CN201096873Y

CN201096873Y - 电压法干电池电量检测装置

Info

Publication number: CN201096873Y
Application number: CNU2007201223784U
Authority: CN
Inventors: 邹力华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2017-08-22

Abstract

一种电压法干电池电量检测装置，包括：用于干电池电量检测的测试点，其特征在于：测试点与发光二极管间并联有一到数只电压比较器；电压比较器的同相或反相输入端与测试点连接；电压比较器的反相或同相输入端与外部供电连线上的分压电阻连接；各电压比较器的输出端与地或外部供电连线上分别串接有发光二极管；各电压比较器的输出端分别设有上拉电阻或限流电阻。本实用新型设计科学，结构简单。具有电路精简，稳定性高，指示明确，易于生产和使用等特点。它为电池的科学使用，经济使用，环保使用，提供有力平台。

Description

电压法干电池电量检测装置

技术领域

本实用新型涉及的是干电池电量检测装置，尤其是一种电压法干电池电量检测装置。

背景技术

目前，日常生活中被广泛应用的小家电、数码等设备中都需使用干电池，如收音机，MP3，电子钟，遥控器，电子玩具，多功能电子记事本，电动剔须刀，数码相机等等。干电池在使用过程中往往可能中途将其拆出，或因放置不当而将新旧混淆；因电器本身的间断使用也会导致不知其中大概还有多少电量。同时，消费者本身也希望对使用中的电池所剩电量进行了解和掌握。

依据干电池本身的特性，新旧电池混用将极大降低其输出电能；同时，依据干电池本身特性及用电器的特点，即便在某种电器中不能再使用的电池仍可以在其他低功耗的电器中用上一段时间。因此，对干电池电量的检测及区分将具有实际意义：指导消费者科学地使用干电池，经济使用干电池；让其最大发挥效益。对干电池电量进行区分和管理，对其剩余电量进行了解，将为科学、经济、环保使用干电池提供依据。

实用新型内容

本实用新型的目的是为广大干电池消费者提供一种经济、实用，使用简便、指示明了的电压法干电池电量检测装置。

本实用新型电压法干电池电量检测装置，包括：用于干电池电量检测与干电池正极相连的测试点，其特征在于：测试点与发光二极管间并联有一到数只电压比较器；电压比较器的同相或反相输入端与测试点连接；电压比较器的反相或同相输入端与外部供电连线上的分压电阻连接；电压比较器的输出端与地或外部供电连线间分别接有发光二极管；电压比较器的输出端设有上拉电阻或限流电阻。

本实用新型电压法干电池电量检测装置的设计原理是：采用电压比较器，以电压为检测参数：通过电阻阶梯分压、电压比较器比较的方法测量干电池的电压。通过对干电池电压的数字化精确采样，及干电池电压与电量的关系，比较准确地估测出干电池在使用过程中所处的能量状态，并通过发光二极管做出指示。

目前，市面上常见的，比较容易买到的干电池，往往锁定在几个大的品牌，比如南孚，劲量，GP，金霸王，柯达，双鹿等。它们都具有比较优秀的质量。同时，电池放电时间与电压的关系也有着比较大的规律性和一致性。这些具体的数据，我们可以从实验中统计得出：电压与放电时间的关系。例如：图3为南孚电池公布的某碱性电池，在10欧姆电阻电器负载条件下，电压与放电时间的关系图，该数据经国家轻工业电池质量监督检测中心权威论证。从图3中可以看到，在干电池电压从1.5V-1.0V的变化过程中，其变化基本是接近线性。这是通过电压检测干电池电量的理论依据，同时得到检测干电池电量的基准电压。检测的基准电压步进间隔越小，也就是电压采样越多，检测精度越高。具体电压间隔由产品的实际设计要求及电压比较器的比较精度相关。总体误差会控制在允许的范围之内，而不会影响检测结果对使用的指导意义。同时，当检测的基准电压基于具体某一品牌干电池得出，而检测本类电池时，检测将具有更高的信度。

本实用新型：电压法干电池电量检测装置设计科学，结构简单。具有电路精简，稳定性高，指示明确，易于生产和使用等特点。同时，它可以倡导正确的干电池使用方法。比如：不将不同品牌电池混用；不将同品牌不同类型电池混合使用；不将同品牌同类型新旧电池混合使用；合理搭配电池，需要混和用时将处在同一电量的同品牌同类型电池一起使用；将处在不同电量状态的电池用于不同功耗的电子设备中等等。

本装置为科学使用，经济使用，环保使用干电池提供了有力平台。

本实用新型电压法干电池电量检测装置的具体结构由以下附图和实施例详细给出。

附图说明

图1是电压法干电池电量检测装置同相接法结构示意图；

图2是电压法干电池电量检测装置反相接法结构示意图；

图3是南孚品牌某碱性电池在10欧姆电阻负载情况下连续放电电压与放电时间关系示意图。

具体实施方式

实施例1：从图1可以清楚地看到，这是采用同相接法的电压法干电池电量检测装置，即与被测干电池正极连接的测试点与电压比较器的同相输入端相连接。

电压法干电池电量检测装置由用于干电池电量检测的测试点A，三只电压比较器1、2、3，三只分压电阻R1、R2、R3，三只发光二级管LED1、LED2、LED3和三只上拉电阻R组成。图示中，电压比较器1、2、3的同相输入端分别并联接于测试点A；电压比较器1、2、3反相输入端分别与外部供电VIN连线上的串联分压电阻R1、R2、R3的一端相接；三只电压比较器1、2、3的输出端a，b，c与地GND间串有发光二级管LED1、LED2、LED3，电压比较器1、2、3的输出端a，b，c上接有上拉电阻R。

所述电压比较器为一种常用的电子元器件。

电压比较器选用的个数，可根据比较的需要而确定；同时用电阻做相应分压，将外部供电电压VIN分取成所需要的电压间隔。

电压法干电池电量检测装置的工作原理：

每个比较器有两个输入端和一个输出端。

两个输入端，一个称为同相输入端，用“+”表示；另一个称为反相输入端，用“-”表示。

用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压作为参考电压，另一端加一个待比较的电压。

电压比较器的基本工作原理：

当同相输入端电压大于反相输入端，即“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。

当同相输入端电压小于反相输入端，即“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。

当两个输入端电压差大于某个值时就能确保输出端从一种状态可靠地转换到另一种状态，市面上常见的比较器一般在10mV左右，完全可以满足干电池测量的需求。

电压比较器的输出端接发光二级管LED做指示，用来判断输入端电压之间的关系是大于或是小于。

输出端在系统采用同相接法时接有上拉电阻，以提高输出端驱动能力，保证发光二级管的指示效果。

输出端在系统采用反相接法时接有限流电阻，用来限制通过发光二极管的电流，保证其正常工作。

下面为本实施例电压法干电池电量检测装置同相接法对干电池电量进行检测过程的说明：

采用同相接法时，发光二极管正极与电压比较器输出端相联接，发光二极管负极与系统的地连接。

VIN为系统工作电源，通过分压电阻R3、R2、R1分别得到电池电量判定的基准电压V3、V2、V1；VIN同时还给电压比较器供电，给指示用发光二极管供电。

根据电阻分压的特点，容易知道：V3＞V2＞V1；

V1、V2、V3作为电压比较器1、2、3的判定基准电压，其分别接入电压比较器的反相输入端(-)；待测量干电池D正极与电压比较器1、2、3的同相输入端(+)相连接。

依据电压比较器的工作原理：

当被测干电池D的电压V处在：V＞V3＞V2＞V1时；

电压比较器1、2、3的“+”端电压均高于“-”端，电压比较器1、2、3输出端a，b，c截止，输出端开路：发光管LED1、LED2、LED3同时被驱动。

当被测干电池D的电压V处在：V3＞V＞V2＞V1时；

电压比较器1、2的“+”端电压高于“-”端，电压比较器1，2输出端a，b截止：LED1；LED2被驱动；电压比较器3的“+”端电压低于“-”端，输出端c饱和：LED3无法被驱动。

当被测干电池D的电压V处在：V3＞V2＞V＞V1时；

电压比较器1的“+”端电压高于“-”端，输出端a截止：LED1被驱动。电压比较器2、3的“+”端电压低于“-”端，其输出端b，c均饱和：LED2；LED3无法被驱动；

当被测干电池D的电压V处在：V3＞V2＞V1＞V时；

电压比较器1、2、3的“+”端电压均低于“-”端，电压比较器1，2，3输出端a，b，c均饱和：LED1、LED2、LED3均无法被驱动。

实施例2：从图2可以清楚地看到，这是采用反相接法的电压法干电池电量检测装置，即与被测干电池正极连接的测试点与电压比较器的反相输入端相连接。

电压法干电池电量检测装置由用于干电池电量检测的测试点A，三只电压比较器1、2、3，三只分压电阻R1、R2、R3，三只发光二级管LED1、LED2、LED3和三只上拉电阻R组成。图示中，电压比较器1、2、3的同相输入端分别并联接于测试点A；电压比较器1、2、3反相输入端分别与外部供电VIN连线上的串联分压电阻R1、R2、R3的一端相接；三只电压比较器1、2、3的输出端a，b，c与外部供电VIN间串有发光二级管LED1、LED2、LED3，电压比较器1、2、3的输出端a，b，c上接有限流电阻R。

下面为本实施例电压法干电池电量检测装置反相接法对干电池电量进行检测的说明：

采用反相接法时，发光二极管负极与电压比较器输出端相联接，发光二极管正极与外部供电连线相接。

根据电阻分压的特点，容易知道：V3＞V2＞V1；

V1、V2、V3为电压比较器1、2、3的基准电压，分别接入电压比较器的同相输入端(+)；待测量干电池D正极同时接入电压比较器1、2、3的反相输入端(-)。

依据电压比较器的工作原理：

当被测干电池D的电压V处在：V＞V3＞V2＞V1时；

电压比较器1、2、3的“-”端电压均高于“+”端，电压比较器1、2、3输出端a，b，c均饱和，相当于输出端接低电位。在LED负极接输出端的情况下：发光管LED1、LED2、LED3同时被驱动。

当被测干电池D的电压V处在：V3＞V＞V2＞V1时；

电压比较器1、2的“-”端电压高于“+”端，电压比较器1，2输出端a，b饱和：LED1；LED2被驱动；电压比较器3的“-”端电压低于“+”端，输出端c截止：LED3无法被驱动。

当被测干电池D的电压V处在：V3＞V2＞V＞V1时；

电压比较器1的“-”端电压高于“+”端，输出端a饱和：LED1被驱动。电压比较器2、3的“-”端电压低于“+”端，其输出端b，c均截止：LED2；LED3无法被驱动；

当被测干电池D的电压V处在：V3＞V2＞V1＞V时；

电压比较器1、2、3的“-”端电压均低于“+”端，电压比较器1，2，3输出端a，b，c均截止，LED1、LED2、LED3在负极接入输出端的情况下均无法被驱动。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims

1、一种电压法干电池电量检测装置，包括：用于干电池电量检测的测试点，其特征在于：测试点与发光二极管间并联有一到数只电压比较器；电压比较器的同相或反相输入端与测试点连接；电压比较器的反相或同相输入端与外部供电连线上的分压电阻连接；电压比较器的输出端与地或外部供电连线上分别串接有发光二极管；各电压比较器的输出端分别设有上拉电阻或限流电阻。

2、根据权利要求1所述的电压法干电池电量检测装置，其特征在于：所述被测干电池正极连接的测试点与电压比较器的同相输入端相连接。

3、根据权利要求1所述的电压法干电池电量检测装置，其特征在于：所述被测干电池正极连接的测试点与电压比较器的反相输入端相连接。