专利名称：微机控制镉镍电池充电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及镉镍电池充电器，用微机全自动检测控制充电器充电。适用于“大哥大”无绳电话、对讲机等用镉镍电池的充电器。
现有技术的充电器，一般充电时间要12小时，基本原理为预放电恒流定时型、定压热保护型，检测方式为硬件固定检测方式，其不足之处有恒流定时型充电器，靠对充电的定时长短来确定充电饱满值，因而不能保证每次充电及不同牌号的电池都能达到满意的充电效果，且充电前须预放电，这样无端的放电浪费了电池的有效寿命。
定压型(折点电压法)充电，是由人为地据电池共性而设计的固定阀值，充电到这一值时便停充。
上述两种充电器对电池饱满值(阀值)的检测不准确，产生充电达不到额定容量或过充电，会缩短电池的正常使用寿命。
上述充电器都是针对某一特定电池容量、电压等级而设定的，对各种电池充电通用性差。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足，而提供一种微机控制检测、换挡充电、对镉镍电池充电通用性强的充电器。
本实用新型的目的可以通过以下措施来达到本实用新型的微机控制镉镍电池充电器，包括(1)计算机用稳压电源、(2)继电器用稳压电源、(3)可控恒流源充电主回路、(4)自动换挡充电电源、(5)极化处理电路、(6)检测回路、(7)LED显示电路、(8)微型计算机、(9)自动极性变换电路及电池插座、(10)保护电路。
本实用新型采用了目前最佳推崇的高技术——微机模糊控制论并用于充电器上。不仅解决了镉镍电池快速充电的(阀值)难以充满的问题，而且达到了几乎所有通讯机种的不同电压等级、不同容量的电池均能“通用”。
附图图面说明
图1为本实用新型的微机控制镉镍电池充电器原理框图。
图2为本实用新型的微机控制镉镍电池充电器电源及充电主电路图。
图3为图1中的测量、控制系统框图。
图4为机箱外部结构图。
本实用新型结合附图对实施例进一步详述图1，本实用新型微机控制镉镍电池充电器原理框图。
图2，本实用新型微机控制镉镍电池充电器电源及充电主电路图，其中(1)计算机用稳压电源包括变压器B的双9.5V绕组、整流桥ZL1、集成块7805、7905、电容C1、C2、C3、C4，输出±5V直流电供A／D转换器、计算机用。
(2)继电器用稳压电源包括变压器B的16V绕组、整流桥ZL2、集成块7812、电容C5、C6，输出±12V直流电供控制继电器J1、J2、J3、J4、J6、J7用。
(3)可控恒流源充电主回路包括变压器B的9V绕组、整流桥ZL3、集成块7805、电容C7、C8、二极管D1、D2、电阻R1、R2、R3、R4、三极管G1、G2、继电器J1－1、发光管F1。其中D2为逆向保护二极管。
(4)自动换挡充电电源包括变压器B的11V、18V、21V绕组，继电器J6－1、J7－1、整流桥ZL4、电容C9、C10、电阻R5、变压器B多抽头11ZV、18V、21V输出，经J6－1、J7－1选挡及ZL4整流后，C9、C10滤波送至恒流充电电路，供充电用。
(5)极化处理电路包括继电器J4、J7－2、J6－2、电阻R6、R7、R8、R9、发光二极管F2。
(6)检测回路包括测量端子CL、A／D变换器(MC14433、MC1403)，它一方面将输入信号数字化后送微型计算机cpu进行分析、计算，另一面送入显示译码、驱动及LED显示电路供显示用。
(7)LED显示电路包括MC4511、MC1413、3 1/2 LED显示器，它使用户能直观地了解电池充电前后电压值及充电过程中的变化值。
(8)微型计算机包括cpu、存贮器(MENMORY)、接口(INT＿RFACE)，通过对A／D输入信号分析计算后，经控制口控制IC1(ML1413)驱动、控制整个充电过程。程序由汇编语言编写存入计算机程序存贮器中。
(9)自动极性变换电路为继电器J3－1、J3－2、电池插座为CD。
元件取值如下R11～10Ω，R270～150Ω，R3300～600Ω，R40.5～1.5K，R7、R8、R95～20Ω，变压器B功率为90VA，输入电压180～240V。
图3为图1中的测量、控制系统框图，包括测量端子CL、A／D变换器显示译码驱动、±5V电源插头、输入接口，微型计算机、输出控制接口。测量信号从测量端子CL进入A／D变换器，经显示译码驱动集成块MC4511、MC1413及LED显示器，显示测量出的电压。A／D变换器将测量信号送入计算机，由计算机分析、判断后送出控制信号至输出控制接口，进而控制K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7，进而控制J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7的动作，使充电在微机控制下进行，达到充电自动测量、控制的目的。
工作过程假设一只不知其电压值的电池(夹)已插入于充电座上。
第一步充电前的检测、准备。
1.接上220V交流市电，此时整个系统除计算机部分外均处于工作(待充)状态。
A.若电池未插上或未接触好，显示屏显示“0.00”；B.若电池已接好，则显示电池充电前的电压值。
2.按下计算机启动按钮A，计算机通过A／D转换器及I／D口输入电池电压信号。
A.若电压在(±2V～±14.99V)范围内，则微机程序进行电池极性判断。否则拒绝充电。
(当电压＞19.99V时，显示器LED转为“暗屏”即不亮)。
B.若电压极性为负，微机则通过控制口K4出高电平“1”，使J3吸合，转换极性，若电压极性为正，则K4出“0”，J3不动作。
3.自动电压选档。
A.若2V≤电池电压＜6V，K6、K7出“0”，换档继电器J6、J7不动作，Ⅰ档充电。电流经ZL4整流，C9、C10滤波，经R1、R2、G2、D2、J3－1充电端子CD、J3－2、整流桥ZL4、J1－2充电。
B.若6V≤电池电压＜10V，则K6出“1”，K7出“0”，J6吸合，J7不动作。Ⅱ档充电。
C.若10V≤电池电压＜14.99V，则K6出“0”，K7出“1”，J6不动作，J7吸合。Ⅲ档充电。
第二步充电。
计算机的第一步操作使之达到充电要求后，继而控制1.控制口K3出“1”，J2吸合，接通电阻R1选择1.5A左右电流主充电方式。控制口K1出“1”，J1吸合，J1－1、J1－2吸合，接通自动换档、充电电源及可控恒流源充电主回路。充电开始进行，F1红灯亮。
2.每隔一段时间，(约6分钟左右)，程序控制断开J1、J2、J1－1断开，(K1出“0”，K3出“0”)停充。(K2出“1”)接通J4。J6－2、J7－2按第一步第3项选挡方式接通R7、R8、R9到地。由于保护二极管D2阻断，电池通过充电端子CD，J3－1、J4、J7－2、J6－2及R7、R8、R9选择放电(极化处理)。极化放电约30秒，此时F2(黄色指示灯)亮，指示灯处于放电极化状态。30秒后，控制口K2出“0”，J4断开，K6、K7均出“0”回到Ⅰ档。表明第一次充电放电循环完成。
此后程序再回到第一步检测、准备状态，为下一次循环作准备。第一步到第二步过程由程序控制而反复进行，直到电池充满为止。
三步充满值检测及控制处理。
1.在第二步充电过程中，充电参数如电流、电压始终处于微机模糊程序监控下进行。通过分析、比较、抗干扰处理、计算后，一旦确认电池已充到满值，立即控制K3出“0”，即断开J2，使主充电流转为涓流(6～16mA)，作维持性充电。同时K5出“1”状态指示灯F3(绿灯)点亮。表示主充电已完成，用户可随时取走已充满的电池。
2.涓流充电时，程序每30秒左右控制J1及F3通断一次，提醒用户电池已充满。用户一旦取走电池，程序会控制K0～K7出“0”－自动关机。
图4为图1的充电器机箱外壳结构图，面版上设有显示器及开关A，计算机及充电器均放于机箱中，体积长330mm、宽150mm、高120mm。
由于在充电器上采用了高技术微机模糊控制理论、随机信息处理、数字抗干扰滤波等手段，从而很理想、很完善、很有效地解决了镉镍电池用传统方法充电的各种技术难题。使之能保证电池寿命及内在质量的前提下达到超速充电的目的。其充电时间(一般为3～28分钟)，不需预放电，充电很饱满而不过充，通用性强，电池使用寿命长，完全智能化等特点。
优点有
1.自动极性转换用户不需考虑电池的正负极，该机自动转换。
2.自动电压选择不论哪一种电池夹，只要其标称电压值2V～13V范围，本实用新型能测量其电压，自动换挡充电。
3.自动过电压、欠电压及短路保护被充电电池电压过高、过低或电池未接通以及插头短路时，本实用新型能快速准确地检测出来，并立即拒充电以保护电池和充电器。
4.自动极化处理科学有效的电池极化措施，使之能保证绝不损伤电池寿命的前提下达到超快速充电的目的。
5.自动充电饱满时停充科学实验证明，镉镍电池的相同电压等级，但不同牌号、批号、不同生产厂家，电池的新旧不同，充电的温度等，其饱满值(阀值)并不相同。为此，本充电器采用了最新的微机模糊控制理论。在充电过程中，微机进行大量的随机信息处理，复杂的计算分析，数字抗干扰滤波，决策等复杂工作。智能地判断出准确的饱满值(阀值)。一到充满时立即自动停充，保证了不同的电池在不同的条件下都能充得饱满而不过充。
6.充电时间对常用的500mAh电池，视其尚存容量，一般用3～28分钟就能将其增添至满值。由于不采用传统的每次充电前都需把电池内残存电量放电完后，才能定时充电的全放全充电方式，不仅节约了充电时间，更重要的是相对减少对电池有限的全充放电次数，延长了电池的使用寿命。
7.自动涓流维持当电池充满后，本充电器能智能地转入很小电流(涓流)充电，以维持电池饱满并抵消电池自身放电损耗。涓流不会对电池产生过充电，从而保证随时取走的电池都是容量饱满的状态。
8.完全通用性能几乎能对所有现用的移动电话、无绳电话和对讲机以及摄像机的电池夹充电。
对于集团通讯系统，本充电器可供多台通讯机电池夹连续地超快速充电。其效率是一般充电器的几十倍。
权利要求1.微机控制镉镍电池充电器，其特征包括(1)计算机用稳压电源，(2)继电器用稳压电源，(3)可控恒流源充电主回路，(4)自动换挡充电电源，(5)极化处理电路，(6)检测回路，(7)LED显示电路，(8)微型计算机，(9)自动极性变换电路及电池插座。
2.根据权利要求1的微机控制镉镍电池充电器，其特征为(1)计算机用稳压电源包括变压器B的双9.5V绕组、整流桥ZL1、集成块7805、7905、电容C1、C2、C3、C4；(2)继电器用稳压电源包括变压器B的16V绕组、整流桥ZL2、集成块7812、电容C5、C6。(3)可控恒流源充电主回路包括变压器B的9V绕组、整流桥ZL3、集成块7805、电容C7、C8、二极管D1、D2、电阻R1、R2、R3、R4、三极管G1、G2、继电器J1－1、发光管F1；(4)自动换挡充电电源包括变压器B的11V、18V、21V绕组、继电器J6－1、J7－1、整流桥ZL4、电容C9、C10、电阻R5；(5)极化处理电路包括继电器J4、J7－2、J6－2、电阻R6、R7、R8、R9、发光管F2；(6)检测回路包括测量端子CL、A／D变换器；(7)微型计算机包括CPU、存贮器(MENMORY)、接口(INT＿ERFACE)；(8)自动极性变换电路包括继电器J3－1、J3－2。
专利摘要微机控制镉镍电池充电器，用微机对充电电压及电量进行检测、计算判别、控制，具有自动换挡充电、可控恒流充电、极化处理、涓流维持等电路，能超快速充电。对移动电话、无绳电话、对讲机及多台通讯机的电池夹超快速充电，对电池使用寿命有延长作用，通用性强。
文档编号H02J7/10GK2192092SQ9422703
公开日1995年3月15日 申请日期1994年1月13日 优先权日1994年1月13日
发明者罗明, 罗正旭 申请人:罗明