由于交流市电在供应的过程中可能会出现停电、电压下陷上涌、持续欠压过压以及频率波动等不确定的干扰因素,这些因素会对网络的持续运行造成影响,甚至对处于运行状态的网络设备和服务器造成损坏。各个企业在构建网络系统的时候,在计算机网络供电方面都会采取必要的措施以提供高质量的UPS电源。这其中蓄电池组作为动力供应的最后保障,无疑是电源中的最后保险。而蓄电池的工作状态将直接影响UPS系统的稳定性,所以必须对电池组的工作状态进行实时监测。可见,对电源中蓄电池的准确监测变得非常重要。为了实现对蓄电池各参数的准确检测,在做了需求分析的基础上,提出并设计了一种基于Labview的蓄电池在线监测系统(以下简称“监测系统”)设计方案。该系统能够完成对其准确检测。
1 监测需求分析
针对为满足某型UPS电源蓄电池参数进行检测的需求,对电池智能化综合监控管理系统的分析,得到系统采集信号共分为以下4个参数:电池的电压、电流、温度、电量等主要参数进行采样等信号。要想完成对以上信号的测试,需要做好以下几个方面。首先该监测系统应能检测处于各种工作状况的输入信号;其次,应能将检测的数据与PC机通信;再次,还应具有将数据显示并处理。
2 总体设计
该监测系统结构图如图1所示,在对蓄电池参数的检测过程中,通过采集模块监测蓄电池运行的情况,监测电流是否在正常范围内,监测单电池电压是否正常,利用MCU控制器(AT89S52)及DS2438器件采集蓄电池各参数;采集到的数据经过RS232串行接口电路送达计算机;同时根据采集上传的数据,进行容量的预估与测算,借助蓄电池数据(电压、电流、温度、电量),构筑蓄电池的监测系统。

3 系统硬件设计
监测系统硬件主要由RS232串行通信接口电路、AT89S52控制器、DS2438蓄电池参数采集电路等组成,系统硬件结构图如图2所示。系统是基于Labview的串行通信进行数据采集,以PC机作为上位机,单片机(AT89S52)作下位机,上位机发送采集指令触发下位机通过P2口读取DS2438采集的电池参数值,并利用P3.0和P3.1的串行输入输出端,通过串口芯片MAX232传输给上位机的串口,利用Labview采集并转换为十进制,再通过Labview进行数据的处理。

3.1 电池温度参数的测量
电池温度测量通过内部的温度传感器将测量结果存放在DS2438温度寄存器(第0页1、2字节)中,通过单总线输入输出端口(DQ)与单片机P2.0端口完成串行数据传送。电池参数采集电路如图3所示。

3.2 电池电压参数的测量
DS2438内置了一个10位的电压A/D转换器,当选定一个电阻R1=1 MΩ,通过公式14×1 MΩ/(1 MΩ+R)=10 V得R2=390 kΩ,U实际为实际单节蓄电池的电压,U测量为DS2438测量的电压值,根据如下公式,U实际=U测量(1 MΩ+0.39 MΩ)/1MΩ,可以在单片机中完成测量值转换为实际值。
3.3 电池电流参数的测量
DS2438内置了一个电流A/D转换器,当单片机发出A/D转换器使能信号,DS2438对流过采样电阻电流自动进行测量,测量的结果存放于电流寄存器(第0页5、6字节)中。对电流的采集电阻的选择,应不影响电池的使用,故选择小阻值电阻,且电阻精度要求高。设计采用Rsers= 0.025 Ω电阻。
为了抵抗电池干扰,设计RC低通滤波器。通过计算选择R:100 kΩ,C:0.1μF,截至频率为:F=1/(2πRC)=15.9 Hz (1)对于DS2438的AD转换频率是36.41 Hz,该低通滤波器有效地滤除剑锋脉冲,保障电流累加器准确获取采样信号。