在某裝備的研制過程中，為保障裝備效能的正常發(fā)揮，需要實時掌握其內(nèi)部集成的鉛酸蓄電池組的工作狀態(tài)，主要狀態(tài)參數(shù)包括電池組電壓和充放電電流，要求監(jiān)控系統(tǒng)做到精度高、可靠、簡單。具體參數(shù)指標是：蓄電池組標稱值DC24V，充放電電流在5A以內(nèi)。電壓檢測精度要求0.01V，電流檢測精度要求0.01A，即小數(shù)點后保證兩位有效數(shù)字。據(jù)此本文設計了基于STM32F103VB嵌入式控制器為核心的信號處理、采樣和計算的軟硬件控制系統(tǒng)。

　　采用LA28-NP電流傳感器對充放電電流進行實時檢測。該傳感器是利用霍爾原理的閉環(huán)(補償)電流傳感器，原邊回路和副邊回路之間絕緣，可用于測量直交流脈沖和混合型電流，供電電壓±15 V。系統(tǒng)中采用1000：5的匝比，原邊回路的充放電±5 A電流對應副邊回路的額定電流Is，其有效值為±25 mA。在應用中，感應電流Is通過精密電阻Rm，取得電壓量V1，電阻Rm的取值取決于A／D轉(zhuǎn)換器對于V2的要求。

　　LA28-NP的輸出電流為雙向，即±25 mA的電流信號。在實際工作中，放電時輸出電流為+25 mA，而充電時，輸出電流為-25mA，由此而取得的電壓信號V1相對于地電平也為相應的正負電壓。STM32F103內(nèi)置的ADC電壓輸入范圍為Vref-≤Vin≤Vref+。本設計中Vref-接模擬地，Vref+接2．5 V基準電壓，故ADC輸入范圍為O～2．5 V。目前存在的問題是：STM32F103采用單3．3 V工作，模擬量輸入無法處理反向電壓。在傳統(tǒng)的方式下，如果電阻Rm基準電平端接入地，充電時V1為負電壓，控制器無能為力。針對這個問題，本文設計了所示的累加升壓、跟隨反向信號預處理電路，解決了雙向電流的A／D采樣問題。

　　該設計的基本思想是將雙向電流的電壓變化范圍均控制在0～Vref+范圍內(nèi)。這是以犧牲A／D轉(zhuǎn)換精度為代價的。詳細過程如下：

　�、俅�入電阻Rm=50 Ω，獲得模擬量電壓輸出V1范圍為-1．25～+1．25 V。

　　②利用兩門運算放大器構(gòu)建求和電路，實現(xiàn)V1和+1．25 V基準電壓累加，將V1擴展至0～-2．5 V。再做一次反向跟隨放大，實現(xiàn)電壓反向功能，輸出電壓V2為0～+2．5 V。

　　運算放大器選用通用運放LM324，供電電壓±15V，和電流傳感器LA28-NP采用同一供電電路。

　　取R3=R4=R5=10 kΩ，Vmid=-(1．25+V1)，故Vmid電壓范圍為0～-2．5 V。