一种基于STM32的电量及非电量检测装置的研制

基于STM32的单相用电器分析监控装置的设计与实现一、引言随着人们对能源的需求不断增长，对电能的高效利用和监控也变得越来越重要。

单相用电器是家庭中常见的用电设备，对其进行分析和监控可以帮助用户了解用电情况并采取相应的能源节约措施。

本文基于STM32单片机设计了一种单相用电器分析监控装置，主要包括硬件系统设计和软件系统设计两个方面。

二、硬件系统设计1.系统框架设计本系统的硬件框架主要由STM32单片机、电流传感器、电压采样电路、通信模块和显示模块等组成。

其中，STM32单片机作为控制核心，通过电流传感器和电压采样电路获取用电器的电流和电压信号，并通过通信模块将数据传输给上位机进行分析和显示。

显示模块可以实时显示用电器的电流、电压、功率等信息。

2.电流传感器设计电流传感器用于测量用电器的电流并输出相应的电压信号。

常用的电流传感器有霍尔传感器和互感器等，本系统选择互感器作为电流传感器。

互感器通过测量电流在线圈上产生的磁感应强度来获取电流的大小。

3.电压采样电路设计电压采样电路用于测量用电器的电压并输出相应的电压信号。

电压采样电路一般由电阻和电容等组成，通过对电压进行采样，可以得到电压的大小。

4.通信模块设计通信模块用于将获取的用电数据传输给上位机进行分析和显示。

本系统选择无线通信模块进行数据传输，常用的无线通信模块有Wi-Fi、蓝牙和LoRa等，可以根据具体需求选择合适的通信模块。

5.显示模块设计显示模块用于实时显示用电器的电流、电压、功率等信息。

常见的显示模块有LCD屏幕和LED灯等，可以根据实际需要选择合适的显示模块。

三、软件系统设计1.系统初始化在系统初始化阶段，首先进行STM32单片机外设的初始化，包括电流传感器和电压采样电路的配置，通信模块和显示模块的初始化设置。

2.电流和电压采样在电流和电压采样过程中，通过互感器和电压采样电路读取电流和电压的值，并进行相应的处理。

可以使用STM32内置的ADC模块进行模拟电压和电流的采样。

附件2：毕业设计课题任务书系（院）：指导教师：课题名称：基于STM32F103的智能电池电量检测系统设计学生姓名：完成时间：2020年 6月 8日至 2020年 6月 28日年月日附件3：贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文）课题：系（院）：专业：班级：学号：姓名：指导老师：二零年月摘要关键词：关键词关键词关键词关键词Abstract Keywords: keyword keyword keyword keyword目录摘要 (XX)ABSTRACT...................................................................................................................... X X 第1章 XXXXXXX.......................................................................................................... X X1.1XXXXXXX ....................................................................................................... X X1.2XXXXXXX ....................................................................................................... X X1.3XXXXXXX ....................................................................................................... X X1.4XXXXXXX ....................................................................................................... X X 第2章 XXXXXXX.......................................................................................................... X X2.1XXXXXXX ......................................................................................................... X X2.1.1XXXXXXX.............................................................................................. X X2.2XXXXXXX ......................................................................................................... X X2.3XXXXXXX ......................................................................................................... X X2.4XXXXXXX ......................................................................................................... X X 结论...................................................................................................................... X X 致谢...................................................................................................................... X X 参考文献...................................................................................................................... X X 附录 1 标题............................................................................................................ X X 附录 2 标题............................................................................................................ X X第1章 XXXX1.1 XXXXXX1.2 XXXXXX1.3 XXXXXX1.4 XXXXXX第2章 XXXX 2.1 XXXXXX2.2 XXXXXX2.3 XXXXXX2.4 XXXXXX毕业设计（论文）评语附件4：贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文）答辩记录表。

㊀２０２０年㊀第４期仪表技术与传感器Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ㊀Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ㊀ａｎｄ㊀Ｓｅｎｓｏｒ２０２０㊀Ｎｏ ４㊀基金项目：国家重点研发计划资助项目（２０１７ＹＦＢ１２０１００３－２０）收稿日期：２０１９－０３－０１基于ＳＴＭ３２的超级电容储能监测系统设计付石磊１，２，郭佑民１，２，高锋阳３，戴银娟１，２（１．兰州交通大学机电技术研究所，甘肃兰州㊀７３００７０；２．甘肃省物流及运输装备信息化工程技术研究中心，甘肃兰州㊀７３００７０；３．兰州交通大学自动化与电气工程学院，甘肃兰州㊀７３００７０）㊀㊀摘要：为实时了解超级电容器组的运行状态，减小单体之间参数的差异，延长超级电容器组的使用寿命㊂以ＳＴＭ３２和ＬＴＣ６８０４为主要器件，采用 集中式 结构设计了一套超级电容储能监测系统，对电压㊁电流㊁温度以及均衡电路进行设计，实时监测１２节串联的超级电容器组㊂同时利用ＬａｂＶＩＥＷ软件设计上位机的监测界面，用于实时显示监测数据㊂实验结果对比分析显示，该系统具有较高的采样精度和准确性㊂关键词：超级电容监测系统；ＳＴＭ３２；ＬＴＣ６８０４；电压均衡中图分类号：ＴＰ２１２㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００２－１８４１（２０２０）０４－００６８－０４ＤｅｓｉｇｎｏｆＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｇｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＳＴＭ３２ＦＵＳｈｉ⁃ｌｅｉ１，２，ＧＵＯＹｏｕ⁃ｍｉｎ１，２，ＧＡＯＦｅｎｇ⁃ｙａｎｇ３，ＤＡＩＹｉｎ⁃ｊｕａｎ１，２（１．ＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＴ＆ＲＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；２．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｅｎｔｅｒｆｏｒＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＬｏｇｉｓｔｉｃｓ＆ＴｒａｎｓｐｏｒｔＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ，ＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｏｆｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｂａｎｋｓｉｎｒｅａｌｔｉｍｅ，ｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓｂｅｔｗｅｅｎｍｏｎｏｍｅｒｓ，ａｎｄｐｒｏｌｏｎｇｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｂａｎｋｓ，ＳＴＭ３２ａｎｄＬＴＣ６８０４ｗｅｒｅｕｓｅｄａｓｍａｉｎｄｅ⁃ｖｉｃｅｓ．Ａｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｔｈ ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｖｏｌｔａｇｅ，ｃｕｒｒｅｎｔ，ｔｅｍｐｅｒａ⁃ｔｕｒｅａｎｄｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｓｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｍｏｎｉｔｏｒ１２ｓｅｒｉｅｓｏｆｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｇｒｏｕｐｓｉｎｒｅａｌｔｉｍｅ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ＬａｂＶＩＥＷｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｄｅｓｉｇｎｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｈｏｓｔｃｏｍｐｕｔｅｒｆｏｒｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅｄｉｓｐｌａｙｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄａｔａ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅａ⁃ｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ，ｉｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｈｉｇｈｅｒｓａｍｐｌｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ＳＴＭ３２；ＬＴＣ６８０４；ｖｏｌｔａｇｅｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ０㊀引言近年来，无接触网供电城轨车辆凭借其环保㊁美观等优势迅速发展，在许多国家和地区都有着广泛的应用［１］㊂超级电容器作为车载储能元件的关键组成部分，由于其单体电压不高，实际应用时多采用串并联的方法将多个超级电容器组合使用［２］㊂成组使用的超级电容器由于在漏电流㊁实际容量㊁等效内阻等方面存在部分差异，将会使各超级电容器单体电压在充放电阶段具有不一致性，进而使得部分单体过充或过放电，影响超级电容器的使用寿命和稳定性［３］㊂因此，实时监测和管理超级电容器的运行状态非常必要㊂一方面能够提高超级电容器的使用效率，减少其故障发生次数［４］；另一方面，由于轻轨列车运行环境复杂，超级电容监测系统能够提高列车储能系统的安全性和可靠性，延长储能系统的使用寿命［５］㊂１㊀监测系统结构该超级电容储能监测系统的监测对象是１２节单体额定电压为２．７Ｖ㊁额定容量为６００Ｆ的超级电容器，监测系统整体结构如图１所示㊂图１㊀超级电容储能监测系统结构总体结构设计采用 集中式 ，该结构与 分布式 相比成本低廉，可靠性高㊂该系统主要由中央处理器㊁数据采集模块㊁均衡控制模块㊁电源模块㊁风机／加㊀㊀㊀㊀㊀第４期付石磊等：基于ＳＴＭ３２的超级电容储能监测系统设计６９㊀㊀热器控制模块㊁数据存储模块等组成，主要监测超级电容器组的总电压㊁电流㊁单体电压及温度等参数㊂采用ＩＩＣ通信方式对数据进行存储，同时通过ＣＡＮ总线将数据传输至上位机，实现超级电容器组运行状态的实时显示㊂中央处理器对传感器采集到的数据进行在线处理，准确计算超级电容器的剩余电量（ＳＯＣ），对故障进行报警，同时控制均衡模块动作，尽量减小单体之间的电压差㊂２㊀监测系统硬件设计２．１㊀总电压监测电路为了提高监测电路的抗干扰能力和监测精度，利用电阻分压的方式采集总电压值，ＨＣＰＬ－７８４０为隔离放大器，用于隔离采样电压信号㊂ＨＣＰＬ－７８４０的输入输出都采用＋５Ｖ供电，该光耦隔离器具有放大输入电路㊁传输ｍＶ级别的直流电压㊁可以将电压放大１０００倍等优点，总电压监测电路如图２所示㊂图２㊀总电压监测电路２．２㊀电流监测电路电流监测作为判断超级电容器组的运行状态和计算超级电容器ＳＯＣ的重要依据，需采用高精度传感器㊂设计中采用型号为ＱＫＣ１００ＢＳ５霍尔电流传感器，该传感器具有抗干扰能力强㊁检测精度高㊁响应速度快㊁线性度好等优点［６］㊂采用５Ｖ电源供电，电流测量范围为－１００ ＋１００Ａ，根据传感器输出的电压值（２．５ʃ２）Ｖ，可以得出电流的大小和方向，在电压跟随器后利用电阻进行分压，缩小电压信号使其能够直接接入中央处理器的ＡＤＣ㊂图３㊀电流监测电路２．３㊀单体电压采集与电压均衡电路超级电容器组单体电压采集电路采用第三代监测芯片ＬＴＣ６８０４，单片可同时监测最多１２节串联超级电容器单体㊂ＬＴＣ６８０４采用ｉｓｏＳＰＩ通信方式，与传统的电路相比，能够在强电磁干扰环境下工作，且能实现高速通信［７］，更加适用于轨道交通等复杂的工作环境，并拥有相对较高的采样精度㊂由于生产工艺和材料等细微差异会导致超级电容器的实际容量㊁最大电压及等效串并联内阻等参数存在差异，需要对电容器组进行均衡管理，均衡管理能够有效提高电容器组的整体使用寿命［８］㊂电容器单体电压采集与均衡电路如图４所示，Ｃ０ Ｃ１２引脚用于电容器的输入，ＬＴＣ６８０４芯片内部拥有２个ＡＤＣ，分别测量６节电容器单体电压㊂Ｓ１ Ｓ１２引脚用于电压均衡，通过Ｓ引脚的数字输出控制ＭＯＳ的关断，采用３３Ω电阻对电压较大的电容器进行小电流放电，从而均衡电容器单体之间的电压㊂图４㊀单体电压采集与均衡电路２．４㊀温度监测电路温度传感器模块选用ＤＳ１８Ｂ２０，与传统的测温元件相比，该传感器具有采样精度高㊁体积小㊁可靠性高㊁适用电压范围广等优点［９］㊂该传感器能够测量－５５ ＋１２５ħ的温度值，且测量误差为ʃ０．５ħ，其工作电压范围为＋３．３ ＋５Ｖ㊂采用单总线的方式进行温度数字信号的传输，该方法能够有效提高监测系统的抗干扰特性㊂每个ＤＳ１８Ｂ２０都拥有一个不同的６４位序列号，可在一个Ｉ／Ｏ口上挂载多个ＤＳ１８Ｂ２０㊂温度监测电路如图５所示，６个ＤＳ１８Ｂ２０共用一根总线连㊀㊀㊀㊀㊀７０㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＡｐｒ ２０２０㊀接到ＳＴＭ３２的Ｉ／Ｏ口，共用外接的４．７ｋΩ上拉电阻，采用３．３Ｖ电压供电㊂图５㊀温度监测电路３㊀软件设计软件设计包含上位机部分与下位机部分，上位机监控软件采用ＬａｂＶＩＥＷ软件进行开发设计，下位机硬件部分采用ＳＴＭ３２开发板，故选用ＭＤＫ作为开发调试软件㊂３．１㊀下位机主程序设计系统上电后，监测系统的程序开始运行，首先需对系统进行初始化，初始化系统的每个模块，对参数进行设置，判断系统的状态，确保系统可以正常工作㊂系统初始化通过后进入主循环，主要实现超级电容器组单体电压监测㊁总电压监测㊁总电流监测㊁温度监测㊁故障判断与处理㊁数据处理㊁数据存储和ＣＡＮ通信等功能㊂系统主程序流程如图６所示㊂图６㊀主程序流程图３．２㊀下位机均衡管理程序设计均衡管理的评价标准是最高单体电压和最低单体电压间的差值，防止因单体电压过低增加电容器状态估算的难度以及对电容器组使用寿命产生的影响㊂当系统监测到电容器组电压差超过设定范围时，开启均衡管理电路，对电压较高的单体进行放电，当压差处于正常范围时，停止均衡管理，具体流程如图７所示㊂图７㊀均衡控制流程图３．３㊀上位机界面设计超级电容监控系统前面板负责对下位机监测数据的显示，主要包含总电压㊁充放电电流㊁单体电压㊁温度以及荷电状态的估算值㊂同时设置了单体电压和温度的上下限值，当监测到的数据超过范围时，对应的指示灯将会亮红来提醒用户㊂监测系统前面板界面如图８所示㊂图８㊀监测系统前面板界面４㊀测试分析搭建好监测系统硬件部分后，对其进行软件调试，为了进一步检测该系统的监测精确度，需对其进行测试㊂在同一时刻，采用监测系统和万用表对超级电容器组单体电压进行监测，将监测结果进行对比分㊀㊀㊀㊀㊀第４期付石磊等：基于ＳＴＭ３２的超级电容储能监测系统设计７１㊀㊀析㊂采用Ｔｒｕｅｖｏｌｔ３４４６１Ａ数字万用表，该万用表精度为六位半，与普通万用表相比，更能准确测量出超级电容单体电压值㊂根据表１可知，超级电容单体电压的监测系统采样值与万用表测量值的误差在５ｍＶ以内，符合对监测系统采集准确度的要求㊂表１㊀电容器单体电压对照序号测量值／Ｖ实际值／Ｖ误差／ｍＶ１２．４７５３２．４７７２１．９２２．４３６２２．４３３９－２．３３２．５３２７２．５２８０－４．７４２．５７３６２．５７７３３．７５２．５５４３２．５５０４－３．９６２．４８３０２．４８７５４．５７２．５２１１２．５１８７－２．４８２．５１８４２．５１３９－４．５９２．４９２３２．４９０２－２．１１０２．４８９８２．４８５４－４．４１１２．５１６９２．５１８２１．３１２２．５２３６２．５２４８１．２㊀㊀为了验证电压均衡效果，采用电压差超过范围的超级电容器单体进行均衡测试，对电压较高的单体进行放电，均衡前后电压值如表２所示㊂利用标准差来衡量均衡前后单体电压的均衡效果，均衡后，电容器单体间的最大压差由０．３３６１Ｖ下降到０．００９０Ｖ，标准差也从０．１２２９下降到０．００５０，这表明本均衡设计满足均衡要求㊂表２㊀电容器单体均衡前后电压值Ｖ精度温度记录仪对放电的超级电容器组温度进行记录，与温度测量值进行对比，测试结果如表３所示㊂表３数据表明系统能够精确采集电容器组的温度，符合使用需求㊂５㊀结论本文对超级电容储能监测系统的软硬件进行设表３㊀温度测量对比ħ温度测点测量值实际值误差１３５．７５３５．８０．０５２３４．２５３４．５０．２５３３６．００３５．８－０．２０４３６．５０３６．２－０．３０５３５．２５３５．１－０．１５６３６．５０３６．６０．１０计，包含总电压监测㊁电流监测㊁温度监测㊁单体电压监测与均衡电路，采用流程图的方法给出主程序和均衡电路的软件设计步骤，利用ＬａｂＶＩＥＷ软件搭建上位机显示界面㊂所采用的电压监测芯片ＬＴＣ６８０４具有较好的拓展能力，可以将多个芯片并联使用，能够适应于轻轨列车对多个超级电容器状态监测的需求㊂通过实验验证本监测系统单体电压测量误差为５ｍＶ，监测精度较高，通过数学计算求出均衡前后的标准差，验证了超级电容储能监测系统的有效性㊂参考文献：［１］㊀赵明花，牛锡平，杨丹燕，等．我国自主研发１００％低地板轻轨车［Ｊ］．机车电传动，２０１３（３）：５９－６３．［２］㊀董学进，何亮．混合动力汽车超级电容监控系统设计［Ｊ］．企业科技与发展，２０１３（１４）：５０－５２．［３］㊀张昊然．超级电容器管理系统控制技术研究［Ｄ］．大连：大连理工大学，２０１６．［４］㊀ＡＭＲＡＮＥＯ，ＢＯＵＢＥＫＥＵＲＴ，ＭＯＮＺＥＲＡ，ｅｔａｌ．Ｃａｋｌｅｎｄｅｒａｇｅｉｎｇａｎｄｈｅａｌｔｈｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１３，９５：３３０－３３８．［５］㊀韦绍远，姜久春，张维戈，等．有轨电车车载混合储能系统效率优化控制［Ｊ］．电源学报，２０１７，１５（２）：７７－８４．［６］㊀胡春花．纯电动大客车复合电源系统能量管理关键技术研究［Ｄ］．镇江：江苏大学，２０１２．［７］㊀ＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｃｅｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ＬＴＣ６８０４－１／ＬＴＣ６８０４－２ Ｍｕｌ⁃ｔｉｃｅｌｌＢａｔｔｅｒｙＭｏｎｉｔｏｒｓＤａｔａｓｈｅｅｔ［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１３－１０－１３）［２０１９－０２－２４］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｌｉｎｅａｒ．ｃｏｍ／ＬＴＣ６８０４－１．［８］㊀张凯．多模组串联超级电容电压均衡和状态估计研究［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，２０１８．［９］㊀孙毅刚，何进．基于ＬａｂＶＩＥＷ的高精度多通道温度测量系统［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１７（１）：９６－１００．作者简介：付石磊（１９９４ ），硕士研究生，主要研究方向为新型城轨列车储能管理系统设计㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：６４１６３２３４４＠ｑｑ．ｃｏｍ郭佑民（１９６８ ），教授，主要研究方向为设备控制与监测㊂E⁃mail：152****3797＠１６３．ｃｏｍ。

基于STM32芯片的电能质量在线检测装置的设计与实现李秋双;原明亭【摘要】In order to ensure the security of electric power systems, it is necessary to monitor and analyse power quality firstly to improve power quality. According to the basic national standards of the power quality, this article introduces a three-phase power quality online monitoring devices taking STM32 chip as the core. The hardware design system and programming flowcharts based on the algorithm of wavelet transform is given in this paper. The high precision measurement to the power quality was realized. In comparison with other devices, its design is easier but the measurement accuracy is higher. The innovation of this paper is the STM32 chip used in the power quality detection devices, reduce costs and reduce power consumption and the measurement accuracy to improve. The experimental results show that this design has great practical value.%为保证电能质量,需要对电能质量的各项指标进行全面的检测和分析,为改善电能质量提供决策依据.在参考电能质量国家标准的基础上,设计了一种以STM32芯片为核心的三相电能质量在线检测装置,给出了其硬件系统设计和基于小波变换算法的程序设计流程图,实现了对电能质量高精度的测量,比较于其他装置的设计方式更加简便但测量精度更高.在此将STM32芯片应用于电能质量检测装置中,降低了成本减小了功耗且测量精度提高.实验结果证明了该设计具有很好的的实用价值.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)020【总页数】4页(P180-182,185)【关键词】电能质量检测;同步采样;STM32F103RCT6;AD73360;小波变换【作者】李秋双;原明亭【作者单位】青岛大学自动化工程学院,山东青岛 266071;青岛大学自动化工程学院,山东青岛 266071【正文语种】中文【中图分类】TN911-34近些年来，随着电力电子技术的发展，电力电子器件及设备的应用更加广泛，使得非线性、冲击性或不对称负荷等扰动负荷接入电力系统造成了电能质量的日益恶化。

基于STM32的蓄电池在线检测杨信锟【期刊名称】《电子制作》【年(卷),期】2014(0)12【摘要】With the industrialization of battery industry,the voltage detection ,current detection, internal resistance detection of the battery has been very perfect, but the convenience of the operation is relatively lagging behind. We adopt STM32F103VBH6 drive 7 inch touch screen, which makes the whole testing system interface richer and the operation more convenient at the same time. This paper firstly introduces the design principle of on-line detection of the battery and gives a brief description of hardware system, and then expounds the software components especialy the UC/OS - I and UCGUI transplantation in detail. Finaly gives a simple introduction of the application of the UC/OS - I and UCGUI.%随着蓄电池工业的产业化，蓄电池的电压检测、电流检测、内阻检测等已经很完善，但其操作的便捷性却较为滞后。

我们采用STM32F103VBH6驱动7寸触摸屏，使整个检测系统的界面更加丰富，同时操作更加便捷。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911403365.8(22)申请日 2020.03.13(71)申请人 昆明理工大学地址 650093 云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人 许晓平　张鑫　(51)Int.Cl.G01R 31/388(2019.01)G01R 31/36(2019.01)(54)发明名称一种基于STM32测量锂电池剩余电量（SOC）的电路(57)摘要本发明公开了一种基于STM32测量锂电池剩余电量(State of Charge)的电路，主要包括：测量电路、STM32芯片、FLASH芯片、LCD液晶屏以及供电电路。

测量电路一端连接锂电池充、放电回路，一端连接STM32芯片引脚。

STM32芯片用于测量锂电池剩余电量(SOC)程序的运行。

FLASH芯片连接STM32芯片的输出端，用于系统掉电时保存当前锂电池电量值。

LCD液晶屏接STM32芯片输出端，用于显示当前锂电池剩余电量(SOC)。

供电电路给STM32芯片、FLASH芯片、LCD液晶屏供电。

先使用STM32的ADC测量分别串联在锂电池充电、放电回路的两个定值电阻电压值，然后间接得到两个回路的电流并对电流进行滤波，最后两路电流对时间进行积分并作差得到锂电池剩余电量(SOC)。

权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 111157905 A 2020.05.15C N 111157905A1.一种基于STM32测量锂电池剩余电量（SOC ）的电路，其特征在于，包括：测量电路，一端连接锂电池充、放电回路，输出端连接STM32芯片引脚，测量电路上串联两个0.5欧电阻，作为电压采样电阻；STM32芯片输入端连接测量电路上串联的电阻，通过AD转换得到采样电压，从而计算出锂电池充、放电回路的电流，对电流进对时间的积分得到锂电池剩余电量(SOC)，输出端连接FLASH芯片、LCD液晶屏；FLASH芯片输入、输出端均与STM32芯片引脚连接，用于在系统掉电时，保存当前锂电池剩余电量(SOC)数值，系统上电时，STM32读取上次系统掉电时锂电池的剩余电量(SOC)数值；LCD液晶屏输入端接STM32芯片引脚，用于显示当前锂电池剩余电量(SOC)数值；供电电路给STM32芯片、FLASH芯片、LCD液晶屏供电。

基于STM32的高精度电力计量系统研究和实现现代社会对于电力的需求越来越大，因此电力计量系统的准确性与稳定性也变得越来越重要。

为了满足高精度计量和实时数据传输的需求，基于STM32的电力计量系统应运而生。

本文将从硬件组成和软件设计两个方面探讨如何实现高精度电力计量系统。

1. 硬件组成基于STM32的电力计量系统主要由四个部分组成：能量采集模块、能量处理模块、数据存储模块和通信控制模块。

1.1 能量采集模块能量采集模块负责对电流和电压进行采集和转换。

其中，电流采集采用霍尔传感器，电压采集采用分压电路。

采集到的模拟信号经过模数转换后，由单片机进行采集，并通过中断方式实现数据的实时读取和处理。

1.2 能量处理模块能量处理模块主要包括电能脉冲发生器和能量积累器。

电能脉冲发生器通过计算电能值，产生相应数量的脉冲信号，以触发能量积累器对能量进行累加计算。

能量积累器采用双向计数器，可实现正、反功率的计量和积累。

1.3 数据存储模块数据存储模块主要用于对采集到的能量数据进行存储，并支持实时查询和读取。

常用的存储介质有EEPROM和SD卡。

其中EEPROM支持小容量的数据存储和频繁修改，SD卡则支持大容量的数据保存和扩展。

1.4 通信控制模块通信控制模块用于与上位机进行通信，实现数据交换和控制。

常用的通信协议有RS232、RS485和Ethernet等。

其中，RS232通信速度较慢，RS485可实现多台设备联网通信，Ethernet则支持高速数据传输和远程控制。

2. 软件设计实现基于STM32的电力计量系统主要需要设计三个模块：能量采集模块、能量处理模块和通信控制模块。

其中，能量采集模块主要负责数据的采集和预处理，能量处理模块主要进行能量积累和计量，通信控制模块主要用于与上位机进行数据交互和控制。

2.1 能量采集模块能量采集模块的设计需要涉及如下几个方面：（1）模拟信号采集：通过ADC采集模块对电流和电压进行模数转换，并通过DMA方式向内存中传输数据，实现高效采集。

147电子技术0　引言 目前各地在运行的剩余电流保护器及电网智能监控系统[1]-[3]，大多涉及台区配电柜内的漏电总保护器，部分扩大到分级保护箱。

用户端和分支线路尤其是分支线路上短时间、瞬间漏电流则无法准确并及时地被检测和定位[4]。

本文基于STM32微处理器研制了一种漏电流检测装置，给出详细的软硬件设计方法。

测试证明该设备实现了方便、快速和准确的故障定位。

1　智能漏电检测装置的硬件设计 智能漏电检测装置可分为主机和从机两部分，主要功能包括漏电流检测、数据存储、界面操作、LCD 显示、主从机间通信等。

检测和定位漏电故障时，主机由检测人员手持操作，从机则作为信号采集和处理端被置于各疑似故障电缆处，并与主机无线通信，检测装置的设计原理如图1所示。

作为检测装置中用于控制整个系统的核心部件——微控制单元，选用增强型32位RISC 内核，型号为STM32F103RCT6。

主频72MHz，具有10位高精度A/D。

其包含2个12位的ADC，3个通用16位定时器，1个PWM 定时器。

基于STM32的智能漏电检测装置研制张军达,郑则诚,姚天一,程　斌,陈梁豪（国网浙江台州市黄岩区供电公司,浙江 台州 318020）摘 要：本文设计并实现了一种智能的漏电流检测装置，包括设备供电的设计、剩余电流/负荷电流互感器的设计、测量电路的设计、显示及操作部分的设计和无线通信的设计，并给出详细的软硬件设计方案。

该设备控制单元以STM32F103RCT6为核心，实现主机与从机之间的无线通信，及指令信息的输入和显示。

经实测验证，该装置能够快速准确地检测并定位漏电故障点，实现主从机之间的可靠通信，解决了故障检测中定位难且耗时长等突出问题，具有良好的应用价值。

关键词：漏电；检测；微处理器；无线通信DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.128钳形表头互感器（开口式）互感器信号去干扰及保护电路运放电路（比例放大互感器输出信号）MC U (信号处理及判断等）显示（漏电流信号）存储（存储超限记录）报警（超限启动光/声警报）L N1.1　供电单元设计 该检测设备的主从机均采用高容量可充电的锂电池，且续航能力强。

基于STM32的用电监测系统设计
姚建宇;郭栋;何凯伦;尚钰翔
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2022(35)2
【摘要】针对智能电网对用电可靠性、安全性以的诉求,设计一种集电能计量、电能质量分析与用电安全监测于一体的智能用电监测系统。

以专用电能计量芯片CS5463为核心,采集电压、电流、功率、功率因数、温度等用电参数,MCU采用STM32F103ZET6进行数据的进一步处理、存储和相关控制功能。

通过上位机实时显示相关用电数据,采用继电器模块控制用电线的通断,实现过载保护及自恢复功能。

实践结果表明,该装置显示直观,通信稳定可靠,数据准确并且操作简单,有较高的实用价值。

【总页数】2页(P98-99)
【作者】姚建宇;郭栋;何凯伦;尚钰翔
【作者单位】浙江水利水电学院电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM7
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基于STM32的锂电池电量状态监测系统设计
刘春蕾;陈朝阳;丁一博;甄文爽;路洪鹏
【期刊名称】《仪表技术》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】提出了一种基于STM32主控和INA226电流电压检测芯片的氢气燃料电池供电的24 V锂电池电量状态(SoC)监测系统。

通过INA226芯片采集锂电池的内部数据,监视分流压降和总线电源电压,实现了对锂电池电量状态的精确监测。

详细介绍了锂电池电量状态监测系统的总体设计方案,以及STM32主控和INA226监测模块的电路设计和程序设计。

通过实验验证,该系统能够有效地监测锂电池的电量状态,为氢气燃料电池供电系统的稳定运行提供了可靠的保障。

【总页数】4页(P18-20)
【作者】刘春蕾;陈朝阳;丁一博;甄文爽;路洪鹏
【作者单位】河北建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM912
【相关文献】
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基于 STM32多路电量检测系统设计
郑国东
【期刊名称】《数字技术与应用》
【年(卷),期】2012(000)011
【摘要】本文主要设计了STM32与ADE7758芯片检测多路电量，首先通过介绍ADE7758的主要特点，通过这些特点，进一步设计电压电流的处理电路和
ADE7758电路，通过UC/OSII实时多任务操作系统完成软件的设计，实验证明，此系统具有低成本、高度自动化的特点，应用前景十分广阔。

【总页数】1页(P165-165)
【作者】郑国东
【作者单位】南昌大学科技学院江西南昌 330029
【正文语种】中文
【中图分类】U463.6
【相关文献】
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