Unsa ang data acquisition?

Mga pamaagi sa pagkuha sa datos

Usa ka cell boltahe detection pamaagi

Ang module sa pagkuha sa boltahe sa cell sa baterya usa ka hinungdanon nga sangkap sa sistema sa pagdumala sa gahum sa baterya. Ang pasundayag ug katukma niini nagtino sa katukma sa paghukom sa sistema sa impormasyon sa status sa baterya, ug dugang nga makaapekto sa epektibo nga pagpatuman sa sunod nga mga estratehiya sa pagkontrol. Ang kasagarang gigamit nga mga pamaagi sa pag-ila sa boltahe sa cell naglakip sa relay array method, constant current source method, isolated operational amplifier acquisition method, voltage/frequency conversion circuit acquisition method, ug linear optocoupler amplifier circuit acquisition method.

1. Relay Array nga Pamaagi

Ang Figure 8-6 nagpakita sa block diagram sa usa ka battery voltage acquisition circuit base sa relay array method. Kini naglangkob sa terminal voltage sensor, relay array, A-D (analog-to-digital) converter chip, optocoupler, ug multiplexer. Aron masukod ang terminal nga boltahe sa n baterya nga konektado sa serye, n+1 nga mga wire kinahanglan nga konektado sa matag node sa battery pack. Sa pagsukod sa terminal boltahe sa ika-{-} nga baterya, ang microcontroller mopadala og katugbang nga kontrol nga signal, nga mopili sa angay nga relay pinaagi sa multiplexer, optocoupler, ug relay drive nga sirkito, nga magkonektar sa ika-unom ug ika-10 nga wire ngadto sa A-D converter chip. Kasagaran, ang pagsukol sa mga switching device gamay ra, ug ang sayup nga gipahinabo sa pagsukol sa mga switching device hapit dili mabalewala pagkahuman sa paghiusa sa usa ka circuit divider sa boltahe. Dugang pa, ang tibuuk nga istruktura sa sirkito yano; lamang ang boltahe divider resistors, ang AD converter chip, ug ang boltahe reference accuracy makaapekto sa tukma sa katapusan nga resulta. Ang mga kasaypanan sa mga resistors ug sa chip kasagaran mahimo nga gamay kaayo. Busa, ang relay array nga pamaagi labing angay alang sa mga aplikasyon nga nanginahanglan taas nga indibidwal nga pagsukod sa boltahe sa baterya ug taas nga katukma.

2. Kanunay nga Current Source Method

Ang sukaranang prinsipyo sa parallel battery voltage acquisition gamit ang usa ka constant current source circuit mao ang pag-convert sa battery terminal voltage ngadto sa usa ka linearly nga pagbag-o sa kasamtangan nga signal nga walay paggamit sa conversion resistor. Gipauswag niini ang kapabilidad sa anti-interference sa sistema. Sa usa ka-stage battery pack, tungod kay medyo ubos ang boltahe sa terminal sa baterya, kasagaran tali sa 2V ug 5V, medyo stable ang boltahe atol sa pagdiskarga, sa ingon nagpauswag sa kapabilidad sa anti-interference sa sistema. Busa, ang usa ka-channel operational amplifier kasagarang pilion sa proseso sa pagdesinyo aron makab-ot kini. Tungod sa mga kalainan sa laraw sa sirkito ug aplikasyon, ang kanunay nga kasamtangan nga gigikanan nga mga sirkito mahimong adunay daghang lainlaing mga porma.

Ang sirkito nga gipakita sa Figure 8-7 maoy usa sa maong pananglitan; kini usa ka kanunay nga kasamtangan nga tinubdan nga sirkito nga gilangkuban sa usa ka serye-pinili nga operational amplifier ug usa ka insulated-gate field-effect transistor.

Ingon sa makita gikan sa istruktura sa operational amplifier, kini nga circuit usa ka multi-stage direct-coupled amplifier circuit nga adunay taas nga open-loop gain ug lawom nga negatibo nga feedback. Ang input stage niini naggamit ug differential amplifier circuit ug gisagol sa samang silicon chip, nga miresulta sa maayo kaayong performance matching tali sa duha, ug ang intermediate stage adunay taas nga amplification capability. Base sa prinsipyo sa differential circuits, kining sirkito adunay lig-on nga komon nga -mode signal rejection capability. Busa, kung mogamit ug operational amplifier aron sukdon ang boltahe sa tagsa-tagsa ka mga selula sa usa ka battery pack, ang taas nga kasagarang-mode nga pagsalikway ug kapabilidad sa pagpadako makapauswag sa katukma sa pagsukod. Ang insulated-gate field-effect transistor (IGFET) kay semiconductor device nga naggamit sa electric field effect sa input circuit aron makontrol ang output circuit current. Kung naglihok kini sa rehiyon nga variable resistance, ang output drain current I kay linearly nga may kalabutan sa input drain{12}}source voltage Us. Dugang pa, ang gate-source impedance sa transistor taas kaayo, nga miresulta sa gamay kaayo nga leakage current, samtang ang drain{15}}source sa{16}}resistance gamay kaayo, nga miresulta sa ubos kaayo sa{17}}state voltage drop. Ang Figure 8-7 naggamit ug P-channel enhancement-mode field-effect transistor (FET), ug usa ka Zener diode ang konektado aron mamentinar ang kanunay nga gate-source voltage Ucs. Ang operational amplifier naglihok sa linear nga rehiyon. Kung pilion ang ubos nga -resistance FET, ang on-state nga pag-ubos sa boltahe gamay ra. Busa,

makab-ot

Sa mga equation sa ibabaw, ang kalainan tali sa u₁ ug u₂ mao ang boltahe sa terminal sa baterya, ug ang U₁ mao ang output boltahe sa inverting operational amplifier circuit. Sayon nga makita nga ang Zener diode nga konektado sa output sa operational amplifier naghatag og feedback, nga nagpabilin ang sirkito sa balanse nga estado. V₀ ↑→ |Uz| ↓→ IL ↓→ |VR| ↓→ VI ↑→ |V₀| ↓. Diin ang V₀ mao ang output boltahe sa operational amplifier; Ang VR mao ang boltahe sa resistor R₁; ug VI mao ang input differential boltahe sa operational amplifier, ie, VI=U₁ - U₂. Sa diha nga ang sirkito anaa sa panimbang, VI=0. Ang kanunay nga kasamtangan nga tinubdan sa sirkito adunay usa ka yano nga estraktura, lig-on nga komon nga-mode nga kapabilidad sa pagsalikway, taas nga acquisition nga tukma, ug maayo nga pagkapraktikal.

3. Isolation Operational Amplifier

Ang isolation operational amplifier usa ka electronic component nga makahimo sa electrically isolation sa analog signal. Kini kaylap nga gigamit isip mga isolator sa pagkontrol sa proseso sa industriya ug isip isolation media sa nagkalain-laing mga power supply device. Kasagaran kini naglangkob sa duha ka bahin: usa ka seksyon sa input ug usa ka seksyon sa output. Kini gilain nga gipadagan ug giubanan sa magnetic coupling. Ang signal modulated sa input section, moagi sa isolation layer, ug dayon demodulate ug ibalik sa output section. Ang isolation operational amplifiers maayo para sa battery cell voltage acquisition circuits. Ilang ihimulag ang input battery terminal boltahe signal gikan sa sirkito, sa ingon paglikay sa gawas nga pagpanghilabot ug pagpalambo sa sistema acquisition tukma ug kasaligan. Usa ka tipikal nga pananglitan sa aplikasyon gihatag sa ubos.

Ang Figure 8.8 nagpakita sa aplikasyon sa usa ka isolation operational amplifier sa usa ka 600V power battery management system. Ang battery pack adunay 50 ka pinahigda nga lead-acid nga mga baterya nga adunay gimarkahan nga boltahe nga 12V, ug ang ilang mga terminal nga boltahe ginakuha sa tagsa-tagsa pinaagi sa isolation operational amplifier circuit. Ang ISO 122 usa ka isolation amplifier nga gidisenyo uban ang modulation ug demodulation nga teknolohiya nga giputos sa Black & Decker (BBB) ​​​​sa Estados Unidos, nga naggamit sa precision capacitor coupling technology ug usa ka conventional dual-in-line (DIP) pin arrangement. Ang input ug output nga mga seksyon sa ISO 122 nahimutang sa sampling circuit, nga gibulag sa duha ka gipares nga 1pF capacitors nga nagporma og isolation layer. Ang gimarkahan nga boltahe sa pagkahimulag labaw pa sa 1500V (AC 60Hz padayon), nga adunay taas nga impedance sa pagkalain ug taas nga pagkasibu ug pagka-linearity, sa ingon nakab-ot ang praktikal nga mga kinahanglanon sa aplikasyon. Sama sa gipakita sa Figure 8.8, ang input power sa ISO 122 gikuha gikan sa automatic battery pack, ug ang output signal, nga adunay linear nga relasyon niini, gi multiplex, unya awtomatikong gibahin sa duha ka precision resistors nga kontrolado sa microcontroller sa wala pa ipadala ngadto sa input. Ang gahum sa output gihatag sa module sa suplay sa kuryente sa circuit board, ug ang boltahe sa terminal sa baterya nahimulag. Kini kinahanglan nga matikdan nga sa terminal boltahe acquisition circuit sa ika-50 nga baterya, ang usa ka inverter gidugang human sa hilit nga operational amplifier circuit aron mausab ang output signal gikan sa negatibo ngadto sa positibo. Kinahanglan usab nga ipunting nga bisan kung ang nahilit nga operational amplifier acquisition circuit adunay maayo kaayo nga pasundayag, ang taas nga gasto niini limitado ang kaylap nga aplikasyon.

4. Pamaagi sa Pagkuha sa Circuit nga Pagkuha sa Boltahe/Kasubsob nga Pagkakabig

Kung mogamit ug boltahe/frequency (V/F) conversion circuit aron maangkon ang battery cell voltage, ang V/F converter hinungdanon. Kini ang sangkap nga nagbag-o sa mga signal sa boltahe sa mga signal sa frequency, nga nagtanyag maayo kaayo nga katukma, linearity, ug integral nga input.

Gipakita sa Figure 8-9 ang circuit schematic sa LM331 V/F converter nga gigamit alang sa taas nga-precision V/F conversion. Ang LM331 usa ka taas nga-performance integrated V/F chip nga gigama sa FS Microcontroller. Naggamit kini og bag-ong temperature-compensated bandgap reference circuit, nga naghatag ug hilabihan ka taas nga katukma sa tibuok operating temperature range ug sa power supply voltages nga ubos sa 4.0V.

Niining paagiha sa pagkuha, ang signal sa boltahe direktang gi-convert ngadto sa frequency signal, nga maproseso dayon sa counter port sa microcontroller nga dili na kinahanglan ang A{0}}D conversion. Dugang pa, aron makompleto ang V/F conversion circuit sa battery cell voltage acquisition system, ang katugbang nga selection circuits ug operational amplifier circuits kinahanglan usab nga gidisenyo aron makab-ot ang multi-channel acquisition functionality. Kini nga pamaagi naglakip sa mas gamay nga mga sangkap, apan ang boltahe nga-kontrolado nga oscillator adunay mga capacitor, ug ang relatibong sayop sa mga capacitor kasagarang dako, nga adunay mas dagkong mga capacitor nga nagpakita sa mas dako nga paryente nga mga sayop.

5. Linear Optocoupler Amplifier Circuit Acquisition Method

Ang battery cell voltage acquisition circuit base sa linear optocoupler nakab-ot ang isolation tali sa signal acquisition end ug sa processing end, sa ingon nagpauswag sa circuit's stability ug anti{0}}interference capability. Ang Figure 8-10 nagpakita sa TIL300 linear optocoupler, nga gilangkuban sa usa ka nahilit nga feedback photodiode nga gibahin sa infrared nga LED nga kahayag ug usa ka output photodiode. Ang espesyal nga teknolohiya sa proseso gigamit aron mabayran ang nonlinearity sa LED nga oras ug temperatura nga mga kinaiya, nga naghimo sa output signal nga linearly proporsyonal sa servo luminous flux nga gipagawas sa LED. Ang TIL300 adunay peak isolation sa 3500V, usa ka bandwidth nga labaw sa 200kHz, angayan alang sa nahilit nga pagpadako sa DC ug AC signal, ug adunay output gain stability nga ± 0.05%/degree. Ingon sa makita gikan sa diagram, ang boltahe nga kantidad sa usa ka baterya cell (ang kalainan tali sa U1 ug U2) nakabig ngadto sa kasamtangan nga signal Ip pinaagi sa operational amplifier A ug nagaagay pinaagi sa linear optocoupler TIL300. Human sa opto{18}}pag-inusara, nagpagawas kini og kasamtangang Ip2 nga linearly nga may kalabutan sa Ip1. Kini nga kasamtangan ibalik ngadto sa usa ka boltahe nga bili pinaagi sa operational amplifier A2 alang sa A-D nga pagkakabig ug data acquisition. Angay nga hinumdoman nga ang duha ka tumoy sa linear optocoupler nanginahanglan lainlaing independente nga suplay sa kuryente, gimarkahan nga I+12V ug ±12V sa dayagram. Kini nagpakita nga ang linear optocoupler amplifier circuit dili lang adunay lig-on nga pagkalain ug anti{25}}interference nga kapabilidad apan nagmintinar usab ug maayo nga linearity sa analog signal atol sa transmission. Busa, kini mahimong gamiton kauban sa relay arrays o gating circuits sa multi-channel acquisition systems. Bisan pa, ang circuitry niini medyo komplikado, ug daghang mga hinungdan ang makaapekto sa katukma niini.

Mga Pamaagi sa Pagkuha sa Temperatura

Ang temperatura sa pag-operate sa baterya dili lamang makaapekto sa performance sa baterya apan direktang may kalabutan usab sa kaluwasan sa mga de-koryenteng sakyanan. Busa, ang tukma nga pag-angkon sa parameter sa temperatura hinungdanon. Ang pag-angkon sa temperatura dili lisud; ang yawe mao ang pagpili sa usa ka angay nga sensor sa temperatura. Sa pagkakaron, daghang mga sensor sa temperatura ang anaa, sama sa mga thermistor, thermocouples, thermistor transistors, ug integrated temperature sensors.

1. Pamaagi sa Pagkuha sa Thermistor

Ang prinsipyo sa pamaagi sa pagkuha sa thermistor gibase sa kinaiya nga ang pagsukol sa usa ka thermistor mausab sa temperatura. Ang usa ka pirmi nga resistor konektado sa serye sa thermistor aron maporma ang usa ka divider sa boltahe, sa ingon nahimo ang lebel sa temperatura nga usa ka signal sa boltahe. Kini nga signal ma-convert ngadto sa digital temperature information pinaagi sa analog-to-digital conversion. Ang mga thermistor dili mahal apan adunay dili maayo nga linearity ug sa kasagaran adunay medyo dako nga mga sayup sa paggama.

2. Pamaagi sa Thermocouple Acquisition

Ang prinsipyo sa pagtrabaho sa usa ka thermocouple mao nga ang usa ka bimetallic nga lawas makamugna og lain-laing mga potensyal nga thermoelectric sa lain-laing mga temperatura. Pinaagi sa pag-angkon niini nga thermoelectric potensyal nga bili, ang temperatura nga bili mahimong makuha pinaagi sa pagtan-aw sa usa ka lamesa. Tungod kay ang thermoelectric potensyal nga bili nagdepende lamang sa materyal, ang katukma sa mga thermocouple taas kaayo. Apan, tungod kay ang mga potensyal sa thermoelectric kay millivolt-mga signal sa lebel, gikinahanglan ang pagpadako, nga maghimo sa external circuitry complex. Sa kasagaran, ang mga metal adunay taas nga mga punto sa pagkatunaw, mao nga ang mga thermocouples kasagarang gigamit alang sa taas nga -pagsukod sa temperatura.

3. Integrated Temperature Sensor Acquisition Method

Samtang nagkadaghan ang pagsukod sa temperatura sa adlaw-adlaw nga kinabuhi ug produksiyon, ang mga tiggama sa semiconductor nagpaila sa daghang mga integrated sensor sa temperatura. Samtang daghan niini nga mga sensor gibase sa mga thermistor, kini gi-calibrate sa panahon sa paghimo, nga miresulta sa katukma nga ikatandi sa mga thermocouples. Dugang pa, mahimo silang direkta nga magpagawas sa mga digital nga kantidad, nga maghimo kanila nga angay-para gamiton sa digital nga mga sistema.

Kasamtangang Pamaagi sa Pagkuha

Ang kasagarang mga pamaagi sa pag-ila karon naglakip sa mga shunt, mga transformer, mga sensor karon nga epekto sa Hall, ug mga sensor sa fiber optic.

Ang mga kinaiya sa matag pamaagi gipakita sa Table 8-1.

Lakip niini nga mga hinungdan, ang taas nga gasto sa mga fiber optic sensor naglimite sa ilang aplikasyon sa control field; Ang mga shunts gamay ra-nga gasto ug adunay maayo nga frequency nga tubag, apan lisod gamiton kay kinahanglang konektado kini sa kasamtangang loop; kasamtangan nga mga transformer magamit lamang alang sa AC pagsukod; ug ang mga sensor karon sa elemento sa Hall nagtanyag maayo nga pasundayag ug dali gamiton. Sa pagkakaron, ang mga shunt ug Hall element nga kasamtangang sensors kay kasagarang gigamit sa kasamtangan nga pagkuha ug pag-monitor sa electric vehicle power battery management systems.

Mga Pamaagi sa Pagsusi sa Smoke

Atol sa operasyon sa sakyanan, tungod sa komplikadong mga kondisyon sa dalan ug sa kinaiyanhong mga isyu sa paghimo sa baterya, ang grabeng mga emerhensya sama sa aso o sunog mahimong mahitabo tungod sa sobrang kainit, kompresiyon, o pagkabangga. Kung kini nga mga insidente dili makit-an ug epektibo nga matubag dayon, dili kalikayan nga kini modako, nga naghulga sa palibot nga mga baterya, ang awto, ug mga personahe sa kompartamento sa kargamento, nga grabe nga nakaapekto sa kaluwasan sa operasyon sa awto. Aron mapugngan ang ingon nga mga insidente, ang pag-monitor sa aso gipaila sa mga sistema sa pagdumala sa baterya sa bag-ohay nga mga tuig ug nakadawat dugang nga atensyon.

Ang mga sensor sa aso kay lainlain ug mahimong ikategorya ngadto sa tulo ka nag-unang matang base sa ilang mga prinsipyo sa pag-ila: ① Ang mga sensor sa aso nga naggamit sa physicochemical properties, sama sa semiconductor smoke sensor ug contact combustion smoke sensors; ② Mga sensor sa aso nga naggamit sa pisikal nga mga kabtangan, sama sa thermal conductivity smoke sensor, optical interference smoke sensor, ug infrared sensor; ③ Mga sensor sa aso nga naggamit sa mga electrochemical nga kabtangan, sama sa kasamtangang-type nga smoke sensor ug electromotive force-type gas sensors. Tungod kay lainlain ang mga sensor sa aso, ang mga sensor sa usok sa semiconductor dili makamatikod sa tanan nga mga gas. Busa, usa ka espesipikong matang ang gipili aron makamatikod sa usa o duha ka espesipikong matang sa aso. Pananglitan, ang oxide semiconductor smoke sensor kasagarang gigamit sa pag-ila sa aso sa hydrocarbon, lakip ang O₂, H₂S, CO, H₂, O₃H₂O, Cl₂, OH, CO₂, ug uban pa. Tungod sa mga limitasyon sa electrode, kini nga mga sensor kay gigamit sa pag-ila sa dili organikong aso, sama sa C₂, O₂, CO₂, O₂. SO₂, ug uban pa.

Kung ang mga sensor sa usok gigamit sa mga baterya sa kuryente, ang pagpili sa sensor kinahanglan nga masabtan ang komposisyon sa aso nga gihimo sa pagkasunog sa baterya. Kasagaran, ang pagkasunog sa baterya nagpatunghag daghang CO ug CO2, busa kinahanglan nga pilion ang mga sensor nga sensitibo niining duha ka mga gas. Ang istruktura sa sensor kinahanglang ipahiangay sa mga kondisyon sa vibration sa taas nga-paggamit sa sakyanan aron malikayan ang sayop nga pag-trigger tungod sa abog sa dalan ug pagkurog.

Ang smoke alarm device sa power battery management system kinahanglang i-install sa driver's console. Sa pagdawat sa usa ka signal sa alarma, kini kinahanglan nga dali nga mag-isyu sa usa ka madungog ug biswal nga alarma ug lokasyon sa sayup, pagsiguro nga ang drayber dali nga makamatikod ug makadawat sa signal sa alarma.

Pananglitan, ang smoke alarm system nga gigamit sa Olympic electric bus, una nga gihimo sa Beijing Institute of Technology, naggamit sa sistema sa baterya nga gipadagan sa 9V alkaline o carbon-zinc nga baterya, nga nagsiguro sa 24-oras nga normal nga operasyon. Ang signal sa alarma gipadagan sa 24V nga suplay sa kuryente sa baterya sa awto, nga gilain nga gihatag aron masiguro ang kagawasan sa sistema sa alarma. Ang gipang-apod-apod nga mga alarma nakamatikod sa konsentrasyon sa aso pinaagi sa internal nga mga sensor sa usok. Kung ang konsentrasyon sa aso ubos sa limitasyon, ang internal nga controller sa alarma nagtakda sa relay output sa pag-abli sa sirkito; kung ang konsentrasyon sa aso molapas sa limitasyon, ang internal nga tigkontrol nagbutang sa relay output sa mubo nga sirkito, dali nga nagdrowing sa +24V nga suplay sa kuryente sa display panel aron maporma ang usa ka alarm circuit nga adunay -24V nga suplay sa kuryente sa display panel, nga nagpagawas sa usa ka madungog ug makita nga signal sa alarma. Ang istruktura sa sistema gipakita sa Figure 8-11.