1方案介紹

燃料電池具有能量轉化效率高、負荷響應快、環境污染少等優點，已逐步被應用于電動汽車、輸配電網等領域。為了實時監測燃料電池的電壓和輸出功率，本方案設計了一套基于GD32F207的燃料電池實時監測系統，通過GD32F207的高性能主頻和高速ADC，可以實時采集燃料電池輸出的電壓、電流和環境溫濕度。系統將采集的數據通過無線模塊發送到上位機并實時顯示，以便深入分析燃料電池性能。

2方案框圖

3設計應用描述及心得總結

在線監測系統下位機通過置于燃料電池正極的直流電流互感器實時采集充放電電流信號。信號調理單元實現將燃料電池電壓、電流信號轉換為GD32F207內部模數轉換（A/D）單元可以接受的電壓信號形式。以GD32F207為核心的嵌入式系統接收該信號，同時接收環境傳感器發送的溫度、濕度信號，在進行初步數據處理后，將電壓、電流以及環境信息通過433MHz無線模塊（UM402）傳輸至上位機作進一步的處理和診斷。

GD32的程序移植也很方便，只是庫函數名稱略有不同，后期會考慮采用GD32來替代應用。

原理圖：

信號調理電路實現燃料電池電流和電壓的采集，待測燃料電池的電壓為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計。

電流采集電路實現將電流轉換為合適的電壓信號（0~3.3V）輸入GD32F207，使其滿足ADC采樣和后處理的要求。信號調理電路包括I-V轉換、低通濾波、程控放大和限幅電路。

需監測的燃料電池輸出的電流為直流，1A以內。T1為霍爾直流電流互感器，其二次側電流經U1構成的I-V轉換電路轉換為電壓V1，C1主要起相位補償作用；V1經由U2A構成的二階低通濾波電路濾除交流成分；V2經由U3構成的程控放大電路轉換為適當的電壓V3，U3可由GPIO通過A0、A1控制，圖中下拉接地；V3經過電壓跟隨器以減小輸出阻抗，連接到GD32F207的PA1。D5和D6對輸入GD32F207 ADC的電壓進行限幅，以免損壞GD32F207。

實際中采用2個電位器代替上述電壓、電流轉換量信號。

DHT11為單總線數字溫濕度傳感器，其數據線直接連接到GD32F207的PG8口。

UM402為433MHz無線串口模塊，其RXD口連接GD32F207的PD5/TX口，可實現將GD32F207發出的數據轉成無線信號發出。PC通過另一塊UM402接收GD32F207發出的數據。

4作品實物圖+視頻