Ma'lumotlarni yig'ish nima?

Ma'lumotlarni yig'ish usullari

Yagona hujayrali kuchlanishni aniqlash usuli

Batareya xujayrasi kuchlanishini yig'ish moduli quvvat batareyasini boshqarish tizimining muhim tarkibiy qismidir. Uning ishlashi va aniqligi tizimning batareya holati to'g'risidagi ma'lumotlarini baholashning to'g'riligini aniqlaydi va keyingi boshqaruv strategiyalarini samarali amalga oshirishga ta'sir qiladi. Hujayra kuchlanishini aniqlash uchun tez-tez ishlatiladigan usullar orasida o'rni massivi usuli, doimiy oqim manbai usuli, izolyatsiyalangan operatsion kuchaytirgichni olish usuli, kuchlanish / chastota konvertatsiya qilish davrini olish usuli va chiziqli optokupl kuchaytirgich davrini olish usuli mavjud.

1. Relay massivi usuli

8-6-rasmda o'rni massivi usuliga asoslangan akkumulyator kuchlanishini olish sxemasining blok diagrammasi ko'rsatilgan. U terminal kuchlanish sensori, rele massivi, A-D (analog{4}}raqamli) konvertor chipi, optokupl va multipleksordan iborat. Ketma-ket ulangan n ta akkumulyatorning terminal kuchlanishini o'lchash uchun batareyalar to'plamidagi har bir tugunga n+1 sim ulanishi kerak. m-chi akkumulyatorning terminal kuchlanishini o‘lchashda mikrokontroller mos keladigan boshqaruv signalini yuboradi, bu mos keladigan releni multipleksor, optokupl va o‘rni qo‘zg‘atuvchi sxemasi orqali tanlaydi, m-va m{10}}chi simlarni A{14}}D konvertor chipiga ulaydi. Odatda, kommutatsiya qurilmalarining qarshiligi nisbatan kichik bo'lib, kommutatsiya qurilmalarining qarshiligidan kelib chiqadigan xatolik kuchlanishni ajratuvchi sxema bilan birlashgandan keyin deyarli ahamiyatsiz. Bundan tashqari, butun sxema tuzilishi oddiy; faqat kuchlanish bo'luvchi rezistorlar, AD konvertor chipi va kuchlanish mos yozuvlar aniqligi yakuniy natijaning aniqligiga ta'sir qiladi. Rezistorlar va chipning xatolari odatda juda kichik bo'lishi mumkin. Shuning uchun, o'rni massivi usuli yuqori individual batareya kuchlanish o'lchovlari va yuqori aniqlikni talab qiladigan ilovalar uchun eng mos keladi.

2. Doimiy oqim manbai usuli

Doimiy oqim manbai zanjiri yordamida parallel batareya kuchlanishini olishning asosiy printsipi konvertatsiya qarshiligini ishlatmasdan batareya terminali kuchlanishini chiziqli o'zgaruvchan oqim signaliga aylantirishdir. Bu tizimning shovqinlarga qarshi-qobiliyatini yaxshilaydi. Bir bosqichli akkumulyator batareyasi toʻplamida batareya terminali kuchlanishi nisbatan past, odatda 2V dan 5V gacha boʻlganligi sababli, zaryadsizlanish vaqtida kuchlanish nisbatan barqaror boʻladi, bu esa tizimning shovqinlarga qarshi -qobiliyatini yaxshilaydi. Shuning uchun dizayn jarayonida bunga erishish uchun ko'pincha bitta kanalli operatsion kuchaytirgich tanlanadi. O'chirish dizayni va qo'llanilishidagi farqlar tufayli doimiy oqim manbai davrlari turli xil shakllarga ega bo'lishi mumkin.

8-7-rasmda ko'rsatilgan sxema ana shunday misollardan biridir; u ketma-ket-tanlangan operatsion kuchaytirgich va izolyatsiyalangan-dala effektli tranzistordan tashkil topgan doimiy oqim manbai zanjiridir.

Operatsion kuchaytirgichning strukturasidan ko'rinib turibdiki, bu sxema ko'p bosqichli to'g'ridan-to'g'ri{1}}bog'langan kuchaytirgich sxemasi bo'lib, yuqori ochiq aylanish-darajaga va chuqur salbiy fikrga ega. Uning kirish bosqichi differensial kuchaytirgich sxemasidan foydalanadi va bir xil kremniy chipiga o'rnatilgan bo'lib, bu ikkalasi o'rtasida mukammal ishlashga mos keladi va oraliq bosqich yuqori kuchaytirish qobiliyatiga ega. Differensial sxemalar printsipiga asoslanib, bu sxema kuchli umumiy{5}}rejim signalini rad etish qobiliyatiga ega. Shuning uchun, batareya to'plamidagi alohida hujayralarning kuchlanishini o'lchash uchun operatsion kuchaytirgichdan foydalanilganda, yuqori umumiy{7}}rejimni rad etish va kuchaytirish qobiliyati o'lchov aniqligini oshiradi. Izolyatsiya qilingan{9}}darvoza maydoni-ta'sir tranzistori (IGFET) yarimo'tkazgichli qurilma bo'lib, chiqish pallasida oqimni boshqarish uchun kirish pallasining elektr maydoni effektidan foydalanadi. U o'zgaruvchan qarshilik hududida ishlaganda, chiqish drenaj oqimi I, kirish drenaj-manba kuchlanishi Us bilan chiziqli bog'liqdir. Bundan tashqari, tranzistorning eshik-manba empedansi juda yuqori, bu esa juda kichik oqish oqimiga olib keladi, drenaj manbasi-bu qarshilik juda kichik bo'lib, -holatdagi kuchlanishning juda past pasayishiga olib keladi. 8-7-rasmda P{21}}kanalni yaxshilash-tartibi maydoni-effektli tranzistor (FET) ishlatiladi va doimiy shlyuz-manba kuchlanishini Ucs ushlab turish uchun Zener diodi ulangan. Operatsion kuchaytirgich chiziqli mintaqada ishlaydi. Agar past{27}}qarshilik FET tanlansa, kuchlanishning pasayishi ahamiyatsiz. Shuning uchun,

erishish mumkin

Yuqoridagi tenglamalarda u₁ va u₂ o'rtasidagi farq akkumulyator terminalining kuchlanishi, U₁ esa inverting operatsion kuchaytirgich pallasining chiqish kuchlanishidir. Operatsion kuchaytirgichning chiqishiga ulangan Zener diyoti kontaktlarning zanglashiga olib, muvozanat holatida ekanligini ko'rish oson. V₀ ↑→ |Uz| ↓→ IL ↓→ |VR| ↓→ VI ↑→ |V₀| ↓. Bu erda V₀ - operatsion kuchaytirgichning chiqish kuchlanishi; VR - R₁ rezistoridagi kuchlanish; va VI - operatsion kuchaytirgichning kirish differensial kuchlanishi, ya'ni VI=U₁ - U₂. Sxema muvozanat holatida bo'lganda, VI=0. Doimiy oqim manbai zanjiri oddiy tuzilishga, kuchli umumiy-rejimni rad etish qobiliyatiga, yuqori olish aniqligiga va yaxshi amaliylikka ega.

3. Izolyatsiya operatsion kuchaytirgichi

Izolyatsiya qiluvchi operatsion kuchaytirgich - bu analog signallarni elektr izolyatsiyalash qobiliyatiga ega elektron komponent. Sanoat jarayonlarini boshqarishda izolyator sifatida va turli elektr ta'minoti qurilmalarida izolyatsiyalash vositasi sifatida keng qo'llaniladi. U odatda ikkita qismdan iborat: kirish va chiqish bo'limi. Ular alohida quvvatlanadi va magnit mufta bilan ulanadi. Signal kirish qismi tomonidan modulyatsiya qilinadi, izolyatsiya qatlamidan o'tadi va keyin demodulyatsiya qilinadi va chiqish qismi tomonidan tiklanadi. Izolyatsiya operatsion kuchaytirgichlari batareya xujayrasi kuchlanishini olish davrlari uchun idealdir. Ular kirish batareyasi terminali kuchlanish signalini kontaktlarning zanglashiga olib, tashqi shovqinlarni oldini oladi va tizimni olish aniqligi va ishonchliligini oshiradi. Oddiy dastur misoli quyida keltirilgan.

8.8-rasmda 600V quvvatli akkumulyator batareyasini boshqarish tizimida izolyatsiyali operatsion kuchaytirgichni qo'llash ko'rsatilgan. Batareya to'plami nominal kuchlanishi 12V bo'lgan 50 ta gorizontal qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorlarni o'z ichiga oladi va ularning terminal kuchlanishlari izolyatsiyaning operatsion kuchaytirgich pallasida birma-bir olinadi. ISO 122 - bu Amerika Qo'shma Shtatlaridagi Black & Decker (BBB) ​​tomonidan qadoqlangan modulyatsiya va demodulyatsiya texnologiyasi bilan ishlab chiqilgan, aniq kondansatkichlarni ulash texnologiyasi va an'anaviy ikki{8}}chiziqli (DIP) pinli joylashuvidan foydalanadigan izolyatsiya kuchaytirgichidir. ISO 122 ning kirish va chiqish qismlari namuna olish pallasida joylashgan bo'lib, izolyatsiya qatlamini tashkil etuvchi ikkita mos keladigan 1pF kondansatkichlar bilan ajratilgan. Nominal izolyatsiya kuchlanishi 1500V dan yuqori (AC 60Hz uzluksiz), yuqori izolyatsiyalash empedansi va yuqori daromad aniqligi va chiziqliligi bilan amaliy dastur talablariga javob beradi. 8.8-rasmda ko'rsatilganidek, ISO 122 ning kirish quvvati avtomatik batareya paketidan olinadi va u bilan chiziqli munosabatga ega bo'lgan chiqish signali multiplekslanadi, so'ngra kirishga yuborilgunga qadar mikrokontroller tomonidan boshqariladigan ikkita aniq rezistorlar tomonidan avtomatik ravishda bo'linadi. Chiqish quvvati elektron platadagi quvvat manbai moduli tomonidan ta'minlanadi va batareya terminali kuchlanishi izolyatsiya qilinadi. Shuni ta'kidlash kerakki, 50-akkumulyatorning terminal kuchlanishini olish pallasida chiqish signalini salbiydan musbatga o'zgartirish uchun izolyatsiya qilingan operatsion kuchaytirgich sxemasidan keyin invertor qo'shiladi. Shuni ham ta'kidlash kerakki, izolyatsiyalangan operatsion kuchaytirgichni olish sxemasi mukammal ishlashga ega bo'lsa-da, uning yuqori narxi uning keng qo'llanilishini cheklab qo'ydi.

4. Voltaj/chastotani konvertatsiya qilish sxemasini olish usuli

Batareya xujayrasi kuchlanishini olish uchun kuchlanish/chastota (V/F) konversiya sxemasidan foydalanilganda, V/F konvertori juda muhimdir. Bu kuchlanish signallarini chastota signallariga aylantiruvchi komponent bo'lib, mukammal aniqlik, chiziqlilik va integral kirishni ta'minlaydi.

8-9-rasmda yuqori aniqlikdagi V/F konvertatsiyasi uchun foydalaniladigan LM331 V/F konvertorining sxemasi ko‘rsatilgan. LM331 FS Microcontroller tomonidan ishlab chiqarilgan{7}}yuqori unumdor integratsiyalangan V/F chipidir. U butun ish harorati oralig'ida va 4,0V dan past quvvat manbai kuchlanishlarida juda yuqori aniqlikni ta'minlaydigan yangi harorat bilan kompensatsiyalangan tarmoqli bo'shlig'i mos yozuvlar sxemasidan foydalanadi.

Ushbu yig'ish usulida kuchlanish signali to'g'ridan-to'g'ri chastota signaliga aylantiriladi, keyin uni A-D konvertatsiyasiga ehtiyoj sezmasdan mikrokontrollerning hisoblagich porti tomonidan qayta ishlanishi mumkin. Bundan tashqari, batareya xujayrasi kuchlanishini yig'ish tizimidagi V/F konversiya sxemasini to'ldirish uchun mos tanlash sxemalari va operatsion kuchaytirgich sxemalari ham ko'p kanalli yig'ish funksiyasiga erishish uchun mo'ljallangan bo'lishi kerak. Bu usul kamroq komponentlarni o'z ichiga oladi, lekin kuchlanish{4}}boshqariladigan osilator kondansatörlarni o'z ichiga oladi va kondensatorlarning nisbiy xatosi odatda katta bo'ladi, kattaroq kondensatorlar esa undan ham katta nisbiy xatolarni namoyon qiladi.

5. Chiziqli optokupl kuchaytirgich sxemasini olish usuli

Chiziqli optokuplatorga asoslangan batareya xujayrasi kuchlanishini yig'ish sxemasi signalni qabul qilish uchi va ishlov berish uchi o'rtasida izolyatsiyaga erishadi va shu bilan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan barqarorligi va shovqinlarga qarshi -qobiliyatini yaxshilaydi. 8-10-rasmda TIL300 chiziqli optokupller ko‘rsatilgan bo‘lib, u infraqizil LED yoritgichi bilan ikkiga bo‘lingan izolyatsiyalangan qayta aloqa fotodiodidan va chiqish fotodiodidan iborat. LED vaqti va harorat xususiyatlarining chiziqli bo'lmaganligini qoplash uchun maxsus texnologik texnologiya qo'llaniladi, bu esa chiqish signalini LED tomonidan chiqarilgan servo yorug'lik oqimiga lineer proportsional qiladi. TIL300 maksimal izolyatsiyasi 3500V, tarmoqli kengligi 200kHz dan yuqori, doimiy va o'zgaruvchan tok signallarini izolyatsiyalangan kuchaytirish uchun mos keladi va ±0,05% / daraja chiqish barqarorligiga ega. Diagrammadan ko'rinib turibdiki, bitta akkumulyator batareyasining kuchlanish qiymati (U1 va U2 o'rtasidagi farq) operatsion kuchaytirgich A tomonidan oqim signali Ip ga aylanadi va chiziqli optokupl TIL300 orqali oqadi. Opto{18}}izolyatsiyadan so'ng, u Ip1 bilan chiziqli bog'liq bo'lgan joriy Ip2 ni chiqaradi. Keyinchalik bu oqim A-D konvertatsiyasi va ma'lumotlarni yig'ish uchun operatsion kuchaytirgich A2 tomonidan kuchlanish qiymatiga aylantiriladi. Shuni ta'kidlash kerakki, chiziqli optokuplning ikki uchi diagrammada I+12V va ±12V deb belgilangan turli xil mustaqil quvvat manbalarini talab qiladi. Bu shuni ko'rsatadiki, chiziqli optokupl kuchaytirgich pallasi nafaqat kuchli izolyatsiya va shovqinlarga qarshi{25}}qobiliyatlarga ega, balki uzatish vaqtida analog signalning yaxshi chiziqliligini ham saqlaydi. Shuning uchun, u ko'p kanalli yig'ish tizimlarida o'rni massivlari yoki gating sxemalari bilan birgalikda ishlatilishi mumkin. Biroq, uning sxemasi nisbatan murakkab va ko'plab omillar uning aniqligiga ta'sir qilishi mumkin.

Haroratni olish usullari

Batareyaning ish harorati nafaqat batareyaning ishlashiga ta'sir qiladi, balki elektr transport vositalarining xavfsizligiga ham bevosita bog'liq. Shuning uchun harorat parametrlarini aniq olish juda muhimdir. Haroratni olish qiyin emas; Asosiysi, mos harorat sensorini tanlash. Hozirgi vaqtda termistorlar, termojuftlar, termistorlar tranzistorlari va o'rnatilgan harorat sensorlari kabi ko'plab harorat sensorlari mavjud.

1. Termistorni olish usuli

Termistorni olish usulining printsipi termistorning qarshiligi harorat bilan o'zgarishi xarakteristikasiga asoslanadi. Ruxsat etilgan rezistor termistor bilan ketma-ket ulangan bo'lib, kuchlanish bo'luvchi hosil qiladi, shuning uchun harorat darajasini kuchlanish signaliga aylantiradi. Keyin bu signal analog-to-raqamga aylantirish orqali raqamli harorat ma'lumotlariga aylanadi. Termistorlar arzon, lekin past chiziqlilikka ega va odatda nisbatan katta ishlab chiqarish xatolariga ega.

2. Termojuftni olish usuli

Termojuftning ishlash printsipi shundaki, bimetalik jism turli haroratlarda turli termoelektrik potentsiallarni hosil qiladi. Ushbu termoelektrik potentsial qiymatni olish orqali harorat qiymatini jadvalga qarash orqali olish mumkin. Termoelektrik potentsial qiymati faqat materialga bog'liq bo'lganligi sababli, termojuftlarning aniqligi juda yuqori. Biroq, termoelektrik potentsiallar millivolt{3}}darajali signallar bo'lganligi sababli, tashqi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kompleksini kuchaytirish talab qilinadi. Odatda, metallar yuqori erish nuqtalariga ega, shuning uchun termojuftlar odatda yuqori haroratni o'lchash uchun ishlatiladi.

3. Integratsiyalashgan harorat sensori olish usuli

Kundalik hayotda va ishlab chiqarishda haroratni o'lchash tobora keng tarqalgan bo'lib, yarimo'tkazgich ishlab chiqaruvchilari ko'plab o'rnatilgan harorat sensorlarini taqdim etdilar. Ushbu sensorlarning ko'pchiligi termistorlarga asoslangan bo'lsa-da, ular ishlab chiqarish jarayonida kalibrlanadi, buning natijasida termojuftlar bilan taqqoslanadigan aniqlik mavjud. Bundan tashqari, ular raqamli qiymatlarni to'g'ridan-to'g'ri chiqarishi mumkin, bu esa ularni raqamli tizimlarda-foydalanish uchun juda mos keladi.

Joriy sotib olish usullari

Umumiy oqimni aniqlash usullari shuntlar, transformatorlar, Hall effektli oqim sensorlari va optik tolali sensorlarni o'z ichiga oladi.

Har bir usulning xarakteristikalari 8-1-jadvalda keltirilgan.

Ushbu omillar orasida optik tolali sensorlarning yuqori narxi ularning nazorat sohasida qo'llanilishini cheklaydi; shuntlar arzon-xarajat va yaxshi chastotali javobga ega, lekin ulardan foydalanish qiyin, chunki ular joriy halqaga ulanishi kerak; oqim transformatorlari faqat AC o'lchovlari uchun ishlatilishi mumkin; va Hall elementi oqim sensorlari yaxshi ishlash imkonini beradi va ulardan foydalanish oson. Hozirgi vaqtda manevrlar va Hall elementi oqim sensorlari elektr transport vositalarining quvvat akkumulyatorlarini boshqarish tizimlarini joriy sotib olish va monitoring qilishda eng ko'p qo'llaniladi.

Tutunni aniqlash usullari

Avtomobil ishlayotganda, murakkab yo'l sharoitlari va akkumulyator ishlab chiqarish bilan bog'liq muammolar tufayli haddan tashqari qizib ketish, siqilish yoki to'qnashuvlar tufayli tutun yoki yong'in kabi favqulodda vaziyatlar yuzaga kelishi mumkin. Agar bu hodisalar tezda aniqlanmasa va samarali tarzda bartaraf etilmasa, ular muqarrar ravishda kuchayib, atrofdagi akkumulyatorlarga, transport vositasiga va yuk bo'limidagi xodimlarga tahdid soladi, bu esa avtomobilning ishlash xavfsizligiga jiddiy ta'sir qiladi. Bunday hodisalarning oldini olish uchun so'nggi yillarda akkumulyatorlarni boshqarish tizimlariga tutun monitoringi joriy etildi va unga tobora ko'proq e'tibor qaratilmoqda.

Tutun datchiklari xilma-xil bo‘lib, ularni aniqlash tamoyillariga ko‘ra uchta asosiy turga bo‘linishi mumkin: ① fizik-kimyoviy xususiyatlardan foydalanadigan tutun datchiklari, masalan, yarimo‘tkazgichli tutun datchiklari va kontaktli yonish tutuni datchiklari; ② Issiqlik o'tkazuvchanligi tutun sensorlari, optik shovqinli tutun sensorlari va infraqizil sensorlar kabi jismoniy xususiyatlardan foydalanadigan tutun sensorlari; ③ Elektrokimyoviy xususiyatlardan foydalanadigan tutun datchiklari, masalan, joriy turdagi tutun datchiklari-va elektromotor kuch-turi gaz sensorlari. Tutun sensorlari xilma-xil bo'lganligi sababli, yarimo'tkazgichli tutun sensorlari barcha gazlarni aniqlay olmaydi. Shuning uchun, bir yoki ikkita maxsus turdagi tutunni aniqlash uchun ma'lum bir tur tanlanadi. Misol uchun, oksidli yarimo'tkazgichli tutun sensorlari asosan O₂, H₂S, CO, H₂, O₃H₂O, Cl₂, OH, CO₂ va boshqalarni o'z ichiga olgan uglevodorod tutunini aniqlash uchun ishlatiladi. Elektrod cheklovlari tufayli bu sensorlar asosan noorganik tutunni aniqlash uchun ishlatiladi, masalan, O₂, H₂, C₂, CO₂, C₂, SO₂ va boshqalar.

Quvvat akkumulyatorlarida tutun sensorlari ishlatilganda, sensorni tanlash batareyaning yonishi natijasida hosil bo'lgan tutun tarkibini tushunishni talab qiladi. Odatda, batareyaning yonishi ko'p miqdorda CO va CO2 hosil qiladi, shuning uchun bu ikki gazga sezgir sensorlar tanlanishi kerak. Yo'l changi va tebranish tufayli noto'g'ri ishga tushirishni oldini olish uchun sensorning tuzilishini avtomobildan uzoq muddat foydalanishda tebranish sharoitlariga- moslashtirish kerak.

Quvvat batareyasini boshqarish tizimidagi tutun signalizatsiya qurilmasi haydovchi konsoliga o'rnatilishi kerak. Signal signalini qabul qilgandan so'ng, u tezda ovozli va vizual signalni va nosozlik joyini chiqarishi kerak, bu haydovchi signal signalini tezda aniqlashi va qabul qilishi mumkin.

Masalan, asosan Pekin texnologiya instituti tomonidan ishlab chiqilgan Olimpiya elektr avtobusida ishlatiladigan tutun signalizatsiyasi tizimi 9V ishqorli yoki uglerod{1}}rux batareyasi bilan quvvatlanadigan akkumulyator tizimidan foydalanadi va bu 24 soatlik normal ishlashini ta'minlaydi. Signal signali signalizatsiya tizimining mustaqilligini ta'minlash uchun alohida ta'minlangan avtomobilning 24V batareya quvvat manbaidan quvvatlanadi. Tarqalgan signallar ichki tutun sensori orqali tutun kontsentratsiyasini aniqlaydi. Tutun konsentratsiyasi chegaradan past bo'lganda, signalning ichki boshqaruvchisi o'rni chiqishini ochiq kontaktlarning zanglashiga olib o'rnatadi; tutun kontsentratsiyasi chegaradan oshib ketganda, ichki boshqaruvchi o'rni chiqishini qisqa tutashuvga o'rnatadi, displey panelidagi -24V quvvat manbai bilan signal zanjirini hosil qilish uchun +24V quvvat manbaini displey paneliga tezda tortib, ovozli va vizual signal signalini chiqaradi. Tizim strukturasi 8-11-rasmda ko'rsatilgan.