CN100539294C - 数字铅酸蓄电池容量测试修复仪 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种蓄电池容量测试和修复设备，尤其指使用恒流放电测试电池容量和高频脉冲对蓄电池进行修复的容量测试修复仪。本发明在现有铅酸蓄电池容量测试修复仪的基础上引入微处理器，并通过软件控制产生频率、占空比、脉冲强度可调的高频脉冲序列对蓄电池进行修复。数字蓄电池容量测试修复仪包括交直流转换电路、直流变换电路、限流电路、负载组件、继电器、恒流放电电路、微控制器电路、按键和数码驱动显示电路。容量测试修复仪操作使用十分简单、数据显示直观、造价低廉、修复效果好、见效快、对确定电池容量和减少电池的总废弃量，有极大的经济效益和社会环保效益。

Description

数字铅酸蓄电池容量测试修复仪
技术领域
本发明是一种蓄电池容量测试和修复设备，尤其指使用恒流放电测试电池容量和高频脉冲对蓄电池进行修复的容量测试修复仪。
背景技术
铅酸蓄电池自发明以来被广泛应用于各行业，特别是近年来随着电动自行车、电动三轮车的推广普及，其需求量更是以惊人的速度增长。
蓄电池在任意时刻尚有多少容量，是运用和维修人员十分关注的问题。个别蓄电池保有容量低于临界容量，或在蓄电池组中夹杂着个别落后的蓄电池，不能在点火工况下输出足够大的功率，会直接影响正常的运输生产。因而在对蓄电池进行检修时，首当其冲的就是对其容量的测定。
蓄电池在使用过程中，由于不完全充放电、过量放电或者在放电状态下长时间未用等原因，每年都有大量的蓄电池因为硫化严重而报废。正常蓄电池在放电后，正负极板上的活性物质，大都变为松软硫酸铅的小结晶，均匀地分布在极板中，在充电时容易恢复成原来的二氧化铅和海绵状铅。当电池由于使用不当发生硫化时，其极板上形成了粗大的硫酸铅结晶，这种结晶导电性差，体积大，还会堵塞极板的徽孔，妨碍电解液的渗透作用，增大了电池内祖，在充电时很难恢复，成为不可逆硫酸铅，使极板中参加电化学反应的活性物质减少，因此电池容量大大降低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种操作使用简单，数据显示直观，价格便宜且测量可靠的数字蓄电池容量测试修复仪。
按照本发明提供的技术方案：所述数字铅酸蓄电池容量测试修复仪包括交直流转换电路(2)、直流变换电路(3)、限流电路(4)、负载(9)、继电器、恒流放电电路(10)、微控制器电路(6)、按键和数码驱动显示电路(5)连接而成；其特征在于，通过微控制器电路(6)调节高频修复脉冲的频率、占空比和强度，交流电源(1)接至交直流转换电路(2)的输入，交直流转换电路(2)与蓄电池相连并通过直流变换电路(3)与微控制器电路(6)相连，限流电路(4)的输入与微控制器电路(6)相连，限流电路(4)的输出与蓄电池相连，蓄电池的电压信号(7)与微控制器电路(6)的电压信号输入端相连，蓄电池的电流信号(8)与微控制器电路(6)的电流信号输入端相连，微控制器电路(6)的控制信号输出接至继电器的线圈，继电器的开关与蓄电池相连接，微控制器电路(6)的控制信号与恒流放电电路(10)相连，恒流放电电路(10)经负载(9)和蓄电池相连，微控制器电路(6)的控制信号与按键和数码驱动显示电路(5)相连；其中交直流转换电路(2)用于提供蓄电池的修复电压；直流变换电路(3)用于为继电器、微控制器电路(6)和数码驱动显示电路(5)提供直流电源；限流电路(4)用于提供三种不同的脉冲强度；恒流放电电路(10)和负载(9)为蓄电池提供恒流放电的通路；按键用于设定测试修复仪的工作模式，数码驱动显示电路(5)用于显示被测电池的容量。
所述的交直流转换电路(2)包括桥式整流电路和半桥开关电源电路。其作用在于提供对蓄电池进行修复时的修复脉冲，并为直流转换电路的输入，为继电器、微控制器、显示模块提供直流电源。
所述限流电路(4)中的驱动激励器包括集成电路(IC1)和晶体管(Q14、Q15)；所述限流电路(4)包括三个限流档，并由微控制器电路(6)控制限流电路(4)中的晶体管(Q11、Q12、Q13)的导通和关断，实现一个或多个限流档的开启和闭合，其作用是提供三种不同的脉冲强度。
所述的恒流放电电路(10)包括三个恒流放电档和四个恒流放电回路，每个恒流放电档对应一个恒流放电回路，第四个恒流放电回路是脉冲宽度调制恒流放电回路；通过按键选择某一放电电流档并启动后，被测蓄电池通过该电流档对应的恒流放电回路和负载(9)放电，微控制器电路(6)监测被测蓄电池的即时电流，当即时电流小于此电流档对应的电流时，脉冲宽度调制(PWM)恒流放电回路开启，微控制器电路(6)通过脉冲宽度调制恒流放电回路的占空比使蓄电池的放电电流和此电流档对应的电流一致，实现恒流放电。
所述的高频修复脉冲频率、占空比、强度的调节通过交直流变换电路(2)、限流电路(4)和微控制器电路(6)协同实现，通过按键选择修复模式时，若微控制器电路(6)的OUT006、OUT005输出为高电平，交直流转换电路(2)输出15V的直流电压直接输出到蓄电池的两端；将OUT006置高电平，当OUT005输出为脉冲宽度调制的方波且占空比比较小时，加在蓄电池两端的即为脉冲电压；当微控制器电路(6)的OUT007为高电平时，限流电路(4)中的晶体管(Q11)导通，蓄电池端的脉冲强度即为OUT007对应的电流档的电流；通过调节OUT005的周期和占空比以及控制OUT007、OUT008、OUT009置高电平的次序，即可在蓄电池两端产生频率和占空比可调、强度变化的修复脉冲序列。
本发明可以消除铅酸蓄电池极板上的硫化物结晶盐化引起的问题和故障，它能够连续清除电池极板上的结晶硫化物，并能有效防止新的结晶硫化物产生，从根本上改善了蓄电池的工作性能，使蓄电池的极板始终呈全新和高效工作状态。
本发明将微控制器电路和数码显示驱动电路相结合，使测试结果可以直接用数字显示出来，同时在微控制器电路内预设了被测电池放电时的下限中止电压，使蓄电池放电达此下限值时，进行自动切断负载并终止测试；并通过软件控制产生频率、占空比、脉冲强度可调的高频脉冲序列对蓄电池进行修复，具有结构新颖、构思巧妙、成本低廉、修复时间快、效果好等优点，对延长和确定蓄电池的寿命，减少电池的总废弃量，有极大的经济效益和社会环保效益。
附图说明
图1为本发明的结构图；
图2为本发明的方框图；
图3为本发明的主电路原理图；
图4为本发明的CPU键盘显示电路原理图。
具体实施方式
参照图1，数字铅酸蓄电池容量测试修复仪包括机箱100、容量测试修复电路的电路板101a、101b和101c、四组负载102、四个散热风扇103、三个蓄电池插座104、三个数码显示模块和按键模块105、220v电源插座106、电源开关107。220v电源经过插座106与容量测试修复电路的电路板相连，经电路板上的交直流变换电路为蓄电池提供脉冲电压、为继电器、微控制器和数码显示模块提供电源电压。蓄电池的极板通过蓄电池插座104与容量测试修复电路的电路板相连。当工作于容量测试模式时，蓄电池通过负载102放电，风扇103为负载散热。
参照图2、3，数字铅酸蓄电池容量测试修复仪还包括交直流转换电路2、直流变换电路3、限流电路4、负载组件9、恒流放电电路10、微控制器电路6、按键和数码驱动显示电路5组成。交直流转换电路1与蓄电池相连并通过直流变换电路3与微控制器电路6相连，限流电路4的输入与微控制器电路6相连，输出与蓄电池相连，蓄电池的电压信号7与微控制器电路6的电压信号输入端相连，蓄电池的电流信号8与微控制器电路6的电流信号输入端相连，微控制器电路的控制信号输出接至MOS管和继电器。所述的蓄电池容量测试修复仪依功能可划分为交直流变换电路、容量测试电路和修复电路。
所述交直流变换电路由桥式整流电路和半桥开关电源电路组成。桥式整流电路由二极管D1、D2、D3、D4组成。半桥开关电源电路主要由晶体管Q1、Q2，二极管D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14和变压器T1、T2组成，其具体连接关系如图3所示。
所述容量测试电路由恒流放电电路、微控制器电路和数码驱动显示电路组成。恒流放电电路由晶体管Q6、Q7、Q8、Q9，MOS管M2、及电阻R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29，电容C11、C12构成，其具体连接关系如图3所示。网络标号OUT001、OUT002、OUT003、OUT004即为微控制器的恒流放电允许输出端口，当其为高电平时，对应的放电回路的M1导通，蓄电池通过负载放电。
所述修复电路由微控制器电路和限流电阻组成，其修复功能由软件控制产生的频率、占空比、脉冲强度可调的高频脉冲序列实现。限流电路由晶体管Q11、Q12、Q13、Q14、Q15，稳压管Z1，二极管D16、D17、D18、D19、及电阻R35、R36、R37、R38、R39、R40、R41、R42、R43，R44、R45、R46、R47、R48、R49、R50、R51、R52、R53、R54、R55、R56、R57、R58、R59，电容C16、C17、C18、C19、C20、C22和IC1构成，其具体连接关系如图3所示。网络标OUT007、OUT008、OUT009即为微控制器的三个限流允许输出端口。
其工作过程如下：
1、接通220V交流电源打开开关K，容量测试修复仪开始工作。交直流转换电路输出15V的直流电压，一路直接输出到蓄电池的两端(此时，由于继电器和均M1关断，其实电压并未加到蓄电池的两端)，一路经IC2(7512)变换为12V直流电压作为继电器的驱动电压，然后经IC3(7805)变换为5V直流电压作为微控制器和数码显示驱动电路的供电电源；微控制器复位，网络标号OUT001、OUT002、OUT003、OUT004、OUT005、OUT006、OUT007、OUT008、OUT009输出为低电平。
2、当通过按键选择容量测试模式，并设定好放电电流档(假设为放电电流档1)时，OUT002输出为高电平，OUT001输出为PWM方波，当OUT002或OUT001为高电平时其对应的放电回路的M2导通，蓄电池通过负载放电，微控制器监测被测蓄电池即时电流(IN001)，并调节OUT001的占空比使蓄电池的放电电流和此电流档对应的电流一致，实现恒流放电。当被测电池放电电压(IN002)达预设的放电的下限中止电压下限值时，微控制器自动切断负载并终止测试，此时数码驱动显示电路显示的值即为被测蓄电池的容量。
3、当通过按键选择修复模式时，若OUT006输出为高电平，继电器开关JK导通，当OUT005输出为高电平时M1导通，交直流转换电路输出15V的直流电压直接输出到蓄电池的两端。将OUT006置高电平，当OUT005输出为PWM方波且占空比比较小时，加在蓄电池两端的即为脉冲电压。当OUT007为高电平时，蓄电池端的脉冲强度即为OUT007对应的电流档的电流。通过调节OUT005的周期和占空比以及控制OUT007、OUT008、OUT009置高电平的次序，即可在蓄电池两端产生频率和占空比可调、强度变化的修复脉冲序列。

Claims (5)

1、一种数字铅酸蓄电池容量测试修复仪，包括交直流转换电路(2)、直流变换电路(3)、限流电路(4)、负载(9)、继电器、恒流放电电路(10)、微控制器电路(6)、按键和数码驱动显示电路(5)；其特征在于，通过微控制器电路(6)调节高频修复脉冲的频率、占空比和强度，交流电源(1)接至交直流转换电路(2)的输入端，交直流转换电路(2)与蓄电池相连并通过直流变换电路(3)与微控制器电路(6)相连，限流电路(4)的输入与微控制器电路(6)相连，限流电路(4)的输出与蓄电池相连，蓄电池的电压信号(7)与微控制器电路(6)的电压信号输入端相连，蓄电池的电流信号(8)与微控制器电路(6)的电流信号输入端相连，微控制器电路(6)的控制信号输出接至继电器的线圈，继电器的开关与蓄电池相连接，微控制器电路(6)的控制信号与恒流放电电路(10)相连，恒流放电电路(10)经负载(9)和蓄电池相连，微控制器电路(6)的控制信号与按键和数码驱动显示电路(5)相连；其中交直流转换电路(2)用于提供蓄电池的修复电压；直流变换电路(3)用于为继电器、微控制器电路(6)和数码驱动显示电路(5)提供直流电源；限流电路(4)用于提供三种不同的脉冲强度；恒流放电电路(10)和负载(9)为蓄电池提供恒流放电的通路；按键用于设定测试修复仪的工作模式，数码驱动显示电路(5)用于显示被测电池的容量。
2、根据权利要求1所述的数字铅酸蓄电池容量测试修复仪，其特征在于，所述的交直流转换电路(2)包括桥式整流电路和半桥开关电源电路。
3、根据权利要求1所述的数字铅酸蓄电池容量测试修复仪，其特征在于，当测试修复仪被设定为容量测试模式时，微控制器电路(6)监测被测蓄电池的电压变化和即时电流，当电压变化达到预先设定被测电池放电的下限中止电压时，给出自动切断的控制信号，切断负载(9)并终止测试；修复仪的测试数值由数码驱动显示电路(5)显示出来；当设定为修复模式时，微控制器电路(6)通过控制相应的晶体管的闭合时间在蓄电池两端产生频率、占空比和强度变化的高频修复脉冲，完成对蓄电池的修复。
4、根据权利要求1所述的铅酸蓄电池数字容量测试修复仪，其特征在于，所述限流电路(4)中的驱动激励器包括集成电路(IC1)、第四晶体管(Q14)和第五晶体管(Q15)；所述限流电路(4)包括三个限流档，并由微控制器电路(6)控制限流电路(4)中的第一晶体管(Q11)、第二晶体管(Q12)和第三晶体管(Q13)的导通和关断，实现一个或多个限流档的开启和闭合。
5、根据权利要求1所述的铅酸蓄电池数字容量测试修复仪，其特征在于，所述的恒流放电电路(10)包括三个恒流放电档和四个恒流放电回路，每个恒流放电档对应一个恒流放电回路，第四个恒流放电回路是脉冲宽度调制恒流放电回路；通过按键选择某一放电电流档并启动后，被测蓄电池通过该放电电流档对应的恒流放电回路和负载(9)放电，微控制器电路(6)监测被测蓄电池的即时电流，当其小于此放电电流档对应的电流时，脉冲宽度调制恒流放电回路开启，微控制器电路(6)通过脉冲宽度调制恒流放电回路的占空比使蓄电池的放电电流和此放电电流档对应的电流一致，实现恒流放电。
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