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격리 변송기가 축전지 충전 방전 모니터링에서의 응용 설계
날짜:2012-07-02읽기 :4

  1. 인용문
  
축전지는 직류전원을 제공하는 상용장치로서 그 응용이 갈수록 광범위해지고있다. 특히 전력자동화설비, 궤도교통, 통신, 오프라인식 태양광태양광발전시스템 및 군용 등 끊임없는 전력공급을 요구하는 분야에서 더욱 그러하다.축전지 전압 및 충전 방전 전류는 축전지 성능을 반영하는 중요한 지표이자 충전 방전의 중요한 판단 매개 변수이다. 따라서 그 전압과 전류에 대한 모니터링은 축전지의 합리적인 충전 방전 *의 부분이다. 전통적인 검측 방법은 전압계 등 도구를 이용하여 전압 값을 측정한 후 충전 매개 변수를 조정한다. 예를 들어 기록된 사람의 오차가 크고 실시간성이 낮으며 정밀도가 낮고 기록이 과학적이지 않으며 검측 원가가 높은 문제가 존재한다.마이크로컴퓨터 기술의 도입은 축전지 충전과 방전 모니터링 시스템을 점차 지능화시켜 축전지 작업 상태의 실시간 모니터링을 실현하였다.그러나 지전세 간섭 신호, 충전 전원에 도입된 교류 간섭 신호 등의 존재는 종종 MCU의 재설정, 잘못된 신호 수집, 심지어 직접 주 제어 칩을 태우기 때문에 힘을 주는 신호 격리 간섭 방지 방안을 선택하는 것이 * 필요하다.다음 방안에서는 광저우 김승양에서 만든격리 컨베이어모듈은 교란 신호를 격리하고 신호를 변송하며 모니터링 시스템의 안정성과 신뢰성을 높이는 방법을 실현한다.
  
  2. 격리변송기 소개
  
  격리 컨베이어모듈은 입력된 비표준 산업 신호 격리를 전자기 격리 방안을 이용하여 표준 산업 신호로 변환하는 신호 처리 모듈이다.김승양 격리변송기 모듈은 모듈화 소체적설계를 채용하여 사용자가 아무런 외곽회로도 추가하지 않고 직접 사용할수 있으며 사용자의 회로설계를 간소화하고 PCB의 공간리용률을 높였으며 고객이 고장원인을 분석하고 유지보수하는데 편리하다.모듈 내부에 전자기 격리 기술을 사용하기 때문에 광 결합 격리보다 더 좋은 온도 표류 특성, 선형도, 정밀도, 전환 속도와 수명을 가지고 있다.모듈의 신호 입력과 신호 출력, 전원 입력과 격리 전원 출력(옵션)은 서로 격리되어 있으며, 격리 내압 값은 2500VDC에 달해 간섭 신호를 효과적으로 격리할 수 있다.시중에 나와 있는 분리기에 비해 더 작은 부피, 더 저렴한 비용, 더 높은 집적도를 가지고 있으며 PCB 보드에 직접 용접할 수 있어 신호 수집 및 제어 시스템의 설계와 설치를 크게 간소화하고 시스템 전체의 안정성과 신뢰성을 향상시켰다.
  
 제품 특징:
  
튜닝 면제, 직접 사용 가능
  
모듈식 & 소형 볼륨
  
극저온 표백 (35PPM/℃)
  
고정밀 등급 & 고선형(0.1% F.S.)
  
높은 격리(입력, 출력, 전원 공급 장치 양단간 2500VDC/60s)
  
높은 안정성(MTBF>50만 시간)
  
산업용 (작동 온도 범위: -25 ℃~71 ℃)

  
 3. 격리 변송기의 원리 상자도 소개
  
  격리 컨베이어측정된 전기 신호를 서로 전기적으로 격리된 전기 신호를 선형 비율로 출력할 수 있는 전기 부품이다.그림 2에서 볼 수 있듯이 격리 트랜스퍼 모듈은 4부분, 전원 입력 부분, 격리 전원 출력 부분 (고객 선택), 신호 입력 부분, 신호 출력 부분으로 나뉜다.그 작업 원리는 우선 측정된 신호를 반도체 부품을 통해 변조 변환한 후 신호 변압기를 통해 전자기 격리 변환을 한 후 출력단에서 필요한 신호로 변환하는 동시에 격리 후 신호의 전력 공급 전원을 격리 처리하여 전원단, 격리 전원 출력단, 신호 입력단과 신호 출력단 두 사이의 전기 격리를 보장함으로써 신호 교란을 효과적으로 격리하고 주 제어 칩이 안정적이고 신뢰할 수 있는 작업을 할 수 있도록 하는 것이다.
  
  4. 격리 변송기가 축전지 충전 방전 모니터링 시스템에서의 응용
  
축전지의 전력이 충분할 때 후급의 직류 부하에 직접 전력을 공급한다. 축전지의 전력 공급 전압과 전류는 전력의 소모에 따라 점차 낮아진다. 만약 zui의 낮은 한도까지 낮은 후에도 전력량이 여전히 보충되지 않는다면 축전지는 과방으로 인해 손상되기 쉽다.다른 한편으로 축전지의 전력이 부족한후 충전기가 축전지를 충전하면 축전지의 전압은 전력량이 보충됨에 따라 점차 상승하게 되는데 만약 축전지의 전압이 제한치에 도달한후에도 여전히 충전을 중지하지 않는다면 축전지는 과충전으로 인해 파손되기 쉽다.따라서 축전지의 전압과 전류의 실시간 고정밀도에 대한 모니터링은 * 필요합니다. 그렇지 않으면 축전지는 과충전이나 과방출로 인해 손상되기 쉽습니다.
  
다음 그림 3은 충전기, 전원 회로, 축전지, 직류 부하, 전압 및 전류 샘플링 회로, EMC 회로, 격리 컨버터,MCU、디스플레이 회로, 경보 회로 등으로 구성되어 있다.각 섹션의 역할은 다음과 같습니다.
  
4.1 제어 회로 전력 공급 방안
  
제어 회로 전력 공급 전원 우리는 김승양사가 제조한 AC-DC 모듈 전원 LH05-10B05를 선택하여 격리 변송기 모듈, AD 동글, MCU 및 LCD 등에 전력을 공급했다.이 모듈은 5V, 1A를 출력하여 전력 공급 전압 및 전력 요구를 만족시키고 입력 전압 범위, 직류 겸용, 저전력 소비율, 높은 신뢰성, 안전 격리 등의 장점을 가지고 있다.제품 안정성, EMC 성능 우수, EMC 및 안전 사양은 IEC61000, UL60950 및 IEC60950 표준을 충족하며 UL, CE 등 다양한 인증을 획득합니다.
  
  4.2 전압, 전류 샘플링 회로 방안
  
축전지 전압의 모니터링에 대해 우리는 흔히 볼 수 있는 축전지 전압이 24V와 12V 등이 있다는 것을 알고 있으며, 전압 신호 수집에 편리하도록 분압 방식으로 축전지 전압을 0~5V의 범위 내로 낮추어 신호 처리에 편리하도록 하였다.충전과 방전 전류의 모니터링에 대하여, 우리는 분류기를 충전과 방전 회로에 연결하고, 분류기는 방전 전류를 밀리볼트의 전압 신호로 변환하여 신호 처리에 편리하게 한다.
  
 4.3 EMC 회로 시나리오
  
EMC 회로의 설계는 종종 신호 격리 처리에서 zui가 간과하기 쉽고 매우 중요한 부분입니다.우리는 산업 현장에서 전력망의 EMC 환경이 매우 열악하고 각종 간섭 신호가 존재한다는 것을 알고 있다. 축전지 팩이 충전기 및 직류 부하와 직접 같은 선로 등을 통해 연결되기 때문에 전원 회로의 간섭 신호 (예: 서지 간섭) 는 신호 회로와 함께 후급 신호 처리 회로로 결합되어 신호 처리 부품에 고장이나 손상을 초래한다.따라서 신호를 분리하기 전에 EMC 회로를 추가하여 간섭 신호를 흡수하는 것이 * 필요합니다.
  
  4.4 신호 격리 방안
  
실제 응용에서 축전지를 충전하고 방전할 때 신호를 격리하지 않으면 전원회로의 교란신호가 신호통로를 통해 후급의 MCU로 직접 전송되여 MCU의 경상적인 신호가 분실되거나 심지어 작동이 멈추게 된다는것을 발견하였다.일반적인 신호 격리 방식은 두 가지가 있는데, 전자기 격리와 광결합 격리이다. 광결합 격리는 반응 속도가 비교적 느리고 전송 정밀도가 높지 않기 때문에 모니터링 시스템이 실시간으로 고정밀도로 축전지 전압과 방전 전류를 모니터링할 수 없다. 따라서 우리는 전자기 격리 방안을 선택해야 한다. 여기서 우리는 김승양회사가 제조한 격리 변송기 모듈을 선택하여 격리 간섭 신호, 변송 신호를 실현했다.
  
축전지 전압 모니터링 회로에서 우리는 격리 변송기 모듈 T6S6D-3을 선택하여 입력한 0~5V 샘플링 신호를 0~3V로 격리하여 후급 ADC 채집에 편리하도록 하였다.축전지의 충전과 방전 회로는 같은 선로를 사용하기 때문에 축전지 방전 회로에서 분류기가 채집한 전압 신호는 양과 음이다. 우리가 선택한 김승양사의 격리 변송기 모듈 TM6S6AP-3는 -100mV에서 +100mV 범위 내에서 변화하는 신호의 선형을 0~3V의 전압 신호로 전환시켜 ADC가 직접 채집할 수 있다.
  
이 두 모듈을 선택하는 장점은 다음과 같다: 첫째, 신호 입력과 후방 샘플링 회로의 높은 전기 격리 (격리 전압은 2500VDC/60S) 를 실현할 수 있고, 후방 설비의 정상적인 작업에 영향을 주지 않도록 전급 회로의 간섭 신호를 효과적으로 격리할 수 있다;둘째, 이 모듈의 전송 정밀도는 0.1% F.S로 12비트 ADC의 고정밀 샘플링 요구를 만족시키고 축전지의 작업 상태를 정확하게 모니터링할 수 있다;다시 한번, 격리 변송기는 모듈식 설계를 채택하여 어떠한 외곽 부품 없이도 AD가 채집하기 불편한 신호 (예: 0~5V, -100mV~+100mV) 에서 채집하기 쉬운 신호 (0~3V) 로 격리 변송할 수 있어 회로 설계를 크게 간소화하였다.
  
  4.5 데이터 처리, 장애 경고 및 상태 표시
  
데이터 처리는 고정밀 ADC를 통합한 MCU를 사용하며, 상태 표시는 7단 공음극 회로 디지털 튜브를 사용하며, 주로 현재 수집된 전압 값과 경보 정보를 표시한다.전압이 설정값보다 낮거나 초과되면 소리 경보를 보냅니다.
  
 5. 소결
  
축전지는 국가의 에너지 절약과 환경 보호에 대한 대량의 투입으로 빠른 발전을 이루었고 신형 축전지도 끊임없이 등장했다. 또한 축전지의 충전과 방전과 과학적인 관리에 대해 더욱 높은 요구를 제기했다. 축전지의 작업 상황을 실시간으로 파악함으로써 축전지의 이용 효율과 사용 수명을 과학적이고 합리적으로 관리해야 한다. 이것은 축전지 모니터링 시스템의 응용을 추진했다.그러나 각종 응용 프로그램의 현장 전원 회로에서 간섭 신호의 존재로 인해 전체 시스템이 축전지의 작업 상황을 실시간, 정확하고 신뢰할 수 있게 모니터링할 수 없으며, 심지어 후접된 비싼 계기 설비를 손상시켜 헤아릴 수 없는 손실을 초래할 수 있다.김승양회사가 제조한 격리변송기모듈은 고격리, 고정밀도&선형도, 고신뢰성과 저온표류 등 특성을 갖고있어 교란신호, 변송신호를 효과적으로 격리할수 있어 시스템작업의 안정성과 신뢰성을 제고시켰다.