本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种氢燃料发动机高速巡检器控制电路。
背景技术：
巡检器是氢燃料发动机重要的组件之一，它监视着氢燃料电堆每一片的的电压，确保电堆每一片的电压都在正常的范围内，一旦氢燃料电堆任一片的电压出现错误或故障，都将会严重影响氢燃料发动机的正常工作。目前市面上的巡检器，采用一路adc以切换通道的方式采集，中间需要时间等待，以确保不会采到峰值电压，检测时间都比较慢，这样采集的周期很长，多达100ms以上，采出来的数据不是实时的,对此状况，只能用于要求不高的场合。并且，现有的巡检器通常都容易受到外部电磁信号的干扰，影响检测结果的精确度。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种氢燃料发动机高速巡检器控制电路。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种氢燃料发动机高速巡检器控制电路，包括多路差分采样电路、与所述差分采样电路数量相同并一一对应的电压跟随电路、主控制器、电压转换电路、信号屏蔽器和通讯电路，待测电堆的电压加载至所述差分采样电路的输入端，所述差分采样电路的输出端与对应的所述电压跟随电路的输入端电连接，所有所述电压跟随电路的输出端分别与所述主控制器的数据输入端口电连接，所述主控制器的数据输出端口分别与所述通讯电路和信号屏蔽器电连接，所述通讯电路与氢燃料发动机的控制单元电连接，所述电压转换电路的输入端与外部电源电连接，输出端与所述主控制器的电源输入端电连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种氢燃料发动机高速巡检器控制电路，采用多路差分采样电路对不同电堆单体电池片的电压进行差分，并由对应电压跟随电路对差分后的电压差进行缓冲、隔离，抑制了共模干扰，同时通过信号屏蔽器对外部信号进行屏蔽隔离，进一步抑制外部信号干扰，提高了采样精度，再由主控制器根据缓冲、隔离后的电压值计算电堆中单体电池片的电压，通过多路同时采集处理，大大缩短了采集周期，无需多路通道之间进行切换，大大提高了整个巡检器的响应速率，达到了车规级标准。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：
进一步：所述差分采样电路包括差分运算放大器u2，所述差分运算放大器u2的输入端 in和v-分别与两片电堆电连接，并将两片电堆的电压分别加载至所述差分运算放大器u2的输入端 in和v-，所述差分运算放大器的接地端接地，所述差分运算放大器u2的输出端out与所述电压跟随电路的输出端电连接。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述差分采样电路对不同电堆片的电压进行差分，准确计算出不同电堆片的电压差，便于主控制器根据所有差分采样电路输出的电压差进行处理，并将处理后的结果通过通讯模块反馈至氢燃料发动机的控制单元。
进一步：所述差分运算放大器u2采用型号为tl1990的运算放大芯片。
进一步：所述电压跟随电路包括电阻r44、电容c44、电阻r48、电容c48和运算放大器q1，所述运算放大器q1的同相输入端与地之间顺次串联有所述电阻r44和电容c44，所述电阻r44和电容c44的公共端与所述差分采样电路的输出端电连接，所述运算放大器的反向输入端与输出端电连接，所述运算放大器的输出端与地之间还顺次串联有所述电阻r48和电容c48，且所述电阻r48和电容c48的公共端与所述主控制器的数据输入端口电连接。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述电压跟随电路可以对所述差分采样电路输出的电压差进行和缓冲，可以提高带负载能力，能更好的抑制共模干扰，提高采样精度。
进一步：所述运算放大器q1采用型号为tlv4171的运算放大芯片。
进一步：所述氢燃料发动机高速巡检器控制电路还包括报警电路，所述报警电路与所述主控制器电连接。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述报警电路可以在电堆中单体电池片的电压异常时发出报警信息，便于提醒用户及时采取措施，保证安全，降低损失。
进一步：所述通讯电路包括can通讯模块，所述主控制器通过所述can通讯模块与氢燃料发动机的控制单元电连接。
进一步：所述通讯模块还包括485通讯模块，所述主控制器通过所述485通讯模块与氢燃料发动机的控制单元或外部终端电连接，并进行数据交互。
上述进一步方案的有益效果是：485通讯模块可以作为备用通讯模块，在can通讯模块出现故障或者需要与其他外部终端之间进行数据通讯时启动，提高整个巡检器的稳定性，丰富其功能。
附图说明
图1为本实用新型的氢燃料发动机高速巡检器控制电路结构示意图；
图2为本实用新型的差分采样电路结构示意图；
图3为本实用新型的电压跟随电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，一种氢燃料发动机高速巡检器控制电路，包括多路差分采样电路、与所述差分采样电路数量相同并一一对应的电压跟随电路、主控制器、电压转换电路、信号屏蔽器和通讯电路，待测电堆的电压加载至所述差分采样电路的输入端，所述差分采样电路的输出端与对应的所述电压跟随电路的输入端电连接，所有所述电压跟随电路的输出端分别与所述主控制器的数据输入端口电连接，所述主控制器的数据输出端口分别与所述通讯电路和信号屏蔽器电连接，所述通讯电路与氢燃料发动机的控制单元电连接，所述电压转换电路的输入端与外部电源电连接，输出端与所述主控制器的电源输入端电连接。
本实用新型的一种氢燃料发动机高速巡检器控制电路，采用多路差分采样电路对不同电堆单体电池片的电压进行差分，并由对应电压跟随电路对差分后的电压差进行缓冲、隔离，抑制了共模干扰，同时通过信号屏蔽器对外部信号进行屏蔽隔离，进一步抑制外部信号干扰，提高了采样精度，再由主控制器根据缓冲、隔离后的电压值计算电堆中单体电池片的电压，通过多路同时采集处理，大大缩短了采集周期，无需多路通道之间进行切换，大大提高了整个巡检器的响应速率，达到了车规级标准。
在本实用新型提供的实施例中，可以根据外部电源的电压选定电压转换芯片，比如外部电压为24v时，所述电压转换电路采用现有的24v转5v电压转换芯片，具体型号不做限定，只要能将外部电源转换为5v即可。
如图2所示，在本实用新型提供的实施例中，所述差分采样电路包括差分运算放大器u2，所述差分运算放大器u2的输入端 in和v-分别与两片电堆电连接，并将两片电堆的电压分别加载至所述差分运算放大器u2的输入端 in和v-，所述差分运算放大器的接地端接地，所述差分运算放大器的输入端 in和-in之间电连接有电容c3，所述差分运算放大器u2的输出端out与所述电压跟随电路的输出端电连接。
通过所述差分采样电路对不同电堆片的电压进行差分，准确计算出不同电堆片的电压差，便于主控制器根据所有差分采样电路输出的电压差进行处理，并将处理后的结果通过通讯模块反馈至氢燃料发动机的控制单元。
优选地，在本实用新型提供的实施例中，所述差分运算放大器u2采用型号为tl1990的运算放大芯片。
如图3所示，在本实用新型提供的实施例中，所述电压跟随电路包括电阻r44、电容c44、电阻r48、电容c48和运算放大器q1，所述运算放大器q1的同相输入端与地之间顺次串联有所述电阻r44和电容c44，所述电阻r44和电容c44的公共端与所述差分采样电路的输出端电连接，所述运算放大器的反向输入端与输出端电连接，所述运算放大器的输出端与地之间还顺次串联有所述电阻r48和电容c48，且所述电阻r48和电容c48的公共端与所述主控制器的数据输入端口电连接。
通过所述电压跟随电路可以对所述差分采样电路输出的电压差进行和缓冲，可以提高带负载能力，能更好的抑制共模干扰，提高采样精度。
优选地，在本实用新型提供的实施例中，所述运算放大器q1采用型号为tlv4171的运算放大芯片。
在本实用新型提供的实施例中，所述主控制器可以采用51系列单片机、arm处理器等微处理器本实用新型中不做任何限定，这些皆在本实用新型的保护范围内。
优选地，在本实用新型提供的实施例中，所述氢燃料发动机高速巡检器控制电路还包括报警电路，所述报警电路与所述主控制器电连接。通过所述报警电路可以在电堆中单体电池片的电压异常时发出报警信息，便于提醒用户及时采取措施，保证安全，降低损失。实际中，所述报警电路为声光报警器，并以指示灯闪烁、屏幕显示、语音播报和振动中的至少一种方式向用户提示电堆中单体电池片的电压异常。
在本实用新型提供的实施例中，所述通讯电路包括can通讯模块，所述主控制器通过所述can通讯模块与氢燃料发动机的控制单元电连接。
优选地，在本实用新型提供的实施例中，所述通讯电路还包括485通讯模块，所述主控制器通过所述485通讯模块与氢燃料发动机的控制单元或外部终端电连接，并进行数据交互。
485通讯模块可以作为备用通讯模块，在can通讯模块出现故障或者需要与其他外部终端之间进行数据通讯时启动，提高整个巡检器的稳定性，丰富其功能。
下面将详细介绍本实用新型的氢燃料发动机高速巡检器控制电路的工作原理：
24路差分采样电路对电堆中两片单体电池的电压进行差分，每一路差分采样电路将差分后得到的电压差信号输出至对应的电压跟随电路，电压跟随电路对所述电压差信号进行隔离和缓冲，使电压差信号更稳定的输送给主控制器，主控器对所有24路电压差信息进行处理，包括去除最大值和最小值，然后将剩余的去平均值信号，最后将平均值信号通过所述can模块以250k的波特率、10ms/次的速度发送至氢燃料发动机的控制单元，完成对氢燃料发动机电堆的巡检。
本实用新型的氢燃料发动机高速巡检器控制电路，采用多路差分采样运放电路采集，并由一个主控制器对多路差分后的电压差信号进行处理，采样周期可以达到1ms，以can通讯的方式返回氢燃料发动机的控制单元，比市面上的巡检器快出了25倍同时确保了精度，完全达到车规级标准。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种氢燃料发动机高速巡检器控制电路，其特征在于：包括多路差分采样电路、与所述差分采样电路数量相同并一一对应的电压跟随电路、主控制器、电压转换电路、信号屏蔽器和通讯电路，待测电堆的电压加载至所述差分采样电路的输入端，所述差分采样电路的输出端与对应的所述电压跟随电路的输入端电连接，所有所述电压跟随电路的输出端分别与所述主控制器的数据输入端口电连接，所述主控制器的数据输出端口分别与所述通讯电路和信号屏蔽器电连接，所述通讯电路与氢燃料发动机的控制单元电连接，所述电压转换电路的输入端与外部电源电连接，输出端与所述主控制器的电源输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的氢燃料发动机高速巡检器控制电路，其特征在于：所述差分采样电路包括差分运算放大器u2，所述差分运算放大器u2的输入端 in和v-分别与两片电堆电连接，并将两片电堆的电压分别加载至所述差分运算放大器u2的输入端 in和v-，所述差分运算放大器的接地端接地，所述差分运算放大器u2的输出端out与所述电压跟随电路的输出端电连接。
3.根据权利要求2所述的氢燃料发动机高速巡检器控制电路，其特征在于：所述差分运算放大器u2采用型号为tl1990的运算放大芯片。
4.根据权利要求1所述的氢燃料发动机高速巡检器控制电路，其特征在于：所述电压跟随电路包括电阻r44、电容c44、电阻r48、电容c48和运算放大器q1，所述运算放大器q1的同相输入端与地之间顺次串联有所述电阻r44和电容c44，所述电阻r44和电容c44的公共端与所述差分采样电路的输出端电连接，所述运算放大器的反向输入端与输出端电连接，所述运算放大器的输出端与地之间还顺次串联有所述电阻r48和电容c48，且所述电阻r48和电容c48的公共端与所述主控制器的数据输入端口电连接。
5.根据权利要求4所述的氢燃料发动机高速巡检器控制电路，其特征在于：所述运算放大器q1采用型号为tlv4171的运算放大芯片。
6.根据权利要求1至5任一项所述的氢燃料发动机高速巡检器控制电路，其特征在于：还包括报警电路，所述报警电路与所述主控制器电连接。
7.根据权利要求1至5任一项所述的氢燃料发动机高速巡检器控制电路，其特征在于：所述通讯电路包括can通讯模块，所述主控制器通过所述can通讯模块与氢燃料发动机的控制单元电连接。
8.根据权利要求7所述的氢燃料发动机高速巡检器控制电路，其特征在于：所述通讯模块还包括485通讯模块，所述主控制器通过所述485通讯模块与氢燃料发动机的控制单元或外部终端电连接，并进行数据交互。
技术总结