一种电池内阻测试仪的制作方法

本实用新型属于电池测试设备领域，具体的说，涉及一种电池内阻测试仪。

背景技术：

电池状态的重要标志之一就是它的内阻，不同类型的电池内阻不同，相同类型的电池，由于内部化学特性的不一致，内阻也不一样。正常情况下，内阻小的电池的大、电流放电能力强，内阻大的电池放电能力弱。无论是电池即将失效、容量不足或是充放电不当，都能从它的内阻变化中体现出来。因此可以通过测量电池内阻，对其工作状态进行评估。目前，电池内阻测试的基本方法是采用交流注入法，使用相敏检测，但是在注入电流较小的情况下，相应会十分微弱，容易被噪声干扰。因此，有必要设计一种能够减小噪声并准确测得电池两端响应的电池内阻测试仪。

技术实现要素：

为了克服背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种电池内阻测试仪，可以减小噪声并准确测得电池两端的响应。

为实现上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

所述的电池内阻测试仪包括交流放大模块1、相敏检测模块ⅰ2、相敏检测模块ⅱ3、滤波器ⅰ4、滤波器ⅱ5、单片机6、整形电路模块7、基准信号模块8。

交流放大模块1的输出端与相敏检测模块ⅰ2输入端连接，相敏检测模块ⅰ2输出端与滤波器ⅰ4输入端连接，滤波器ⅰ4输出端与单片机6输入端连接，基准信号模块8的输出端与整形电路模块7输入端连接，整形电路模块7输出端与相敏检测模块ⅱ3输入端连接，相敏检测模块ⅱ3输出端与滤波器ⅱ5输入端连接，滤波器ⅱ5输出端与单片机6输入端连接。

优选的，所述的单片机6连接有显示屏和键盘模块9，显示屏和键盘模块9包括显示屏和键盘。

优选的，所述的电池内阻测试仪采用双电源供电，分别为电源适配器10和蓄电池11，蓄电池11采用多节9v可充电干电池构成。

本实用新型的有益效果：

本实用新型采用交流注入法无需放电负载，电流较小，容易做到体积小、省电、便携，使用相敏检测，测量精度高、速度快；能够正确测量、显示外接电池的内阻及其电压大小，能够手动选择量程并且测量需要达到±1％以内的精度要求；可以满足手持设备的要求，可以对其内部可充电电池进行充电操作，并且实时显示当前所处的充电状态；能够自动记忆上次关机或断电操作之前仪器所使用的量程；通过放大器和有源滤波器以减小噪声并准确测得电池两端的响应。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图；

图2是本实用新型电池测量系统的结构图；

图3是本实用新型的交流放大电路图；

图4是本实用新型的交流放大电路的等效电路图；

图5是本实用新型的相敏检测系统框图；

图6是本实用新型的正电源模块图；

图7是本实用新型的负电源模块图；

图8是本实用新型的单片机控制模块图。

图中，1-交流放大模块、2-相敏检测模块ⅰ、3-相敏检测模块ⅱ、4-滤波器ⅰ、5-滤波器ⅱ、6-单片机、7-整形电路模块、8-基准信号模块、9-显示屏和键盘模块、10-电源适配器、11-蓄电池。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。

如图1-8所示，所述的电池内阻测试仪包括交流放大模块1、相敏检测模块ⅰ2、相敏检测模块ⅱ3、滤波器ⅰ4、滤波器ⅱ5、单片机6、整形电路模块7、基准信号模块8。

交流放大模块1的输出端与相敏检测模块ⅰ2输入端连接，相敏检测模块ⅰ2输出端与滤波器ⅰ4输入端连接，滤波器ⅰ4输出端与单片机6输入端连接，基准信号模块8的输出端与整形电路模块7输入端连接，整形电路模块7输出端与相敏检测模块ⅱ3输入端连接，相敏检测模块ⅱ3输出端与滤波器ⅱ5输入端连接，滤波器ⅱ5输出端与单片机6输入端连接。

选用c8051f000单片机，其内部有12位多路a/d转化器，可以保证测量的精度，且本实用新型中内部电池充电电流、电流电压需要通过a/d变换得到，在测外接电池的内阻时还需要额外的三路a/d，因此需要多路a/d实现；c8051f000单片机的工作电压是5v，不需接入电平转换电路，使系统变得简单、可靠性强；并且c8051f000单片机是汽车级别的芯片，广泛应用于汽车电子，因此相比于其他单片机其性能较好。

信号检测电路使用的芯片是op07，需要滤除电池的直流噪声。仪表放大器可以放大两输入信号电压之差而抑制对两输入端共模的任何信号，具有差分输入、相对参考端和单端输出的闭环增益单元。与运算放大器一样，其输出阻抗很低，在低频段通常仅有几毫欧(mω)。仪表放大器作为交流放大的元器件是因为仪表放大器适合用于抑制共模信号以便噪声不在其放大器的输出端出现。相反，按照典型的反相或同相放大器方式工作的运算放大器处理共模信号，将其送至输出端，但是通常并不抑制它们。既然我们需要滤除电池电压上的交流信号，因此更适合选用仪表放大器作交流放大。像运算放大器电路一样，仪表放大器的输入缓冲放大器以单位增益通过共模信号。相反，两个缓冲器放大信号电压。来自两个缓冲器的输出信号连接到该仪表放大器的减法器单元。在这里(通常以低增益或单位增益)放大差分信号，而衰减(典型值为10000∶1或以上)共模电压。对比同/反相放大和仪表放大电路，两者都提供信号放大(和缓冲)功能，但是由于仪表放大器的减法器单元的作用，仪表放大器抑制了共模电压，满足抑制噪声的要求。

交流放大模块1设计的优点在于：由于每个放大器求和点的电压等于施加在各自正输入端的电压，因此，整个差分输入电压现在都呈现在r58两端。因为输入电压经过放大后(在u10和u11的输出端)的差分电压呈现在r14、r58和r17这三只电阻上，所以差分增益可以通过仅改变r58进行调整。对于纯的共模输入，若电路完全对称，则可得出u10与u11的求和点电位相等。因此，在r14中没有电流流过。这里假设u10和u11都为理想运放，并且r14＝r17。这种设计还有另外一个优点：一旦这个减法器电路的增益用比率匹配的电阻器设定后，在改变增益时不再对电阻匹配有任何要求。如果r14＝r17，r15＝r16和r31＝r32，则放大器的输出由下列公式确定：

需要说明的是，这里给电池施加的激励信号频率仅有1khz，因此使用运放构成仪表放大器可行，造价低并且也能满足设计的要求，但是如果信号频率比较高，运放有增益带宽乘积的限制，使用运放的效果可能就不理想了。

相敏检测模块ⅰ2和相敏检测模块ⅱ3使用的psd属于电子开关型相敏检波器。电子开关类型的线性检测器，实现起来容易，电路不易受到其它的干扰影响，是目前广泛采用的方法；相敏检测器的输出经lpf，偏离中心频率的项被滤掉，lpf以外的噪声也被滤掉。当相位差等于0时，psd的输出最大。

优选的，所述的单片机6连接有显示屏和键盘模块9，显示屏和键盘模块9包括显示屏和键盘，可通过键盘按键对电池内阻测试仪进行操作并在显示屏上有显示输出。

优选的，所述的电池内阻测试仪采用双电源供电，分别为电源适配器10和蓄电池11，蓄电池11采用多节9v可充电干电池构成。由于需要给运放电路足够的动态范围，选择让运放工作在双电源供电方式下，所以电源模块需要提供一组正负电源。又由于需要实现手持的功能，仪器内部置入了一个由八节可充电蓄电池11组成的电池组对整个系统进行供电。这样，±5v的电源由9.6v电池组供电，选用max738，max764作为电源模块的芯片。

本实用新型的工作过程：

选择标准电阻，将两触头分别连接电阻两级。使测试信号经过交流放大模块1电路抑制其噪声并对信号进行放大，使后级电路进一步的信号处理。相敏检测模块ⅰ2的输出经lpf，偏离中心频率的项被滤波器ⅰ4滤掉，lpf以外的噪声也被滤波器ⅰ4滤掉。当相位差等于0时，psd的输出最大，输出后的信号传入单片机6。

仪器所需基准信号模块8的方波频率基准为1khz，是经过单片机的pca模块4khz方波硬件分频后所得，整形电路模块7对方波进行整形调理后，通过相敏检测模块ⅱ3红藕传入滤波器ⅱ5进行滤波，输出后的信号传入单片机6。

最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。