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基于数据采集卡的蓄电池测试系统

http://www.dykf.com 2009/4/11 电源开发网

Abstract：　　A set of measuring system for VRLA based on VB language,which is meeting for the requirements of study,is designed.The implementation of uch system with data measuring card and extended hard waer and the programming method with Visual Basic6.0 are introduced in detail.It has been proved that such system does meet the reguirements of design.

Keyword：storage battery measuring VB programming data acquisition

1．前言
　　
　　阀控密封铅酸电池（VRLA）由于具有蓄能大、安全和密封性能好、寿命长、免维护等优点[1]，在电力保护、电动汽车和自行车、以及包括光伏系统在内的许多地方大量采用。同时，各用户都希望了解他们使用的蓄电池还有多少能量和还能使用多久，以便能够及时的充电或更换。目前蓄电池容量预测及寿命估算方法不是很有效，为进行蓄电池容量预测及寿命估算研究，需要完成对蓄电池的检测，特研制了一套测试系统。

2．系统要求

　　要了解VRLA蓄电池的特性，实现无损检测，只有测试它的电能输入、输出的特性。同时由于温度对蓄电池的特性有较大影响，因而除测试它的端电压和输入（出）电流外，还必须检测它工作时的温升。

　　由于蓄电池的内阻能反映出其“健康状况”[2]，而且在放电测试期间的在线阻抗测量有发展潜能[3]，进行蓄电池的阻抗计算很有必要。为排除温度的影响，实现阻抗值可比较，将各种温度下的检测值换算成标准温度25℃下的，其补偿算法[4]：

　　　　　　　　　　　　　　R25℃ = R+0.015×R×（T-25）

　　其中，R为实测动态电阻，R25℃为25℃时的换算值，T为实测温度的算术平均值。

3．系统组成

　　系统由个人计算机、数据采集/控制卡和检测电路构成，框图如图1所示。采集卡采用研祥PCL-812PG卡，它包括16路12位A/D、2路D/A以及数字16入/16出，允许以DMA、中断以及查询方式进行数据采集[5]。

　　检测电路主要完成对蓄电池的电压（开路、充电与放电）、电流（充电、放电）以及温度的转换。电压信号采用直接在蓄电池上并联电阻分压的方法来得到；电流则采用穿孔式霍尔电流传感器，可以方便地通过改变原边绕组数，得到最佳的输出精度；为采集到蓄电池产生的温升，温度测量采用两路，一个采集蓄电池本身温度，另一路采集环境温度，它们都采用了高精度温度传感器AD590，信号经运放放大输出。

　　另外，系统还设计了测试控制开关，由数字口送出，有利于测试的开始控制（开路电压的测试）以及与各种充、放电设备的接口（简单的充、放电设备没有充、放电结束控制）。为充分利用采集卡资源，系统设计了四组蓄电池测试端口，它们可以同时测量。检测电路如图2所示。两路温度检测电路相同，图中给出了一路。

4．软件的实现

　　由于对蓄电池测试的参数都不是高速变化量，数据要求的实时性不高，采用Visual Basic6.0作为编程语言，具有各种控件多，界面设计容易的优点，同时也能够满足本系统测试要求。

　　程序主要包括：开机界面、运行窗口界面（检测数据实时显示、实时数据变化曲线、选择菜单、运行控制等）、数据存贮以及历史记录显示、退出界面等，其流程框图如图3所示。采集卡的驱动程序由板卡厂家以动态链接库（DLL）的形式提供。使用时只需在程序中加以声明，如要使用I/O口的输出口，则作如下声明[6]：

　　Declare Function W_812PG_DO Lib "812pg.dll" (ByVal port_number As Long, ByVal do_data As Byte) As Long

　　开机界面及退出界面的设计比较简单，开机界面是以命令按钮的方式退出，而关机界面是利用Timer控件延时退出。

　　运行窗口界面这部分是程序的核心，它包括采集卡的设置、数据的检测、数据处理及显示、曲线的绘制、数据的存贮其中包括对文件的操作处理、充电电压高、放电电压低的停机处理的程序块。实时曲线的显示是以从左向右推进方式进行，这里采用VB的绘图命令Line。格式语句如下：

　　　　　　　　 [pic1].Line (x1, y1)-(x2, y0), picColor(n)

　　pic1为当前绘图的图形控件，x1，x2为X轴位置，x1为起始，x2为结束，(x2-x1)为每次绘图的宽度，y0，y1 是Y轴位置，picColor(n)指出绘制线的颜色。在本系统中由于新值总是固定从左边输入，因此x1固定；y1是当前要绘制的新点，y0为上一次的位置值。

　　由于在这里图形显示是一个推进的动态过程，也就说是在同一的X轴位置后面的数据要不断地替代前面的数据。为实现这一功能，这里采用了屏幕拷贝功能，利用windows 的内部库“GDI32.DLL”函数BitBlt()来完成，其格式如下：

　　result = BitBlt(pic1.hDC, 2, 0, pic1.Width / Screen.TwipsPerPixelX, pic1.Height / Screen.TwipsPerPixelY, pic1.hDC, 0, 0, SRCCOPY)　　　　（1）

　　对于每一条曲线都要指定一个图像控件，结合画线命令，就能看到漂亮的移动曲线，移动的速度（步距）可以在开始阶段设定函数BitBlt()中参数来实现，这个参数就是式（1）中的常数2，这个步距也决定了采集参数的显示个数，因为指定图像控件的显示宽度是一定的。运行窗口界面如图4所示。图中U 、I、T1与T2分别表示电池电压、电流、电池温度及环境温度。曲线图的标值为A/D转换对应输入，而图下端给出了每个采集量的实际结果。

图4　部分运行显示界面

5．结语
　　
　　采用数据采集卡具有精度高、控制方便的优点，而应用VB编程，有可读性强、实现容易，使测试系统界面丰富，数据、曲线一目了然。并且测试数据便于保存（直接在硬盘），同时也为以后的数据查询提供方便。特别是为蓄电池容量预测提供并保存了第一手资料。

参考文献

1 刘建平.　“从阀控式密封铅酸蓄电池看充电器”　移动电源与车辆　2000第3期

2 Hlavac, M.J., Feder, D.O., Croda, T.G.,Champlin, K.S., "Field and laboratory studies toassess the state of health of valve-regulated lead-acidbatteries", in Conf. Proc. INTELEC 93, 1993,Vol(2), pp 375-383

3 J.M.Hawkins　 “Some field experience with battery impedance measurement as a useful maintenance tool.　Telstra Research Laboratories”　in Conf. Proc. INTELEC 94 1994, pp 263-269.

4 王剑　钱敏　免维护铅酸蓄电池的状态检测　华东地质学院学报 Vol22.　4　1999.12

5　PCL-812PG Advanced Multi-function Data acquisition Card User’s Manual　1996.9

6　赵建敏郭庆　Visual Basic 6.0编程指南　航空工业出版社　 99.8
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作者：欧阳名三… 来源：《电源世界》点击数：

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