申请/专利权人：邓亚军

申请日：2018-11-17

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN109188313B

主分类号：G01R31/40

分类号：G01R31/40

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2019.02.12#实质审查的生效;2019.01.11#公开

摘要：本发明公开了一种阶变电压采集原理的电源检测装置，包括边缘模块（1）和电气单元（2），其特征在于：电气单元（2）主要由自动保护模块（29）、电源升压模块（28）、电气接口插座（21）及印制板电路组成，边缘模块（1）主要由指示灯（11）、电气接口插针（12）、采样模块（13）、微处理器MCU（14）、通信模块（15）、阶变电压模块（16）、恒流控制模块（17）组成，边缘模块（1）和电气单元（2）分别通过电气接口插针（12）和电气接口插座（21）连接在一起，与后备电池电源（3）连接，构成对后备电池电源（3）的保护、检测功能。本发明能满足不同应用场景下单独使用电气单元的保护功能，也能对电气单元插装组态工作的内阻、电压检测告警功能。

主权项：1.一种阶变电压采集原理的电源检测装置，包括电气连接且相配合设置的边缘模块1和电气单元2，其特征在于：电气单元2主要由自动保护模块29、电源升压模块28、电气接口插座21及电路板组成，边缘模块1主要由指示灯11、电气接口插针12、采样模块13、微处理器MCU14、通信模块15、阶变电压模块16、恒流控制模块17组成，边缘模块1和电气单元2分别通过电气接口插针12和电气接口插座21对接插装连接在一起，电气单元2上的正极连接电缆26通过正极连接压环27与后备电池电源正极柱32一对一连接固定，电气单元2上的负极连接电缆24通过负极连接压环25与后备电池电源负极柱31一对一连接固定，从而构成边缘模块1、电气单元2对后备电池电源3的保护、检测功能，电气单元2实现对后备电池电源3的保护功能，边缘模块1中基于阶变电压采集电路的软硬件由DA变换163、AD2变换162、AD1变换161、放大器164和逻辑程序构成，实现对后备电池电源3的内阻检测、电压检测功能；自动保护模块29直接连接到后备电池电源3正负极柱，电源升压模块28连接到后备电池电源3正负极取电并升压到+5V给自动保护模块29供电，同时将+5V电源引到电气接口插座21的管脚GND和+5V，同时，后备电池电源3的正负极信号也直接引到电气接口插座21的管脚V+和V-，电气接口插座21与边缘模块1的电气接口插针12对插连接，电气接口插座21管脚自左向右依次定义为V-、GND、+5V、V+；所述的恒流控制模块17由恒流源组成，在微处理器MCU14控制下输出稳定的直流输出用于内阻测试时使用，所述的通信模块15，不仅具备RJ45有线通信接口支持RS485串行通信，还支持433MHz无线射频组网通信方式；所述的阶变电压模块16是边缘模块1的核心，主要由AD1变换161、AD2变换162、DA变换163、放大器164组成，边缘模块1通过电气接口插针12经过电气接口插座21与后备电池电源3的正负极连接引入V+、V-、+5V、GND，其中+5V、GND直接供边缘模块1内部微处理器MCU14供电，V-接地，V+经电阻R后接入AD1变换的输入端、以及放大器的一个输入端，电容C1和电容C2分别连接于电阻R两端与地之间，同时微处理器MCU14的一个信号输出到DA变换163的输入端，DA变换163的输出端连接放大器164的另一输入端，放大器164的输出端与AD2变换162的输入端相连，这样构成一个阶变电压采样电路，实现对后备电池电源3电压检测、内阻检测功能。

全文数据：一种阶变电压采集原理的电源检测装置技术领域本发明涉及解决电源检测技术领域，也延伸到一种对电源特征电压内阻检测、测量的应用领域，尤其是指一种模块化的、基于阶变电压采集原理的电源检测装置及其实现方法，其主要在电力、电源、交通、通信等电源应用的行业或者其他应用中。背景技术目前，电源是电子设备及工业应用行业中不可或缺的元件及设备，为主系统和主设备提供能量，从而保证整个设备或系统实现其核心主要功能；而作为电源系统的元件一般有蓄电池、超级电容或者其他自己搭建的电源回路等方式实现，这些核心部件的稳定、可靠、安全运行是电源系统的核心，也是在保障信息安全、数据安全、交易安全以及人民日常生产生活都起到及其重要的作用。所以，如何更准确、更快速、在线的对电源部分进行检测处理、监测预警，以及在使用电源时确保整个电源时刻可用就显得尤为关键。目前，在电源系统中一般采用蓄电池进行供电，如何实时准确监测蓄电池的特征参数，以便提前及时反馈电源系统状态尤为关键，同时，采取什么样的应用方案以保障检测设备方便使用和施工，最后，是否有更好的灵活配置方式以满足不同应用场景时的功能可选可配，提高产品应用范围和扩展系统功能，以及如何解决对电源系统准确监测、功能灵活、施工简易、配置方法等一直都是电源检测技术应用领域传统而一直具有挑战的问题。为了更好的检测电源性能以及提升检测准确度，现行的思路是可以采用人工巡检、加装在线监测装置以及安装跨接模块等方式来解决蓄电池及电源的安全隐患，但是依然存在一些不足：1、人工巡检方式是由运维人员手持万用表离线方式对电源系统进行电压内阻的测量，测量精度、准确度依赖于个人技能以及操作方法，并且实时性差、测量工作量大，可主要应用在电源系统故障后的原因查找和故障确认；2、在线监测方式是在电源系统中增加专门的监测设备，这是对电源系统运行状况及特征参数电压、内阻进行实时的、在线的监测和预警的好的方式之一，大大解决了人工巡检耗费人财物力大、检测工作不深入的问题，但是，现有的监测设备在测量电压、内阻的方法上依然有缺陷，特别是对测量蓄电池内阻的特征参数时，常用的直流放电法因受制模块功率限制而放电电流不能过大造成电池内阻无法准确测量，准确度及精度不高，重复度差，设备成本高、体积大，也无法很好的、准确的检测电源系统的运行状况；3、安装跨接模块方式是防止电源系统在蓄电池开路的很好的办法之一，可以解决电源系统中整组蓄电池中任一节蓄电池开路造成整组失电的问题，目前该方法有两种应用形态，一种是作为单独模块使用，但功能单一，无扩展接口来扩展其他智能功能，无法满足不同应用现场、不同功能需求的灵活组态化应用需求，另一种是作为智能管理单元方式使用，功能集中组态，但是体积大、接线繁琐、组网麻烦、施工量大，无法满足不同应用环境灵活选配、扩展应用的实际要求。发明内容本发明的目的在于提供一种阶变电压采集原理的电源检测装置及其实现方法，其灵活的组态方式可以满足不同应用场景下对电源系统的保护功能，也可扩展组态实现对电源系统的内阻、电压检测告警功能，该种方法采取小型化、就地化、模块化设计和组态方式，可满足不同应用现场功能需求，提高功能组态灵活性，降低系统实现成本及现场施工安装成本，并且采用基于阶变电压采集原理及两次电流输出差模转共模消除法的软硬件实现技术。解决了现有的监测设备在测量电压和内阻参数时因模块功率受制造成电池内阻无法准确、重复测量的相关问题，保证了测量的精度、重复度和准确度。实现本发明的目的所采取的技术方案是：一种阶变电压采集原理的电源检测装置由边缘模块和电气单元两部分组成，其特征在于：电气单元主要由自动保护模块、电源升压模块、电气接口插座及印制板电路组成，边缘模块主要由指示灯、电气接口插针、采样模块、微处理器MCU、通信模块、阶变电压模块、恒流控制模块组成，边缘模块和电气单元分别通过电气接口插针和电气接口插座对接插装连接在一起，电气单元上的正极连接电缆通过正极连接压环与后备电池电源正极柱一对一连接固定，电气单元上的负极连接电缆通过负极连接压环与后备电池电源负极柱一对一连接固定，从而构成边缘模块、电气单元对后备电池电源的保护、检测功能，电气单元实现对后备电池电源的保护功能，边缘模块中基于阶变电压采集电路的软硬件实现方法由DA变换、AD2变换、AD1变换、放大器关键组件和逻辑程序构成，实现对后备电池电源的内阻检测、电压检测功能。所述的电气单元，其特征在于，尺寸长100mm，宽45mm，高14mm，由PVC绝缘材开模浇筑一次成型，两头分别浇筑嵌压固定了长150mm负极连接电缆和正极连接电缆，电缆两头分别压接负极连接压环和正极连接压环后直接连接到后备电池电源的后备电池电源负极柱、后备电池电源正极柱，负极连接压环上固定封装了温度传感器用于采集后备电池电源负极柱温度，电缆由多芯铜丝拧绞成股后在外部包揽PVC绝缘材料组成直径10mm的铜缆以更好地弯曲安装方便，电气单元内部集成了电路板、自动保护模块、电气接口插座和电源升压模块自动实现对后备电池电源异常时的自动保护功能，自动保护模块直接连接到备电池电源正负极柱，电源升压模块连接到后备电池电源正负极取电并升压到+5V给自动保护模块供电，同时将+5V电源引到电气接口插座的管脚GND和+5V，同时，后备电池电源的正负极信号也直接引到电气接口插座的管脚V+和V-，电气接口插座与边缘模块的电气接口插针对插连接，电气接口插座管脚自左向右依次定义为V-、GND、+5V、V+。所述的边缘模块是整个电源检测装置功能实现的核心，其特征在于，尺寸长100mm，宽45mm，高10mm，和电气单元长宽一致，由PVC绝缘材开模浇筑一次成型，边缘模块底部靠右设置有电气接口插针直接与电气单元电气接口插座上下对应插接，电气接口插针管脚自左向右依次定义为V-、GND、+5V、V+，管脚GND、+5V一对使用来对边缘模块中各模块进行供电，管脚V+、V-一对实现对后备电池电源信号的采集，边缘模块顶部靠右设置有指示灯以显示边缘模块及电源工作状态，边缘模块前面侧部设置有两个RJ45有线通信接口支持RS485串行通信以将边缘模块及电源工作状态远传给其他系统。所述的恒流控制模块，由恒流源组成，在微处理器MCU控制下输出稳定的直流输出用于内阻测试时使用，所述的通信模块，其特征在于，不仅具备RJ45有线通信接口支持RS485串行通信，还支持433MHz无线射频组网通信方式。所述的阶变电压模块是边缘模块的核心，其特征在于，主要由AD1变换、AD2变换、DA变换、放大器组成，边缘模块通过电气接口插针12经过电气接口插座与后备电池电源的正负极连接引入V+、V-、+5V、GND，其中+5V、GND直接供边缘模块内部微处理器微处理器MCU供电，而V+、V-经过电阻R、电容C1、电容C2后直接与AD1变换和AD2变换的输入端相连，AD1变换和AD2变换的输出端直接连接微处理器MCU进行采样处理，同时微处理器MCU的一个信号输出到DA变换的输入端，DA变换的输出端直接与AD2变换162的输入端相连，这样构成一个阶变电压采样电路，实现对后备电池电源电压检测、内阻检测功能。所述的电压检测功能，其特征在于，由AD1变换161实时将后备电池电源的电压进行采集并模数变换后输入到微处理器MCU进行计算得出，AD1变换的精度位位AD可保证采样1.5-3V电池电压的精度达到0.001V。所述的内阻检测功能，其特征在于，由微处理器MCU通过采集和控制不同时刻的AD1变换、AD2变换、DA变换以及恒流控制模块来实现，内阻=电压÷电流，我们在系统软硬件实现上采取了两次电流输出差模转共模法和阶变电压采样法来消除测内阻时后备电池电源浮充电压、充电机等的外部干扰影响，以提高内阻测试的准确度、精度和重复度，其实现过程如下，正常时微处理器MCU通过AD1变换实时采集后备电池电源浮充电压，t1时刻微处理器MCU控制恒流控制模块以i1=3A恒流输出，此时通过AD1变换161采集后备电池电源3的电压u1，通过微处理器MCU控制的DA变换输出电压u1到AD2变换的输入进行抵消，保证微处理器MCU采集到AD2变换的电压u2=0，若AD2变换输出电压u2≠0，要通过调整DA变换163输出电压u1=0时再锁定AD2变换162数值u2=0作为初始电压，t2时刻微处理器MCU控制恒流控制模块以i2=5A恒流输出，此时后备电池电源的跳变电压值u3通过运算放大器放大后送入到AD2变换精准的采集,此过程即为应用两次电流输出差模转共模法和阶变电压采样法来计算在t1到t2变化过程中后备电池电源的电压突变量来计算其特征参数电压和内阻，后备电池电源的内阻为u3i2-i1,由于仅仅采集了变换的阶跃电压值，充分利用了AD变换器的宽度和精度，很好的采样了阶跃电压的微小突变量，大大提高了采样准确度、精度，保证了内阻测试的重复度。一种阶变电压采集原理的电源检测装置及其实现方法由边缘模块和电气单元组成，可以满足不同应用场景下单独使用电气单元的保护功能，也可通过增配边缘模块与电气单元插装组态工作的内阻、电压检测告警功能，该种方法采取小型化、就地化、模块化设计和组态方式，可满足不同应用现场功能需求，提高功能组态灵活性，降低系统实现成本；边缘模块中采用基于阶变电压采集原理及两次电流输出差模转共模消除法的软硬件实现技术，解决了现有的监测设备在测量电压和内阻参数时因模块功率受制造成电池内阻无法准确、重复测量的相关问题，装置采用了一种新型的电压采样和内阻采集不同应用场景时的实现方法，使得测量内阻时的放电电流由原来10A降到3-5A，重要的是保证测量的精度、重复度和准确度；另外，装置模块化、小型化设计，电气单元的接线简易化，通过正负两根连接线直接与后备电池电源连接，边缘模块根据选配直接插装安装在电气单元上，现场接线快速，施工简单，就地安装，提高施工及运维效率。本发明结合新技术，结合现场传统应用要求，对电源检测装置及其实现方法的制造生产提出新的思路和方法，本发明的优点在于：一种阶变电压采集原理的电源检测装置及其实现方法由边缘模块和电气单元组成，可以满足不同应用场景下单独使用电气单元的保护功能，也可通过增配边缘模块与电气单元插装组态工作的内阻、电压检测告警功能，该种方法采取小型化、就地化、模块化设计和组态方式，可满足不同应用现场功能需求，提高功能组态灵活性，降低系统实现成本；边缘模块中采用基于阶变电压采集原理及两次电流输出差模转共模消除法的软硬件实现技术，解决了现有的监测设备在测量电压和内阻参数时因模块功率受制造成电池内阻无法准确、重复测量的相关问题，装置采用了一种新型的电压采样和内阻采集不同应用场景时的实现方法，使得测量内阻时的放电电流由原来10A降到3-5A，重要的是保证测量的精度、重复度和准确度；另外，装置模块化、小型化设计，电气单元的接线简易化，通过正负两根连接线直接与后备电池电源连接，边缘模块根据选配直接插装安装在电气单元上，现场接线快速，施工简单，就地安装，提高施工及运维效率。附图说明图1是本发明的总体组成结构图；图2是本发明中的边缘模块和电气模块组成及连接图；图3是本发明中的内阻检测采集电路实现示意图；图4是本发明中的内阻检测采集功能软件流程图。图中：1、边缘模块；2、电气单元；3、备用电池电源；11、指示灯；12、电气接口插针；13、采样模块；14、微处理器MCU；15、通信模块；16、阶变电压模块；17、恒流控制模块；21、电气接口插座；22、温度传感器；24、负极连接电缆；25、负极连接压环；26、正极连接电缆；27、正极连接压环；28、电源升压模块；29、自动保护模；31、后备电池电源负极柱；32、后备电池电源正极柱；161、AD1变换；162、AD2变换；163、DA变换；164、放大器。具体实施方式以下结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。参见附图，一种阶变电压采集原理的电源检测装置由边缘模块1和电气单元2两部分组成，其特征在于：电气单元2主要由自动保护模块29、电源升压模块28、电气接口插座21及印制板电路组成，边缘模块1主要由指示灯11、电气接口插针12、采样模块13、微处理器MCU14、通信模块15、阶变电压模块16、恒流控制模块17组成，边缘模块1和电气单元2分别通过电气接口插针12和电气接口插座21对接插装连接在一起，电气单元2上的正极连接电缆26通过正极连接压环27与后备电池电源正极柱32一对一连接固定，电气单元2上的负极连接电缆24通过负极连接压环25与后备电池电源负极柱31一对一连接固定，从而构成边缘模块1、电气单元2对后备电池电源3的保护、检测功能，电气单元2实现对后备电池电源3的保护功能，边缘模块2中基于阶变电压采集电路的软硬件实现方法由DA变换163、AD2变换162、AD1变换161、放大器164关键组件和逻辑程序构成，实现对后备电池电源3的内阻检测、电压检测功能。所述的电气单元2，其特征在于，尺寸长100mm，宽45mm，高14mm，由PVC绝缘材开模浇筑一次成型，两头分别浇筑嵌压固定了长150mm负极连接电缆24和正极连接电缆26，电缆两头分别压接负极连接压环25和正极连接压环27后直接连接到后备电池电源3的后备电池电源负极柱31、后备电池电源正极柱32，负极连接压环25上固定封装了温度传感器22用于采集后备电池电源负极柱31温度，电缆由多芯铜丝拧绞成股后在外部包揽PVC绝缘材料组成直径10mm的铜缆以更好地弯曲安装方便，电气单元2内部集成了电路板、自动保护模块29、电气接口插座21和电源升压模块28自动实现对后备电池电源3异常时的自动保护功能，自动保护模块29直接连接到备电池电源3正负极柱，电源升压模块28连接到后备电池电源3正负极取电并升压到+5V给自动保护模块29供电，同时将+5V电源引到电气接口插座21的管脚GND和+5V，同时，后备电池电源3的正负极信号也直接引到电气接口插座21的管脚V+和V-，电气接口插座21与边缘模块1的电气接口插针12对插连接，电气接口插座21管脚自左向右依次定义为V-、GND、+5V、V+。所述的边缘模块1是整个电源检测装置功能实现的核心，其特征在于，尺寸长100mm，宽45mm，高10mm，和电气单元2长宽一致，由PVC绝缘材开模浇筑一次成型，边缘模块1底部靠右设置有电气接口插针12直接与电气单元2电气接口插座21上下对应插接，电气接口插针12管脚自左向右依次定义为V-、GND、+5V、V+，管脚GND、+5V一对使用来对边缘模块1中各模块进行供电，管脚V+、V-一对实现对后备电池电源3信号的采集，边缘模块1顶部靠右设置有指示灯11以显示边缘模块1及电源工作状态，边缘模块1前面侧部设置有两个RJ45有线通信接口支持RS485串行通信以将边缘模块1及电源工作状态远传给其他系统。所述的恒流控制模块17，由恒流源组成，在微处理器MCU14控制下输出稳定的直流输出用于内阻测试时使用，所述的通信模块15，其特征在于，不仅具备RJ45有线通信接口支持RS485串行通信，还支持433MHz无线射频组网通信方式；所述的阶变电压模块16是边缘模块1的核心，其特征在于，主要由AD1变换161、AD2变换162、DA变换163、放大器164组成，边缘模块1通过电气接口插针12经过电气接口插座21与后备电池电源3的正负极连接引入V+、V-、+5V、GND，其中+5V、GND直接供边缘模块1内部微处理器MCU14供电，而V+、V-经过电阻R、电容C1、电容C2后直接与AD1变换161和AD2变换162的输入端相连，AD1变换161和AD2变换162的输出端直接连接微处理器MCU14进行采样处理，同时微处理器MCU14的一个信号输出到DA变换163的输入端，DA变换163的输出端直接与AD2变换162的输入端相连，这样构成一个阶变电压采样电路，实现对后备电池电源3电压检测、内阻检测功能。所述的电压检测功能，其特征在于，由AD1变换161实时将后备电池电源3的电压进行采集并模数变换后输入到MCU14进行计算得出，AD1变换161的精度位24位AD可保证采样1.5-3V电池电压的精度达到0.001V。所述的内阻检测功能，其特征在于，由微处理器MCU14通过采集和控制不同时刻的AD1变换161、AD2变换162、DA变换163以及恒流控制模块17来实现，内阻=电压÷电流，我们在系统软硬件实现上采取了两次电流输出差模转共模法和阶变电压采样法来消除测内阻时后备电池电源3浮充电压、充电机等的外部干扰影响，以提高内阻测试的准确度、精度和重复度，其实现过程如下，正常时微处理器MCU14通过AD1变换161实时采集后备电池电源3浮充电压，t1时刻微处理器MCU14控制恒流控制模块17以i1=3A恒流输出，此时通过AD1变换161采集后备电池电源3的电压u1，通过微处理器MCU14控制的DA变换163输出电压u1到AD2变换的输入进行抵消，保证微处理器MCU14采集到AD2变换162的电压u2=0，若AD2变换162输出电压u2≠0，要通过调整DA变换163输出电压u1=0时再锁定AD2变换162数值u2=0作为初始电压，t2时刻微处理器MCU14控制恒流控制模块17以i2=5A恒流输出，此时后备电池电源3的跳变电压值u3通过运算放大器164放大后送入到AD2变换162精准的采集,此过程即为应用两次电流输出差模转共模法和阶变电压采样法来计算在t1到t2变化过程中后备电池电源3的电压突变量来计算其特征参数电压和内阻，后备电池电源3的内阻为u3i2-i1,由于仅仅采集了变换的阶跃电压值，充分利用了AD变换器的宽度和精度，很好的采样了阶跃电压的微小突变量，大大提高了采样准确度、精度，保证了内阻测试的重复度。一种阶变电压采集原理的电源检测装置及其实现方法由边缘模块和电气单元组成，可以满足不同应用场景下单独使用电气单元的保护功能，也可通过增配边缘模块与电气单元插装组态工作的内阻、电压检测告警功能，该种方法采取小型化、就地化、模块化设计和组态方式，可满足不同应用现场功能需求，提高功能组态灵活性，降低系统实现成本；边缘模块中采用基于阶变电压采集原理及两次电流输出差模转共模消除法的软硬件实现技术，解决了现有的监测设备在测量电压和内阻参数时因模块功率受制造成电池内阻无法准确、重复测量的相关问题，装置采用了一种新型的电压采样和内阻采集不同应用场景时的实现方法，使得测量内阻时的放电电流由原来10A降到3-5A，重要的是保证测量的精度、重复度和准确度；另外，装置模块化、小型化设计，电气单元的接线简易化，通过正负两根连接线直接与后备电池电源连接，边缘模块根据选配直接插装安装在电气单元上，现场接线快速，施工简单，就地安装，提高施工及运维效率。应当指出和理解的是，对本领域普通技术人员来讲，在不脱离发明的精神和范围内，还可以做出若干改进或变换，而这些改进或变换都应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种阶变电压采集原理的电源检测装置，包括边缘模块（1）和电气单元（2），其特征在于：电气单元（2）主要由自动保护模块（29）、电源升压模块（28）、电气接口插座（21）及印制板电路组成，边缘模块（1）主要由指示灯（11）、电气接口插针（12）、采样模块（13）、微处理器MCU（14）、通信模块（15）、阶变电压模块（16）、恒流控制模块（17）组成，边缘模块（1）和电气单元（2）分别通过电气接口插针（12）和电气接口插座（21）对接插装连接在一起，电气单元（2）上的正极连接电缆（26）通过正极连接压环（27）与后备电池电源正极柱（32）一对一连接固定，电气单元（2）上的负极连接电缆（24）通过负极连接压环（25）与后备电池电源负极柱（31）一对一连接固定，从而构成边缘模块（1）、电气单元（2）对后备电池电源（3）的保护、检测功能，电气单元（2）实现对后备电池电源（3）的保护功能，边缘模块（2）中基于阶变电压采集电路的软硬件实现方法由DA变换（163）、AD2变换（162）、AD1变换（161）、放大器（164）组件和逻辑程序构成，实现对后备电池电源（3）的内阻检测、电压检测功能。2.按照权利要求1所述阶变电压采集原理的电源检测装置，其特征在于：所述的电气单元（2），尺寸长100mm，宽45mm，高14mm，由PVC绝缘材开模浇筑一次成型，两头分别浇筑嵌压固定了长150mm负极连接电缆（24）和正极连接电缆（26），电缆两头分别压接负极连接压环（25）和正极连接压环（27）后直接连接到后备电池电源（3）的后备电池电源负极柱（31）、后备电池电源正极柱（32），负极连接压环（25）上固定封装了温度传感器（22）用于采集后备电池电源负极柱（31）温度，电缆由多芯铜丝拧绞成股后在外部包揽PVC绝缘材料组成直径10mm的铜缆以更好地弯曲安装方便，电气单元（2）内部集成了电路板、自动保护模块（29）、电气接口插座（21）和电源升压模块（28）自动实现对后备电池电源（3）异常时的自动保护功能，自动保护模块（29）直接连接到备电池电源（3）正负极柱，电源升压模块（28）连接到后备电池电源（3）正负极取电并升压到+5V给自动保护模块（29）供电，同时将+5V电源引到电气接口插座（21）的管脚GND和+5V，同时，后备电池电源（3）的正负极信号也直接引到电气接口插座（21）的管脚V+和V-，电气接口插座（21）与边缘模块（1）的电气接口插针（12）对插连接，电气接口插座（21）管脚自左向右依次定义为V-、GND、+5V、V+。3.按照权利要求1所述阶变电压采集原理的电源检测装置，其特征在于：所述的边缘模块（1）是整个电源检测装置功能实现的核心，尺寸长100mm，宽45mm，高10mm，和电气单元（2）长宽一致，由PVC绝缘材开模浇筑一次成型，边缘模块（1）底部靠右设置有电气接口插针（12）直接与电气单元（2）电气接口插座（21）上下对应插接，电气接口插针（12）管脚自左向右依次定义为V-、GND、+5V、V+，管脚GND、+5V一对使用来对边缘模块（1）中各模块进行供电，管脚V+、V-一对实现对后备电池电源（3）信号的采集，边缘模块（1）顶部靠右设置有指示灯（11）以显示边缘模块（1）及电源工作状态，边缘模块（1）前面侧部设置有两个RJ45有线通信接口支持RS485串行通信以将边缘模块（1）及电源工作状态远传给其他系统。4.按照权利要求1所述阶变电压采集原理的电源检测装置，其特征在于：所述的恒流控制模块（17）由恒流源组成，在微处理器MCU（14）控制下输出稳定的直流输出用于内阻测试时使用，所述的通信模块（15），不仅具备RJ45有线通信接口支持RS485串行通信，还支持433MHz无线射频组网通信方式。5.按照权利要求1所述阶变电压采集原理的电源检测装置，其特征在于：所述的阶变电压模块（16）是边缘模块（1）的核心，主要由AD1变换（161）、AD2变换（162）、DA变换（163）、放大器（164）组成，边缘模块（1）通过电气接口插针（12）经过电气接口插座（21）与后备电池电源（3）的正负极连接引入V+、V-、+5V、GND，其中+5V、GND直接供边缘模块（1）内部微处理器MCU（14）供电，而V+、V-经过电阻R、电容C1、电容C2后直接与AD1变换（161）和AD2变换（162）的输入端相连，AD1变换（161）和AD2变换（162）的输出端直接连接微处理器MCU（14）进行采样处理，同时微处理器MCU（14）的一个信号输出到DA变换（163）的输入端，DA变换（163）的输出端直接与AD2变换（162）的输入端相连，这样构成一个阶变电压采样电路，实现对后备电池电源（3）电压检测、内阻检测功能；所述的电压检测功能，其特征在于，由AD1变换（161）实时将后备电池电源（3）的电压进行采集并模数变换后输入到MCU（14）进行计算得出，AD1变换（161）的精度位24位AD可保证采样1.5-3V电池电压的精度达到0.001V；所述的内阻检测功能，由微处理器MCU（14）通过采集和控制不同时刻的AD1变换（161）、AD2变换（162）、DA变换（163）以及恒流控制模块（17）来实现，内阻=电压÷电流，我们在系统软硬件实现上采取了两次电流输出差模转共模法和阶变电压采样法来消除测内阻时后备电池电源（3）浮充电压、充电机等的外部干扰影响，以提高内阻测试的准确度、精度和重复度，其实现过程如下，正常时微处理器MCU（14）通过AD1变换（161）实时采集后备电池电源（3）浮充电压，t1时刻微处理器MCU（14）控制恒流控制模块（17）以i1=3A恒流输出，此时通过AD1变换（161）采集后备电池电源（3）的电压u1，通过微处理器MCU（14）控制的DA变换（163）输出电压u1到AD2变换的输入进行抵消，保证微处理器MCU（14）采集到AD2变换（162）的电压u2=0，若AD2变换（162）输出电压u2≠0，要通过调整DA变换（163）输出电压u1=0时再锁定AD2变换（162）数值u2=0作为初始电压，t2时刻微处理器MCU（14）控制恒流控制模块（17）以i2=5A恒流输出，此时后备电池电源（3）的跳变电压值u3通过运算放大器（164）放大后送入到AD2变换（162）精准的采集,此过程即为应用两次电流输出差模转共模法和阶变电压采样法来计算在t1到t2变化过程中后备电池电源（3）的电压突变量来计算其特征参数电压和内阻，后备电池电源（3）的内阻为u3i2-i1,由于仅仅采集了变换的阶跃电压值，充分利用了AD变换器的宽度和精度，很好的采样了阶跃电压的微小突变量，大大提高了采样准确度、精度，保证了内阻测试的重复度。

百度查询： 邓亚军 一种阶变电压采集原理的电源检测装置

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