嵌入式核心教學(xué)_學(xué)習(xí)ug還是嵌入式_關(guān)于GD32F207ZE的燃料電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的介紹和應(yīng)用分析,
1方案介紹
燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化效率高、負(fù)荷響應(yīng)快、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn),已逐步被應(yīng)用于電動(dòng)汽車、輸配電網(wǎng)等領(lǐng)域。為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燃料電池的電壓和輸出功率,本方案設(shè)計(jì)了一套基于GD32F207的燃料電池實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),通過GD32F207的高性能主頻和高速ADC,可以實(shí)時(shí)采集燃料電池輸出的電壓、電流和環(huán)境溫濕度。系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)通過無線模塊發(fā)送到上位機(jī)并實(shí)時(shí)顯示,以便深入分析燃料電池性能。
2方案框圖
3設(shè)計(jì)應(yīng)用描述及心得總結(jié)
在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)下位機(jī)通過置于燃料電池正極的直流電流互感器實(shí)時(shí)采集充放電電流信號(hào)。信號(hào)調(diào)理單元實(shí)現(xiàn)將燃料電池電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為GD32F207內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)單元可以接受的電壓信號(hào)形式。以GD32F207為核心的嵌入式系統(tǒng)接收該信號(hào),同時(shí)接收環(huán)境傳感器發(fā)送的溫度、濕度信號(hào),在進(jìn)行初步數(shù)據(jù)處理后,將電壓、電流以及環(huán)境信息通過433MHz無線模塊(UM402)傳輸至上位機(jī)作進(jìn)一步的處理和診斷。
GD32的程序移植也很方便,只是庫(kù)函數(shù)名稱略有不同,后期會(huì)考慮采用GD32來替代應(yīng)用。
原理圖:
信號(hào)調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)燃料電池電流和電壓的采集,待測(cè)燃料電池的電壓為3V左右,連接跟隨器電路可直接輸入GD32F207的PA2,上圖中給出電流采集電路的設(shè)計(jì)。
電流采集電路實(shí)現(xiàn)將電流轉(zhuǎn)換為合適的電壓信號(hào)(0~3.3V)輸入GD32F207,使其滿足ADC采樣和后處理的要求。信號(hào)調(diào)理電路包括I-V轉(zhuǎn)換、低通濾波、程控放大和限幅電路。
需監(jiān)測(cè)的燃料電池輸出的電流為直流,1A以內(nèi)。T1為霍爾直流電流互感器,其二次側(cè)電流經(jīng)U1構(gòu)成的I-V轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓V1,C1主要起相位補(bǔ)償作用;V1經(jīng)由U2A構(gòu)成的二階低通濾波電路濾除交流成分;V2經(jīng)由U3構(gòu)成的程控放大電路轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)碾妷篤3,U3可由GPIO通過A0、A1控制,圖中下拉接地;V3經(jīng)過電壓跟隨器以減小輸出阻抗,連接到GD32F207的PA1。D5和D6對(duì)輸入GD32F207 ADC的電壓進(jìn)行限幅,以免損壞GD32F207。
實(shí)際中采用2個(gè)電位器代替上述電壓、電流轉(zhuǎn)換量信號(hào)。
DHT11為單總線數(shù)字溫濕度傳感器,其數(shù)據(jù)線直接連接到GD32F207的PG8口。
UM402為433MHz無線串口模塊,其RXD口連接GD32F207的PD5/TX口,可實(shí)現(xiàn)將GD32F207發(fā)出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成無線信號(hào)發(fā)出。PC通過另一塊UM402接收GD32F207發(fā)出的數(shù)據(jù)。
4作品實(shí)物圖+視頻
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