摘要：目前在消防应急电源系统中，蓄电池作为系统的能量来源，它的质量对系统的高效安全存在至关重要的影响，所以对蓄电池在线监测的产品也应运而生。根据传统在线监测系统的方法和不足，本文介绍的巡检仪采用单片机作为整个系统的核心，通过光耦对电池组和系统进行隔离，并对每节电池进行快速采样，通过软件算法缩小采样值与实际值的误差，以达到要求精度，本系统还提供了与上位机的通信接口。

第1页:新型蓄电池巡检仪的设计 第2页:新型蓄电池巡检仪的设计

　　由于普通光耦的CTR为If1的非线性函数，而且在不同的环境温度下，它也会变化，这样对电池电压的采样值转换成实际值就存在一定的困难。本系统采用分段函数，考虑到单片机处理多次函数运算将占用太多空间和时间，于是将Vb分成多个线性函数。具体如下分段函数（根据实验结果分段），同时由于温漂效应，所以通过NTC热敏电阻对环境温度进行采样，具体温度的温度补偿系数见表1（通过实验结果获得）。所以通过上述的一系列函数就可以得出计算Vb的函数来：
　　
　　Vb=Ic*R1/CTR+Vceo+Vd
　　而基于Microchip的PIC16F77单片机为8位A/D转换器，所以通过采样值Value可以求得对应的Ic：
　　Ic=Value/（51*R2）
　　最后结合上面的两条公式就可以转换成一条直接由采样值并可得出另一条Vb的公式来：
　　Vb=Value*R1/(51*R2*CTR)+Vceo+Vd
　　这样的公式也就可以表示成：
　　Vb=K*Value + Vc
　　其中：K为非线性函数的系数或斜率
　　Vc为在不同发光二极管If1条件下的发光二极管的管压降Vd+Vceo K，Vc根据Value的值分为多段
　　再是考虑到光耦的温漂效应，所以再有公式：
　　Vb=K*Value+Vc+Vt
　　其中：Vt为温漂补偿
　　
　　3．按键输入模块和显示报警模块的其工作原理及其设计方案
　　
　　这两个模块为人机交互模块，为用户提供一个良好的输入输出界面，其设计目前都较为成熟。按键模块采用多路复用器实现多个按键的处理，显示报警模块采用LED数码管显示，和声光报警。其具体原理图见图3、图4：

图3 按键输入原理图
　　
　　图4 LED显示模块原理图

　　按键输入模块：用MCU分时查询CD4051的X0~X7，从而判断是否有键按下。
　　
　　LED显示模块原理图：使用74LS164串入并出，为共阴极LED数码管的提供段选，再通过MCU每隔5ms进行一次位选。
　　
　　4．上位机通信模块
　　
　　本模块为需要与上位机通信的系统提供一个RS-232协议的接口。其工作原理图如图5所示：

图5 上位机通信原理图

　　5．结语
　　
　　本文介绍的蓄电池电压巡检仪通过内置的微处理器，采用软件算法对单节电池的采样进行了精确的计算，弥补了非线性光耦采样的不足。本系统的样机经过多次试验，满足EPS系统的要求，从而确保了整个EPS系统的高效安全。
　　
　　责任编辑：Randy