一种镍氢、镍镉电池充放电分析器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种镍氢、镍镉电池充放电分析器，包括单片机、LCD显示屏、开关电源供电模块，还包括数控恒流充放电路模块、USB通讯模块、电池电压采集电路，所述单片机信号输出端通过数控恒流充放电路模块与电池连通，所述单片机AN引脚通过电池电压采集电路与电池正极连通。与现有充放电分析器相比较本实用新型具有快速充电、放电检测、循环激活和调节充放电电流大小的功能，用户通过液晶显示屏就可查看电池工作状态，此外还加入了温度传感器实时感知工作温度，避免因电池性能不良造成危险，在不改变电路的情况下可实现四个独立通道同时工作；包含普通镍氢充电器的全部功能；智能程度高，单片机实时监控各项工作状态等特点。
【专利说明】一种镜氢、镜镉电池充放电分析器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种充放电分析器，尤其涉及一种镍氢、镍镉电池充放电分析器。
【背景技术】
[0002]目前镍氢、镍镉电池使用已经相当普及，其具有可反复充电，放电电流大、记忆性低等特点在电动玩具、无绳电话、照相机等电子产品中广泛使用。虽然镍氢、镍镉电池具有很多优点，但由于生产过程中产品质量良莠不齐，在使用一段时间后充电间隔时间明显缩短，用户不得不从新购买新电池，造成环境污染，用户投资成本过高。往往在废弃的电池当中有很大一部分电池是可以正常使用的。一些电池是由于储藏时间太长造成充放电电流减弱，可以通过反复充放电激活电量。另一些电池可能是虚标容量，用户不能及时了解。本系统为用户及时了解电池状态、科学的使用电池提供了解决方案，避免用户重复投资浪费金钱还造成环境污染。
实用新型内容
[0003]针对上述现有技术存在的问题，且用户方便掌握电池的各项性能参数，对长期未使用的电池进行激活操作的镍氢、镍镉电池充放电分析器。
[0004]本实用新型的技术方案是:一种镍氢、镍镉电池充放电分析器，包括单片机、LCD显示屏、开关电源供电模块，还包括数控恒流充放电路模块、USB通讯模块、电池电压采集电路，所述单片机信号输出端通过数控恒流充放电路模块与电池连通，所述单片机AN引脚通过电池电压采集电路与电池正极连通；
[0005]作为优选，所述数控恒流充放电路模块由基准电压源、D/A转换器、控制电路和充放电电路组成，所述基准电压源电信号通过D/A转换器、控制电路与充放电电路电连接；
[0006]作为优选，所述充放电电路包括采样电阻R7、N沟道场效应管、P沟道场效应管，以及待充电电池，所述采样电阻R7、N沟道场效应管、P沟道场效应管、待充电电池依次串联；
[0007]作为优选，所述控制电路包括采样电阻R2、采样电阻R3、采样电阻R4、采样电阻R6、安全电阻R5、运算放大器，所述采用采样电阻R2 —端与基准电压源电连接，其另一端与运算放大器的正输入端电连接，所述采样电阻R3 —端与D/A转换器连接，其另一端与运算放大器负输入端电连接，所述采样电阻R4 —端与采样电阻R7输入端连接，其另一端与运算放大器正输入端电连接，所述采样电阻R6—端与采样电阻R7输出端连接，其另一端与运算放大器负输入端电连接，所述运算放大器的输出端通过安全电阻R5与充放电电路的N沟道场效应管、P沟道场效应管连通；
[0008]作为优选，所述D/A转换器为串行四路转换器，其四路通道上分别接有一组控制电路和充放电电路；
[0009]作为优选，还包括段式IXD驱动模块，所述单片机通过段式IXD驱动模块与IXD显示屏连通；
[0010]作为优选，还包括上位机，所述单片机的通讯信号输出端通过USB通讯模块或USB接口通讯模块与上位机连通；
[0011]作为优选，所述单片机上还设有键盘电路模块、工作状态显示模块、温度传感器模块、异常状态报警模块，所述键盘电路模块、工作状态显示模块、温度传感器模块、异常状态报警模块分别与单片机连通。
[0012]本实用新型的有益效果是:本实用新型具有快速充电、放电检测、循环激活和调节充放电电流大小的功能，用户通过液晶显示屏就可查看电池工作状态。对于较专业的用户还提供了上位机，可以通过电脑联机实施查看工作状态，数据保存至本机供分析用途。此外还加入了温度传感器实时感知工作温度，避免因电池性能不良造成危险。成本低廉，在不改变电路的情况下可实现四个独立通道同时工作；功能强大，包含普通镍氢充电器的全部功能。此产品的推广可为国家减少大量社会成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型系统结构框图；
[0014]图2为开关稳压电路原理图；
[0015]图3为电池电压采集模块电路原理图；
[0016]图4为数控恒流充放电电路原理图；
[0017]图5为段式IXD显示驱动模电路原理图；
[0018]图6为键盘电路原理图；
[0019]图7为状态指示灯模块电路原理图
[0020]图8为USB通讯模块电路原理图。
【具体实施方式】
[0021]实施例:作为本实用新型的一种实施方式，如图1所示一种镍氢、镍镉电池充放电分析器，包括单片机、IXD显示屏、开关电源供电模块，还包括数控恒流充放电路模块、USB通讯模块、电池电压采集电路，所述单片机信号输出端通过数控恒流充放电路模块与电池连通，所述单片机AN弓丨脚通过电池电压采集电路与电池正极连通。所述数控恒流充放电路模块由基准电压源、D/A转换器、控制电路和充放电电路组成，所述基准电压源电信号通过D/A转换器、控制电路与充放电电路电连接。
[0022]1.开关电路模块
[0023]本系统采用ACT30为核心的开关电路，工作频率65KHz。本电路具有电路简单、输入电压宽、效率高等特点，非常利于设备小型化。稳压部分采用PC817光耦合器和TL431组成的误差检测与反馈电路。Q2，Rll, R12组成输出电流限制电路，当输出电流超过上限时，Q2导通到地，光耦的反馈电流将使ACT30进入打嗝模式。输出端+5V向单片机、IXD显示屏、数控恒流源提供工作电压，+2.5V为电池充电提供电源。开关稳压电路原理图如图2所
/Jn ο
[0024]2.单片机及电池电压采集模块
[0025]PIC16F886单片机是Microchip公司生产的8位中档单片机。内部集成有11路高速10位D/A转换，EEPR0M，异步串行通讯电路，上电复位电路等。其最小系统只需连接晶振电路和电源即可工作。LM385是精密电压基准源为D/A转换器提供2.5V基准电压。采样电池的正极通过连接单片机AN引脚进行D/A转换。本电路转换精度为2.44mV。单片机系统及电池电压采集模块原理图如图3所示。
[0026]3.数控恒流充放电电路
[0027]TLC5620是串行输入四路8位D/A转换器，整个充放电电路可集成到D/A转换器内，可实现I至2倍基准电压输出，采用LM385提供2.5V精密电压基准源。电阻R2、R3、R4、R6、R7采样电阻、N沟道场效应管Q3、P沟道场效应管Q4、运算放大器U3组成恒流源电路，该电路实现了电流采样、采样放大、比较反馈三个功能，可精确实现正负恒流源充放电控制。根据运算放大器虚地的概念，可得出(Vk7-V) XlO = VDACA-2.5，由公式可得电阻R7两端的电压(Vk7-V)只与Vdaca有关，Vk7为电阻R7连接电阻R4导线上的接地电压值，由于无负电源，该位置的电位即为电压值；V为待充电电池两端电压，Vdaca为TLC5620第12引脚输出电压。因此恒流源的电流I= (Vdaca-2.5)/R7/10o放大倍数有利于Vdaca精准调控。当Vdaca高于2.5V时，电源通过Q1、R7向电池BATl恒流充电;当Vdaca低于2.5V时，电池BATl通过R7、Q4恒流放电。电路中运放采用LM324，可实现四个独立通道的电池充放电控制，电路极其简单。单通道数控恒流充放电电路原理图如图4所示。
[0028]其工作主要原理是:使用8位串行D/A转换器作为控制单元，使用2.5V作为D/A输出模拟量的参考电平。单片机通过I/O引脚向D/A转换器发送8位串行数字信号，从DACA引脚输出对应的模拟电压驱动运算放大器组成的恒流源电路。运算放大器组成的恒流源电路的工作原理是Vk7和2.5V基准电压分别通过电阻R4 (1K)，电阻R2 (100K)连接至运算放大器的正输入端V+，根据运算放大器的正输入端V+电流几乎为零，可得(Vk7-V+)/10 =(V+-2.5)/100 ;VDACA和电池电压V分别通过电阻R3 (100K)，R6 (1K)连接至运算放大器的负输入端V_，根据运算放大器的负输入端1电流几乎为零，可得(VDAa-V_)/100 = (V_-V)/10 ；根据运算放大器虚地的概念V+ = V—带入上述公式中，可得(Vk7-V) XlO = Vdaca-2.5。
[0029]镍氢、镍镉充放电检测器需要实现对电池的恒流充电(正向恒流源)和恒流放电(负向恒流源)功能。利用现有技术要实现可正可负的恒流源电路须采用两套独立的电路来完成，电路和程序都非常复杂，产品体积大，可靠性低。为简化电路和降低程序的复杂度，发明的数控恒流充放电电路采用一个四通道8位串行D/A转换器作为控制单元，一个四运算放大器，可实现同时四路数控恒流充放电功能。电路使用元件极少，具有控制精度高、安全可靠、生产调试简便等优点。
[0030]4.段式IXD显示驱动模块
[0031]设备工作过程中通过IXD实时显示工作模式、工作电流、电压、内阻、容量、工作时间等信息，显示内容控制在128段内，因此选择HT1621作为显示驱动单元。该集成电路具有1/3偏执比，1/4占空比，32X4段输出，可满足显示需要。本电路中HT1621采用内部振荡源，OSCO和OSCI引脚悬空。单片机通过Jl向HT1621输入信号，HT1621产生相应的偏置电压驱动IXD显示屏。HT1621还具有音频输出功能，通过11，12引脚产生2KHz或4KHz的音频信号，驱动嗡鸣器发出异常状态报警声。段式LCD显示驱动模电路原理图如图5所示。
[0032]5.键盘电路
[0033]本系统所有功能操作只需要三个按钮，即可完成电池通道选择、工作模式选择、工作电流选择等功能。本电路采用独立键盘检测，直接连接至单片机3个I/O引脚。当按键未按下时，单片机引脚为高电平；当按键按下时，相应引脚变为低电平。键盘电路原理图如图6所示。
[0034]6.状态指示灯模块
[0035]本系统所使用的PIC16F886单片机I/O 口具有高电平、低电平、高阻三种状态。拉电流和灌电流均可达到20mA，可用于直接驱动LED。本电路采用双向红绿二极管，一端通过限流电阻连接开关电源+2.5V电压，另一端连接单片机的I/O 口。当单片机输出低电平时红色发光二极管导通；当输出高电平时绿色发光二极管导通；当输出高阻态时，发光二极管熄灭。状态指示灯模块原理图如图7所示。
[0036]7.USB通讯模块
[0037]本系统中的USB通讯模块是通过单片机串口异步通讯转USB的模式。CH340G是串口 TTL转USB电平芯片。单片机TX、RX引脚直接连接CH340G的3，2引脚，5，6引脚输出D+，D-USB信号。USB通讯模块原理图如图8所示。
[0038]以上对本实用新型所提供的一种镍氢、镍镉电池充放电分析器进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，对本实用新型的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【权利要求】
1.一种镍氢、镍镉电池充放电分析器，包括单片机、IXD显示屏、开关电源供电模块，其特征在于:还包括数控恒流充放电路模块、USB通讯模块、电池电压采集电路，所述单片机信号输出端通过数控恒流充放电路模块与电池连通，所述单片机AN引脚通过电池电压采集电路与电池正极连通。
2.根据权利要求1所述的一种镍氢、镍镉电池充放电分析器，其特征在于:所述数控恒流充放电路模块由基准电压源、D/A转换器、控制电路和充放电电路组成，所述基准电压源电信号通过D/A转换器、控制电路与充放电电路电连接。
3.根据权利要求2所述的一种镍氢、镍镉电池充放电分析器，其特征在于:所述充放电电路包括采样电阻R7、N沟道场效应管、P沟道场效应管，以及待充电电池，所述采样电阻R7、N沟道场效应管、P沟道场效应管、待充电电池依次串联。
4.根据权利要求3所述的一种镍氢、镍镉电池充放电分析器，其特征在于:所述控制电路包括采样电阻R2、采样电阻R3、采样电阻R4、采样电阻R6、安全电阻R5、运算放大器，所述采用采样电阻R2 —端与基准电压源电连接，其另一端与运算放大器的正输入端电连接，所述采样电阻R3 —端与D/A转换器连接，其另一端与运算放大器负输入端电连接，所述采样电阻R4 —端与采样电阻R7输入端连接，其另一端与运算放大器正输入端电连接，所述采样电阻R6 —端与采样电阻R7输出端连接，其另一端与运算放大器负输入端电连接，所述运算放大器的输出端通过安全电阻R5与充放电电路的N沟道场效应管、P沟道场效应管连通。
5.根据权利要求1所述的一种镍氢、镍镉电池充放电分析器，其特征在于:所述D/A转换器为串行四路转换器，其四路通道上分别接有一组控制电路和充放电电路。
6.根据权利要求1所述的一种镍氢、镍镉电池充放电分析器，其特征在于:还包括段式LCD驱动模块，所述单片机通过段式LCD驱动模块与LCD显示屏连通。
7.根据权利要求1所述的一种镍氢、镍镉电池充放电分析器，其特征在于:还包括上位机，所述单片机的通讯信号输出端通过USB接口通讯模块与上位机连通。
8.根据权利要求1所述的一种镍氢、镍镉电池充放电分析器，其特征在于:所述单片机上还设有键盘电路模块、工作状态显示模块、温度传感器模块、异常状态报警模块，所述键盘电路模块、工作状态显示模块、温度传感器模块、异常状态报警模块分别与单片机连通。
【文档编号】H02J7/00GK204103515SQ201420320740
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】叶林松 申请人:叶林松