航空蓄電池監測系統的設計與實現

張華忠+李軍輝

摘要：本文主要實現基于DS2780獨立式電量計芯片的航空蓄電池監測系統。該系統包括控制模塊、測量模塊、語音模塊和電源模塊。控制模塊采用MSP430F149單片機，實現了對DS2780的單總線通信和讀寫控制；測量模塊實現了對蓄電池的各項數據的采集；語音模塊則是對當前蓄電池狀態信息進行語音播報；在此基礎上增加了各種人機交互接口和顯示電路，組成了整個硬件系統。軟件測試部分則是依次對應各硬件模塊進行程序設計，包括單總線通信模塊、人機交互控制、顯示報警模塊等。進行軟硬件綜合測試表明，該系統能很好的對蓄電池進行實時狀態監測，且穩定性高，擴展性強，具有很高的實用價值。

關鍵詞：航空蓄電池；DS2780；MSP430F149單片機；語音播報

中圖分類號：TM912 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）11-0120-02

航空蓄電池作為飛機電源系統的重要組成部分，起著儲備電能、應對飛機電網異常和特殊工作情況，維持飛機電力系統正常運轉的關鍵作用，是需要高可靠保障領域的最后一道防線[1-2]。在蓄電池的日常維護管理中，往往缺乏有效的檢測維護手段，不能及時準確掌握蓄電池的運行狀態，無法對蓄電池進行安全有效的維護[3-4]。因此，研究對蓄電池的檢測十分重要。通過蓄電池檢測系統可以發現蓄電池浮充電壓問題、蓄電池充放電流問題、剩余容量問題[5]。同時，對蓄電池的正常運行，提高使用壽命，減少應用領域事故發生，降低財產損失有著重要的意義，應用前景廣闊。

1 蓄電池檢測系統

1.1 系統總體結構

系統采用待測蓄電池來提供電源，通過降壓模塊來為系統各個模塊供電；測量模塊采集蓄電池和負載的狀態信息，并發送到主控模塊；主控模塊處理收集到的信息，并送到顯示模塊；人機交互接口模塊可供外界選擇需要語音播報的狀態信息，再由主控模塊控制語音模塊工作。

1.2 顯示模塊設計

顯示模塊采用的是2.8寸TFT彩色液晶顯示屏，屏幕顯示分辨率為240X320。低電壓低功耗也是其顯著特點，通過可調電阻可以調節顯示屏的對比度，如圖1。

1.3 測量模塊設計

采用DS2780獨立式電量計芯片用于測量，測量模塊電路圖，如圖2。

1.4 語音模塊設計

使用NY3P035AP8語音芯片，控制方式采用模擬串行的控制方式，通過控制脈沖來選擇需要播放內容的地址，語音和控制電路圖，如圖3。

1.5 電源模塊設計

采用LM2576-ADJ降壓型開關穩壓器，其具有非常小的電壓調整率和電流調整率，3A的負載驅動能力，帶有電流限制和熱關斷電路，開關頻率為52KHz，內置頻率補償電路和固定頻率振蕩器，轉換效率高[6]。

2 測試方案與結果

2.1 測試條件與儀器

測試條件：必須確保仿真電路和實際硬件電路與系統原理圖具有完全正確的電氣連接，硬件電路確保無虛焊。

測試儀器：數字示波器，數字萬用表，溫度計，電阻箱，直流穩壓電源等。

2.2 測試結果及分析

采用DS2780獨立式電量計芯片用于測量，該芯片可以提供16位電流測量、11位電壓。

（1）蓄電池端電壓（空載）（表1）。

（2）蓄電池端電壓（負載為12W的LED燈）（表2）。

（3）蓄電池充電電流（空載）（表3）。

（4）蓄電池放電電流（負載為12W的LED燈）（表4）。

（5）蓄電池浮充電流（負載為12W的LED燈）（表5）

3 結語

本文設計航空蓄電池檢測系統，由于受到DS2780芯片的限制，電壓電流分辨率有一定偏差，這多是因為使用環境的影響。在溫度檢測方面也存在一定的誤差，需要后期進一步的改進。

參考文獻

[1]孟武勝，王益軍.航空蓄電池恒流充放電系統設計[J].測控技術，2008，27（2）：98-100.

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[4]花波，林明耀，顧衛鋼.基于DSP處理器的航空蓄電池智能充電器的設計[J].電工電氣，2008（4）：8-12.

[5]劉明強，王成，劉迅，等.基于MSP430F5529的電池管理系統[J].電源技術，2015，39（12）：2608-2611.

[6]劉雄飛，張磊，胡志坤，等.無線分布式開關電源老化監控系統設計[J].電源技術，2015，39（12）：2734-2736.

Abstract：This article mainly based on DS2780 independent fuel gauge chip aviation battery monitoring system. The system includes control module， measurement module， voice module and power module. A variety of human-computer interface and display circuit， composed of the entire hardware system. Voice module is the current battery status information for voice broadcast .The software testing part corresponds to each hardware module in sequence， including single bus communication module， human-computer interaction control， display alarm module and so on. The comprehensive test of software and hardware shows that the system can monitor the battery in real time in real time and has high stability and expansibility， which is of high practical value.

Key Words：Aviation battery； DS2780；MSP430F149 microcontroller；Voice broadcast.endprint