CN101865959B - 电动车充电器检测仪 - Google Patents
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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
技术领域
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
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
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。
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；
显示电路由四个四体联动的数码管LED1～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；
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，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T1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T1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。
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，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、EEPROM、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，所述的电容C106起到消除干扰、杂波的作用，晶体二极管D10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R101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S10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PB0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PB0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。
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。
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。
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(三端可调分流基准源TL431的输出端输出2.482V的直流输出电压与电压跟随器U5的输出端电压)相减后，减法电路的输出端经限流电阻RO5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U6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。
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。
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0.1c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
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明电动车充电器检测仪的结构示意图。
图2是本发明电动车充电器检测仪的工作原理图。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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；
显示电路由四个四体联动的数码管LED1～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；
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，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T1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T1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。
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，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、EEPROM、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，所述的电容C106起到消除干扰、杂波的作用，晶体二极管D10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R101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S10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PB0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PB0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。
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。
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。
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，减法电路的输出端经限流电阻RO5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U6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。
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，减法电路的输出端经限流电阻RO5给单片机输入。
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.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.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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