罗经鸟锂电池测量仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种罗经鸟锂电池测量仪，属于海洋地震勘探技术领域。该罗经鸟锂电池测量仪包括外壳、用于测量罗经鸟锂电池电量的测量主板和用于与该罗经鸟锂电池连接的电池标准接口，该测量主板设置在该外壳内且与该电池标准接口连接，该电池标准接口设置在该外壳上。本实用新型提供的罗经鸟锂电池测量仪能够准确获得罗经鸟锂电池能为在水下正常工作时的罗经鸟所提供的电压、剩余电量和继续工作天数等信息，由此为罗经鸟锂电池的使用和管理提供了有效的数据支持，同时还提高了测量效率，并且有效提高了罗经鸟锂电池的使用效率，降低了罗经鸟故障率，从而减少了工作艇的施放次数，还节约了生产成本。
【专利说明】
罗经鸟锂电池测量仪
技术领域
[0001]本实用新型涉及海洋地震勘探技术领域，特别涉及罗经鸟锂电池测量仪。
【背景技术】
[0002]罗经鸟和DigiFin系统是目前深海拖缆勘探行业中必不可少的水下设备，其作用是对电缆进行准确定位、控制采集深度和调整电缆之间的距离，在技术标准中对罗经鸟的工作状态要求非常严格。罗经鸟锂电池为用于对罗经鸟提供电能的重要部件，罗经鸟锂电池的带负载能力和电量情况均可直接影响到罗经鸟的工作状态。而该罗经鸟锂电池具有不可充电重复使用、价格昂贵且在生产中消耗量大的缺点。
[0003]目前，国内尚无针对罗经鸟锂电池的专用测量工具。现使用的测量设备均需要配合万用表使用或者是将罗经鸟锂电池装入罗经鸟内进行测量，由此造成了操作不便、装卸麻烦和效率低下等问题。而且由于无法准确获得罗经鸟锂电池为工作状态下的罗经鸟所能提供的具体电压值，也无测量剩余电量的测量功能，以及没有预测剩余工作天数的功能等，因此无法准确把握罗经鸟锂电池的实际电量状态，从而导致了罗经鸟锂电池的利用率低下等问题。
【实用新型内容】
[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本实用新型提供了一种罗经鸟锂电池测量仪。所述技术方案如下:
[0005]本实用新型的一个目的是提供了一种罗经鸟锂电池测量仪。
[0006]根据本实用新型的一个方面，提供了一种罗经鸟锂电池测量仪，所述罗经鸟锂电池测量仪包括外壳、用于测量罗经鸟锂电池电量的测量主板和用于与所述罗经鸟锂电池连接的电池标准接口，所述测量主板设置在所述外壳内且与所述电池标准接口连接，所述电池标准接口设置在所述外壳上。
[0007]具体地，所述测量主板包括依次连接的模拟量输入端、用于对放电过程中的电流进行监控的过流保护电路、用于模拟罗经鸟在水下运动时耗电情况的放电模拟电路、电压采样电路、核心芯片和供电稳压电路。
[0008]进一步地，所述电压采样电路包括彼此连接的分压电阻和运算放大器，所述分压电阻与所述放电模拟电路连接，且所述运算放大器与所述核心芯片连接。
[0009]具体地，所述核心芯片包括用于将来自于所述放电模拟电路中的电压的模拟量转换为数字量的模数转换电路和用于将所述模数转换电路转换得到的电压值进行运算处理判断获得稳定电压值的核心处理电路。
[0010]进一步地，所述核心处理电路与所述供电稳压电路连接，所述模数转换电路与所述运算放大器的一端连接，且所述运算放大器的另一端与所述分压电阻的一端连接，所述分压电阻的另一端与所述放电模拟电路连接。
[0011 ]进一步地，所述模拟量输入端与所述电池标准接口连接，所述电池标准接口包括一对第一电池组针、一对第二电池组针、一对接地针和接口主体，所有的第一电池组针、第二电池组针和接地针均设置在所述接口主体上。
[0012]具体地，所述一对第一电池组针和一对接地针分别设置在所述一对第二电池组针的相对两侧，且所述罗经鸟锂电池包括第一电池组和第二电池组，所述一对第一电池组针一端与所述第一电池组连接，所述一对第二电池组针的一端与所述第二电池组连接，所述一对接地针的一端接地，且所述一对第一电池组针、一对第二电池组针和一对接地针的另一端分别通过导线与所述模拟量输入端连接。
[0013]进一步地，所述外壳包括彼此对应连接的第一壳体和第二壳体，所述测量主板设置在所述第二壳体内，在所述第一壳体上设置有显示屏和复位按钮，所述显示屏和复位按钮均与所述测量主板连接。
[0014]进一步地，所述电池标准接口设置在所述第二壳体的侧面上，且所述显示屏通过所述测量主板的液晶显示接口电路与所述核心芯片连接。
[0015]进一步地，所述显示屏、复位按钮和电源开关均设置在所述第一壳体的上表面上，且所述显示屏设置在所述复位按钮和电源开关的上方，所述复位按钮和电源开关彼此并排设置。
[0016]具体地，在所述第二壳体内还容纳有供电电源，所述供电电源分别与所述供电稳压电路和电源开关连接。
[0017]本实用新型提供的技术方案的有益效果是:
[0018](I)本实用新型提供的罗经鸟锂电池测量仪能够准确获得罗经鸟锂电池能为在水下正常工作时的罗经鸟所提供的电压、剩余电量和继续工作天数等信息，由此为罗经鸟锂电池的使用和管理提供了有效的数据支持，同时还提高了测量效率；
[0019](2)本实用新型提供的罗经鸟锂电池测量仪有效提高了罗经鸟锂电池的使用效率，且降低了罗经鸟故障率，从而减少了工作艇的施放次数，同时还节约了生产成本。
【附图说明】
[0020]图1是根据本实用新型的一个实施例的罗经鸟锂电池测量仪的结构示意图；
[0021]图2是图1所示的测量主板和供电电源设置在第二壳体中的结构示意图；
[0022]图3是图1所示的第一壳体的结构示意图；
[0023]图4是图1所示的电池标准接口设置在第二壳体上的结构示意图；
[0024]图5是图1所示的罗经鸟锂电池测量仪的原理框图。
[0025]其中，100罗经鸟锂电池测量仪，10外壳，11第一壳体，111显示屏，112复位按钮，113电源开关，12第二壳体，121供电电源，20测量主板，21模拟量输入端，22过流保护电路，23放电模拟电路，24电压采样电路，25核心芯片，251模数转换电路，252核心处理电路，26供电稳压电路，27液晶显示接口电路，28电源输入接口端，30电池标准接口，31第一电池组针，32第二电池组针，33接地针，34接口主体。
【具体实施方式】
[0026]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0027]参见图1，其示出了根据本实用新型的一个实施例的罗经鸟锂电池测量仪100。结合图2所示，罗经鸟锂电池测量仪100包括外壳10、用于测量罗经鸟锂电池电量的测量主板20和用于与罗经鸟锂电池连接的电池标准接口 30，测量主板20设置在外壳10内且与电池标准接口 30连接，电池标准接口 30设置在外壳1上。
[0028]在本实用新型的一个示例中，外壳10包括彼此对应连接的第一壳体11和第二壳体12，第一壳体11设置在第二壳体12的上方，且第一壳体11与第二壳体12彼此通过例如螺丝、螺栓彼此固定连接。结合图1至图3所示，测量主板20和供电电源121均设置在第二壳体12内，且在第一壳体11上设置有显示屏111、复位按钮112和电源开关113，显示屏111、复位按钮112和供电电源121均与测量主板20连接。在本实用新型的另一示例中，显示屏111设置在液晶显示模块中，该液晶显示模块通过例如螺栓或者螺丝等固定在第一壳体11的上表面上，在显示屏(例如液晶显示屏)的下方的第一壳体11的上表面上还并排设置有复位按钮112和电源开关(例如带自锁功能的电源开关)113，电源开关113与供电电源121连接。
[0029]在本实用新型的还一示例中，在第二壳体12的侧面上设置有电池标准接口30，罗经鸟锂电池(未示出)通过插拔的方式与电池标准接口 30连接。如图4所示，电池标准接口30包括一对第一电池组针31、一对第二电池组针32、一对接地针33和接口主体34，且所有的第一电池组针31、第二电池组针32和接地针33均设置在接口主体34上。
[0030]结合图1和图4所示，一对第二电池组针32设置在接口主体34的中间部位，一对第一电池组针31和一对接地针33分别设置在一对第二电池组针32的相对两侧。也就是说，所有的第一电池组针31均设置在所有的第二电池组针32的如图4所在页面中的左侧，所有的接地针33均设置在所有的第二电池组针32的如图4所示的页面中的右侧。本领域技术人员应当明白，第一电池组针、第二电池组针和接地针的位置可以根据实际需要进行相应的调整，本示例仅是一种说明性示例，本领域技术人员不应当理解为对本实用新型的一种限制。[0031 ]结合图1、图2和图5所示，测量主板20包括依次连接的模拟量输入端21、过流保护电路22、放电模拟电路23、电压采样电路24、核心芯片25、供电稳压电路26和液晶显示接口电路27。具体地，模拟量输入端21通过三根导线(未示出)分别与所有的第一电池组针31、所有的第二电池组针32和所有的接地针33的一端连接，而所有的第一电池组针31的另一端均与罗经鸟锂电池中的第一电池组连接，所有的第二电池组针32的另一端均与罗经鸟锂电池中的第二电池组连接，且所有的接地针33的另一端均接地。这样，测量主板20就可以对一块罗经鸟锂电池内部的两个电池组同时进行测量。
[0032]如图5所示，电压采样电路24包括彼此连接的分压电阻(未示出)和运算放大器(未示出)。为了缩小电路板的尺寸，将模数转换电路(AD转换电路)251和核心处理电路252均集成在核心芯片25上。在本实用新型的一个示例中，核心芯片25为MSP430F149芯片，该芯片在待命模式下的工作电流仅为1.8u A。具体地，分压电阻的一端与放电模拟电路连接，分压电阻的另一端与运算放大器的一端连接，运算放大器的另一端与模数转换电路(AD转换电路)251连接，核心处理电路252与供电稳压电路26连接。在本实用新型的另一示例中，供电稳压电路26通过电源输入端口 28与供电电源连接，且供电电源连接有电源开关，同时核心芯片25还与液晶显示接口电路27的一端连接，液晶显示接口电路的另一端与显示屏111连接。[0033 ]当罗经鸟锂电池(未示出)通过电池标准接口 30与两路模拟量输入端21连接，之后通过两路模拟量输入端21与过流保护电路22连接，这样罗经鸟锂电池中的第一电池组和第二电池组均与过流保护电路22和放电模拟电路23构成了闭合回路，此时，过流保护电路22将对整个测量主板20电路放电过程中的电流进行监控，同时放电模拟电路23将用于模拟罗经鸟在水下运动时的耗电情况。由此，此时所流经整个闭合回路的电流与罗经鸟在水下工作时流经电池的电流相近，从而此时所测得的罗经鸟锂电池中的端电压即为罗经鸟所能够使用的工作电压。
[0034]在过流保护电路22的监控的过程中，当电路中的电流达到2A时，过流保护电路22自动切断电路以对电路板进行保护，从而防止了电池放电电流过大而造成的电池损坏。在本实用新型的一个示例中，测量主板20中所模拟的罗经鸟在水下工作时的放电电阻为51欧姆5瓦特的水泥电阻。
[0035]放电模拟电路23通过分压电阻使电压衰减三分之二，并使得衰减后的电压通过运算放大器送到模数转换电路(AD转换电路)251中，之后模数转换电路251将运算放大器所传输的电压的模拟量转换成数字量。由于模数转换电路251和核心处理电路252均集成在核心芯片MSP430F149中，这样在模数转换电路251将电压的模拟量转换为数字量后，核心芯片MSP430F149将同时用作核心处理电路252对转换得到的数字量的电压值进行运算处理判断并获得稳定准确的电压值。在本实用新型的一个示例中，模数转换电路251为十二位的ADC，其具有测量精度高和分辨率高等优点。
[0036]此时，在实验室利用VisualBasic语言编写的上位机软件通过串口与模拟罗经鸟锂电池放电电路进行通信，将罗经鸟锂电池的放电电压，放电电流、耗电量和放电时间进行实时采集记录，并以文件的形式保存到上位机内；之后在经过大量的数据采集后，对所采集到的所有数据进行数据分析，并得到罗经鸟锂电池的电压与电量关系的数学模型和电压与能量关系数学模型;然后在测量主板20的运算处理电路程序代码中调用罗经鸟锂电池电压与电量的关系数学模型和电压与能量关系的数学模型，并进行分析处理后得到罗经鸟锂电池的剩余电量和剩余能量;再将罗经鸟锂电池的剩余能量与罗经鸟的日耗电量作为已知量带入工作天数计算公式中，计算得到罗经鸟能够继续工作的天数;最后将被测量的罗经鸟锂电池的负载电压、剩余电量和工作天数均通过液晶显示接口电路27传输至显示屏111中并显示在显示屏(例如液晶显示屏)111上。在本实用新型的另一示例中，显示屏111为LCD12864型号的液晶显示屏。在本实用新型的还一示例中，为了提高兼容性设计了供电选择开关，该供电选择开关可以选择3.3V的液晶模块和5.0V的液晶模块。
[0037]在使用时，手动按下电源开关113使罗经鸟锂电池测量仪100进入启动状态，之后将待测的罗经鸟锂电池连接到电池标准接口 30上。在等待数秒钟之后，罗经鸟锂电池测量仪100将被测的罗经鸟锂电池能为罗经鸟在水下正常工作时所提供的工作电压、剩余电量和能够继续工作的天数均显示在液晶显示屏111上，至此完成了一块罗经鸟锂电池的测量工作。
[0038]本实用新型提供的技术方案的有益效果是:
[0039](I)本实用新型提供的罗经鸟锂电池测量仪能够准确获得罗经鸟锂电池能为在水下正常工作时的罗经鸟所提供的电压、剩余电量和继续工作天数等信息，由此为罗经鸟锂电池的使用和管理提供了有效的数据支持，同时还提高了测量效率；
[0040](2)本实用新型提供的罗经鸟锂电池测量仪有效提高了罗经鸟锂电池的使用效率，且降低了罗经鸟故障率，从而减少了工作艇的施放次数，同时还节约了生产成本。
[0041]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。
【主权项】
1.一种罗经鸟锂电池测量仪，其特征在于， 所述罗经鸟锂电池测量仪包括外壳、用于测量罗经鸟锂电池电量的测量主板和用于与所述罗经鸟锂电池连接的电池标准接口，所述测量主板设置在所述外壳内且与所述电池标准接口连接，所述电池标准接口设置在所述外壳上。2.根据权利要求1所述的罗经鸟锂电池测量仪，其特征在于， 所述测量主板包括依次连接的模拟量输入端、用于对放电过程中的电流进行监控的过流保护电路、用于模拟罗经鸟在水下运动时耗电情况的放电模拟电路、电压采样电路、核心芯片和供电稳压电路。3.根据权利要求2所述的罗经鸟锂电池测量仪，其特征在于， 所述电压采样电路包括彼此连接的分压电阻和运算放大器，所述分压电阻与所述放电模拟电路连接，且所述运算放大器与所述核心芯片连接。4.根据权利要求3所述的罗经鸟锂电池测量仪，其特征在于， 所述核心芯片包括用于将来自于所述放电模拟电路中的电压的模拟量转换为数字量的模数转换电路和用于将所述模数转换电路转换得到的电压值进行运算处理判断获得稳定电压值的核心处理电路。5.根据权利要求4所述的罗经鸟锂电池测量仪，其特征在于， 所述核心处理电路与所述供电稳压电路连接，所述模数转换电路与所述运算放大器的一端连接，且所述运算放大器的另一端与所述分压电阻的一端连接，所述分压电阻的另一端与所述放电模拟电路连接。6.根据权利要求2-5中任一项所述的罗经鸟锂电池测量仪，其特征在于， 所述模拟量输入端与所述电池标准接口连接，所述电池标准接口包括一对第一电池组针、一对第二电池组针、一对接地针和接口主体，所有的第一电池组针、第二电池组针和接地针均设置在所述接口主体上。7.根据权利要求6所述的罗经鸟锂电池测量仪，其特征在于， 所述一对第一电池组针和一对接地针分别设置在所述一对第二电池组针的相对两侧，且所述罗经鸟锂电池包括第一电池组和第二电池组，所述一对第一电池组针一端与所述第一电池组连接，所述一对第二电池组针的一端与所述第二电池组连接，所述一对接地针的一端接地，且所述一对第一电池组针、一对第二电池组针和一对接地针的另一端分别通过导线与所述模拟量输入端连接。8.根据权利要求6所述的罗经鸟锂电池测量仪，其特征在于， 所述外壳包括彼此对应连接的第一壳体和第二壳体，所述测量主板设置在所述第二壳体内，在所述第一壳体上设置有显示屏、复位按钮和电源开关，所述显示屏和复位按钮均与所述测量主板连接。9.根据权利要求8所述的罗经鸟锂电池测量仪，其特征在于， 所述电池标准接口设置在所述第二壳体的侧面上，且所述显示屏通过所述测量主板的液晶显示接口电路与所述核心芯片连接。10.根据权利要求8所述的罗经鸟锂电池测量仪，其特征在于， 所述显示屏、复位按钮和电源开关均设置在所述第一壳体的上表面上，且所述显示屏设置在所述复位按钮和电源开关的上方，所述复位按钮和电源开关彼此并排设置。11.根据权利要求8所述罗经鸟锂电池测量仪，其特征在于， 在所述第二壳体内还容纳有供电电源，所述供电电源分别与所述供电稳压电路和电源开关连接。
【文档编号】G01R31/36GK205484736SQ201620262282
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】刘永正, 耿少波, 徐朝红, 吕仓库, 郭记峰
【申请人】中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司