線(xiàn)性光耦HCNR201在電池巡檢儀中的應用

式中，分別為輸入輸出光電二極管的電流傳輸比，其典型值均為0.5%左右。因為 一般在1~20mA之間，所以一般在50uA以下；K被定義為傳輸增益，當一只HCNR201被制造出來(lái)時(shí)，K就是一個(gè)固定的值了，HCNR201的K值約為1±0.05。再加上PD1,PD2的安裝位置的精確性以及元件先進(jìn)的封裝設計保證了HCNR201的高線(xiàn)性和增益的穩定性。 1K2KFI21,PDPDII

2 硬件電路的設計

蓄電池組是由16節12V的鉛酸蓄電池組成。該硬件電路如圖3所示，它主要由三部分組成。第一部分是精密電阻分壓網(wǎng)絡(luò )和第一級運放。第二部分是第二級運放它通過(guò)HCNR201組成的負反饋網(wǎng)絡(luò )。第三部分是第三級運放它將電流轉換成電壓。

圖3

圖中的網(wǎng)絡(luò )屬性B+,B-代表蓄電池組的正負極，HCNR201的前半部分采用Vcc1供電，后半部分采用Vcc供電，這樣充電器的各種干擾信號不會(huì )引入到光耦后端的系統，Vcc,Vcc1都是5V電源。Vcc是交流220V變換得來(lái)的，Vcc1是通過(guò)單節蓄電池變換得來(lái)的。R1,R2,R3組成精密電阻分壓網(wǎng)絡(luò )，將蓄電池組192V的電壓轉換成0～3.3V(第三片運放的輸出端接至MSP430F149的A/D接口).第一片運放做電壓跟隨器用，在這里這一級運放是必須加的，U1輸出的電壓雖然與R3上的電壓相等，但電壓跟隨器起到了降低阻抗的作用，避免了后級對R3的影響。電阻起限流作用，根據公式 6R

616.1RVIccF?= .................................(4)

6R一般取幾百歐，該設計中選取了200歐。

該設計中的運放都是選用的高精度運放LMV321。下面分析一下HCNR201的工作工程，我們將U1的電壓輸出設為,對于運放U2，根據虛短原則，我們可得 1V

=1PDI51RV .............................. (5)

運放U3的輸出電壓我們設為Vo，對于運放U3,根據虛斷原則，我們可得

72*RIVPDo= ..............................(6)

再考慮(3)式可得

75171****RRVKRIKVPDo== .............. (7)

在本論文中 ，所以可得 Ω==KRR10075

11==KVVo ................................. (8)

所以此電路設計可以實(shí)現輸入與輸出的線(xiàn)性變化，經(jīng)過(guò)標定后能準確測得輸入模擬量的值。

3總結

本文主要論述了電池巡檢儀中一種新的電壓檢測方法，它的硬件電路主要由線(xiàn)性模擬光耦HCNR201和高精度運放LMV321組成。該設計經(jīng)過(guò)在現場(chǎng)的測試，電壓測量精度達到了%3≤的國家標準，并且長(cháng)時(shí)間運行可靠，所以該設計值得推廣。