裝備�電池組工作電壓和電流實現(xiàn)檢測的需求,利用運算放大��(gòu)建了正負雙向電流量累積求和及跟蹤反向的預處理電路,基于STM32F103控制器片�(nèi)AD實現(xiàn)�12位電壓和電流的信號采集轉(zhuǎn)�。給出了主要程序片段和如何提�ADC精度的一些措��
在某裝備的研制過程中,為保障裝備效能的正常發(fā)揮,需要實時掌握其�(nèi)部集成的鉛酸蓄電池組的工作狀�(tài),主要狀�(tài)參數(shù)包括電池組電壓和充放電電�,要求監(jiān)控系�(tǒng)做到精度�、可靠、簡�。具體參�(shù)指標是:蓄電池組標稱值DC24V,充放電電流�5A以內(nèi)。電壓檢測精度要�0.01V,電流檢測精度要�0.01A,即小數(shù)點后保證兩位有效�(shù)�。據(jù)此本文設計了基于STM32F103VB嵌入式控制器為核心的信號處理、采樣和計算的軟硬件控制系統(tǒng)�
采用LA28-NP電流傳感器對充放電電流進行實時檢測。該傳感器是利用霍爾原理的閉�(huán)(補償)電流傳感器,原邊回路和副邊回路之間絕�,可用于測量直交流脈沖和混合型電�,供電電壓�15 V。系�(tǒng)中采�1000�5的匝�,原邊回路的充放電�5 A電流對應副邊回路的額定電流Is,其有效值為±25 mA。在應用�,感應電流Is通過精密電阻Rm,取得電壓量V1,電阻Rm的取值取決于A/D�(zhuǎn)換器對于V2的要��
LA28-NP的輸出電流為雙向,即±25 mA的電流信�。在實際工作�,放電時輸出電流�+25 mA,而充電時,輸出電流為-25mA,由此而取得的電壓信號V1相對于地電平也為相應的正負電壓。STM32F103�(nèi)置的ADC電壓輸入范圍為Vref-≤Vin≤Vref+。本設計中Vref-接模擬地,Vref+�2�5 V基準電壓,故ADC輸入范圍為O�2�5 V。目前存在的問題是:STM32F103采用�3�3 V工作,模擬量輸入無法處理反向電壓。在傳統(tǒng)的方式下,如果電阻Rm基準電平端接入地,充電時V1為負電壓,控制器無能為力。針對這個問�,本文設計了所示的累加升壓、跟隨反向信號預處理電路,解決了雙向電流的A/D采樣問題�
該設計的基本思想是將雙向電流的電壓變化范圍均控制�0~Vref+范圍�(nèi)。這是以犧牲A/D�(zhuǎn)換精度為代價的。詳細過程如下:
?、俅腚娮鑂m=50 Ω,獲得模擬量電壓輸出V1范圍�-1�25�+1�25 V�
②利用兩門運算放大器構(gòu)建求和電�,實�(xiàn)V1�+1�25 V基準電壓累加,將V1擴展�0�-2�5 V。再做一次反向跟隨放�,實�(xiàn)電壓反向功能,輸出電壓V2�0�+2�5 V�
運算放大器選用通用運放LM324,供電電壓�15V,和電流傳感器LA28-NP采用同一供電電路�
取R3=R4=R5=10 kΩ,Vmid=-(1�25+V1),故Vmid電壓范圍�0�-2�5 V�