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　　引言
　　
　　隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及技術的不斷進步，在某些重要的供電場合都配備了應急電源。目前應急電源主要有UPS,EPS應急電源,柴油機發(fā)電機組三種。這三種應急電源都有自己的特點和應用場合。EPS應急電源是允許短時電源中斷的應急電源裝置。近年來，含蓄電池的EPS作為應急電源被廣泛應用，尤其是被用做消防應急電源。下圖是EPS的結構簡圖，當市電斷電時，互投裝置就會切換到由蓄電池組逆變出的交流電源。
　　
　　市電輸入蓄電池組互投裝置整流充電器用戶負載逆變器交流配電電池巡檢儀系統(tǒng)控制器　　　　
　　蓄電池組作為應急電源的功率輸出單元，是應急電源的核心部件，蓄電池組的工作狀態(tài)影響著它自身的壽命，同時必然對應急電源的供電可靠性產(chǎn)生影響。為了提高電池的壽命以及EPS供電的可靠性，必須對電池組電壓以及單體電池電壓進行監(jiān)測，以實現(xiàn)電池組的合理充放電。上圖中的電池巡檢儀是應急電源（EPS）的檢測管理控制設備，就是用于實現(xiàn)在線檢測蓄電池組電壓等功能的。本論文著重闡述一下蓄電池組電壓的檢測。為了不將電網(wǎng)的噪聲引入巡檢儀中的單片機系統(tǒng)，所以必須將噪聲信號與單片機系統(tǒng)隔離開來。線性模擬光藕HCNR201正好能滿足這一要求，同時在電壓的測量精度上還具有很高的精度。
　　
　　1、線性模擬光耦HCNR201結構及工作原理

　　　　
　　HCNR201的內(nèi)部結構如上圖所示包括一只高性能的AlGaAs型發(fā)光二極管（圖2中的LED）,兩只極其相似的光電二極管（圖2中的PD1和PD2）,當LED中流過電流時其所發(fā)出的光會在PD1,PD2中感應出正比于LED發(fā)光強度的光電流和，其中，和滿足以下關系：
　　
　　FI1PDI2PDIFI1PDI2PDI
　　
　　..............................（1）FPDIKI11=
　　
　　FPDIKI22=..............................（2）
　　
　　12PDPDIIK=..............................（3）
　　
　　式中，分別為輸入輸出光電二極管的電流傳輸比，其典型值均為0.5%左右。因為一般在1~20mA之間，所以一般在50uA以下；K被定義為傳輸增益，當一只HCNR201被制造出來時，K就是一個固定的值了，HCNR201的K值約為1±0.05。再加上PD1,PD2的安裝位置的性以及元件*的封裝設計保證了HCNR201的高線性和增益的穩(wěn)定性。1K2KFI21,PDPDII
　　
　　2、硬件電路的設計
　　
　　蓄電池組是由16節(jié)12V的鉛酸蓄電池組成。該硬件電路如圖3所示，它主要由三部分組成。*部分是精密電阻分壓網(wǎng)絡和*級運放。第二部分是第二級運放它通過HCNR201組成的負反饋網(wǎng)絡。第三部分是第三級運放它將電流轉換成電壓。　　　　
　　圖中的網(wǎng)絡屬性B+,B-代表蓄電池組的正負極，HCNR201的前半部分采用Vcc1供電，后半部分采用Vcc供電，這樣充電器的各種干擾信號不會引入到光耦后端的系統(tǒng)，Vcc,Vcc1都是5V電源。Vcc是交流220V變換得來的，Vcc1是通過單節(jié)蓄電池變換得來的。R1,R2,R3組成精密電阻分壓網(wǎng)絡，將蓄電池組192V的電壓轉換成0～3.3V（第三片運放的輸出端接至MSP430F149的A/D接口）.*片運放做電壓跟隨器用，在這里這一級運放是必須加的，U1輸出的電壓雖然與R3上的電壓相等，但電壓跟隨器起到了降低阻抗的作用，避免了后級對R3的影響。電阻起限流作用，根據(jù)公式6R
　　
　　616.1RVIccF−=.................................（4）
　　
　　6R一般取幾百歐，該設計中選取了200歐。
　　
　　該設計中的運放都是選用的高精度運放LMV321。下面分析一下HCNR201的工作工程，我們將U1的電壓輸出設為,對于運放U2，根據(jù)虛短原則，我們可得1V
　　
　　=1PDI51RV..............................（5）
　　
　　運放U3的輸出電壓我們設為Vo，對于運放U3,根據(jù)虛斷原則，我們可得
　　
　　72*RIVPDo=..............................（6）
　　
　　再考慮（3）式可得
　　
　　75171****RRVKRIKVPDo==..............（7）
　　
　　在本論文中，所以可得Ω==KRR10075
　　
　　11==KVVo.................................（8）
　　
　　所以此電路設計可以實現(xiàn)輸入與輸出的線性變化，經(jīng)過標定后能準確測得輸入模擬量的值。
　　
　　3、總結
　　
　　本文主要論述了電池巡檢儀中一種新的電壓檢測方法，它的硬件電路主要由線性模擬光耦HCNR201和高精度運放LMV321組成。該設計經(jīng)過在現(xiàn)場的測試，電壓測量精度達到了%3≤的國家標準，并且長時間運行可靠，所以該設計值得推廣。