本實(shí)用新型用于太陽(yáng)能光伏發(fā)電組件的實(shí)時(shí)檢測(cè)領(lǐng)域，針對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并上傳數(shù)據(jù)，第一時(shí)間了解光伏組件的運(yùn)行狀態(tài)；尤其是一種基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)；主要涉及霍爾傳感器對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓的實(shí)時(shí)檢測(cè)和CAN總線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。

(二)

背景技術(shù)：
：

隨著現(xiàn)代工業(yè)化建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，太陽(yáng)能作為一種清潔無污染的可再生能源，可以被持續(xù)利用，在國(guó)家新能源政策的推動(dòng)下，中國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)能不斷增加。與此同時(shí)，對(duì)于光伏發(fā)電組件的檢測(cè)與維護(hù)也成為首要問題。

目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)大多采用直流電源，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在所有光伏組件的參數(shù)之中，光伏組件的輸出電壓最能體現(xiàn)光伏組件的當(dāng)前狀況。可以根據(jù)輸出端電壓判斷光伏組件的發(fā)電情況，當(dāng)前電壓是否超出允許的極限電壓。還可以判斷光伏組件的均一性好壞等。因此，對(duì)光伏組件的輸出端電壓的測(cè)量十分重要。

太陽(yáng)能電池板工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)關(guān)鍵在于太陽(yáng)能電池板輸出電壓信號(hào)的采集。由于串聯(lián)太陽(yáng)能電池板的數(shù)量較多，整組電壓很高，而且每個(gè)太陽(yáng)能電池板之間都有電位聯(lián)系，因此直接測(cè)量比較困難。在研究太陽(yáng)能電池板監(jiān)測(cè)系統(tǒng)過程中，人們提出了許多測(cè)量串聯(lián)電池板組單只電池板端電壓的方法。

現(xiàn)有測(cè)量技術(shù)主要包括共模測(cè)量法、差模測(cè)量法、繼電器切換提取電壓、V/F轉(zhuǎn)換無觸點(diǎn)采樣提取電壓、浮動(dòng)地技術(shù)測(cè)量電池端電壓。

與現(xiàn)有的光伏組件電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是選擇霍爾電壓傳感器測(cè)量電壓，與共模測(cè)量法相比霍爾電壓測(cè)量精度高，在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1％，該精度適合于任何波形的測(cè)量，能有效改善共模測(cè)量法精度不高的弊端；與差模測(cè)量法相比，霍爾電壓測(cè)量范圍大，電壓測(cè)量可達(dá)6400V，很大程度上優(yōu)于差模測(cè)量法，解決了差模測(cè)量法測(cè)量范圍小的問題；相比之下，繼電器切換提取電壓方法使精度趨低，而且電容充放電時(shí)間及晶體管和隔離芯等器件動(dòng)作延遲采樣時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)也非常明顯；采用V/F轉(zhuǎn)換作為A/D轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)是響應(yīng)速度慢，在小信號(hào)范圍內(nèi)線性度差，精度低，而霍爾電壓測(cè)量方法線性度好，優(yōu)于0.1％；浮動(dòng)地技術(shù)測(cè)量電池端電壓，地電位經(jīng)常受現(xiàn)場(chǎng)干擾發(fā)生變化，影響整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度，與之相比霍爾電壓測(cè)量法基于霍爾效應(yīng)對(duì)電壓進(jìn)行測(cè)量，不受外界環(huán)境因素影響，保證測(cè)量精度不會(huì)發(fā)生變化。

此外，現(xiàn)有電壓檢測(cè)方案只是單一的電壓測(cè)量，不能做到數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享，使用繁瑣，不適合光伏發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。與現(xiàn)有電壓檢測(cè)系統(tǒng)相比本實(shí)用新型的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)上傳，本實(shí)用新型采用CAN總線數(shù)據(jù)傳輸方式，可以將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至上位機(jī)，這是其他單一的電壓監(jiān)控系統(tǒng)無法比擬的。

考慮到光伏發(fā)電系統(tǒng)的特殊性，結(jié)合現(xiàn)有測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)，本實(shí)用新型采用霍爾電壓傳感器測(cè)量串聯(lián)電池板組電壓，霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器。

(三)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，且可以實(shí)時(shí)監(jiān)控光伏組件工作狀態(tài)的系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案：一種基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，其特征在于它包括穩(wěn)壓電路單元、電壓信號(hào)采集電路單元、數(shù)據(jù)處理電路單元、撥碼開關(guān)單元和CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元；其中所述電壓信號(hào)采集電路單元的輸入端采集太陽(yáng)能電池板的電壓信號(hào)，其輸出端與數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端連接；所述CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元的輸入端連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸出端，其輸出端通過CAN總線與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)連接；所述穩(wěn)壓電路單元為電壓信號(hào)采集電路單元、數(shù)據(jù)處理電路單元和CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元提供穩(wěn)定電源；所述撥碼開關(guān)單元與數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端連接。

所述電壓信號(hào)采集電路單元包括N個(gè)電壓信號(hào)采集電路；N為大于等于1的正整數(shù)；N的取值與需要檢測(cè)的連接的太陽(yáng)能光伏陣列中電池板的數(shù)量相對(duì)應(yīng)；所述太陽(yáng)能光伏陣列是X*Y維陣列，其中，X是相互串聯(lián)的太陽(yáng)能電池板個(gè)數(shù)；由X個(gè)太陽(yáng)能電池板構(gòu)成一條支路；Y是相互并聯(lián)的支路的個(gè)數(shù)；所述電壓信號(hào)采集電路單元的個(gè)數(shù)N＝Y(jié)；所述每個(gè)電壓信號(hào)采集電路單元中電壓信號(hào)采集電路的個(gè)數(shù)為X+1；所述光伏陣列中需要的電壓信號(hào)采集電路的個(gè)數(shù)N＝X*Y+Y。

所述電壓信號(hào)采集電路是由霍爾傳感器H、電阻R、電容C和接線端子J構(gòu)成；其中所述霍爾傳感器H有1管腳、3管腳、4管腳、5管腳、6管腳和8管腳；所述接線端子J的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H有1管腳和霍爾傳感器H的8管腳之間；所述電阻R的一端與霍爾傳感器H的6管腳連接，其另一端與電容C的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C的另一端接地；所述霍爾傳感器H的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H的4管腳置空；所述霍爾傳感器H的5管腳接地。

所述太陽(yáng)能光伏陣列是6*4維陣列，4條支路；所述電壓信號(hào)采集電路單元的個(gè)數(shù)為4個(gè)；所述每個(gè)電壓信號(hào)采集電路單元是由7個(gè)的電壓信號(hào)采集電路構(gòu)成，分別記為電壓信號(hào)采集電路I、電壓信號(hào)采集電路II、電壓信號(hào)采集電路III、電壓信號(hào)采集電路IV、電壓信號(hào)采集電路V、電壓信號(hào)采集電路VI和電壓信號(hào)采集電路VII；其中，所述電壓信號(hào)采集電路I、電壓信號(hào)采集電路II、電壓信號(hào)采集電路III、電壓信號(hào)采集電路IV、電壓信號(hào)采集電路V、電壓信號(hào)采集電路VI分別采集6塊太陽(yáng)能光伏電池板的電壓信號(hào)；所述電壓信號(hào)采集電路VII則采集整條支路總的電壓信號(hào)。

所述電壓信號(hào)采集電路I是由霍爾傳感器H1、接線端子J5、電阻R101、電容C101構(gòu)成；所述接線端子J5的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H1有1管腳和霍爾傳感器H1的8管腳之間；所述電阻R101的一端與霍爾傳感器H1的6管腳連接，其另一端與電容C101的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C101的另一端接地；所述霍爾傳感器H1的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H1的4管腳置空；所述霍爾傳感器H1的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路II是由霍爾傳感器H2、接線端子J6、電阻R102、電容C102構(gòu)成；所述接線端子J6的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H2有1管腳和霍爾傳感器H2的8管腳之間；所述電阻R102的一端與霍爾傳感器H2的6管腳連接，其另一端與電容C102的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C102的另一端接地；所述霍爾傳感器H2的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H2的4管腳置空；所述霍爾傳感器H2的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路III是由霍爾傳感器H3、接線端子J7、電阻R103、電容C103構(gòu)成；所述接線端子J7的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H3有1管腳和霍爾傳感器H3的8管腳之間；所述電阻R103的一端與霍爾傳感器H3的6管腳連接，其另一端與電容C103的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C103的另一端接地；所述霍爾傳感器H3的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H3的4管腳置空；所述霍爾傳感器H3的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路IV是由霍爾傳感器H4、接線端子J8、電阻R104、電容C104構(gòu)成；所述接線端子J8的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H4有1管腳和霍爾傳感器H4的8管腳之間；所述電阻R104的一端與霍爾傳感器H4的6管腳連接，其另一端與電容C104的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C104的另一端接地；所述霍爾傳感器H4的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H4的4管腳置空；所述霍爾傳感器H4的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路V是由霍爾傳感器H5、接線端子J9、電阻R105、電容C105構(gòu)成；所述接線端子J9的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H5有1管腳和霍爾傳感器H5的8管腳之間；所述電阻R105的一端與霍爾傳感器H5的6管腳連接，其另一端與電容C105的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C105的另一端接地；所述霍爾傳感器H5的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H5的4管腳置空；所述霍爾傳感器H5的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路VI是由霍爾傳感器H6、接線端子J10、電阻R106、電容C106構(gòu)成；所述接線端子J10的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H6有1管腳和霍爾傳感器H6的8管腳之間；所述電阻R106的一端與霍爾傳感器H6的6管腳連接，其另一端與電容C106的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C106的另一端接地；所述霍爾傳感器H6的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H6的4管腳置空；所述霍爾傳感器H6的5管腳接地。

所述霍爾傳感器H1、霍爾傳感器H2、霍爾傳感器H3、霍爾傳感器H4、霍爾傳感器H5、霍爾傳感器H6是型號(hào)為NHS01的霍爾電壓傳感器。

所述電壓信號(hào)采集電路VII是由霍爾傳感器H7、接線端子J11、電阻R107、電容C107構(gòu)成；所述霍爾傳感器H7有1管腳、5管腳、6管腳、7管腳、9管腳和10管腳；所述接線端子J11的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H7有1管腳和霍爾傳感器H7的5管腳之間；所述電阻R107的一端與霍爾傳感器H7的9管腳連接，其另一端與電容C107的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C107的另一端接地；所述霍爾傳感器H7的10管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H7的6管腳置空；所述霍爾傳感器H7的7管腳接地。

所述霍爾傳感器H7是型號(hào)為IHV001的霍爾電壓傳感器。

所述數(shù)據(jù)處理電路單元是由單片機(jī)U1、電阻R28、電阻R1、電阻R5、電容C10、電容C1、電容C2、電容C3、晶振Y1、LED燈L2、接線端子J1構(gòu)成；其中，所述電容C10的一端與單片機(jī)U1連接，其另一端接地；所述電容C1和電容C2一端同時(shí)接地，而另一端則分別與晶振Y1的兩端相連；所述晶振Y1的兩端還分別與單片機(jī)U1連接；所述電阻R28的一端與單片機(jī)U1連接，其另一端連接接線端子J1；所述電容C3的一端連接接線端子J1；其另一端接地；所述電阻R1的一端連接接線端子J1；其另一端接電源VCC；所述接線端子J1還與電源VCC連接；所述電阻R5的一端與單片機(jī)U1連接，其另一端與LED燈L2的一端連接；所述LED燈L2的另一端接地；所述接線端子J1依編程線與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)的USB口連接。

所述單片機(jī)U1是PIC18F25K80單片機(jī)芯片，共28個(gè)引腳，從MCLR/RE3引腳起逆時(shí)針順序編號(hào)，依次記作1號(hào)引腳～28號(hào)引腳；所述接線端子J1是單片機(jī)編程接口且用于調(diào)試程序用的接線端子，有6個(gè)引腳，標(biāo)號(hào)記作1號(hào)接口～6號(hào)接口；所述單片機(jī)U1的2號(hào)引腳、3號(hào)引腳、4號(hào)引腳、5號(hào)引腳、7號(hào)引腳、21號(hào)引腳和22號(hào)引腳分別連接電壓信號(hào)采集電路I中電阻R101、電壓信號(hào)采集電路II中電阻R102、電壓信號(hào)采集電路III中電阻R103、電壓信號(hào)采集電路IV中電阻R104、電壓信號(hào)采集電路V中電阻R105、電壓信號(hào)采集電路VI中電阻R106、電壓信號(hào)采集電路VII中電阻R107；所述單片機(jī)U1的6號(hào)引腳與電容C10的一端連接；所述單片機(jī)U1的8號(hào)引腳接地；所述單片機(jī)U1的9號(hào)引腳和10號(hào)引腳連接分別與晶振Y1的兩端連接；所述單片機(jī)U1的1號(hào)引腳與電阻R28的一端連接；所述接線端子J1的1號(hào)接口與電阻R28的另一端連接；所述接線端子J1的1號(hào)接口與電容C3的一端連接；所述接線端子J1的1號(hào)接口與電阻R1的一端連接；所述接線端子J1的2號(hào)接口連接電源VCC；其3號(hào)接口接地，4號(hào)接口接單片機(jī)U1的28引腳，5號(hào)接口接單片機(jī)U1的27號(hào)引腳；所述單片機(jī)U1的26號(hào)引腳與電阻R5的一端連接；所述單片機(jī)U1的19號(hào)引腳接地；所述單片機(jī)U1有輸入輸出引腳，即2號(hào)～5號(hào)引腳、7號(hào)引腳、21號(hào)～28號(hào)引腳、11號(hào)～18號(hào)引腳，其中11號(hào)～18號(hào)引腳分別與撥碼開關(guān)單元的手動(dòng)選擇開關(guān)連接。

所述晶振Y1晶振選擇16MHz，構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)。

所示穩(wěn)壓電路單元是由電容C4、電容C5、電容CV2、電容CV3、二極管D1、二極管D2、接線端子J2、接線端子J4、電源芯片MC7805和電源芯片MC7815構(gòu)成；所述電容C4正極端連接電源VCC，負(fù)極端接地；所述電容C5正極端連接+15V電源，負(fù)極端接地；所述電容CV2正極端連接+24V直流電源，負(fù)極端接地；所述電容CV3正極端連接連接+24V直流電源，負(fù)極端接地；所述二極管D1的負(fù)極與電源芯片MC7805的電壓輸入口Vin端子連接，其正極端與接口端子J2連接；所述二極管D2的負(fù)極與電源芯片MC7815的電壓輸入口Vin端子連接，其正極端與接口端子J2連接；所述接線端子J2的端子還與地、單片機(jī)U1連接；所述接線端子J2的端子還有兩個(gè)置空的端子；所述接線端子J4的端子分別與接線端子J2的非置空端子連接；所述電源芯片MC7805電壓輸出口Vout輸出+5V電壓，其GND口接地；所述電源芯片MC7815的電壓輸出口Vout輸出+15V電壓，其GND口接地。

所述撥碼開關(guān)單元為8位手動(dòng)選擇開關(guān)，由8位獨(dú)立開關(guān)組成，每一位手動(dòng)選擇開關(guān)分別與單片機(jī)U1的8個(gè)I/O引腳相連，即連接單片機(jī)U1的11號(hào)～18號(hào)引腳。

所述數(shù)據(jù)傳輸電路單元包括通訊收發(fā)芯片U6、分壓電阻R2、分壓電阻R3、共模濾波電感L3、CAN總線濾波放大電路、瞬態(tài)抑制二極管Z1、瞬態(tài)抑制二極管Z2、保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2構(gòu)成；所述分壓電阻R2的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6和單片機(jī)U1連接；所述分壓電阻R3的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6和單片機(jī)U1連接；所述通訊收發(fā)芯片U6與共模濾波電感L3連接；所述CAN總線濾波放大電路的輸入端與共模濾波電感L3連接，其輸出端分別與瞬態(tài)抑制二極管Z1、瞬態(tài)抑制二極管Z2、保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2連接。

所述CAN總線濾波放大電路是由電容C6、電容C7、電容C8、電阻R10、電阻R11、電阻R12和電阻R13構(gòu)成；所述通訊收發(fā)芯片U6(見圖4)是型號(hào)為TJA1040的CAN收發(fā)芯片；所述TJA1040通訊芯片與單片機(jī)PIC18F25K80的通訊接口之間是CAN總線通訊方式連接；所述通訊收發(fā)芯片U6有8個(gè)管腳，分別記作1號(hào)管腳～8號(hào)管腳；所述分壓電阻R2的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6的1號(hào)管腳和單片機(jī)U1的23號(hào)引腳連接；所述分壓電阻R3的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6的4號(hào)管腳和單片機(jī)U1的24號(hào)引腳連接；所述通訊收發(fā)芯片U6的2號(hào)管腳接地，3號(hào)管腳接電源VCC，8號(hào)管腳接地；所述通訊收發(fā)芯片U6的6號(hào)引腳和7號(hào)引腳分別與共模濾波電感L3連接；所述電容C6的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端接地；所述電容C7一端與共模濾波電感L3連接，其另一端接地；所述電阻R10一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與電容C8的一端連接，電容C8另一端接地；所述R11一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與電容C8的一端連接；所述R12的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與瞬態(tài)抑制二極管Z1的一端連接，瞬態(tài)抑制二極管Z1的另一端接地；所述R13的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與瞬態(tài)抑制二極管Z2的一端連接，瞬態(tài)抑制二極管Z2的另一端接地；所述保險(xiǎn)F1的一端與瞬態(tài)抑制二極管Z1連接，其另一端接接線端子J2；所述保險(xiǎn)F2的與瞬態(tài)抑制二極管Z2連接，其另一端與接線端子J2連接。

所述共模濾波電感L3有4個(gè)端子，分別記作1號(hào)端子～4號(hào)端子；所述共模濾波電感L3的1號(hào)端子、2號(hào)端子、3號(hào)端子、4號(hào)端子分別與通訊收發(fā)芯片U6的7號(hào)管腳、電容C6、電容C7、通訊收發(fā)芯片U6的6號(hào)管腳連接；所述共模濾波電感L3的2號(hào)端子和3號(hào)端子還分別與電阻R10和電阻R11連接；所述共模濾波電感L3的2號(hào)端子和3號(hào)端子還分別與電阻R12和電阻R13連接。

本實(shí)用新型的工作過程：

①將外部+24V直流電源通過穩(wěn)壓電路單元接入接線端子J2的一端，接線端子J2一端與電源芯片MC7805和MC7815相連，MC7805將24V電源轉(zhuǎn)化為+5V，MC7815將24V電源轉(zhuǎn)化為+15V；+5V直流電源用于為單片機(jī)供電，+15V直流電源用于為霍爾傳感器供電；

②由電壓信號(hào)采集電路單元中的霍爾傳感器H采集太陽(yáng)能電池板的電壓，霍爾傳感器H采集太陽(yáng)能電池板的電壓后內(nèi)部產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，得到0-5V的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)流向數(shù)據(jù)處理電路中的單片機(jī)U1，單片機(jī)U1與每個(gè)霍爾傳感器之間的分壓電阻R起到分壓作用，防止出現(xiàn)過高的感應(yīng)電壓損壞單片機(jī)；

③數(shù)據(jù)處理電路中的單片機(jī)U1接收到霍爾傳感器H輸出的電壓信號(hào)，單片機(jī)U1內(nèi)部A/D模塊對(duì)其進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過單片機(jī)U1的內(nèi)部程序按照如下公式進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和相應(yīng)分析處理：

被測(cè)電壓＝((ad結(jié)果采樣)*基準(zhǔn))/AD位數(shù)，8位AD位數(shù)＝256

得到的檢測(cè)結(jié)果存儲(chǔ)至單片機(jī)U1的內(nèi)部寄存器，再由其內(nèi)部的ECAN模塊將檢測(cè)結(jié)果通過CAN總線技術(shù)輸出給CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元；單片機(jī)U1內(nèi)部的ECAN模塊引腳通過CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元中的分壓電阻R2、分壓電阻R3與通訊收發(fā)芯片U6相連；所述數(shù)據(jù)處理電路單元中的LED燈L2可分辨單片機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)單片機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)指示燈L2會(huì)閃爍；所述接線端子J1依編程線與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)的USB接口連接，可以通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)U1的程序下載、編寫和運(yùn)行調(diào)試；

④通過撥碼開關(guān)設(shè)置每個(gè)基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)的站號(hào)，撥碼開關(guān)的每一位與單片機(jī)U1的I/O引腳相連，每一位有開/關(guān)兩種狀態(tài)，手動(dòng)向上撥即為開向單片機(jī)寫1，手動(dòng)向下?lián)芗礊殛P(guān)向單片機(jī)寫0，撥碼開關(guān)的輸出相當(dāng)于一個(gè)8位2進(jìn)制數(shù)，即0000 0000-1111 1111，手動(dòng)調(diào)節(jié)撥碼開關(guān)的8個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)，生成一個(gè)8位2進(jìn)制數(shù)，即一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的站號(hào)，每個(gè)單獨(dú)的電壓檢測(cè)系統(tǒng)在CAN總線中相當(dāng)于一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)不同的站號(hào)，以此在總線系統(tǒng)里區(qū)分各個(gè)節(jié)點(diǎn)的身份；

⑤數(shù)據(jù)傳輸電路單元得到的電壓信號(hào)經(jīng)過分壓電阻R2和分壓電阻R3流向通訊收發(fā)芯片U6，通訊收發(fā)芯片U6自帶CAN總線通訊協(xié)議，在接收到單片機(jī)U1傳輸?shù)碾妷簲?shù)據(jù)后對(duì)其進(jìn)行通訊協(xié)議轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后的電壓數(shù)據(jù)信號(hào)流向共模濾波電感L3，濾除掉信號(hào)中的干擾成分，并經(jīng)過電阻R12和電阻R13的分壓保護(hù)，經(jīng)過瞬態(tài)抑制二極管Z1和瞬態(tài)抑制二極管Z2后流向保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2，最終通過接線端子J2和外部CAN總線相連，并通過CAN總線將測(cè)量得到的電壓數(shù)據(jù)上傳至實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，完成整個(gè)檢測(cè)流程。

本實(shí)用新型工作原理：本實(shí)用新型是基于霍爾電壓傳感器發(fā)明的電壓檢測(cè)系統(tǒng)，霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器。霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬?gòu)?qiáng)得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及信息處理等方面。

霍爾傳感器進(jìn)行電壓檢測(cè)在使用中與其他現(xiàn)有方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、霍爾傳感器可以測(cè)量任意波形的電壓，如：直流、交流、脈沖波形等，甚至對(duì)瞬態(tài)峰值的測(cè)量。副邊電流忠實(shí)地反應(yīng)原邊電流的波形。而普通互感器則是無法與其比擬的，它一般只適用于測(cè)量50Hz正弦波；2、原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離，隔離電壓可達(dá)9600Vrms；3、精度高：在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1％，該精度適合于任何波形的測(cè)量；4、線性度好：優(yōu)于0.1％；5、寬帶寬：電壓傳感器帶寬一般在15kHz以內(nèi)，6400Vrms的高壓電壓傳感器上升時(shí)間約500uS，帶寬約700Hz；6、測(cè)量范圍：霍爾傳感器為系列產(chǎn)品，電壓測(cè)量可達(dá)6400V。

而CAN是ControlIerAreaNetwork的縮寫，即“局域網(wǎng)控制器”的意思,可以歸屬于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，CAN總線以廣播的方式從一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的CPU把將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和標(biāo)識(shí)符發(fā)送給本節(jié)點(diǎn)的CAN芯片，并使其進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)；一旦該CAN芯片收到總線分配，就變?yōu)榘l(fā)送報(bào)文狀態(tài)，該CAN芯片將要發(fā)送的數(shù)據(jù)組成規(guī)定的報(bào)文格式發(fā)出。此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中其他的節(jié)點(diǎn)都處于接收狀態(tài)，所有節(jié)點(diǎn)都要先對(duì)其進(jìn)行接收，通過檢測(cè)來判斷該報(bào)文是否是發(fā)給自己的。

CAN總線在數(shù)據(jù)通信方面具有高可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。在本實(shí)用新型中之所以選擇CAN總線傳輸方式是因?yàn)榭紤]到CAN總線在實(shí)際應(yīng)用中具有以下特點(diǎn)：(1)多主機(jī)方式工作：網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，通信方式靈活；(2)網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有不同的優(yōu)先級(jí)，可以滿足實(shí)時(shí)性的要求；(3)采用非破壞性仲裁總線結(jié)構(gòu)，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)高的優(yōu)先傳送；(4)傳送方式有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)全局廣播三種；(5)通信距離可達(dá)6km；通信速率可達(dá)1MB/s；節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)110個(gè)；(6)采用的是短幀結(jié)構(gòu)，每幀有8個(gè)有效字節(jié)；(7)具有可靠的檢錯(cuò)機(jī)制，使得數(shù)據(jù)的出錯(cuò)率極低；(8)當(dāng)發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動(dòng)重發(fā)；(9)節(jié)點(diǎn)在嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)自動(dòng)切斷與總線聯(lián)系，以免影響總線上其他操作。

U6型號(hào)為TJA1040，TJA1040實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)功能，L3為共模電感實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)的濾波功能，Z1、Z2是瞬態(tài)抑制二極管，在電路中把過高的電壓限制在一個(gè)安全范圍之內(nèi)，從而起到保護(hù)后面電路的作用；F1、F2為保險(xiǎn)電阻，防止過高的電壓從外部涌入電路，用來保護(hù)電路中其他電子器件。

本實(shí)用新型的優(yōu)越性：1、霍爾電壓測(cè)量精度高，在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1％，該精度適合于任何波形的測(cè)量；2、霍爾電壓測(cè)量范圍大，電壓測(cè)量可達(dá)6400V，解決了差模測(cè)量法測(cè)量范圍小的問題；3、本實(shí)用新型系統(tǒng)測(cè)量電壓響應(yīng)速度快；4、霍爾電壓測(cè)量方法線性度好，優(yōu)于0.1％；5、霍爾電壓測(cè)量法基于霍爾效應(yīng)對(duì)電壓進(jìn)行測(cè)量，不受外界環(huán)境因素影響，保證測(cè)量精度不會(huì)發(fā)生變化；5、光伏組件的故障檢測(cè)，針對(duì)串聯(lián)連接的光伏發(fā)電系統(tǒng)，通過對(duì)每塊太陽(yáng)能電池板輸出電壓的集中分析，光伏組件的工作情況實(shí)時(shí)上傳至上位機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)控光伏系統(tǒng)中各個(gè)組件的工作狀態(tài)，可在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)的具體位置，并發(fā)出警報(bào)，工作人員可以及時(shí)維護(hù)，使光伏發(fā)電系統(tǒng)工作效率得以保證。

(四)附圖說明：

圖1為本實(shí)用新型所涉一種基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本實(shí)用新型所涉一種基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)的整體電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型所涉一種基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)中電壓信號(hào)采集電路單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型所涉一種基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理電路單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實(shí)用新型所涉一種基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)中CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為實(shí)用新型所涉一種基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)中CAN總線濾波放大電路示意圖。

(五)具體實(shí)施方式：

實(shí)施例：一種基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)(見圖1、圖2)，包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，其特征在于它包括穩(wěn)壓電路單元、電壓信號(hào)采集電路單元、數(shù)據(jù)處理電路單元、撥碼開關(guān)單元和CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元；其中所述電壓信號(hào)采集電路單元的輸入端采集太陽(yáng)能電池板的電壓信號(hào)，其輸出端與數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端連接；所述CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元的輸入端連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸出端，其輸出端通過CAN總線與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)連接；所述穩(wěn)壓電路單元為電壓信號(hào)采集電路單元、數(shù)據(jù)處理電路單元和CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元提供穩(wěn)定電源；所述撥碼開關(guān)單元與數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端連接。

所述電壓信號(hào)采集電路單元包括N個(gè)電壓信號(hào)采集電路；N為大于等于1的正整數(shù)；N的取值與需要檢測(cè)的連接的太陽(yáng)能光伏陣列中電池板的數(shù)量相對(duì)應(yīng)；所述太陽(yáng)能光伏陣列是X*Y維陣列，其中，X是相互串聯(lián)的太陽(yáng)能電池板個(gè)數(shù)；由X個(gè)太陽(yáng)能電池板構(gòu)成一條支路；Y是相互并聯(lián)的支路的個(gè)數(shù)；所述電壓信號(hào)采集電路單元的個(gè)數(shù)為Y個(gè)；所述光伏陣列中需要的電壓信號(hào)采集電路的個(gè)數(shù)N＝X*Y+Y；此實(shí)施例中，X＝6，Y＝4，則電壓信號(hào)采集電路單元共4個(gè)；

每個(gè)電壓信號(hào)采集電路單元(見圖3)是由7個(gè)的電壓信號(hào)采集電路構(gòu)成，分別記為電壓信號(hào)采集電路I、電壓信號(hào)采集電路II、電壓信號(hào)采集電路III、電壓信號(hào)采集電路IV、電壓信號(hào)采集電路V、電壓信號(hào)采集電路VI和電壓信號(hào)采集電路VII；其中，所述電壓信號(hào)采集電路I、電壓信號(hào)采集電路II、電壓信號(hào)采集電路III、電壓信號(hào)采集電路IV、電壓信號(hào)采集電路V、電壓信號(hào)采集電路VI分別采集6塊太陽(yáng)能光伏電池板的電壓信號(hào)；所述電壓信號(hào)采集電路VII則采集整條支路總的電壓信號(hào)。

所述電壓信號(hào)采集電路I(見圖3)是由霍爾傳感器H1、接線端子J5、電阻R101、電容C101構(gòu)成；所述接線端子J5的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H1有1管腳和霍爾傳感器H1的8管腳之間；所述電阻R101的一端與霍爾傳感器H1的6管腳連接，其另一端與電容C101的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C101的另一端接地；所述霍爾傳感器H1的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H1的4管腳置空；所述霍爾傳感器H1的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路II(見圖3)是由霍爾傳感器H2、接線端子J6、電阻R102、電容C102構(gòu)成；所述接線端子J6的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H2有1管腳和霍爾傳感器H2的8管腳之間；所述電阻R102的一端與霍爾傳感器H2的6管腳連接，其另一端與電容C102的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C102的另一端接地；所述霍爾傳感器H2的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H2的4管腳置空；所述霍爾傳感器H2的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路III(見圖3)是由霍爾傳感器H3、接線端子J7、電阻R103、電容C103構(gòu)成；所述接線端子J7的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H3有1管腳和霍爾傳感器H3的8管腳之間；所述電阻R103的一端與霍爾傳感器H3的6管腳連接，其另一端與電容C103的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C103的另一端接地；所述霍爾傳感器H3的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H3的4管腳置空；所述霍爾傳感器H3的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路IV(見圖3)是由霍爾傳感器H4、接線端子J8、電阻R104、電容C104構(gòu)成；所述接線端子J8的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H4有1管腳和霍爾傳感器H4的8管腳之間；所述電阻R104的一端與霍爾傳感器H4的6管腳連接，其另一端與電容C104的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C104的另一端接地；所述霍爾傳感器H4的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H4的4管腳置空；所述霍爾傳感器H4的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路V(見圖3)是由霍爾傳感器H5、接線端子J9、電阻R105、電容C105構(gòu)成；所述接線端子J9的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H5有1管腳和霍爾傳感器H5的8管腳之間；所述電阻R105的一端與霍爾傳感器H5的6管腳連接，其另一端與電容C105的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C105的另一端接地；所述霍爾傳感器H5的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H5的4管腳置空；所述霍爾傳感器H5的5管腳接地；

所述電壓信號(hào)采集電路VI(見圖3)是由霍爾傳感器H6、接線端子J10、電阻R106、電容C106構(gòu)成；所述接線端子J10的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H6有1管腳和霍爾傳感器H6的8管腳之間；所述電阻R106的一端與霍爾傳感器H6的6管腳連接，其另一端與電容C106的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C106的另一端接地；所述霍爾傳感器H6的3管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H6的4管腳置空；所述霍爾傳感器H6的5管腳接地。

所述霍爾傳感器H1、霍爾傳感器H2、霍爾傳感器H3、霍爾傳感器H4、霍爾傳感器H5、霍爾傳感器H6是型號(hào)為NHS01的霍爾電壓傳感器。

所述電壓信號(hào)采集電路VII(見圖3)是由霍爾傳感器H7、接線端子J11、電阻R107、電容C107構(gòu)成；所述霍爾傳感器H7有1管腳、5管腳、6管腳、7管腳、9管腳和10管腳；所述接線端子J11的兩個(gè)端子分別連接與霍爾傳感器H7有1管腳和霍爾傳感器H7的5管腳之間；所述電阻R107的一端與霍爾傳感器H7的9管腳連接，其另一端與電容C107的一端連接，同時(shí)連接數(shù)據(jù)處理電路單元的輸入端；所述電容C107的另一端接地；所述霍爾傳感器H7的10管腳連接15V電源；所述霍爾傳感器H7的6管腳置空；所述霍爾傳感器H7的7管腳接地。

所述霍爾傳感器H7是型號(hào)為IHV001的霍爾電壓傳感器。

所述數(shù)據(jù)處理電路單元(見圖3)是由單片機(jī)U1、電阻R28、電阻R1、電阻R5、電容C10、電容C1、電容C2、電容C3、晶振Y1、LED燈L2、接線端子J1構(gòu)成；其中，所述電容C10的一端與單片機(jī)U1連接，其另一端接地；所述電容C1和電容C2一端同時(shí)接地，而另一端則分別與晶振Y1的兩端相連；所述晶振Y1的兩端還分別與單片機(jī)U1連接；所述電阻R28的一端與單片機(jī)U1連接，其另一端連接接線端子J1；所述電容C3的一端連接接線端子J1；其另一端接地；所述電阻R1的一端連接接線端子J1；其另一端接電源VCC；所述接線端子J1還與電源VCC連接；所述電阻R5的一端與單片機(jī)U1連接，其另一端與LED燈L2的一端連接；所述LED燈L2的另一端接地；所述接線端子J1依編程線與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)的USB口連接。

所述單片機(jī)U1(見圖4)是PIC18F25K80單片機(jī)芯片，共28個(gè)引腳，從MCLR/RE3引腳起逆時(shí)針順序編號(hào)，依次記作1號(hào)引腳～28號(hào)引腳；所述接線端子J1是單片機(jī)編程接口且用于調(diào)試程序用的接線端子，有6個(gè)引腳，標(biāo)號(hào)記作1號(hào)接口～6號(hào)接口；所述單片機(jī)U1的2號(hào)引腳、3號(hào)引腳、4號(hào)引腳、5號(hào)引腳、7號(hào)引腳、21號(hào)引腳和22號(hào)引腳分別連接電壓信號(hào)采集電路I中電阻R101、電壓信號(hào)采集電路II中電阻R102、電壓信號(hào)采集電路III中電阻R103、電壓信號(hào)采集電路IV中電阻R104、電壓信號(hào)采集電路V中電阻R105、電壓信號(hào)采集電路VI中電阻R106、電壓信號(hào)采集電路VII中電阻R107；所述單片機(jī)U1的6號(hào)引腳與電容C10的一端連接；所述單片機(jī)U1的8號(hào)引腳接地；所述單片機(jī)U1的9號(hào)引腳和10號(hào)引腳連接分別與晶振Y1的兩端連接；所述單片機(jī)U1的1號(hào)引腳與電阻R28的一端連接；所述接線端子J1的1號(hào)接口與電阻R28的另一端連接；所述接線端子J1的1號(hào)接口與電容C3的一端連接；所述接線端子J1的1號(hào)接口與電阻R1的一端連接；所述接線端子J1的2號(hào)接口連接電源VCC；其3號(hào)接口接地，4號(hào)接口接單片機(jī)U1的28引腳，5號(hào)接口接單片機(jī)U1的27號(hào)引腳；所述單片機(jī)U1的26號(hào)引腳與電阻R5的一端連接；所述單片機(jī)U1的19號(hào)引腳接地；所述單片機(jī)U1有輸入輸出引腳，即2號(hào)～5號(hào)引腳、7號(hào)引腳、21號(hào)～28號(hào)引腳、11號(hào)～18號(hào)引腳，其中11號(hào)～18號(hào)引腳分別與撥碼開關(guān)單元的8位手動(dòng)選擇開關(guān)連接。

所述晶振Y1晶振選擇16MHz，構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)。

所示穩(wěn)壓電路單元(見圖2)是由電容C4、電容C5、電容CV2、電容CV3、二極管D1、二極管D2、接線端子J2、接線端子J4、電源芯片MC7805 和電源芯片MC7815構(gòu)成；所述電容C4正極端連接電源VCC，負(fù)極端接地；所述電容C5正極端連接+15V電源，負(fù)極端接地；所述電容CV2正極端連接+24V直流電源，負(fù)極端接地；所述電容CV3正極端連接連接+24V直流電源，負(fù)極端接地；所述二極管D1的負(fù)極與電源芯片MC7805的電壓輸入口Vin端子連接，其正極端與接口端子J2連接；所述二極管D2的負(fù)極與電源芯片MC7815的電壓輸入口Vin端子連接，其正極端與接口端子J2連接；所述接線端子J2的端子還與地、單片機(jī)U1連接；所述接線端子J2的端子還有兩個(gè)置空的端子；所述接線端子J4的端子分別與接線端子J2的非置空端子連接；所述電源芯片MC7805電壓輸出口Vout輸出+5V電壓，其GND口接地；所述電源芯片MC7815的電壓輸出口Vout輸出+15V電壓，其GND口接地。

所述撥碼開關(guān)單元(見圖2)為8位手動(dòng)選擇開關(guān)，由8位獨(dú)立開關(guān)組成，每一位手動(dòng)選擇開關(guān)分別與單片機(jī)U1的8個(gè)I/O引腳相連。

所述數(shù)據(jù)傳輸電路單元(見圖5)包括通訊收發(fā)芯片U6、分壓電阻R2、分壓電阻R3、共模濾波電感L3、CAN總線濾波放大電路、瞬態(tài)抑制二極管Z1、瞬態(tài)抑制二極管Z2、保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2構(gòu)成；所述分壓電阻R2的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6和單片機(jī)U1連接；所述分壓電阻R3的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6和單片機(jī)U1連接；所述通訊收發(fā)芯片U6與共模濾波電感L3連接；所述CAN總線濾波放大電路的輸入端與共模濾波電感L3連接，其輸出端分別與瞬態(tài)抑制二極管Z1、瞬態(tài)抑制二極管Z2、保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2連接。

所述CAN總線濾波放大電路(見圖5、圖6)是由電容C6、電容C7、電容C8、電阻R10、電阻R11、電阻R12和電阻R13構(gòu)成；所述通訊收發(fā)芯片U6(見圖5)是型號(hào)為TJA1040的CAN收發(fā)芯片；所述TJA1040通訊芯片與單片機(jī)PIC18F25K80的通訊接口之間是CAN總線通訊方式連接；所述通訊收發(fā)芯片U6有8個(gè)管腳，分別記作1號(hào)管腳～8號(hào)管腳；所述分壓電阻R2的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6的1號(hào)管腳和單片機(jī)U1的23號(hào)引腳連接；所述分壓電阻R3的兩端分別與通訊收發(fā)芯片U6的4號(hào)管腳和單片機(jī)U1的24號(hào)引腳連接；所述通訊收發(fā)芯片U6的2號(hào)管腳接地，3號(hào)管腳接電源VCC，8號(hào)管腳接地；所述通訊收發(fā)芯片U6的6號(hào)引腳和7號(hào)引腳分別與共模濾波電感L3連接；所述電容C6的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端接地；所述電容C7一端與共模濾波電感L3連接，其另一端接地；所述電阻R10一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與電容C8的一端連接，電容C8另一端接地；所述R11一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與電容C8的一端連接；所述R12的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與瞬態(tài)抑制二極管Z1的一端連接，瞬態(tài)抑制二極管Z1的另一端接地；所述R13的一端與共模濾波電感L3連接，其另一端與瞬態(tài)抑制二極管Z2的一端連接，瞬態(tài)抑制二極管Z2的另一端接地；所述保險(xiǎn)F1的一端與瞬態(tài)抑制二極管Z1連接，其另一端接接線端子J2；所述保險(xiǎn)F2的與瞬態(tài)抑制二極管Z2連接，其另一端與接線端子J2連接(見圖2)。

所述共模濾波電感L3(見圖5)有4個(gè)端子，分別記作1號(hào)端子～4號(hào)端子；所述共模濾波電感L3的1號(hào)端子、2號(hào)端子、3號(hào)端子、4號(hào)端子分別與通訊收發(fā)芯片U6的7號(hào)管腳、電容C6、電容C7、通訊收發(fā)芯片U6的6號(hào)管腳連接；所述共模濾波電感L3的2號(hào)端子和3號(hào)端子還分別與電阻R10 和電阻R11連接；所述共模濾波電感L3的2號(hào)端子和3號(hào)端子還分別與電阻R12和電阻R13連接(見圖5)。

本實(shí)用新型以一個(gè)實(shí)際光伏發(fā)電系統(tǒng)為例，該光伏發(fā)電系統(tǒng)是6*4維光伏陣列構(gòu)成，4條支路，每條支路由6塊太陽(yáng)能發(fā)光板組成，6個(gè)串聯(lián)成一組。每塊太陽(yáng)能發(fā)光板額定輸出電壓為50伏，串聯(lián)后每組額定輸出電壓為300伏。本檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)每塊太陽(yáng)能板的輸出電壓，每組電壓通過單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理得知每個(gè)光伏組件的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)每塊太陽(yáng)能板進(jìn)行編號(hào)，通過CAN總線將數(shù)據(jù)結(jié)果上傳至上位機(jī)，可以清楚地了解光伏系統(tǒng)中的故障位置。

結(jié)合附圖對(duì)其進(jìn)行介紹：

本實(shí)用新型電路原理圖如圖1圖2所示：

1、電壓信號(hào)采集電路單元

如圖3所示電壓信號(hào)采集電路單元由7個(gè)霍爾傳感器組成，(圖3中H1-H7為霍爾傳感器)。霍爾傳感器H1、霍爾傳感器H2、霍爾傳感器H3、霍爾傳感器H4、霍爾傳感器H5、霍爾傳感器H6檢測(cè)單塊太陽(yáng)能電池板電壓，額定輸入+/-50伏直流電壓，霍爾傳感器H7檢測(cè)串聯(lián)后的太陽(yáng)能電池板總電壓，其額定輸入電壓為0-300伏，霍爾傳感器H信號(hào)輸入端連接有接線端子J，接線端子J直接和太陽(yáng)能電池板相連，霍爾傳感器H額定輸出0-5伏直流電壓，霍爾傳感器H輸出端鏈接一個(gè)電阻R，達(dá)到保護(hù)電路的目的，霍爾傳感器H輸出信號(hào)經(jīng)電阻R連接到單片機(jī)的A/D引腳，傳感器使用+15V直流電源供電。

2、數(shù)據(jù)處理電路單元

數(shù)據(jù)處理部分主要由單片機(jī)構(gòu)成，其電路如圖4，單片機(jī)U1的1號(hào)引腳用于供電，外接分壓電阻和穩(wěn)壓電路，單片機(jī)U1采用+5V電源供電，由MC7805電源芯片提供。單片機(jī)U1的28號(hào)引腳、27號(hào)引腳連接至接線端子J1用于程序編寫，單片機(jī)U1的26號(hào)引腳接LED燈L2用于系統(tǒng)運(yùn)行指示，單片機(jī)U1的2號(hào)引腳、3號(hào)引腳、4號(hào)引腳、5號(hào)引腳、7號(hào)引腳、21號(hào)引腳、22號(hào)引腳是單片機(jī)U1的A/D引腳。

單片機(jī)U1的2號(hào)引腳連接霍爾傳感器H1、單片機(jī)U1的3號(hào)引腳連接霍爾傳感器H2、單片機(jī)U1的4號(hào)引腳連接霍爾傳感器H3、單片機(jī)U1的5號(hào)引腳連接霍爾傳感器H4、單片機(jī)U1的7號(hào)引腳連接霍爾傳感器H5、單片機(jī)U1的21號(hào)引腳連接霍爾傳感器H6、單片機(jī)U1的22號(hào)引腳連接霍爾傳感器H7；單片機(jī)U1的9號(hào)引腳、單片機(jī)U1的10號(hào)引腳連接晶振Y1構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)，單片機(jī)U1的23號(hào)引腳連接數(shù)據(jù)傳輸電路中的分壓電阻R2，單片機(jī)U1的24號(hào)引腳連接數(shù)據(jù)傳輸電路中的分壓電阻R3。

3、CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元

CAN總線數(shù)據(jù)傳輸部分電路原理圖如圖5所示，本部分電路主要圍繞通訊收發(fā)芯片U6、分壓電阻R2、分壓電阻R3、共模濾波電感L3、CAN總線濾波放大電路、瞬態(tài)抑制二極管Z1、瞬態(tài)抑制二極管Z2、保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2構(gòu)成，通訊收發(fā)芯片U6用于CAN總線協(xié)議的轉(zhuǎn)換，上述U6的1號(hào)管腳和4號(hào)管腳為TX和RX，用于和單片機(jī)U1之間的數(shù)據(jù)交互，分壓電阻R2、分壓電阻R3連接在通訊收發(fā)芯片U6和單片機(jī)U1之間，起到保護(hù)電路的作用。通訊收發(fā)芯片U6的6號(hào)管腳、7號(hào)管腳為CAN總線數(shù)據(jù)連接引腳，在U6的6號(hào)管腳、7號(hào)管腳外部鏈接共模濾波電感L3，共模濾波電感L3在電路中起到抗干擾的作用，如圖6所示，這部分電路在CAN總線傳輸電路中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波放大，上述瞬態(tài)抑制二極管Z1、瞬態(tài)抑制二極管Z2是一種限壓型的過電壓保護(hù)器件,在電路中把過高的電壓限制在一個(gè)安全范圍之內(nèi)，從而起到保護(hù)后面電路的作用。保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2防止過高的電壓從外部涌入電路，用來保護(hù)電路中其他電子器件。OCANH、OCANL為CAN總線與外部連接端，連接至接線端子J2，用來進(jìn)行和上位機(jī)之間的通訊。

具體工作過程如下：

①將外部24V直流電源通過穩(wěn)壓電路單元接入接線端子J2的一端，接線端子J2一端與電源芯片MC7805和MC7815(見圖2)相連，MC7805將24V電源轉(zhuǎn)化為+5V，MC7815將24V電源轉(zhuǎn)化為+15V；+5V直流電源用于為單片機(jī)供電，+15V直流電源用于為霍爾傳感器供電，電源部分為通用電路(見圖2)；

②由電壓信號(hào)采集電路單元中的霍爾傳感器采集太陽(yáng)能電池板的電壓(見圖1、見圖2)，每個(gè)單塊太陽(yáng)能電池板電壓分別鏈接至上述電壓信號(hào)采集電路I、電壓信號(hào)采集電路II、電壓信號(hào)采集電路III、電壓信號(hào)采集電路IV、電壓信號(hào)采集電路V、電壓信號(hào)采集電路VI，太陽(yáng)能電池板串聯(lián)后總電壓鏈接至電壓信號(hào)采集電路VII；電壓信號(hào)采集電路中的霍爾傳感器H(H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7)通過接線端子J(J5、J6、J7、J8、J9、J10、J11)與太陽(yáng)能電池板相連(見圖3)，霍爾傳感器H得到太陽(yáng)能電池板的電壓后內(nèi)部產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，得到0-5V的電壓信號(hào)，上述電壓信號(hào)流向數(shù)據(jù)處理電路中的單片機(jī)U1(見圖4)，在U1與每個(gè)霍爾傳感器之間放置有分壓電阻R(R101、R102、R103、R104、R105、R106、R107)(見圖3)，電阻R起到分壓作用，防止出現(xiàn)過高的感應(yīng)電壓損壞單片機(jī)。

③數(shù)據(jù)處理電路中的單片機(jī)U1接收到霍爾傳感器H輸出的電壓信號(hào)，單片機(jī)U1內(nèi)部A/D模塊對(duì)其進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過單片機(jī)U1的內(nèi)部程序按照如下公式進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和相應(yīng)分析處理：

被測(cè)電壓＝((ad結(jié)果采樣)*基準(zhǔn))/AD位數(shù)，8位AD位數(shù)＝256

得到的檢測(cè)結(jié)果存儲(chǔ)至單片機(jī)U1的內(nèi)部寄存器，再由其內(nèi)部的ECAN模塊將檢測(cè)結(jié)果通過CAN總線技術(shù)輸出給CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元；單片機(jī)U1內(nèi)部的ECAN模塊引腳通過CAN總線數(shù)據(jù)傳輸電路單元中的分壓電阻R2、分壓電阻R3與通訊收發(fā)芯片U6相連；所述數(shù)據(jù)處理電路單元中的LED燈L2可分辨單片機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)單片機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)指示燈L2會(huì)閃爍；所述接線端子J1依編程線與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)的USB接口連接，可以通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)U1的程序下載、編寫和運(yùn)行調(diào)試，如圖1和圖3所示結(jié)構(gòu)；

④通過撥碼開關(guān)設(shè)置每個(gè)基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)的站號(hào)，撥碼開關(guān)的每一位與單片機(jī)U1的I/O引腳相連(見圖2)，每一位有開/關(guān)兩種狀態(tài)，手動(dòng)向上撥即為開向單片機(jī)寫1，手動(dòng)向下?lián)芗礊殛P(guān)向單片機(jī)寫0，撥碼開關(guān)的輸出相當(dāng)于一個(gè)8位2進(jìn)制數(shù)，即0000 0000-11111111，手動(dòng)調(diào)節(jié)撥碼開關(guān)的8個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)，生成一個(gè)8位2進(jìn)制數(shù)，即一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的站號(hào)，每個(gè)單獨(dú)的電壓檢測(cè)系統(tǒng)在CAN總線中相當(dāng)于一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)不同的站號(hào)，以此在總線系統(tǒng)里區(qū)分各個(gè)節(jié)點(diǎn)的身份；

如，本實(shí)施例中的基于霍爾電壓傳感器的太陽(yáng)能光伏發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)大系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，該大系統(tǒng)是由4個(gè)這樣的子系統(tǒng)和1個(gè)電流檢測(cè)的子系統(tǒng)構(gòu)成，每個(gè)子系統(tǒng)在CAN總線中是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的站號(hào)就是通過撥碼開關(guān)的開和關(guān)對(duì)其進(jìn)行設(shè)置的；

⑤數(shù)據(jù)傳輸電路單元得到的電壓信號(hào)經(jīng)過分壓電阻R2和分壓電阻R3流向通訊收發(fā)芯片U6，通訊收發(fā)芯片U6自帶CAN總線通訊協(xié)議，在接收到單片機(jī)U1傳輸?shù)碾妷簲?shù)據(jù)后對(duì)其進(jìn)行通訊協(xié)議轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后的電壓數(shù)據(jù)信號(hào)流向共模濾波電感L3，濾除掉信號(hào)中的干擾成分，并經(jīng)過電阻R12和電阻R13的分壓保護(hù)，經(jīng)過瞬態(tài)抑制二極管Z1和瞬態(tài)抑制二極管Z2后流向保險(xiǎn)F1和保險(xiǎn)F2，最終通過接線端子J2和外部CAN總線相連，并通過CAN總線將測(cè)量得到的電壓數(shù)據(jù)上傳至實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，完成整個(gè)檢測(cè)流程(見圖5、圖6)。

本電路可根據(jù)光伏組件的實(shí)際數(shù)量做出具體調(diào)整，可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率，以方便工作人員及時(shí)維護(hù)，從而提高光伏發(fā)電效率，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中有著重要作用。