CN101865959A - 电动车充电器检测仪 - Google Patents

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陈慧
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Abstract

本发明电动车充电器检测仪属于电动车充电器的检测领域,尤其涉及一种电动车充电器的检测仪器。具有外壳、启动按钮、复位按钮、显示口和电路板,外壳上设置有启动按钮、复位按钮和显示口;电路板上设置有电路,电路包括显示电路和控制电路,控制电路具有电源电路、信号判断电路、采样电路、保护及报警电路、中央处理器CPU控制电路和电子负载电路,本发明电动车充电器检测仪设计合理、操作方便、性能优良。模拟蓄电池,用MOSFET(场效应晶体管)作为充电器的负载电路,控制它的导通角,来模拟蓄电池的三个阶段的电压及电流。从而对充电器的充电性能进行检测,并把参数显示出来。

Description

电动车充电器检测仪
技术领域
[0001] 本发明电动车充电器检测仪属于电动车充电器的检测领域,尤其涉及一种电动车充电器的检测仪器。
背景技术
[0002] 目前,电动车的市场拥有量很大,电动车已经成为人们出行必不可少的代步工具, 但是其所使用的充电器性能的优劣是人们十分关注的问题。在销售和使用过程中往往都会 有性能不好或已经损坏的充电器,维护及使用人员都希望知道充电器能否正常充电。从目 前的实际情况看各大经销商及专业维修部门都很少配置专业检测仪,不方便充电器的使用 和维修。已有的充电器也大多采用分立元件制作而成,功能单一、费用高,而且性能也不稳 定。
发明内容
[0003] 本发明的目的是针对上述不足之处提供一种电动车充电器检测仪,用MOSFET (场 效应晶体管)作为充电器的负载电路,控制它的导通角,来模拟蓄电池的三个阶段的电压 及电流,从而对充电器的充电性能进行检测,并采用风扇及时的对场效应管进行散热,能方 便地对充电器的性能进行检测,只需把充电器接到检测仪的输入端,按下启动按钮,通过检 测电路和负载电路的动作,就能把充电器的有关参数显示出来。
[0004] 本发明电动车充电器检测仪是采取以下技术方案实现的:电动车充电器检测仪 具有外壳、启动按钮、复位按钮、显示口和电路板,外壳上设置有启动按钮、复位按钮和显示 口 ;电路板上设置有电路,电路包括显示电路和控制电路,控制电路具有电源电路、信号判 断电路、采样电路、保护及报警电路、中央处理器CPU控制电路和电子负载电路;
[0005] 显示电路由四个四体联动的数码管LEDl〜LED4组成,分别用来显示空载电压、最 大充电电流、最高点电压和转折电流;
[0006] 电源电路由交流变压器Tl、整流部分、滤波部分和稳压部分组成,整流部分由整流 二极管D4、整流二极管D5、整流二极管D6和整流二极管D7接成桥式电路,在正极与负极 相连的两个连接点处输入交流电压;滤波部分由电容C12和电容C13串联组成;稳压部分 由稳压器一 U7、稳压器二 U8、可调电容C16和可调电容C17组成,所述的稳压器一 U7采用 7815三端稳压器,所述的稳压器三U9采用7915三端稳压器,工作时,由交流变压器Tl输 出的交流双20V电压经整流二极管D 4〜D 7整流,再经电容C12和电容C13滤波得到一 直流电压,其中交流变压器Tl双电源的中心抽头作为公共接地端,然后分别把该直流电压 正负极接入稳压器一 U7的1脚和稳压器二 U8的3脚。电源经7815三端稳压器稳压后输 出+15V的直流电压,经过可调电容C16和可调电容C18的滤波后得到稳定的直流电压,为 了得到一个稳定的+5V的直流电压,在稳压器一 U7输出端串接一个稳压器二 U8,其中稳压 器二 U8的第一脚接输入的+15V电压,稳压器二 U8的第二脚接公共地,稳压器二 U8的第三 脚为输出端,稳压器二 U8的输出端与电容C20和电容C21相连接,稳压器二 U8的输出端经电容C20和电容C21的滤波后就得到了一个稳定的+5V的直流输出;所述的稳压器二 U8采用7805稳压器。
[0007] 中央处理器CPU控制电路由单片机电路、晶振电路、JTAG调试接口和启动及复位 按钮电路组成,单片机电路具有单片机,所述的单片机采用MAGE16型单片机,它是高性能、 低功耗RISC结构的8位微处理器,带有10位AD转化功能和PWM功能,运算速度也比较快, 价格适中;晶振电路由外部晶振Y1、瓷片电容ClOO和瓷片电容ClOl组成,外部晶振Yl与瓷 片电容ClOO和瓷片电容ClOl相并联,晶振电路给单片机提供稳定的时钟源;预留JTAG调 试接口,JTAG调试接口的4脚和7脚串接在一起并对地接一电容器C171,单片机通过JTAG 调试接口实现对Flash、EEPR0M、熔丝位和锁定位的编程;启动及复位按钮电路由启动及复 位按钮S10、电容C106、晶体二极管DlO和电阻RlOl组成,其中启动及复位按钮SlO和电容 C106并联,启动机复位按钮SlO的输出端与电阻RlOl的一端串联,电阻RlOl与晶体二极管 DlO并联,电阻RlOl的另一端与电路供电电压源VCC相连接,所述的电容C106起到消除干 扰、杂波的作用,晶体二极管DlO可以将复位输入的最高电压钳在Vcc+0. 5V左右,当系统断 电时,将电阻RlOl短路,让电容C106快速放电,在下一次来电时,能产生有效的复位。当单 片机在工作时,按下开关SlO时,复位脚变成低电平,触发单片机芯片复位。平时的时候单 片机通过内部设置把PBO 口由内部的上拉电阻拉成高电平;当按下独立键盘按钮S20的时 候PBO 口就通过电阻R104接地,这样单片机就能检测到输入引脚的变化了。
[0008] 电子负载电路由晶体管Q3、晶体管Q4、电阻R18、电阻R20、电阻R19、电阻R16和电 阻R17组成,电阻R18和电阻R20分别接Q3和Q4的漏极,R16和R17分别接晶体管Q3和晶 体管Q4的栅极,电阻R19与晶体管Q3和晶体管Q4的源极相连接,当信号经过运放组成的调 节器PI后接到电阻R16和电阻R17的输入端,来驱动晶体管Q3和晶体管Q4,输出信号经运 放0P07组成的比例电路后送到单片机的输入端进行采样。为了让运放更好的工作在他们 的电源输入端并联了瓷片电容来吸收干扰,信号的输入和输出端加入了一阶滤波电路来消 除干扰。电子负载电路是用电压信号来驱动一个压控恒流源,把电压信号,变为MOSFET (场 效应晶体管)的导通角,利用它的可变电阻区作为电子负载来检测充电器的输出电压和电 流。通过一个取样电阻给单片机的AD输入端来进行采样。信号过来以后,通过一个比例积 分电路,来控制MOSFET(场效应晶体管)的导通电角;随着MOSFET(场效应晶体管)导通角 的变化在整体上可以看作一个不断变化的可变电位器,这样充电器接在一个可变的电位器 上,通过调整MOSFET (场效应晶体管)的导通角,变相的调整可变电位器的大小,就可以检 查到充电器的电压和电流了 ;取样电阻是一个很小的电阻,通过测量电阻的电压就能推算 出充电器的电流,通过检查MOSFET (场效应晶体管)导通角的大小就可以变相的知道可变 电阻的阻值的大小了,也就可以知道充电器的电压了。
[0009] 保护及报警电路由电阻R281、电阻R28、电阻R29、晶体二极管D2、晶体二极管D03 和电阻R31组成,保护及报警电路与温度传感器T的输出端相连接,温度传感器T的输出 端上接一个下拉电阻R281,使得在正常的时候给单片机的信号为低电平,温度传感器T的 输出端经过电阻R28串联后与单片机的输入口相连接,温度传感器T的输出端通过与电阻 R29串联后与蜂鸣器U4相连,为了防止单片机驱动蜂鸣器U4时信号相互干扰,在温度传感 器T和蜂鸣器U4之间串连有晶体二极管D2和晶体二极管D03,可以防止信号互相干扰。当 MOSFET (场效应晶体管)温度过高时,温度传感器输出信号,启动报警电路,蜂鸣器U4发出声响,提醒操做人员,同时,输出信号给单片机,让单片机停止控制电路的工作,从而保护电 动车充电器检测仪。 [0010] 信号判断电路由电源基准部分和信号部分组成,使该信号判断电路能及时的采集 到有用的数据,电源基准部分由电阻R45、三端可调分流基准源TL431和电容C6组成,+15V 的直流电压通过电阻R45连接到三端可调分流基准源TL431的输入端进行稳压,三端可调 分流基准源TL431与电容C6并联,三端可调分流基准源TL431的输出端输出2. 482V的直 流输出电压作为一个基准源;三端可调分流基准源TL431与电容C6并联,三端可调分流基 准源TL431的输出端与电压跟随器U5的输入端相连,由所述的基准源和电压跟随器U5的 输出端作为输入,输入到由电阻R36、电阻R37、电阻R48、电阻R06和电压跟随器U6组成的 减法电路,两者相减后,经限流电阻R05给单片机输入。把取样端得到的信号经过转化和计 算,给单片机进行处理。采样信号被电压跟随器U5隔离,隔离出来的信号由电压跟随器TO 进行比较,如果,电压跟随器U5过来的信号大于基准给定的信号,则通知单片机进行采集, 反之则不进行采集。在采集的过程中,由于电压比较高,超过了单片机的最大额定电压,则 由分压电阻进行分压后进行采集,这里所用的电阻是精度较高的电阻。
[0011] 本发明电动车充电器检测仪在使用时,把待测充电器插在测试仪上,按下启动按 钮,测试仪通过PWM来控制电子负载的变化,同时采样电路对充电器的电压和电流进行采 样。在电子负载不断变化的同时,信号判断电路进行判断,在条件成熟的时候,通知CPU停 止采样,CPU经过计算后将要显示的结果在显示窗口显示出来,本次检测完成。如果要进行 下次采样,则按下复位按钮,把显示的结果清零后;再按下启动按钮。如果MOSFET (场效应 晶体管)的温度过高,则启动报警电路,以保护充电器测试仪。
[0012] 本发明电动车充电器检测仪设计合理、操作方便、性能优良。一般的电动车充电器 都是三段式的充电器:既恒流充电阶段、恒压充电阶段和浮充充电阶段。我们以48伏充电 器为例进行说明:充电器插上蓄电池后,先以0. Ic的大电流充电,大概过了 8到10个小时 左右,然后充电器转为恒压小电流充电,在这个时候如果充电电流下降到某个数值,可以认 为充电基本结束,然后转为浮充充电阶段。电池的充电特性在这里近似的认为是一个阻值 由小到大可变电阻。对于充电器来说比较关心的参数有:空载电压,最大充电电流,最高点 电压(恒压时的充电电压),转折电流(由恒压充电阶段转变为浮充阶段的电流)。只要检 测出这四个参数在合理的范围,即认为这个充电器合格。本发明充电器测试仪就是模拟蓄 电池,用MOSFET(场效应晶体管)作为充电器的负载电路,控制它的导通角,来模拟蓄电池 的三个阶段的电压及电流。从而对充电器的充电性能进行检测,并把参数显示出来。
附图说明
[0013] 以下将结合附图对本发明作进一步说明:
[0014] 图1是本发明电动车充电器检测仪的结构示意图。
[0015] 图2是本发明电动车充电器检测仪的工作原理图。
[0016] 图3是本发明电动车充电器检测仪中控制电路的工作原理图。
[0017] 图4是本发明电动车充电器检测仪中电源电路的电子线路图。
[0018] 图5是本发明电动车充电器检测仪的中央处理器CPU控制电路电子线路图。
[0019] 图6是本发明电动车充电器检测仪的电子负载电路电子线路图。[0020] 图7是本发明电动车充电器检测仪的保护及报警电路电子线路图。
[0021] 图8是本发明电动车充电器检测仪的信号判断电路电子线路图。
[0022] 图9是本发明电动车充电器检测仪的显示电路电子线路图。 具体实施方式
[0023] 参照附图1〜9,本发明电动车充电器检测仪具有外壳1、启动按钮2、复位按钮3、 显示口 4和电路板,外壳上设置有启动按钮、复位按钮和显示口 ;电路板上设置有电路,电 路包括显示电路和控制电路,控制电路具有电源电路、信号判断电路、采样电路、保护及报 警电路、中央处理器CPU控制电路和电子负载电路;
[0024] 显示电路由四个四体联动的数码管LEDl〜LED4组成,分别用来显示空载电压、最 大充电电流、最高点电压和转折电流;
[0025] 电源电路由交流变压器Tl、整流部分、滤波部分和稳压部分组成,整流部分由整流 二极管D4、整流二极管D5、整流二极管D6和整流二极管D7接成桥式电路,在正极与负极 相连的两个连接点处输入交流电压;滤波部分由电容C12和电容C13串联组成;稳压部分 由稳压器一 U7、稳压器三U9、可调电容C16和可调电容C17组成,所述的稳压器一 U7采用 7815三端稳压器,所述的稳压器三U9采用7915三端稳压器,工作时,由交流变压器Tl输 出的交流双20V电压经整流二极管D4〜D7整流,再经电容C12和电容C13滤波得到一直 流电压,其中交流变压器Tl双电源的中心抽头作为公共接地端,然后分别把该直流电压正 负极接入稳压器一 U7的1脚和稳压器二 U8的3脚。电源经7815三端稳压器稳压后输出 +15V的直流电压,经过可调电容C16和可调电容C18的滤波后得到稳定的直流电压,为了 得到一个稳定的+5V的直流电压,在稳压器一 U7输出端串接一个稳压器二 U8,其中稳压器 二 U8的第一脚接输入的+15V电压,稳压器二 U8的第二脚接公共地,稳压器二 U8的第三脚 为输出端,稳压器二 U8的输出端与电容C20和电容C21相连接,稳压器二 U8的输出端经电 容C20和电容C21的滤波后就得到了一个稳定的+5V的直流输出;所述的稳压器二 U8采用 7805稳压器。
[0026] 中央处理器CPU控制电路由单片机电路、晶振电路、JTAG调试接口和启动及复位 按钮电路组成,单片机电路具有单片机,所述的单片机采用MAGE16型单片机,它是高性能、 低功耗RISC结构的8位微处理器,带有10位AD转化功能和PWM功能,运算速度也比较快, 价格适中;晶振电路由外部晶振Y1、瓷片电容ClOO和瓷片电容ClOl组成,外部晶振Yl与瓷 片电容ClOO和瓷片电容ClOl相并联,晶振电路给单片机提供稳定的时钟源;预留JTAG调 试接口,JTAG调试接口的4脚和7脚串接在一起并对地接一电容器C171,单片机通过JTAG 调试接口实现对Flash、EEPR0M、熔丝位和锁定位的编程;启动及复位按钮电路由启动及复 位按钮S10、电容C106、晶体二极管DlO和电阻RlOl组成,其中启动及复位按钮SlO和电容 C106并联,启动机复位按钮SlO的输出端与电阻RlOl的一端串联,电阻RlOl与晶体二极管 DlO并联,电阻RlOl的另一端与电路供电电压源VCC相连接,所述的电容C106起到消除干 扰、杂波的作用,晶体二极管DlO可以将复位输入的最高电压钳在Vcc+0. 5V左右,当系统断 电时,将电阻RlOl短路,让电容C106快速放电,在下一次来电时,能产生有效的复位。当单 片机在工作时,按下开关SlO时,复位脚变成低电平,触发单片机芯片复位。平时的时候单 片机通过内部设置把PBO 口由内部的上拉电阻拉成高电平;当按下独立键盘按钮S20的时候PBO 口就通过电阻R104接地,这样单片机就能检测到输入引脚的变化了。
[0027] 电子负载电路由晶体管Q3、晶体管Q4、电阻R18、电阻R20、电阻R19、电阻R16和电 阻R17组成,电阻R18和电阻R20分别接Q3和Q4的漏极,R16和R17分别接晶体管Q3和晶 体管Q4的栅极,电阻R19与晶体管Q3和晶体管Q4的源极相连接,当信号经过运放组成的调 节器PI后接到电阻R16和电阻R17的输入端,来驱动晶体管Q3和晶体管Q4,输出信号经运 放0P07组成的比例电路后送到单片机的输入端进行采样。为了让运放更好的工作在他们 的电源输入端并联了瓷片电容来吸收干扰,信号的输入和输出端加入了一阶滤波电路来消 除干扰。电子负载电路是用电压信号来驱动一个压控恒流源,把电压信号,变为MOSFET (场 效应晶体管)的导通角,利用它的可变电阻区作为电子负载来检测充电器的输出电压和电 流。通过一个取样电阻给单片机的AD输入端来进行采样。信号过来以后,通过一个比例积 分电路,来控制MOSFET(场效应晶体管)的导通电角;随着MOSFET(场效应晶体管)导通角 的变化在整体上可以看作一个不断变化的可变电位器,这样充电器接在一个可变的电位器 上,通过调整MOSFET (场效应晶体管)的导通角,变相的调整可变电位器的大小,就可以检 查到充电器的电压和电流了 ;取样电阻是一个很小的电阻,通过测量电阻的电压就能推算 出充电器的电流,通过检查MOSFET (场效应晶体管)导通角的大小就可以变相的知道可变 电阻的阻值的大小了,也就可以知道充电器的电压了。
[0028] 保护及报警电路由电阻R281、电阻R28、电阻R29、晶体二极管D2、晶体二极管D03 和电阻R31组成,保护及报警电路与温度传感器T的输出端相连接,温度传感器T的输出 端上接一个下拉电阻R281,使得在正常的时候给单片机的信号为低电平,温度传感器T的 输出端经过电阻R28串联后与单片机的输入口相连接,温度传感器T的输出端通过与电阻 R29串联后与蜂鸣器U4相连,为了防止单片机驱动蜂鸣器U4时信号相互干扰,在温度传感 器T和蜂鸣器U4之间串连有晶体二极管D2和晶体二极管D03,可以防止信号互相干扰。当 MOSFET (场效应晶体管)温度过高时,温度传感器输出信号,启动报警电路,蜂鸣器U4发出 声响,提醒操做人员,同时,输出信号给单片机,让单片机停止控制电路的工作,从而保护电 动车充电器检测仪。
[0029] 信号判断电路由电源基准部分和信号部分组成,使该信号判断电路能及时的采集 到有用的数据,电源基准部分由电阻R45、三端可调分流基准源TL431和电容C6组成,+15V 的直流电压通过电阻R45连接到三端可调分流基准源TL431的输入端进行稳压,三端可调 分流基准源TL431与电容C6并联,三端可调分流基准源TL431的输出端输出2. 482V的直 流输出电压作为一个基准源;三端可调分流基准源TL431与电容C6并联,三端可调分流基 准源TL431的输出端与电压跟随器U5的输入端相连, 由所述的基准源和电压跟随器U5的 输出端作为输入,输入到由电阻R36、电阻R37、电阻R48、电阻R06和电压跟随器U6组成的 减法电路,两者相减后,经限流电阻R05给单片机输入。把取样端得到的信号经过转化和计 算,给单片机进行处理。采样信号被电压跟随器U5隔离,隔离出来的信号由电压跟随器TO 进行比较,如果,电压跟随器TO过来的信号大于基准给定的信号,则通知单片机进行采集, 反之则不进行采集。在采集的过程中,由于电压比较高,超过了单片机的最大额定电压,则 由分压电阻进行分压后进行采集,这里所用的电阻是精度较高的电阻。

Claims (4)

  1. 一种电动车充电器检测仪,其特征在于具有外壳、启动按钮、复位按钮、显示口和电路板,外壳上设置有启动按钮、复位按钮和显示口;电路板上设置有电路,电路包括显示电路和控制电路,控制电路具有电源电路、信号判断电路、采样电路、保护及报警电路、中央处理器CPU控制电路和电子负载电路;显示电路由四个四体联动的数码管LED1~LED4组成;电源电路由交流变压器T1、整流部分、滤波部分和稳压部分组成,整流部分由整流二极管D4、整流二极管D5、整流二极管D6和整流二极管D7接成桥式电路;滤波部分由电容C12和电容C13串联组成;稳压部分由稳压器一U7、稳压器三U9、可调电容C16和可调电容C17组成;在稳压器一U7输出端串接一个稳压器二U8,稳压器二U8的第一脚接输入的+15V电压,稳压器二U8的第二脚接公共地,稳压器二U8的第三脚为输出端,稳压器二U8的输出端与电容C20和电容C21相连接;中央处理器CPU控制电路由单片机电路、晶振电路、JTAG调试接口和启动及复位按钮电路组成,单片机电路具有单片机,晶振电路由外部晶振Y1、瓷片电容C100和瓷片电容C101组成,外部晶振Y1与瓷片电容C100和瓷片电容C101相并联,JTAG调试接口的4脚和7脚串接在一起并对地接一电容器C171;启动及复位按钮电路由启动及复位按钮S10、电容C106、晶体二极管D10和电阻R101组成,其中启动及复位按钮S10和电容C106并联,启动机复位按钮S10的输出端与电阻R101的一端串联,电阻R101与晶体二极管D10并联,电阻R101的另一端与电路供电电压源VCC相连接;电子负载电路由晶体管Q3、晶体管Q4、电阻R18、电阻R20、电阻R19、电阻R16和电阻R17组成,电阻R18和电阻R20分别接Q3和Q4的漏极,R16和R17分别接晶体管Q3和晶体管Q4的栅极,电阻R19与晶体管Q3和晶体管Q4的源极相连接;保护及报警电路由电阻R281、电阻R28、电阻R29、晶体二极管D2、晶体二极管D03和电阻R31组成,保护及报警电路与温度传感器T的输出端相连接,温度传感器T的输出端上接一个下拉电阻R281,使得在正常的时候给单片机的信号为低电平,温度传感器T的输出端经过电阻R28串联后与单片机的输入口相连接,温度传感器T的输出端通过与电阻R29串联后与蜂鸣器U4相连,在温度传感器T和蜂鸣器U4之间串连有晶体二极管D2和晶体二极管D03;信号判断电路由电源基准部分和信号部分组成,电源基准部分由电阻R45、三端可调分流基准源TL431和电容C6组成,+15V的直流电压通过电阻R45与三端可调分流基准源TL431的输入端相连,三端可调分流基准源TL431与电容C6并联,三端可调分流基准源TL431的输出端与电压跟随器U5的输入端相连,三端可调分流基准源TL431的输出端输出2.482V的直流输出电压作为一个基准源;所述的基准源和电压跟随器U5的输出端作为输入,输入到由电阻R36、电阻R37、电阻R48、电阻R06和电压跟随器U6组成的减法电路,两者相减后,经限流电阻RO5给单片机输入。
  2. 2.根据权利要求1所述的电动车充电器检测仪,其特征在于所述的稳压器一 U7为 7815三端稳压器,所述的稳压器三U9为7915三端稳压器。
  3. 3.根据权利要求1所述的电动车充电器检测仪,其特征在于所述的稳压器二 U8为 7805稳压器。
  4. 4.根据权利要求1所述的电动车充电器检测仪,其特征在于所述的单片机为MAGE16型单片机。
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