CN103091634B - 一种电池电量指示电路、指示装置及灯具 - Google Patents

一种电池电量指示电路、指示装置及灯具 Download PDF

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Abstract

本发明适用于电子领域，提供了一种电池电量指示电路、指示装置及灯具，所述电路与电池连接，包括：电压转换单元，所述电压转换单元的输入端与所述电池的正极连接，用于对电池电压采样，并将模拟的采样电压转换为数字信号；显示单元，所述显示单元的多个输入端与所述电压转换单元的多个输出端连接，用于根据所述数字信号的控制，显示电池电量。本发明利用单片机对电池剩余电量采样，经过A/D转换后精确控制显示，提高了显示精确度，并在电池电量过低时发出报警信号，提示用户及时更换电源，方便用户实时掌握电池剩余电量的情况。

Description

一种电池电量指示电路、指示装置及灯具
技术领域
本发明属于电子领域，尤其涉及一种电池电量指示电路、指示装置及灯具。
背景技术
目前通常采用比较器估算电池的剩余电量，并由发光器件对电池电量作相应显示，但是由于比较器的识别精度较低，因此无法实现准确显示，特别在电池的剩余电量将要耗尽时，无法及时作出提示，导致用户在毫无准备的情况下失去电源，造成不必要的损失。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电池电量指示电路，旨在解决目前电池电量指示电路显示精确度低，无法在电池即将耗尽时作出提示的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种电池电量指示电路，与电池连接，所述电池电量指示电路包括：
电压转换单元，所述电压转换单元的输入端与所述电池的正极连接，用于对电池电压采样，并将模拟的采样电压转换为数字信号；
显示单元，所述显示单元的多个输入端与所述电压转换单元的多个输出端连接，所述显示单元包括三个发光器件，用于根据所述数字信号的控制，显示电池电量；
所述电压转换单元包括：
单片机U1、电阻R4、电阻R5、电阻R6；
所述电阻R4的一端为所述电压转换单元的输入端，所述电阻R4的另一端通过所述电阻R5接地，所述电阻R4与所述电阻R5的公共端与所述单片机U1的模数转换输入端连接，所述单片机U1的接地端接地，所述单片机U1的电源端与电源电压连接，所述单片机U1的复位端通过所述电阻R6与电源电压连接，所述单片机U1的多个输出端为所述电压转换单元的多个输出端；
所述单片机U1具有A/D转换功能，当所述单片机U1上电后，经过A/D转换得到电池电压值Vbt，所述电池电压值Vbt通过多次采样取平均值获得，以电源电压VCC做为A/D转换的基准电压，所述单片机U1根据所述电池电压Vbt的大小判断电池剩余电量；
当电池电量>80％电池容量时，所述单片机U1的三个I/O接口分别输出高电平，控制点亮三颗发光器件；
当30％电池容量<电池电量<80％时，所述单片机U1的两个I/O接口输出高电平，控制点亮两颗发光器件；
当10％电池容量<电池电量<30％时，所述单片机U1的一个I/O接口输出高电平，控制点亮一颗发光器件；
当电池电量<10％电池容量时，单片机U1的三个I/O接口分别输出低频PWM信号以控制三个发光器件以一定频率闪烁，或者单片机U1的任一I/O接口输出低频PWM信号以控制一个发光器件以一定频率闪烁，作为报警，提示用户电池即将耗尽。
本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述电池电量指示电路的电池电量指示装置。
本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述电池电量指示装置的灯具。
在本发明实施例中，利用单片机对电池剩余电量采样，经过A/D转换后精确控制显示，提高了显示精确度，并在电池电量过低时发出报警信号，提示用户及时更换电源，方便用户实时掌握电池剩余电量的情况。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的电池电量指示电路的结构示意图；
图2为图1中的电池电量指示电路的电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例利用单片机对电池剩余电量采样，经过A/D转换后精确控制电量显示，并在电池电量过低时发出报警信号，提示用户更换电源。
图1示出本发明实施例提供的电池电量指示电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。
该电池电量指示电路可以应用于各种系列的电池电量指示装置中精确指示电池电量。
作为本发明一实施例提供的电池电量指示电路，与电池连接，该电路包括：
电压转换单元1，该电压转换单元1的输入端与电池的正极连接，用于对电池电压采样，并将模拟的采样电压转换为数字信号；
显示单元2，该显示单元2的多个输入端与电压转换单元1的多个输出端连接，用于根据数字信号的控制，显示电池电量。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细说明。
图2示出图1中的电池电量指示电路的电路原理图，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。
在本发明实施例中，电压转换单元1包括：
单片机U1、电阻R4、电阻R5、电阻R6；
电阻R4的一端为电压转换单元1的输入端，电阻R4的另一端通过电阻R5接地，电阻R4与电阻R5的公共端与单片机U1的模数转换输入端A/D连接，单片机U1的接地端GND接地，单片机U1的电源端VCC与电源电压连接，单片机U1的复位端R通过电阻R6与电源电压连接，单片机U1的输出端I/O1、I/O2、I/O3为电压转换单元1的多个输出端。
显示单元2包括：
电阻R1、电阻R2、电阻R3、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第一发光器件LED1、第二发光器件LED2以及第三发光器件LED3；
第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3的输入端分别通过电阻R1、电阻R2、电阻R3与电源电压连接，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3的控制端分别为显示单元2的多个输入端与单片机U1的输出端I/O1、I/O2、I/O3对应连接，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3的输出端分别与第一发光器件LED1、第二发光器件LED2、第三发光器件LED3的输入端连接，第一发光器件LED1、第二发光器件LED2、第三发光器件LED3的输出端同时接地。
作为本发明一实施例，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3均可以采用NPN型三极管，第一开关管为NPN型三极管Q1，NPN型三极管Q1的基极为第一开关管的控制端，NPN型三极管Q1的集电极通过电阻R1与电源电压连接，NPN型三极管Q1的发射极与第一发光器件的输入端连接；第二开关管为NPN型三极管Q2，NPN型三极管Q2的基极为第二开关管的控制端，NPN型三极管Q2的集电极通过电阻R2与电源电压连接，NPN型三极管Q2的发射极与第二发光器件的输入端连接；第三开关管为NPN型三极管Q3，NPN型三极管Q3的基极为第三开关管的控制端，NPN型三极管Q3的集电极通过电阻R3与电源电压连接，NPN型三极管Q3的发射极与第三发光器件的输入端连接。
作为本发明一实施例，第一开关管为N型MOS管NMOS1，N型MOS管NMOS1的栅极为第一开关管的控制端，N型MOS管NMOS1的漏极通过电阻R1与电源电压连接，N型MOS管NMOS1的源级与第一发光器件的输入端连接；第二开关管为N型MOS管NMOS2，N型MOS管NMOS2的栅极为第二开关管的控制端，N型MOS管NMOS2的漏极通过电阻R2与电源电压连接，N型MOS管NMOS2的源级与第二发光器件的输入端连接；第三开关管为N型MOS管NMOS3，N型MOS管NMOS3的栅极为第三开关管的控制端，N型MOS管NMOS3的漏极通过电阻R3与电源电压连接，N型MOS管NMOS3的源级与第三发光器件的输入端连接。
作为本发明一实施例，第一发光器件LED1、第二发光器件LED2、第三发光器件LED3均可以采用小信号发光二极管以减少显示功耗，第一发光器件LED1、第二发光器件LED2、第三发光器的输入端为小信号发光二极管的阳极，第一发光器件LED1、第二发光器件LED2、第三发光器的输出端为小信号发光二极管的阴极。
作为本发明一优选实施例，该电池电量指示电路还包括：
稳压单元3，用于将电池BT电压转换稳定的电源电压为电压转换单元1供电。
作为本发明一实施例，稳压单元3可以采用5V的三端稳压器件U2。
在本发明实施例中，当单片机U1对电池电量采样时，电池BT的电压经过电阻R1、电阻R2分压后，输入给单片机U1，该单片机U1具有A/D转换功能和至少3个I/O接口，当单片机U1上电后，经过A/D转换得到电池电压值Vbt，三端稳压器件U2用于对单片机U1的电源稳压，电阻R6为上拉电阻，此处电源电压VCC做为A/D转换的基准电压，为了消除误差，取得较精确的采样电压值，电池电压值Vbt可以通过多次采样取平均值获得，单片机U1根据电池电压Vbt的大小判断电池剩余电量的多少。
当电池电量足够高时(可以通过单片机U1设置为剩余电量>80％电池容量)，单片机U1的三个I/O接口分别输出高电平时，三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3导通，发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3点亮，电阻R1、电阻R2、电阻R3为限流电阻；
当30％电池容量<剩余电量<80％时，单片机U1的两个I/O接口输出高电平，控制点亮两颗发光二极管；
当10％电池容量<剩余电量<30％时，单片机U1的一个I/O接口输出高电平，控制点亮一颗发光二极管；
当电池电量过低时(可以通过单片机U1设置为剩余电量<10％电池容量)，单片机U1的三个I/O接口分别输出低频PWM信号，控制发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3以一定频率闪烁，作为报警，提示用户电池即将耗尽。
作为本发明一实施例，当电池电量过低时也可以通过单片机的任一I/O接口输出低频PWM信号，控制一颗LED闪烁。
作为本发明一实施例，该电池电量指示电路优选对多个串联的锂电或镍氢电池进行电量显示，并且可以根据不同系列的单片机相应改变其外围应用器件的连接，并相应增加其单片机的辅助控制功能。
本发明还提供一种采用上述电池电量指示电路的电池电量指示装置。
本发明还提供一种采用上述电池电量指示装置的灯具。
在本发明实施例中，利用单片机对电池剩余电量采样，经过A/D转换后精确控制显示，大大提高了显示精确度，并在电池电量过低时发出报警信号，提示用户及时更换电源，方便用户实时掌握电池剩余电量的情况，该电路结构简单、成本低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电池电量指示电路，所述电池电量指示电路与电池连接，其特征在于，所述电池电量指示电路包括：
电压转换单元，所述电压转换单元的输入端与所述电池的正极连接，用于对电池电压采样，并将模拟的采样电压转换为数字信号；
显示单元，所述显示单元的多个输入端与所述电压转换单元的多个输出端连接，所述显示单元包括三个发光器件，用于根据所述数字信号的控制，显示电池电量；
所述电压转换单元包括：
单片机U1、电阻R4、电阻R5、电阻R6；
所述电阻R4的一端为所述电压转换单元的输入端，所述电阻R4的另一端通过所述电阻R5接地，所述电阻R4与所述电阻R5的公共端与所述单片机U1的模数转换输入端连接，所述单片机U1的接地端接地，所述单片机U1的电源端与电源电压连接，所述单片机U1的复位端通过所述电阻R6与电源电压连接，所述单片机U1的多个输出端为所述电压转换单元的多个输出端；
所述单片机U1具有A/D转换功能，当所述单片机U1上电后，经过A/D转换得到电池电压值Vbt，所述电池电压值Vbt通过多次采样取平均值获得，以电源电压VCC做为A/D转换的基准电压，所述单片机U1根据所述电池电压Vbt的大小判断电池剩余电量；
当电池电量>80％电池容量时，所述单片机U1的三个I/O接口分别输出高电平，控制点亮三颗发光器件；
当30％电池容量<电池电量<80％时，所述单片机U1的两个I/O接口输出高电平，控制点亮两颗发光器件；
当10％电池容量<电池电量<30％时，所述单片机U1的一个I/O接口输出高电平，控制点亮一颗发光器件；
当电池电量<10％电池容量时，单片机U1的三个I/O接口分别输出低频PWM信号以控制三个发光器件以一定频率闪烁，或者单片机U1的任一I/O接口输出低频PWM信号以控制一个发光器件以一定频率闪烁，作为报警，提示用户电池即将耗尽。
2.如权利要求1所述的电池电量指示电路，其特征在于，所述显示单元包括：
电阻R1、电阻R2、电阻R3、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一发光器件、第二发光器件以及第三发光器件；
所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管的输入端分别通过所述电阻R1、所述电阻R2、所述电阻R3与电源电压连接，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管的控制端分别为所述显示单元的多个输入端，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管的输出端分别与所述第一发光器件、所述第二发光器件、所述第三发光器件的输入端连接，所述第一发光器件、所述第二发光器件、所述第三发光器件的输出端同时接地。
3.如权利要求2所述的电池电量指示电路，其特征在于，所述第一开关管为NPN型三极管Q1，所述NPN型三极管Q1的基极为所述第一开关管的控制端，所述NPN型三极管Q1的集电极通过所述电阻R1与电源电压连接，所述NPN型三极管Q1的发射极与所述第一发光器件的输入端连接；
所述第二开关管为NPN型三极管Q2，所述NPN型三极管Q2的基极为所述第二开关管的控制端，所述NPN型三极管Q2的集电极通过所述电阻R2与电源电压连接，所述NPN型三极管Q2的发射极与所述第二发光器件的输入端连接；
所述第三开关管为NPN型三极管Q3，所述NPN型三极管Q3的基极为所述第三开关管的控制端，所述NPN型三极管Q3的集电极通过所述电阻R3与电源电压连接，所述NPN型三极管Q3的发射极与所述第三发光器件的输入端连接。
4.如权利要求2所述的电池电量指示电路，其特征在于，所述第一开关管为N型MOS管NMOS1，所述N型MOS管NMOS1的栅极为所述第一开关管的控制端，所述N型MOS管NMOS1的漏极通过所述电阻R1与电源电压连接，所述N型MOS管NMOS1的源级与所述第一发光器件的输入端连接；
所述第二开关管为N型MOS管NMOS2，所述N型MOS管NMOS2的栅极为所述第二开关管的控制端，所述N型MOS管NMOS2的漏极通过所述电阻R2与电源电压连接，所述N型MOS管NMOS2的源级与所述第二发光器件的输入端连接；
所述第三开关管为N型MOS管NMOS3，所述N型MOS管NMOS3的栅极为所述第三开关管的控制端，所述N型MOS管NMOS3的漏极通过所述电阻R3与电源电压连接，所述N型MOS管NMOS3的源级与所述第三发光器件的输入端连接。
5.如权利要求2所述的电池电量指示电路，其特征在于，所述第一发光器件、所述第二发光器件、所述第三发光器件均为小信号发光二极管，所述第一发光器件、所述第二发光器件、所述第三发光器的输入端为所述小信号发光二极管的阳极，所述第一发光器件、所述第二发光器件、所述第三发光器的输出端为所述小信号发光二极管的阴极。
6.如权利要求1所述的电池电量指示电路，其特征在于，所述电池电量指示电路还包括：
稳压单元，用于将电池电压转换稳定的电源电压为所述电压转换单元供电。
7.如权利要求6所述的电池电量指示电路，其特征在于，所述稳压单元为三端稳压器件。
8.一种电池电量指示装置，其特征在于，所述装置的电池电量指示电路为如权利要求1至7任一项所述的电池电量指示电路。
9.一种灯具，其特征在于，所述灯具中的电池电量指示装置为如权利要求8所述的电池电量指示装置。
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