CN110907836B - 一种蓄电池电量检测与报警装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池电量检测与报警装置，包括：分压电路、单片机IC、开关电路，所述分压电路包括分压电阻R1和精密取样电阻，所述单片机IC包括模数转换器，所述开关电路包括晶体管、警示灯、限流电阻；所述分压电阻和所述精密取样电阻串接于蓄电池正极与负极之间，所述分压电阻和所述精密取样电阻之间有引线与所述模数转换器连接，所述单片机IC与所述晶体管的基极连接，所述晶体管的集电极与所述蓄电池的正极之间串接所述警示灯和所述限流电阻，所述晶体管的发射极接地。

Description

一种蓄电池电量检测与报警装置
技术领域
本发明涉及蓄电池检测领域，尤其是涉及一种蓄电池电量检测与报警装置。
背景技术
随着汽车的增多，汽车蓄电池也发挥着的重要的作用，车用蓄电池在使用时，会因电量不足导致不能正常启动，给用户造成使用上的不便。现实生活中，需要用户根据经验去判断蓄电池的状态，但蓄电池状态的判断具有很强的专业性，一般用户缺乏相关经验，常常等到蓄电池电量低至无法使用时才进行维护或更换。此外，蓄电池的状态受温度的影响较大，同样的使用条件，低温下蓄电池电量会减少的更快。因此对汽车蓄电池电量的在线检测及报警势在必行。
发明内容
为解决现有技术的不足，实现蓄电池电量的在线检测及报警，本发明采用如下的技术方案：
一种蓄电池电量检测与报警装置，包括：分压电路、单片机IC、开关电路，所述分压电路包括分压电阻R1和精密取样电阻，所述单片机IC包括模数转换器，用于将所述精密取样电阻的电势转换成数值，所述开关电路包括晶体管、警示灯、限流电阻；所述分压电阻和所述精密取样电阻串接于蓄电池正极与负极之间，所述分压电阻和所述精密取样电阻之间有引线与所述模数转换器连接，所述单片机IC与所述晶体管的基极连接，所述晶体管的集电极与所述蓄电池的正极之间串接所述警示灯和所述限流电阻，所述晶体管的发射极接地；
所述单片机IC中存有蓄电池电量的电压界限值，所述单片机IC将通过所述引线测取的所述精密取样电阻的电压值与所述电压界限值比较，当所述精密取样电阻的电压值大于所述电压界限值时，所述单片机IC判定蓄电池电量正常，并控制所述晶体管基极为低电平，所述警示灯不亮；当所述精密取样电阻的电压值小于所述电压界限值时，所述单片机IC判定所述蓄电池电量较低，单片机IC控制所述晶体管基极为高电平，所述警示灯点亮。
所述精密取样电阻包括精密取样电阻R2和精密取样电阻R3，所述模数转换器包括模数转换器AD1和模数转换器AD2，用于将所述精密取样电阻R2、精密取样电阻R3的电势转换成数值，所述晶体管包括晶体管TR1和晶体管TR2，所述警示灯包括警示灯LED1和警示灯LED2，所述限流电阻包括限流电阻R4和限流电阻R5；所述分压电阻R1、精密取样电阻R2、精密取样电阻R3串接于蓄电池正极与接地之间，分压电阻R1和精密取样电阻R2之间有引线与所述模数转换器AD1连接，精密取样电阻R2和精密取样电阻R3之间有引线与所述模数转换器AD2连接；所述晶体管TR1的基极与所述单片机IC连接，所述晶体管TR1的集电极与所述蓄电池正极之间串接所述警示灯LED1和所述限流电阻R4，所述晶体管TR1的发射极接地，所述晶体管TR2的基极与所述单片机IC连接，所述晶体管TR2的集电极与所述蓄电池正极之间串接所述警示灯LED2和所述限流电阻R5，所述晶体管TR2的发射极接地。
所述电压界限值包括高界限值V1和低界限值V2，当所述精密取样电阻R2的电压值大于所述高界限值V1，且所述精密取样电阻R3上的电压值大于所述低界限值V2时，所述单片机IC判定所述蓄电池电量正常，并控制所述晶体管TR1和所述晶体管TR2的基极为低电平，所述警示灯LED1和所述警示灯LED2都不亮；当所述精密取样电阻R2的电压值小于所述高界限值V1但大于所述低界限值V2，且所述精密取样电阻R3的电压值小于所述低界限值V2时，所述单片机IC判定蓄电池电量较低，并控制所述晶体管TR1的基极为高电平，控制所述晶体管TR2的基极为低电平，所述警示灯LED1点亮，所述警示灯LED2不亮；当所述精密取样电阻R2的电压值小于所述低界限值V2，所述单片机IC判定所述蓄电池电量无法继续满足使用，并控制所述晶体管TR1的基极为低电平，控制所述晶体管TR2的基极为高电平，所述警示灯LED1不亮，所述警示灯LED2点亮。通过两级报警，检查人员可以更好地把握蓄电池的实际电量情况，便于实施维护或更换。
所述装置还包括温度传感器Th1，所述单片机IC还包括模数转换器AD3，用于将环境温度传感器Th1感知的模拟信号转换成数值，所述温度传感器Th1与所述模数转换器AD3连接。
用运算放大器和逻辑门电路的组合代替所述单片机IC，所述分压电阻和所述精密取样电阻之间有引线与所述运算放大器输入端连接，所述运算放大器输出端与所述逻辑门电路连接，所述逻辑门电路与所述晶体管的基极连接。
本发明的优势和有益效果在于：
本发明的蓄电池在线检测及报警装置，及时反映了蓄电池电量的多少，提醒用户及时维护或更换；多级电压检测与多个极限值分别比较，使检测结果更可靠，且多级警示灯显示，使用户更直观的查看检测结果；温度传感器感知环境温度，使蓄电池的电量检测更精确、更实用；检测和报警过程自动完成，用户无需附加的检测动作或措施，更便利。
附图说明
图1是本发明的电气原理图。
图2是本发明中蓄电池放电特性的曲线图。
图3是本发明中温度对蓄电池放电影响的曲线图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种蓄电池电量检测与报警装置，包括：分压电路、单片机IC、开关电路，所述分压电路包括分压电阻R1和精密取样电阻，所述单片机IC包括模数转换器，用于将所述精密取样电阻的电势转换成数值，所述开关电路包括晶体管、警示灯、限流电阻；所述分压电阻和所述精密取样电阻串接于蓄电池正极与负极之间，所述分压电阻和所述精密取样电阻之间有引线与所述模数转换器连接，所述单片机IC与所述晶体管的基极连接，所述晶体管的集电极与所述蓄电池的正极之间串接所述警示灯和所述限流电阻，所述晶体管的发射极接地；
如图2所示，蓄电池不使用时，可以持续保持稳定的电压值，但根据该电压值，无法判定蓄电池的电量，蓄电池在放电时，具有端电压持续均匀下降的现象，并且在放电末期，即蓄电池电量即将耗尽时，端电压会出现突然在下降，根据蓄电池的这个放电特性，实时测量蓄电池在放电时的端电压，即可判定蓄电池的实际电量；
预先将蓄电池电量转换的一定放电电流的电压值，根据所述电压值设定蓄电池电量的电压界限值，所述单片机IC中存有蓄电池电量的电压界限值，所述单片机IC将通过所述引线测取的所述精密取样电阻的电压值与所述电压界限值比较，当所述精密取样电阻的电压值大于所述电压界限值时，所述单片机IC判定蓄电池电量正常，并控制所述晶体管基极为低电平，所述警示灯不亮；当所述精密取样电阻的电压值小于所述电压界限值时，所述单片机IC判定所述蓄电池电量较低，单片机IC控制所述晶体管基极为高电平，所述警示灯点亮。
如图1所示，所述精密取样电阻包括精密取样电阻R2和精密取样电阻R3，所述模数转换器包括模数转换器AD1和模数转换器AD2，用于将所述精密取样电阻R2、精密取样电阻R3的电势转换成数值，所述晶体管包括晶体管TR1和晶体管TR2，所述警示灯包括警示灯LED1和警示灯LED2，所述限流电阻包括限流电阻R4和限流电阻R5；所述分压电阻R1、精密取样电阻R2、精密取样电阻R3串接于蓄电池正极与接地之间，分压电阻R1和精密取样电阻R2之间有引线通过所述单片机IC输入端口与所述模数转换器AD1连接，精密取样电阻R2和精密取样电阻R3之间有引线通过所述单片机IC输入端口与所述模数转换器AD2连接；所述晶体管TR1的基极与所述单片机IC输出端口连接，所述晶体管TR1的集电极与所述蓄电池正极之间串接所述警示灯LED1和所述限流电阻R4，所述晶体管TR1的发射极接地，所述晶体管TR2的基极与所述单片机IC输出端口连接，所述晶体管TR2的集电极与所述蓄电池正极之间串接所述警示灯LED2和所述限流电阻R5，所述晶体管TR2的发射极接地。
预先将蓄电池电量转换成一定放电电流的电压值，根据所述电压值设定蓄电池电量的电压界限值，所述电压界限值包括高界限值V1和低界限值V2，当所述精密取样电阻R2的电压值大于所述高界限值V1，且所述精密取样电阻R3上的电压值大于所述低界限值V2时，所述单片机IC判定所述蓄电池电量正常，并控制所述晶体管TR1和所述晶体管TR2的基极为低电平，所述警示灯LED1和所述警示灯LED2都不亮；当所述精密取样电阻R2的电压值小于所述高界限值V1但大于所述低界限值V2，且所述精密取样电阻R3的电压值小于所述低界限值V2时，所述单片机IC判定蓄电池电量处于临界，电量较低，并控制所述晶体管TR1的基极为高电平，控制所述晶体管TR2的基极为低电平，所述警示灯LED1点亮，所述警示灯LED2不亮；当所述精密取样电阻R2的电压值小于所述低界限值V2，所述单片机IC判定所述蓄电池电量很少，无法继续满足使用，并控制所述晶体管TR1的基极为低电平，控制所述晶体管TR2的基极为高电平，所述警示灯LED1不亮，所述警示灯LED2点亮。通过两级报警，检查人员可以更好地把握蓄电池的实际电量情况，便于实施维护或更换。
所述装置还包括温度传感器Th1，所述单片机IC还包括模数转换器AD3，用于将环境温度传感器Th1感知的模拟信号转换成数值，所述温度传感器Th1所述单片机IC输入端口与所述模数转换器AD3连接。如图3所示，在蓄电池放电电流同样为I f=225A时，零下18度比30度时的蓄电池端电压下降速度更快，表明蓄电池的实际电量与环境温度具有很大关联，因此，判定蓄电池的电量，还应该结合当时蓄电池使用时的环境温度。预先将蓄电池电量转换成一定温度下、一定放电电流的电压值，根据所述电压值设定蓄电池电量的电压界限值。
用运算放大器和逻辑门电路的组合代替所述单片机IC，所述分压电阻和所述精密取样电阻之间有引线与所述运算放大器输入端连接，所述运算放大器输出端与所述逻辑门电路连接，所述逻辑门电路与所述晶体管的基极连接。

Claims (2)

1.一种蓄电池电量检测与报警装置，包括：分压电路、单片机IC、开关电路，其特征在于，所述分压电路包括分压电阻R1和精密取样电阻，所述单片机IC包括模数转换器，所述开关电路包括晶体管、警示灯、限流电阻；所述分压电阻和所述精密取样电阻串接于蓄电池正极与负极之间，所述分压电阻和所述精密取样电阻之间有引线与所述模数转换器连接，所述单片机IC与所述晶体管的基极连接，所述晶体管的集电极与所述蓄电池的正极之间串接所述警示灯和所述限流电阻，所述晶体管的发射极接地；
所述装置还包括温度传感器Th1，所述单片机IC还包括模数转换器AD3，所述温度传感器Th1与所述模数转换器AD3连接，预先将蓄电池电量转换成一定温度下、一定放电电流的电压值，根据所述电压值设定蓄电池电量的电压界限值；
所述单片机IC中存有蓄电池电量的电压界限值，预先将蓄电池电量转换成一定放电电流的电压值，根据所述电压值设定蓄电池电量的电压界限值，所述单片机IC将通过所述引线测取的所述精密取样电阻的电压值与所述电压界限值比较，当所述精密取样电阻的电压值大于所述电压界限值时，所述单片机IC判定蓄电池电量正常，并控制所述晶体管基极为低电平，所述警示灯不亮；当所述精密取样电阻的电压值小于所述电压界限值时，所述单片机IC判定所述蓄电池电量较低，单片机IC控制所述晶体管基极为高电平，所述警示灯点亮；
所述精密取样电阻包括精密取样电阻R2和精密取样电阻R3，所述模数转换器包括模数转换器AD1和模数转换器AD2，所述晶体管包括晶体管TR1和晶体管TR2，所述警示灯包括警示灯LED1和警示灯LED2，所述限流电阻包括限流电阻R4和限流电阻R5；所述分压电阻R1、精密取样电阻R2、精密取样电阻R3串接于蓄电池正极与接地之间，分压电阻R1和精密取样电阻R2之间有引线与所述模数转换器AD1连接，精密取样电阻R2和精密取样电阻R3之间有引线与所述模数转换器AD2连接；所述晶体管TR1的基极与所述单片机IC连接，所述晶体管TR1的集电极与所述蓄电池正极之间串接所述警示灯LED1和所述限流电阻R4，所述晶体管TR1的发射极接地，所述晶体管TR2的基极与所述单片机IC连接，所述晶体管TR2的集电极与所述蓄电池正极之间串接所述警示灯LED2和所述限流电阻R5，所述晶体管TR2的发射极接地；
所述电压界限值包括高界限值V1和低界限值V2，当所述精密取样电阻R2的电压值大于所述高界限值V1，且所述精密取样电阻R3上的电压值大于所述低界限值V2时，所述单片机IC判定所述蓄电池电量正常，并控制所述晶体管TR1和所述晶体管TR2的基极为低电平，所述警示灯LED1和所述警示灯LED2都不亮；当所述精密取样电阻R2的电压值小于所述高界限值V1但大于所述低界限值V2，且所述精密取样电阻R3的电压值小于所述低界限值V2时，所述单片机IC判定蓄电池电量较低，并控制所述晶体管TR1的基极为高电平，控制所述晶体管TR2的基极为低电平，所述警示灯LED1点亮，所述警示灯LED2不亮；当所述精密取样电阻R2的电压值小于所述低界限值V2，所述单片机IC判定所述蓄电池电量无法继续满足使用，并控制所述晶体管TR1的基极为低电平，控制所述晶体管TR2的基极为高电平，所述警示灯LED1不亮，所述警示灯LED2点亮。
2.根据权利要求1所述的一种蓄电池电量检测与报警装置，其特征在于，用运算放大器和逻辑门电路的组合代替所述单片机IC，所述分压电阻和所述精密取样电阻之间有引线与所述运算放大器输入端连接，所述运算放大器输出端与所述逻辑门电路连接，所述逻辑门电路与所述晶体管的基极连接。
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