CN101122630A - 一种低成本电池电量检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低成本电池电量检测装置，包括控制单元和电源模块，还包括：取样电路，以获取所述电源模块的输出电压；变换电路，将经取样电路获取的电压信号转变为频率信号；所述控制单元根据频率值与电压的对应关系确定电压值，确定电池电量。本发明还提供一种电池电量检测方法。本发明只需经过取样电路和变换电路，即可得到产品的电池电量，用户可适时掌握充电时间或更换电池时间。该方法具有电路结构简单，节约系统资源，降低产品成本的优点。

Description

一种低成本电池电量检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电池电量检测领域，尤其是一种电池电量的检测装置和方法。

背景技术

V/F转换器即电压/频率转换器是将电压信号转换为频率信号的一种转换器，在通讯领域，V/F转换器被广泛应用于调频、锁相、频率合成器等。VCO(压控振荡器)是一种常用的V/F变换器，常用的VCO一般有三种，即晶体压控振荡器、LC压控振荡器和RC压控振荡器。晶体压控振荡器其振荡频率由晶体决定，需要相对稳定的频率，可用控制电压在小范围内对频率进行调整，常用于时钟信号发生器；LC压控振荡器主要用于高频电路中，如通讯领域；而RC压控振荡器主要用于低频，尤其适合于如手机、电子词典、音乐播放器、音视频播放器等产品领域中。

目前，为了使用户掌握电子产品的电池消耗情况，部分微处理器(MCU)结合了电池电量的检测技术。目前的电池电量检测绝大部分是使用不同精度的A/D转换器，即模/数转换器来实现；而在一些有特殊要求的技术领域或者微处理器芯片开发商为了降低生产成本，使所选择或开发的微处理器芯片不具有电池电量检测的功能，如EM8511S。在此类不具有电池电量检测功能的微处理器应用方案中，用户在使用过程中将无法得到电池的消耗情况，也无法知道应该在合适的时机更换电池或进行充电，使用起来颇为不便。

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种低成本电池电量的检测装置和方法，解决不具有电池电量检测功能的微处理器的缺陷。

为了实现上述目的，提供一种低成本电池电量检测装置，包括控制单元和电源模块，还包括：取样电路，与所述电源模块连接，以获取所述电源模块的输出电压；变换电路，分别与所述取样电路和所述控制单元连接，将经取样电路获取的电压信号转变为频率信号，并输出到所述控制单元；所述控制单元根据频率值与电压的对应关系确定电压值，确定电池电量。

所述取样电路以分压方式获取电源模块的输出电压。

所述变换电路的电压/频率变换器是压控振荡器，更具体的，该压控振荡器是RC压控振荡器。

本发明还提供一种低成本电池电量检测方法，包括一电池电量检测装置，该装置的取样电路获取电源模块输出的电压，并输出到变换电路；

所述变换电路将输入的电压信号转换成相应的频率信号，并输出到控制单元；

所述控制单元在单位时间内对频率信号进行计数，获得其频率值，并根据所获得的频率值与电压的对应关系确定电压值，得到电源模块的电池电量。

所述电池电量通过与控制单元连接的显示单元显示。并且当所述电池电量低于警报电量值时，控制单元通过显示单元发出低电量警报。

本发明提供的低成本电池电量检测装置和方法，只需经过取样电路和变换电路，即可将电压信号转变成频率信号，在经控制单元计算后，即可得到目前产品的电池电量，并通过显示单元显示出来，用户可适时掌握充电时间或更换电池时间。该方法具有电路结构简单，节约系统资源，降低产品成本的优点。

附图说明

图1是本发明用于移动数码装置实施例的原理方框图；

图2是本发明工作原理流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

图1是一种移动数码装置1的原理方框图，为表示简洁，其它部分未示出。

控制单元100用于控制实现该移动数码装置1的相关功能单元的各项功能，如音乐播放、视频播放、数据输入输出等。该控制单元100可由多个芯片构成，共同完成移动数码装置1的各项数据处理，如数据存取、音频解码、视频解码、音视频播放等，同时也是本发明电池电量检测的控制部分。当然，在功能实现需要或集成度较高的情况下，控制单元100可由单芯片构成。在本实施例中，控制单元100选择EM8511S芯片作为主控芯片，EM8511S芯片是SIGMA DESIGNS公司专门针对移动数码市场推出的低功耗、高品质视频解码芯片，采用双核技术与硬解压技术，并且具备IDE、CF接口。EM8511S可支持如AVI、VOB、DAT、DivX、XviD、MP4、DVD/VCD等音视频格式。鉴于本发明的目的和对现有技术的理解，对所述控制单元100的其它功能和实现方法不作叙述。

显示单元200用于显示移动数码装置1的各类信息，如各类媒体文件信息、媒体播放进度信息等，也包括电池电量信息，以及对用户操作的提示与警告信息。显示单元200与控制单元100连接，由控制单元100进行控制和处理，需要显示的信息经控制单元100处理后，传送给显示单元200，在通过显示单元200的显示处理器件处理后显示。显示单元200可以是LCD、LED或OLED等。

存储单元300用于存储移动数码装置1的各类信息，包括该装置的有关程序和各种媒体文件，在此实施例中，存储单元300还可存储有关电池电量方面的各类数据，如电量值、频率值等，并由控制单元100控制其数据的存取。该存储单元300的存储介质可以为以闪存为介质的各种存储卡，如CF卡、SD卡、MMC卡、SM卡等，以及硬盘、微硬盘等。

电源模块400用于为整个移动数码装置1提供电源供应，一般采用可充电电池。电源模块400与移动数码装置1的各个功能单元或模块电连接。

取样电路500与电源模块400连接，主要用于获取电源模块400的电压数据。本实施例中，以分压电路作为取样电路500，电源模块400向移动数码装置1其它单元提供电源时，由于分压电路的作用，同时获取了电源模块400的电压，并将获取的电压传送给变换电路600。

变换电路600分别与取样电路500和控制单元100连接，如图1所示，由于变换电路600的VCO的输入输出变化曲线中存在一段线性区间，因此可以利用该区间作为检测电压的输入范围。变换电路600将取样电路500提供的电压信号转换为频率信号，并将其转换后的频率信号传送给控制单元100处理，完成A/D转换。本实施例中，变换电路600采用主要采用低频的RC压控振荡器。

本发明所述的RC压控振荡器，其输出的方波信号频率随输入电压的变化而变化，从而将输入的电压信号转换为方波的频率信号，其输出频率信号与输入电压同相变化。输出频率信号的范围取决于外围元件，因此根据应用领域和实际需要，选择适当的元件参数，使输出频率保持在合适的范围内。

本领域普通技术人员所知，电池的电量可以通过其输出的电压反映出来。本实施例中，由取样电路500将分压所得的电压信号输送给变换电路600，变换电路600的RC压控振荡器将待测电压信号转换为相应频率的方波信号，控制单元100对此方波信号进行处理则可得到电池电量。整个过程分为三部分，即取样过程、变换过程、计算过程，具体流程如图2所示。

取样过程：取样电路500通过分压方式获取电源模块400输出的电压，使电压信号对应到一个适当的线性区间，并输出到变换电路600中VCO的输入端。

变换过程：该部分主要由变换电路600的VCO实现电压信号到频率信号的转变。待测电压信号经取样过程后加到VCO的输入端，由于VCO的电气特性，将输入的电压信号转换成相应的频率信号，其输出频率与输入电压同相变化，并输出到控制单元100。如前所述，输出频率信号的范围取决于外围元件，选择适当的元件参数，使输出频率保持在合适的范围内。

计算过程：经变换过程输出的特定频率方波信号接入到控制单元100的MCU(如前所述，控制单元可以是单芯片或多芯片)的某一I/O端口，MCU在单位时间内对频率方波信号的跳变沿进行计数，获得其频率值，并根据所获得的频率值与电压的对应关系确定电压值，进而得到所需的电池电量。该电池电量值通过控制单元100控制显示单元200显示出来。所述频率值与电压值对应关系的有关数据可预先确定，存储在所述存储单元300的存储介质中。

在本发明实施例中，可事先确定一个警报电量值，当检测的电池电量低于该值时，控制单元100立即通过显示单元200或其它输出单元发出低电量警报，提示用户更换电池或进行充电。

本方法的测试精度、一致性主要受变换电路600的VCO及外围元件的稳定性、一致性、温度特性等因素的影响，适当控制元器件参数可获得准确的测量结果。

本发明适应使用电池的领域，不论是使用干电池，还是各种类型的可充电电池。尤其适合于如手机、电子词典、音乐播放器、音视频播放器、手持式数据处理设备等产品领域中。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种低成本电池电量检测装置，包括控制单元和电源模块，其特征在于，还包括：

取样电路，与所述电源模块连接，以获取所述电源模块的输出电压；

变换电路，分别与所述取样电路和所述控制单元连接，将经取样电路获取的电压信号转变为频率信号，并输出到所述控制单元；

所述控制单元根据频率值与电压的对应关系确定电压值，确定电池电量。

2.根据权利要求1所述的电池电量检测装置，其特征在于，所述取样电路以分压方式获取电源模块的输出电压。

3.根据权利要求1所述的电池电量检测装置，其特征在于，所述变换电路的电压/频率变换器是压控振荡器。

4.根据权利要求3所述的电池电量检测装置，其特征在于，所述压控振荡器是RC压控振荡器。

5.根据权利要求1所述的电池电量检测装置，其特征在于，还包括显示单元，该单元与控制单元连接，用于显示电池电量的信息。

6.一种低成本电池电量检测方法，包括一电池电量检测装置，该装置的取样电路获取电源模块输出的电压，并输出到变换电路；

所述变换电路将输入的电压信号转换成相应的频率信号，并输出到控制单元；

所述控制单元在单位时间内对频率信号进行计数，获得其频率值，并根据所获得的频率值与电压的对应关系确定电压值，得到电源模块的电池电量。

7.如权利要求6所述电池电量检测方法，其特征在于，所述电池电量通过与控制单元连接的显示单元显示。

8.如权利要求6所述电池电量检测方法，其特征在于，所述取样电路以分压方式获取电源模块输出的电压。

9.如权利要求6所述电池电量检测方法，其特征在于，所述变换电路是以RC压控振荡器作为电压/频率变换器。

10.如权利要求7所述电池电量检测方法，其特征在于，所述电池电量低于警报电量值时，控制单元通过显示单元发出低电量警报。

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