолдану көрсетілген. Батареялар жинағында номиналды кернеуі 12 В болатын 50 көлденең қорғасын қышқылды аккумуляторлар бар және олардың терминалдық кернеулері оқшаулау операциялық күшейткіш тізбегі арқылы бір-бірден алынады. ISO 122 - Америка Құрама Штаттарындағы Black & Decker (BBB) ​​фирмасы қаптаған модуляция және демодуляция технологиясымен жасалған оқшаулау күшейткіші, дәл конденсаторды біріктіру технологиясын және кәдімгі қос-жолдағы- істікшелі (DIP) орналасуын қолданады. ISO 122 стандартының кіріс және шығыс бөлімдері оқшаулау қабатын құрайтын екі сәйкес келетін 1pF конденсаторлармен бөлінген сынама алу тізбегінде орналасқан. Номиналды оқшаулау кернеуі 1500 В жоғары (айнымалы ток 60 Гц үздіксіз), жоғары оқшаулау кедергісі және жоғары күшейту дәлдігі мен сызықтылығы, осылайша практикалық қолдану талаптарына жауап береді. 8.8-суретте көрсетілгендей, ISO 122 кіріс қуаты автоматты аккумулятор жинағынан алынады және онымен сызықтық байланысы бар шығыс сигналы мультиплексирленеді, содан кейін кіріске жіберілмес бұрын микроконтроллер басқаратын екі дәлдік резистормен автоматты түрде бөлінеді. Шығу қуаты схемалық платадағы қуат көзі модулімен қамтамасыз етіледі, ал батарея терминалының кернеуі оқшауланған. Айта кету керек, 50-ші батареяның терминалдық кернеуді алу тізбегінде шығыс сигналын терістен оңға өзгерту үшін оқшауланған операциялық күшейткіш тізбегінен кейін инвертор қосылады. Оқшауланған операциялық күшейткіштерді алу схемасы тамаша өнімділікке ие болғанымен, оның жоғары құны оның кең таралуын шектейтінін атап өткен жөн.

4. Кернеуді/жиілікті түрлендіру схемасын алу әдісі

Аккумулятор ұяшығының кернеуін алу үшін кернеу/жиілік (V/F) түрлендіру тізбегін пайдаланған кезде V/F түрлендіргіші өте маңызды. Бұл керемет дәлдік, сызықтық және интегралды кірісті ұсынатын кернеу сигналдарын жиілік сигналдарына түрлендіретін компонент.

8-9-суретте жоғары дәлдіктегі V/F түрлендіру үшін пайдаланылатын LM331 V/F түрлендіргішінің схемасы көрсетілген. LM331 - FS Microcontroller шығарған жоғары өнімділікті біріктірілген V/F чипі. Ол жұмыс температурасының барлық диапазонында және 4,0 В төмен қуат көзінің кернеулерінде өте жоғары дәлдікті қамтамасыз ететін жаңа температуралық компенсацияланған диапазондық референс тізбегін пайдаланады.

Бұл алу әдісінде кернеу сигналы тікелей жиілік сигналына түрлендіріледі, содан кейін оны A-D түрлендіруді қажет етпестен микроконтроллердің есептегіш порты өңдеуге болады. Сонымен қатар, батарея ұяшығының кернеуін жинақтау жүйесіндегі V/F түрлендіру тізбегін толықтыру үшін сәйкес таңдау схемалары мен операциялық күшейткіш тізбектері де көп арнаны алу функциясына қол жеткізу үшін жобалануы керек. Бұл әдіс азырақ құрамдас бөліктерді қамтиды, бірақ кернеумен басқарылатын осциллятор-конденсаторларды қамтиды және конденсаторлардың салыстырмалы қателігі әдетте үлкен, ал үлкен конденсаторлар одан да үлкен салыстырмалы қателерді көрсетеді.

5. Сызықтық оптопарлы күшейткіш схемасын алу әдісі

Сызықтық оптоэлементке негізделген батарея ұяшығының кернеуін алу тізбегі сигналды қабылдау ұшы мен өңдеу соңы арасындағы оқшаулауға қол жеткізеді, осылайша тізбектің тұрақтылығы мен кедергіге қарсы -қабілетін жақсартады. 8-10-суретте инфрақызыл жарықдиодты жарықтандыру арқылы бифуркацияланған оқшауланған кері байланыс фотодиодынан және шығыс фотодиодтан тұратын TIL300 сызықтық оптопары көрсетілген. Жарық диодты уақыты мен температура сипаттамаларының сызықты еместігін өтеу үшін арнайы технологиялық технология шығыс сигналын жарық диодты шығаратын сервожарық ағынына пропорционалды етіп жасайды. TIL300 максималды оқшаулауы 3500 В, өткізу қабілеттілігі 200 кГц-тен жоғары, тұрақты және айнымалы ток сигналдарын оқшауланған күшейту үшін жарамды және шығыс күшейту тұрақтылығы ± 0,05%/дәрежеге тең. Диаграммадан көрініп тұрғандай, бір аккумулятор ұяшығының кернеу мәні (U1 және U2 арасындағы айырмашылық) А операциялық күшейткіш арқылы Ip ток сигналына түрленеді және TIL300 сызықты оптоэлемент арқылы ағады. Опто{18}}оқшаулаудан кейін ол Ip1-ге сызықтық байланысты ағымдағы Ip2 шығарады. Содан кейін бұл ток A-D түрлендіру және деректерді алу үшін операциялық күшейткіш A2 арқылы кернеу мәніне қайта түрлендіріледі. Сызықтық оптопардың екі ұшы диаграммада I+12V және ±12V деп белгіленген әртүрлі тәуелсіз қуат көздерін қажет ететінін атап өткен жөн. Бұл сызықтық оптоэлемент күшейткіш тізбегінің күшті оқшаулау және кедергіге қарсы мүмкіндіктері ғана емес, сонымен қатар жіберу кезінде аналогтық сигналдың жақсы сызықтылығын сақтайтынын көрсетеді. Сондықтан оны көп арналы жинақтау жүйелерінде релелік массивтермен немесе ысырмалық схемалармен бірге пайдалануға болады. Дегенмен, оның схемасы салыстырмалы түрде күрделі және оның дәлдігіне көптеген факторлар әсер етуі мүмкін.

Температураны алу әдістері

Аккумулятордың жұмыс температурасы аккумулятордың жұмысына ғана әсер етіп қоймайды, сонымен қатар электр көліктерінің қауіпсіздігіне де тікелей қатысты. Сондықтан дәл температура параметрін алу өте маңызды. Температураны алу қиын емес; Ең бастысы - қолайлы температура сенсорын таңдау. Қазіргі уақытта термисторлар, термопарлар, термисторлық транзисторлар және біріктірілген температура сенсорлары сияқты көптеген температура сенсорлары бар.

1. Термисторды алу әдісі

Термисторды алу әдісінің принципі термистордың кедергісі температураға байланысты өзгеретін сипаттамаға негізделген. Тұрақты резистор термистормен тізбектей жалғанып, кернеу бөлгішті құрайды, осылайша температура деңгейін кернеу сигналына түрлендіреді. Содан кейін бұл сигнал аналогты -цифрға- түрлендіру арқылы цифрлық температура ақпаратына түрлендіріледі. Термисторлар арзан, бірақ сызықтылығы нашар және әдетте салыстырмалы түрде үлкен өндірістік қателіктерге ие.

2. Термопарларды алу әдісі

Терможұптың жұмыс принципі биметалдық дене әртүрлі температурада әртүрлі термоэлектрлік потенциалдар тудырады. Осы термоэлектрлік потенциал мәнін алу арқылы температура мәнін кестені іздеу арқылы алуға болады. Термоэлектрлік потенциалдың мәні тек материалға байланысты болғандықтан, терможұптардың дәлдігі өте жоғары. Дегенмен, термоэлектрлік потенциалдар милливольт -деңгейіндегі сигналдар болғандықтан, сыртқы тізбек кешенін құрайтын күшейту қажет. Әдетте металдардың балқу нүктелері жоғары, сондықтан терможұптар әдетте жоғары{5}}температураны өлшеу үшін қолданылады.

3. Біріктірілген температура сенсорын алу әдісі

Температураны өлшеу күнделікті өмірде және өндірісте кең таралғандықтан, жартылай өткізгіш өндірушілер көптеген біріктірілген температура сенсорларын енгізді. Бұл сенсорлардың көпшілігі термисторларға негізделгенімен, олар өндіріс кезінде калибрленеді, нәтижесінде термопарлармен салыстырылатын дәлдік болады. Сонымен қатар, олар сандық мәндерді тікелей шығара алады, бұл оларды-сандық жүйелерде пайдалануға қолайлы етеді.

Ағымдағы сатып алу әдістері

Токты анықтаудың кең таралған әдістеріне шунттар, трансформаторлар, Холл әсерлі ток датчиктері және талшықты-оптикалық сенсорлар жатады.

Әрбір әдістің сипаттамалары 8-1 кестеде көрсетілген.

Осы факторлардың ішінде талшықты-оптикалық сенсорлардың жоғары құны оларды басқару саласында қолдануды шектейді; шунттар төмен-құны және жақсы жиілікке жауап береді, бірақ оларды ток контурына қосу қажет болғандықтан пайдалану қиын; ток трансформаторларын тек айнымалы токты өлшеу үшін пайдалануға болады; және Холл элементінің ток сенсорлары жақсы өнімділікті ұсынады және пайдалану оңай. Қазіргі уақытта шунттар мен Холл элементінің ток сенсорлары электрлік көліктің қуат батареяларын басқару жүйелерін ағымдағы сатып алу және бақылауда жиі қолданылады.

Түтінді анықтау әдістері

Көлік құралын пайдалану кезінде күрделі жол жағдайларына және аккумуляторды өндіруге тән мәселелерге байланысты қызып кету, қысу немесе соқтығысу салдарынан түтін немесе өрт сияқты төтенше төтенше жағдайлар орын алуы мүмкін. Егер бұл оқиғалар дер кезінде анықталмаса және тиімді түрде шешілмесе, олар сөзсіз күшейіп, айналадағы батареяларға, көлік құралына және жүк бөліміндегі қызметкерлерге қауіп төндіреді, бұл көлік құралының пайдалану қауіпсіздігіне қатты әсер етеді. Мұндай оқиғалардың алдын алу үшін соңғы жылдары батареяларды басқару жүйелеріне түтін бақылауы енгізілді және оған көбірек көңіл бөлінуде.

Түтін датчиктері алуан түрлі және оларды анықтау принциптеріне байланысты үш негізгі түрге жіктелуі мүмкін: ① жартылай өткізгіш түтін датчиктері және контактілі жану түтін датчиктері сияқты физика-химиялық қасиеттерін пайдаланатын түтін датчиктері; ② Жылу өткізгіштік түтін сенсорлары, оптикалық кедергі түтін сенсорлары және инфрақызыл сенсорлар сияқты физикалық қасиеттерді пайдаланатын түтін сенсорлары; ③ Электрохимиялық қасиеттерді пайдаланатын түтін датчиктері, мысалы, ағымдағы түрдегі түтін датчигі- және электр қозғаушы күш- типті газ сенсорлары. Түтін сенсорлары әртүрлі болғандықтан, жартылай өткізгіш түтін сенсорлары барлық газдарды анықтай алмайды. Сондықтан түтіннің бір немесе екі нақты түрін анықтау үшін белгілі бір түрі таңдалады. Мысалы, оксидті жартылай өткізгіш түтін датчиктері негізінен көмірсутек түтінін анықтау үшін қолданылады, соның ішінде O₂, H₂S, CO, H₂, O₃H₂O, Cl₂, OH, CO₂ және т.б. Электродтардың шектеулеріне байланысты бұл датчиктер бірінші кезекте бейорганикалық түтінді анықтау үшін пайдаланылады, мысалы, O₂, H₂, C₂, CO₂, C₂, SO₂ және т.б.

Түтін сенсорлары қуат батареяларында пайдаланылған кезде сенсорды таңдау батареяның жануынан пайда болатын түтіннің құрамын түсінуді талап етеді. Әдетте, батареяның жануы CO және CO2 көп мөлшерін шығарады, сондықтан осы екі газға сезімтал сенсорларды таңдау керек. Жолдағы шаң мен діріл салдарынан жалған іске қосудың алдын алу үшін сенсордың құрылымы көлік құралын ұзақ уақыт пайдалану-діріл жағдайларына бейімделуі керек.

Қуат батареясын басқару жүйесіндегі түтін дабылы құрылғысы жүргізуші консоліне орнатылуы керек. Дабыл сигналын алғаннан кейін ол жүргізушінің дабыл сигналын дереу анықтап, қабылдауын қамтамасыз ету үшін дыбыстық және визуалды дабылды және ақаулық орнын жылдам беруі керек.

Мысалы, Олимпиадалық электр автобусында қолданылатын түтін дабылы жүйесі, негізінен Пекин технологиялық институты әзірлеген, 9 В сілтілі немесе көміртекті мырыш батареясынан қуат алатын аккумуляторлық жүйені пайдаланады, бұл 24 сағаттық қалыпты жұмысты қамтамасыз етеді. Дабыл сигналы дабыл жүйесінің тәуелсіздігін қамтамасыз ету үшін бөлек жеткізілетін көлік құралының 24 В аккумуляторлық қуат көзінен қуат алады. Бөлінген дабылдар түтін концентрациясын ішкі түтін сенсорлары арқылы анықтайды. Түтіннің концентрациясы шектен төмен болғанда дабылдың ішкі контроллері реле шығысын ашық тізбекке қояды; түтін концентрациясы шекті шектен асқан кезде ішкі контроллер реле шығысын қысқа тұйықталуға қояды, дисплей панеліндегі -24В қуат көзі бар дабыл тізбегін құру үшін +24V қуат көзін дисплей панеліне жылдам тартып, дыбыстық және көрнекі дабыл сигналын шығарады. Жүйе құрылымы 8-11 суретте көрсетілген.