Co to je pozyskowanie danych?

Metody pozyskowanio danych

Metoda wykrywanio napiyńcio jednokōmōrkowego

Modul pozyskowanio napiyńcio kōmōrki baterije je kluczowōm elymyntym systymu zarzōndzanio baterijōm zasilanio. Jeji wydajność i akuratność decydujōm na akuratność ôsōndu systymu informacyje ô stanie baterije, a dalij wpływajōm na skuteczno ympylmyntacyjo niyskorniyjszych strategijōw kōntrole. Wszeôbecnie używane metody do wykrywanio napiyńcio kōmōrkowego ôbyjmujōm metoda tabule przekaźnikowyj, metoda stałego zdrzōdła strumiynia, metoda pozyskowanio izolowanego ôperacyjnego zmocniacza, metoda pozyskowanio ôbwodu kōnwersyje napiyńcio/frekwyncyje i metoda pozyskowanio ôbwodu zmocniacza lynijowego optosprzężnika.

1. Metoda tabule przekaźnika

Figura 8-6 pokozuje blokowy schemat ôbwodu pozyskowanio napiyńcio baterije podle metody tabule przekaźnikōw. Skłodo sie ôna z czujnika napiyńcio zakōńczynio, tabule przekaźnika, układu przekształtnika A-D (analogowego-do-cyfrowego), optosprzōntka i multipleksera. Coby zmierzić napiyńcie zakōńczynio n baterii podłōnczōnych szeregowo, n+1 drōtōw muszōm być podłōnczōne do kożdego wynźla we baterii. Przi mierzyniu napiyńcio zakōńczynio m--tyj baterije, mikrokōntrōler wysyło ôdpedni sygnał kōntrolny, co wybiyro ôdpedni przekaźnik bez multiplekser, optosprzōntka i ôbwōd napōju przekaźnika, połōnczajōnc m--t i m{10}}-t. drōty z A{{14}p}p. Zaôbycz ôpor maszin łōnczōncych je doś niywielki, a błynd sprawiōny ôd ôdporności maszin łōnczōncych je bezma znikoma po połōnczyniu z ôbwodym dzielnika napiyńcio. Co wiyncyj, cołko struktura ôbwodu je prosto; ino ôdporniki dzielnika napiyńcio, układ przekształtnika AD i akuratność ôdniesiynio napiyńcio wpływajōm na akuratność ôstatecznego wyniku. Błyndy ôdpornikōw i układu mogōm być zwykle barzo małe. Bez to metoda tabule przekaźnikōw je nojbarzij ôdpowiednio do zastosowań, co wymogajōm wysokich indywidualnych pōmiar napiyńcio baterije i wysokij akuratności.

2. Metoda stałego zdrzōdła prōmiyniowego

Bazowym prawidłym rōwnolygłego pozyskowanio napiyńcio baterije ze użyciym ôbwodu zdrzōdła stałego strumiynia je przekształcynie napiyńcio zaciynku baterije we lynijowo zmiyniajōncy sie sygnał strumiyniowy bez użycio ôdpornika kōnwersyjnego. To poprawio zdolność systymu anty-interferyncyjno. W jednostopniowym akumulatorze, pōniywoż napiyńcie zaciśniyńcio akumulatora je doś niske, ôgōlnie miyndzy 2V a 5V, napiyńcie je doś sztabilne w czasie rozładowanio, co poprawio anty-zdolność systymu anty-interferyncyje. Bez to w procesie projektowanio, coby to ôsiōngnōńć, czynsto ôbiyro sie jednokanałowy wzmacniacz ôperacyjny -. Skuli rōżnic w kōnstrukcyji i zastosowaniach ôbwodōw, ôbwody stałego zdrzōdła strumiynia mogōm przibierać mocka rozmajtych formōw.

Ôbwōd pokozany na figurze 8-7 je jednym z takich przikładōw; je to ôbwōd stałego zdrzōdła strumiynia skłodajōncy sie ze seryjnego-wybranego wzmacniacza ôperacyjnego i izolowanego-bramowego tranzystora efektu pola.

Jak widać ze struktury ôperacyjnego wzmacniacza, tyn ôbwōd je wielostopniowym ôbwodym wzmacniacza bezpostrzednigo sprzōntanego z wysokim wzmocniyniym ôdewrzōnyj-pytle i głymbokim ujymnym sprzōntym zwrotnym. Jeji wejściowo etapa używo ôbwodu rōżnicowego wzmacniacza i je zintegrowano na tym samym krzymowym układzie, co skutkuje perfekt wydajnościōm sztimu miyndzy niymi, a postrzednio etapa mo wysoko zdolność wzmocniynio. Ôpiyrajōnc sie na prawidle ôbwodōw rōżniczkowych, tyn ôbwōd mo mocno zdolność do ôdciepowanio sygnału w spōlnym-trybie. Beztōż przi użyciu ôperacyjnego wzmacniacza do pōmiary napiyńcio poszczegōlnych kōmōrek we baterii, wysoko zdolność ôdciepniyńcio i zmocniynio spōlnego-trybu poprawi akuratność pōmior. Izolowany -tranzystōr efektowy pola- (IGFET) to pōłprzewodnikowo maszina, co używo efektu pola elektrycznego ôbwodu wejściowego do kōntrole strumiynia ôbwodu wyjściowego. Kej ôn funguje w regiōnie zmiynnego ôporu, strumyk wyjściowy ôdpływu I je lynijowo powiōnzany z napiyńciym zdrzōdłowym ôdpływu wejściowego-Us. Co wiyncyj, impedancyjo bramy-zdrzōdła tranzystora je barzo wysoko, co skutkuje barzo niywielgim strumiyniym wycieku, w czasie kej ôpōr ôdpływu-zdrzōdła na-je barzo mały, co skutkuje barzo niskim spadkym napiyńcio stanu on-. Figura 8-7 używo tranzystora efektowego (FET) pola trybu ulepszynio kanału P--, a dioda Zenera je podłōnczōno do utrzimanio stałego napiyńcio zdrzōdłowego bramy Ucs. Wzmacniacz ôperacyjny funguje w regiōnie lynijowym. Jeźli FET z niskim ôdpornościōm na - je ôbrany, spadek napiyńcio w stanie włōnczōnym je znikoma. Beztōż,

ôsiōngalny

W powyższych rōwnaniach rōżnica miyndzy u1 a u2 je napiyńciym zaciśniyńciym baterije, a U1 je napiyńciym wyjściowym ôdwrocajōncego ôbwodu ôperacyjnego wzmacniacza. Łatwo je zoboczyć, iże dioda Zenera połōnczōno ze wyjściym ôperacyjnego zosilnika zapewnio sprzōnt zwrotny, utrzimujōnc ôbwōd we stanie rōwnoważōnym. V0 ↑→ |Uz| ↓→ IL ↓→ |VR| ↓→ VI ↑→ |V0| ↓. Pōnieważ V0 je napiyńciym wyjściowym zmocniynio ôperacyjnego; VR je napiyńciym bez ôdpornik R1; a VI je napiyńcie rōżniczkowe wejściowe ôperacyjnego wzmacniacza, to znaczy VI=U1 - U2. Kej ôbwōd je we rōwnowodze, VI=0. Ôbwōd zdrzōdła stałego strumiynia mo prosto struktura, mocno zdolność ôdciepowanio trybu spōlnego-, wysoko akuratność pozyskowanio i dobro praktyczność.

3. Zosilnik ôperacyjny izolacyjny

Izolacyjny wzmacniacz ôperacyjny to elektrōniczny elymynt, co poradzi elektrycznie izolować sygnały analogowe. Je szyroko używany za izolatory w industryjalnyj kōntroli procesōw jak tyż za nośniki izolacyjne w rozmajtych maszinach zasilanio. Skłodo sie ôgōlnie z dwōch czynści: sekcyje wejściowyj i sekcyje wyjściowyj. Ône sōm zasilane ôsobno i sprzōntane bez sprzōnta magnetyczno. Sygnał je modulowany bez sekcyjo wejściowo, przechodzi bez warstwa izolacyjno, a potym je dymodulowany i prziwrocōny bez sekcyjo wyjściowo. Izolacyjne wzmacniacze ôperacyjne sōm idealne do ôbwodōw pozyskowanio napiyńcio kōmōrek baterii. Izolujōm sygnał napiyńcio zaciynku wejściowego baterije ôd ôbwodu, unikajōnc tōż zewnyntrznych zakłōdōw i poprawiajōnc akuratność i niezawodność pozyskowanio systymu. Typowy przikłod zastosowanio je podany niżyj.

Figura 8.8 pokozuje zastosowanie izolacyjnego wzmacniacza ôperacyjnego w systymie zarzōndzanio baterijōm zasilanio 600V. Akumulator zawiyro 50 poziōmych kwasowych akumulatorōw ô napiyńciu nominalnym 12V, a jejich napiyńcia zakōńczōne sōm pozyskowane po jednym bez ôbwōd izolacyjnego ôperacyjnego wzmacniacza. ISO 122 to zosilnik izolacyjny zaprojektowany ze technologijōm modulacyje i dymodulacyje zapakowanyj ôd Black & Decker (BBB) ​​w Stanach Zjednoczōnych, co wykorzistuje precyzyjne technologijo sprzōntanio kondynsatōrōw i kōnwyncjōnalny ukłod pinōw z podwōjnym -in{9}}line (DIP). Sekcyje wejściowe i wyjściowe ISO 122 sōm umiyszczōne w ôbwodzie prōbkowanio, ôddzielōne bez dwa sztimujōnce kōndynsatory 1pF, co tworzōm warstwa izolacyjno. Nominalne napiyńcie izolacyjne je srogsze aniżeli 1500V (AC 60Hz ciōngłe), przi wysokij impedancyji izolacyjnyj jak tyż wysokij akuratności wzmocniynio i lynijowitości, co społnio praktyczne wymogania zastosowanio. Jak pokozano na figurze 8.8, siyła wejściowo ISO 122 je pobrano z autōmatycznego akumulatora, a sygnał wyjściowy, co mo z nim lynijowy zwiōnzek, je multipleksowany, a potym autōmatycznie podzielōny bez dwa precyzyjne ôdporniki kōntrolowane bez mikrokōntrōler przed wysłaniym do wejścio. Zasilanie wyjściowe je lifrowane bez moduł zasilanio na platy ôbwodowyj, a napiyńcie zaciskōw baterije je izolowane. Noleży dojzdrzeć, iże w ôbwodzie pozyskowanio napiyńcio zakōńczynio 50. baterije po izolowanym ôbwodzie ôperacyjnego wzmacniacza przidowo sie falownik, coby zmiynić sygnał wyjściowy z ujymnego na dodatni. Noleży tyż wskazać, iże chocioż izolowany ôbwōd pozyskowanio ôperacyjnego wzmacniacza mo perfekt wydajność, jego wysoki koszt ôgraniczōł jego powszechne zastosowanie.

4. Metoda pozyskowanio ôbwodu kōnwersyje napiyńcio/częstotliwości

Przi użyciu ôbwodu kōnwersyje napiyńcio/częstotliwości (V/F) do zdobycio napiyńcio kōmōrki baterije, przekształtnik V/F je kluczowy. Je to elymynt, co przekształco sygnały napiyńcio we sygnały frekwyncyjne, ôferując perfekt akuratność, lynijowitość i cołkowite wejście.

Figura 8-9 pokozuje schymat ôbwodu przekształtnika V/F LM331 używanego do wysoko-precyzyjnyj kōnwersyje V/F. LM331 to wysokowydajny zintegrowany układ V/F produkowany bez FS Microcontroller. Wykorzistuje nowy ôbwōd ôdniesiynio ôd szczeliny pasmowyj skōmpōnsowany ôd tymperatury, co zapewnio niyôbyczajnie wysoko akuratność w cołkim zakresie tymperatur roboczych i przi napiyńciach zasilanio tak niskim jak 4,0 V.

W tyj metodzie pozyskowanio sygnał napiyńcio je bezpostrzednio przekształcany w sygnał frekwyncyjny, co może być potym przetworzōny ôd port licznika mikrokōntrolera bez potrzeby kōnwersyje A-D. Co wiyncyj, coby dopołnić ôbwōd kōnwersyje V/F w systymie pozyskowania napiyńcio kōmōrek baterii, ôdpednie ôbwody selekcyjne i ôperacyjne ôbwody wzmacniaczōw muszōm być tyż zaprojektowane tak, coby ôsiōngnōńć wielo-funkcjōnalizacyjo pozyskowanio. Ta metoda ôbyjmuje mynij elymyntōw, ale ôscylatōr kōntrolowany napiyńciym-zawiyro kondynsatōry, a błynd zglyndny kōndynsatōrōw je ôgōlnie srogi, przi czym srogsze kōndynsatōry wykazujōm jeszcze srogsze błyndy zglyndne.

5. Metoda pozyskowanio ôbwodu wzmacniacza lynijowego optosprzōntka

Ôbwōd pozyskowanio napiyńcio kōmōrki bateryjnyj ôparty na lynijowyj optosprzōntce ôsiōngo izolacyjo miyndzy kōńcym pozyskowanio sygnału a kōńcym przetworzanio, co poprawio stabilność ôbwodu i zdolność anty-interferyncyjno. Figura 8-10 pokozuje lynijowy optosprzōnt TIL300, co skłodo sie z izolowanyj fotodiody sprzōntu zwrotnego rozdzielōnyj bez ôświytlynie LED na podczerwiyń i fotodiody wyjściowyj. Specjalno technologijo procesowo je używano do kōmpynsacyje niylynijowyj karakterystyki czasu i tymperatury diody LED, dziynki czemu sygnał wyjściowy je lynijowo proporcjōnalny do serwopłynu świetlnego ymitowanego ôd diody LED. TIL300 mo szpicowo izolacyjo 3500V, szyrokość pasma srogszo ôd 200kHz, je ôdpowiedni do izolowanego wzmocniynio sygnałōw DC i AC, a tyż mo stabilność wzmocniynio wyjściowego ±0,05%/ stopiyń . Jak widać ze schematu, wartość napiyńcio jednyj kōmōrki baterije (rōżnica miyndzy U1 a U2) je przekształcano we sygnał prōmiyniowy Ip bez ôperacyjny wzmacniacz A i przepływo bez lynijowy optosprzōnt TIL300. Po izolacyji opto-, ôn wydowo teroźny Ip2, co je lynijowo powiōnzany z Ip1. Tyn strumiyń je potym przekształcany nazod w wert napiyńcio bez ôperacyjny wzmacniacz A2 do kōnwersyje A-D i pozyskowanio danych. Warto zauważyć, iże dwa krańce lynijowyj optosprzōntki wymogajōm roztōmajtych niyznoleżnych zasiylaczy, ôznaczōnych na schemacie I+12V i ±12V. To pokozuje, iże lynijowy ôbwōd wzmacniacza optoprzełōncznika niy ino mo mocne zdolności izolacyje i anty-interferencyje, ale tyż utrzimuje dobro lynijowość sygnału analogowego w czasie transmisyje. Bez to może być używany we połōnczyniu z macierzimi przekaźnikowymi abo ôbwodami bramowymi w wielokanałowych systymach pozyskowanio. Jednak jego ôbwody sōm doś słożōne, a moc faktorōw może wpłynōńć na jego akuratność.

Metody pozyskowanio tymperatury

Temperatura roboczo baterije niy ino wpływo na wydajność baterije, ale tyż bezpostrzednio wiōnże sie z bezpiyczyństwym pojazdōw elektrycznych. Bez to akuratne pozyskanie parametrōw tymperatury je kluczowe. Zdobycie tymperatury niy ma ciynżke; kluczym je ôbranie ôdpednigo czujnika tymperatury. Teroźnie dostympne je mocka czujnikōw tymperatury, takich jak termistory, termopōry, tranzystory termistorowe i zintegrowane czujniki tymperatury.

1. Metoda pozyskowanio termistorōw

Prawidło metody pozyskowanio termistora ôpiyro sie na karakterystyce, iże ôdporność termistora zmiynio sie z tymperaturōm. Stały ôdpornik je połōnczōny szeregowo z termistorym, coby utworzić dzielnik napiyńcio, tōż przekształco poziōm tymperatury we sygnał napiyńcio. Tyn sygnał je potym kōnwertowany na cyfrowo informacyjo ô tymperaturze bez analogowo-na-cyfrowo kōnwersyjo. Termistory sōm niytōnie, ale majōm słabo lynijowość i ôgōlnie majōm doś sroge błyndy produkcyje.

2. Metoda pozyskowanio termopōr

Prawidłym roboczym termopōry je to, iże bimetaliczne ciało gyneruje rozmajte potyncjoły termoelektryczne przi rozmajtych tymperaturach. Bez zdobycie tyj wertu potyncjołu termoelektrycznego, wert tymperatury może być uzyskany bez wybadniyńcie tabule. Pōniywoż wert potyncjołu termoelektrycznego zależy ino ôd materyje, akuratność termopōr je barzo wysoko. Jednak, pōniywoż potyncjoły termoelektryczne sōm sygnałami na poziōmie miliwoltu, przidajne je zmocniynie, co czyni zewnyntrzne ôbwody słożōnym. Ôgōlnie metale majōm wysoke pōnkty topniynio, tōż termopōry sōm zaôbycz używane do pōmior wysokij -tymperatury.

3. Zintegrowano metoda pozyskowanio czujnika tymperatury

Skuli tego, co pōmiary tymperatury stowajōm sie coroz wszeôbecniyjsze we codziynnym życiu i produkcyji, producynci pōłprzewodnikōw wkludziyli mocka zintegrowanych czujnikōw tymperatury. Chocioż mocka z tych czujnikōw je ôpartych na termistorach, ône sōm kalibrowane w czasie produkcyje, co skutkuje akuratnościōm porōwnowalnōm do termopōr. Co wiyncyj, mogōm bezpostrzednio wywodzać werty cyfrowe, co czyni je dobrze -nadpowiedniymi do użycio w systymach cyfrowych.

Teroźne metody pozyskowanio

Powszechne metody wykrywanio strumiynia ôbyjmujōm szōnty, transformatory, czujniki strumiynia efektu Halla i czujniki włōkna ôptycznego.

Charakterystyka kożdyj metody je pokozano w tabeli 8-1.

Postrzōd tych faktorōw wysoki koszt czujnikōw włōkno ôptycznych ôgraniczo jejich zastosowanie we polu kōntrole; shunty sōm nisko-kosztowe i majōm dobro ôdpowiydź frekwyncyjno, ale sōm czynsto w użyciu, pōniywoż muszōm być połōnczōne ze prōżnōm pyntlōm; transformatory prōmiyniowe mogōm być używane ino do pōmior przemiennego przemiennego; i czujniki prōmiyniowe elymyntōw Hall ôferujōm dobro wydajność i sōm łacne do użycio. Teroźnie szōnty i czujniki prōmiyniowe elymyntōw Halla sōm nojczyńścij używane w teroźnym pozyskowaniu i mōnitorowaniu systymōw zarzōndzanio bateriami siyły pojazdōw elektrycznych.

Metody wykrywanio dymu

W czasie eksploatacyje pojazdu, skirz słożōnych warōnkōw drōgowych i niyôdłōncznych problymōw z produkcyjōm baterii, skirz przegrzanio, ściśniyńcio abo zderzyń mogōm wystōmpić ekstrymalne nogłōwne wypadki, take jak dym abo ôgyń. Jeźli te incydynty niy bydōm wykryte i skutecznie zarachowane wartko, niyuchrōnnie eskalujōm, zagrożajōnc ôbtoczajōncym baterijōm, pojazdowi i persōnelowi we przedziału ładunkowym, co powożnie wpływo na bezpiyczyństwo ôperacyjne pojazdu. Coby zapobiygać takim incydyntōm, mōnitorowanie dymu było wkludzōne w ôstatnich latach do systymōw zarzōndzanio bateriami i ôdbiyro coroz srogszo uwoga.

Czujniki dymu sōm roztōmajte i mogōm być sklasyfikowane na trzi głōwne zorty podle jejich prawideł wykrywanio: 1 Czujniki dymu, co wykorzistujōm włosności fizykochymiczne, take jak pōłprzewodnikowe czujniki dymu i czujniki dymu spalynio kōntaktowego; Czujniki dymu, kere wykorzistujōm włosności fizyczne, take jak czujniki dymu ô przewodzyniu cieplnyj, czujniki dymu ôptycznych zakłōdōw i czujniki na podczerwiyń; Czujniki dymu, co wykorzistujōm włosności elektrochymiczne, take jak czujniki dymu zorty teroźnyj-i czujniki gazu zorty siyły elektrōmotorycznyj-. Pōniywoż czujniki dymu sōm roztōmajte, pōłprzewodnikowe czujniki dymu niy mogōm wykrywać wszyskich gazōw. Bez to ôbiyro sie kōnkretno zorta do wykrywanio jednyj abo dwōch kōnkretnych zortōw dymu. Bez przikłod utlyniowe czujniki dymu pōłprzewodnicze sōm głownie używane do wykrywanio dymu wōnglowodorowego, w tym O2, H2S, CO, H2, O3H2O, Cl2, OH, CO2, itp. Skuli ôgraniczyń elektrod, te czujniki sōm głownie używane do wykrywanio O, CO2 H2, Cl2, SO2, itp.

Kej w bateriach zasilanio sōm używane czujniki dymu, dobōr czujnikōw wymogo zrozumiynio składu dymu wytworzanego bez spalynie baterii. Ôgōlnie spalynie baterije produkuje sroge wielości CO i CO2, bez to winno sie ôbrać czujniki wrażliwe na te dwa gazy. Struktura czujnika musi być przisztymowano do warōnkōw dyrgań dugoterminowego używanio pojazdu, coby zapobiyc fałszywym wyzwalaniu skirz sztaubu i dyrgań drōgowych.

Urzōndzynie alarmu dymu w systymie zarzōndzanio baterijōm zasilanio winno być zainstalowane na kōnsoli kerowcy. Po dostaciu sygnału alarmu winno wartko wydać dźwigniynty i wizualny alarm jak tyż lokalizacyjo błyndu, coby zapewnić, iże kerowca może wartko wykryć i ôdbiyć sygnał alarmu.

Bez przikłod systym alarmu dymowego używany w ôlimpyjskij busie elektrycznyj, ôbrobiōny głownie ôd Pekińskigo Instytutu Technologicznego, używo systymu baterije zasilanego ôd 9V alkalicznyj abo wōnglowyj -cynkowyj baterije, co zapewnio 24-godzinno normalno robota. Sygnał alarmu je zasilany bez 24V baterije pojazdu, kere je lifrowane ôsobno, coby zapewnić niyznoleżność systymu alarmu. Rozproszōne alarmy wykrywajōm kōncyntracyjo dymu bez wnyntrzne czujniki dymu. Kej kōncyntracyjo dymu je pōniżyj granice, wnyntrzny kōntroler alarmu ustawio wyjście przekaźnika na ôdewrzōny ôbwōd; kedy kōncyntracyjo dymu przekroczo granica, wnyntrzny kōntroler ustawio wyjście przekaźnika na krōtke łōnczynie, wartko pociōngajōnc zasilanie +24V do panelu wyświytlacza, coby utworzić ôbwōd alarmu z zasilaniym -24V na panelu wyświytlaczu, ymitujōnc dźwigniynty i wizualny sygnał alarmu. Struktura systymu je pokozano na figurze 8-11.