CN108762356A - 一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源 - Google Patents

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马峻
徐企娟
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/14—Measuring resistance by measuring current or voltage obtained from a reference source

Abstract

本发明公开了一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源，包括正弦波产生器、比较器、耦合驱动电路、功放电路和恒流控制电路，其中，正弦波产生器用于产生正弦波信号经比较器输出至耦合驱动电路，耦合驱动电路用于将正弦波信号放大后输出正弦交流电流至功放电路，功放电路用于输出恒流源至恒流控制电路；恒流控制电路用于将恒流源与预先给定的信号相比较，通过比较器来调节耦合驱动电路的信号，从而使输出电流保持稳定；本发明实现蓄电池内阻便捷的实时检测，实现频率可调且信号稳定可靠的交流恒流源；本发明体积小，产生的波形稳定性好，失真小，调节方便成本低。

Description

一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源
技术领域
本发明涉及交流恒流源技术领域，特别是一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源。
背景技术
蓄电池的内阻由欧姆极化(导体电阻)和电化学极化及浓差极化电阻三个部份组成。在充放电过程中电阻是变化的，充电过程内阻由大变小，反之内阻增加。
温度对蓄电池内阻也颇有影响，低温状态如0℃以下，温度每下降10℃，内阻约增大15%，其中因硫酸溶液粘度变大，而增加了比电阻是重要的原因之一。在较高温度时，如10℃以上，硫酸离子的扩散速率提高了浓度极化作用将明显减小，极化电阻下降，但导体电阻却随温度增加而上升，不过上升的速率较小。
蓄电池的内阻与放电电流的大小有关，瞬间的大电流放电，由于极板空隙内的硫酸溶液迅速稀释，而极板孔外90%以上溶液中硫酸分子来不及扩散到极板空隙中去。这样，极板孔中溶液比电阻增加，端电压明显下降。但停止放电后，随着浓度高的硫酸分子向极板空隙中扩散，极板孔中溶液比电阻下降，端电压回升。
另外，薄极板的电池，其内阻明显小于厚极板，因为同容量电池的极板数量，薄的要多于厚极板电池的极板数量，因此相同电流放电时，薄极板电池的电流密度小，其各极极化也要小得多。由此可见，蓄电池内阻是由诸多因素构成的动态电阻。研究蓄电池的内阻是为了了解与蓄电池直接连接的母线及馈线出口短路时，蓄电池将提供多大短路电流，并依此来选择母线及其它设备，并根据短路电流来确定保护电器的级差配合。显然，同容量的蓄电池短路电流越大(即内阻越小)对设备和人身安全带来的危害性也越大。
成功检测蓄电池状态的前提是可以提供需要的交流恒流源。恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源装置。它是一个电源内阻非常大的电源。为了保证内阻有较高的测量精度及较好的重现性，要求恒流电流源有足够的稳定度，并且波形失真度要小。但是传统的低频交流信号发生器设计中存在很多的不足：应用通用电路,元器件多 ,尤其是电容的体积大 ,且波形的稳定性差、失真大 ,调节也极不方便；应用专用电路 ,如ICL8038、MAX038等 ,其失真和稳定性方面有明显提高 ,但低频应用时不合适,调节不方便,成本也较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源，本发明实现蓄电池内阻便捷的实时检测，实现频率可调且信号稳定可靠的交流恒流源。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
根据本发明提出的一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源，包括正弦波产生器、比较器、耦合驱动电路、功放电路和恒流控制电路，其中，正弦波产生器用于产生正弦波信号经比较器输出至耦合驱动电路，耦合驱动电路用于将正弦波信号放大后输出正弦交流电流至功放电路，功放电路用于输出恒流源至恒流控制电路；恒流控制电路用于将恒流源与预先给定的信号相比较，通过比较器来调节耦合驱动电路的信号，从而使输出电流保持稳定；
耦合驱动电路包括INA105芯片、第一至第三运算放大器、电阻、电容和电池，INA105芯片的第1引脚与第一运算放大器的输出端、第一运算放大器的正输入端分别连接，INA105芯片的第2引脚与地连接，INA105芯片的第4引脚与-15V电源连接，INA105芯片的第5引脚与第三运算放大器的输出端、第三运算放大器的负输入端分别连接，第三运算放大器的正输入端与第二运算放大器的输出端、第一运算放大器的负输入端、电容的一端分别连接，INA105芯片的第6引脚与第二运算放大器的负输入端连接，INA105芯片的第7引脚与+15V电源、第二运算放大器的电源端分别连接，第二运算放大器的接地端与地连接，电容的另一端与电池的正极连接，电池的负极与电阻的一端连接，电阻的另一端接地。
作为本发明所述的一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源进一步优化方案，第二运算放大器的型号为LM383。
作为本发明所述的一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源进一步优化方案，电容为100uF。
作为本发明所述的一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源进一步优化方案，电阻的阻值为10K欧姆。
作为本发明所述的一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源进一步优化方案，电池为+5V。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）本发明实现蓄电池内阻便捷的实时检测，实现频率可调且信号稳定可靠的交流恒流源；
（2）本发明体积小，产生的波形稳定性好，失真小，调节方便成本低。
附图说明
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源，包括正弦波产生器、比较器、耦合驱动电路、功放电路和恒流控制电路，其中，正弦波产生器用于产生正弦波信号经比较器输出至耦合驱动电路，耦合驱动电路用于将正弦波信号放大后输出正弦交流电流至功放电路，功放电路用于输出恒流源至恒流控制电路；恒流控制电路用于将恒流源与预先给定的信号相比较，通过比较器来调节耦合驱动电路的信号，从而使输出电流保持稳定；
耦合驱动电路包括INA105芯片、第一至第三运算放大器、电阻、电容和电池，INA105芯片的第1引脚与第一运算放大器的输出端、第一运算放大器的正输入端分别连接，INA105芯片的第2引脚与地连接，INA105芯片的第4引脚与-15V电源连接，INA105芯片的第5引脚与第三运算放大器的输出端、第三运算放大器的负输入端分别连接，第三运算放大器的正输入端与第二运算放大器的输出端、第一运算放大器的负输入端、电容的一端分别连接，INA105芯片的第6引脚与第二运算放大器的负输入端连接，INA105芯片的第7引脚与+15V电源、第二运算放大器的电源端分别连接，第二运算放大器的接地端与地连接，电容的另一端与电池的正极连接，电池的负极与电阻的一端连接，电阻的另一端接地。
第二运算放大器的型号为LM383。电容为100uF。电阻的阻值为10K欧姆。电池为+5V。
本发明实现蓄电池内阻便捷的实时检测，实现频率可调且信号稳定可靠的交流恒流源；本发明体积小，产生的波形稳定性好，失真小，调节方便成本低。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源，其特征在于，包括正弦波产生器、比较器、耦合驱动电路、功放电路和恒流控制电路，其中，正弦波产生器用于产生正弦波信号经比较器输出至耦合驱动电路，耦合驱动电路用于将正弦波信号放大后输出正弦交流电流至功放电路，功放电路用于输出恒流源至恒流控制电路；恒流控制电路用于将恒流源与预先给定的信号相比较，通过比较器来调节耦合驱动电路的信号，从而使输出电流保持稳定；
耦合驱动电路包括INA105芯片、第一至第三运算放大器、电阻、电容和电池，INA105芯片的第1引脚与第一运算放大器的输出端、第一运算放大器的正输入端分别连接，INA105芯片的第2引脚与地连接，INA105芯片的第4引脚与-15V电源连接，INA105芯片的第5引脚与第三运算放大器的输出端、第三运算放大器的负输入端分别连接，第三运算放大器的正输入端与第二运算放大器的输出端、第一运算放大器的负输入端、电容的一端分别连接，INA105芯片的第6引脚与第二运算放大器的负输入端连接，INA105芯片的第7引脚与+15V电源、第二运算放大器的电源端分别连接，第二运算放大器的接地端与地连接，电容的另一端与电池的正极连接，电池的负极与电阻的一端连接，电阻的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源，其特征在于，第二运算放大器的型号为LM383。
3.根据权利要求1所述的一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源，其特征在于，电容为100uF。
4.根据权利要求1所述的一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源，其特征在于，电阻的阻值为10K欧姆。
5.根据权利要求1所述的一种用于测量蓄电池内阻的交流恒流源，其特征在于，电池为+5V。
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