CN201360168Y - 智能充电机 - Google Patents

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本实用新型涉及一种智能充电机,由两路相互独立的电源电路和充电控制电路构成,充电控制电路由单片机、驱动器、电流/电压采样电路、模拟开关、A/D转换器构成,单片机的I/O口与驱动器及继电器依次相连,该继电器的三个输出触头连接充电变压器的三个初级抽头,充电变压器的次级通过第二整流电路和电流/电压采样电路与蓄电池相连接,电流/电压采样电路的输出端与模拟开关的输入端相连接,模拟开关的输出端与A/D转换器的输入端相连接,A/D转换器的输出端与单片机的I/O口相连接。本实用新型设计合理,能够有效防止过充和欠充现象的发生,提高了充电效率,节约了能源,延长了蓄电池使用寿命,避免了蓄电池爆炸或火灾事故的发生。

Description

智能充电机
技术领域
本实用新型属于蓄电池充电技术领域,尤其是一种智能充电机。 背景技术
由于蓄电池制造成本低、容量大、价格低、可反复充电等原因而得到了 广泛的应用。在蓄电池充电过程中,对蓄电池进行充电控制是影响蓄电池使 用寿命的主要原因,同时也是影响充电时间、充电效率的重要因素。现有的 充电机对充电过程控制的智能化程度较低,其存在的问题是:l.不能针对电 网电压的波动、充电机温度以及蓄电池的状态进行充电时间的调整,经常会 造成过充或欠充现象的发生,影响了蓄电池的使用寿命,同时也会造成能源 的浪费;2.缺少充电保护措施,在对有故障的蓄电池进行充电时往往会损坏 充电机,甚至造成蓄电池爆炸或火灾事故的发生。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足,提供一种能够对蓄电池进行 智能充电控制以提高蓄电池使用寿命、节约能源并进行充电保护的智能充电 机。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的: 一种智能充电机,由两路相互独立的电源电路和充电控制电路构成,一 电源电路由电源变压器、第一整流滤波电路及稳压器连接构成并为充电控制 电路供电,另一电源电路由继电器、充电变压器及第二整流滤波电路连接构 成并为蓄电池充电,充电控制电路由单片机、驱动器、电流/电压采样电路、
模拟开关、A/D转换器构成,单片机的I/0口与驱动器相连接,该驱动器的输
出端连接到继电器的控制端上,该继电器的三个输出触头连接充电变压器的 三个初级抽头,充电变压器的次级通过第二整流电路和电流/电压采样电路与 蓄电池相连接,电流/电压采样电路的电流采样及电压采样输出端分别与模拟
开关的两个输入端相连接,模拟开关的输出端与A/D转换器的输入端相连接, A/D转换器的输出端与单片机的I/O 口相连接。
而且,所述的驱动器由三个三极管构成,每个三极管的输入端与单片机 的I/0口相连接,其输出端与继电器的控制端相连接。
而且,所述的电流/电压采样电路由三个电阻组成, 一个电阻将充电电流
3取样后连接到模拟开关的一个输入端,另外两个电阻将电压取样后连接到模 拟开关的另一输入端上。
而且,所述的模拟开关还通过两个输入端分别连接蓄电池温度传感器和 充电机温度传感器。
而且,所述的单片机还通过I/O 口连接一数字显示器,该数字显示器为
三位七段LED数字显示器LF30361。
而且,所述的单片机还通过I/O 口连接一显示设置按键。
而且,所述的单片机还通过1/0 口连接一充满指示灯。
而且,所述的单片机还通过串口连接一通信模块,该通信模块主要由
SP232芯片及DB9插座构成。
而且,所述的单片机为89C52芯片,所述的模拟开关由CD4051芯片构成,
所述的A/D转换器由TLC549构成。 本实用新型的优点和积极效果是:
1. 本智能充电机使用单片机充电控制电路对蓄电池充电过程进行智能控 制,在充电过程中,单片机通过电流/电压取样电路、蓄电池温度传感器及充 电机温度传感器对电网电压的波动、充电机温度以及蓄电池的状态(蓄电池 电压、温度及充电电流、充电时间)等因素进行智能分析,并通过单片机控 制继电器的开关进行充电过程控制,自动补偿电网电压的变化,调整充电时 间,优化充电过程,能有效防止过充和欠充现象的发生,提高了充电效率, 节约了能源,延长了蓄电池使用寿命。
2. 本智能充电机通过充电控制电路还可以对接入到充电机的蓄电池是否 存在故障进行分析,对于有故障的蓄电池停止充电,实现了对充电机的保护, 避免充电过程中由于蓄电池故障和充电机过热而引起蓄电池爆炸或火灾事故 的发生。
3. 本智能充电机还连接有数字显示器,可以显示充电过程中的电压充电 电流、充电电压、充电时间、蓄电池温度、充电机温度等参数,以便使用者 实时了解充电状态。
4. 本智能充电机还可以通过通信模块和外部计算机之间进行数据通信, 将充电过程中单片机记录下来的数据传送至外部计算机中进行分析。
5. 本实用新型设计合理,智能化程度高,能有效防止过充和欠充现象的 发生,提高了充电效率,节约了能源,延长了蓄电池使用寿命,避免了蓄电 池爆炸或火灾事故的发生。附图说明
图1是本实用新型的连接方框图; 图2是本实用新型的电路原理图;
在图2中,l为电源变压器,2为继电器,3为充电变压器,4为第一整 流滤波电路,5为稳压器,6为第二整流滤波电路,7为通信模块,8为单片 机,9为电流/电压采样电路,IO为三位数字显示器,ll为显示设置按键,12 为充满指示灯,13为A/D转换器,14为模拟开关,15为驱动器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述:
一种智能充电机,如图1所示,由两路相互独立的电源电路和充电控制 电路构成,电网提供的220V交流电源进入充电机后分成两路: 一电源电路由 电源变压器、第一整流滤波电路及稳压器连接构成,电源变压器的次级接第 一整流滤波电路的输入端,第一整流滤波电路的输出端连接稳压器的输入端, 稳压器的输出端接到单片机的电源端口为充电控制电路供电;另一电源电路 由继电器、充电变压器及第二整流滤波电路连接构成,220V交流电接入到继 电器的控制端上,继电器的三个输出触头连接充电变压器的三个初级抽头。 由于充电电源电路受蓄电池性能及大工作电流的影响,电气特性容易出现变 化和故障,因此采用独立电源给充电控制电路供电,可避免这种影响,使充 电控制过程不受干扰。充电控制电路由单片机、驱动器、电流/电压采样电路、 蓄电池温度传感器、充电机温度传感器、模拟开关、A/D转换器、通信模块、 数字显示器、显示设置按键、充满指示灯构成。单片机的三个I/O 口与驱动 器相连接,该驱动器的三个输出端连接到继电器三个控制端上,该继电器的 三个输出触头连接充电变压器的三个初级抽头,充电变压器的次级通过第二 整流电路和电流/电压采样电路与蓄电池相连接,电流/电压采样电路的电流 采样及电压采样输出端分别与模拟开关的两个输入端相连接,模拟开关的另 外两个输入端与蓄电池温度传感器和充电机温度传感器相连接,模拟开关的 输出端与A/D转换器的输入端相连接,A/D转换器的输出端与单片机的I/O 口 相连接。单片机还通过I/O 口分别与数字显示器、显示设置按键及充满指示 灯相连接,单片机通过串行口与通信模块相连接。
其工作原理是:充电开始时继电器是断开的,蓄电池的初始电压经电压 采样电路、模拟开关及A/D转化器送至单片机进行分析,若初始电压在正常 范围之外,表明蓄电池存在故障,单片机使继电器一直保持断开,不对蓄电 池充电;若蓄电池的初始电压在正常范围之内,则由单片机发出控制信号,
5经驱动器使继电器接通充电变压器的抽头2, 220V交流电源经变压及整流滤 波后对蓄电池充电。这时,蓄电池的充电电流以及充电电压由电流/电压采样 电路实时监控,如果电流过大或过小,表明蓄电池性能不良或者充电机与蓄 电池不匹配,单片机自动控制继电器断开,停止充电;如果电压过大或过小, 表明电网电压偏高或偏低,单片机控制继电器变换触点,接通充电变压器的 抽头1或3,将充电电压调整到正常范围,以弥补电网电压波动造成的影响。 如果充电电流和充电电压达到了事先设定的满足条件,则单片机自动控制继 电器断开,充电停止,使充电恰到好处,不过充也不欠充。同时,单片机自 动计算充电时间,若时间过长,将不顾其他条件强制断开继电器,避免对故 障电池进行无限制的充电,浪费能源或引起事故。在充电过程中,单片机还 能通过温度传感器实时监控蓄电池和充电机的温度,若温度过高,表明己过 充或蓄电池存在缺陷,或充电机存在故障,单片机控制继电器及时断开,停 止充电,避免温度过高,扩大故障范围或引起蓄电池爆炸及火灾等事故。蓄 电池充满时,单片机控制充满指示灯亮,表明充电结束。通过显示设置按键, 可以设置三位数字显示器的显示内容,显示内容可以依次设置成充电电流、 充电电压、充电时间、蓄电池温度、充电机温度,以便使用者实时了解充电 状态。单片机还可以通过RS232接口使充电机和外接计算机之间进行数据通 信,将充电过程中单片机记录下来的数据传送至计算机中进行分析。
图2为智能充电机的电路原理图,图中使用虚线将电路的各个模块进行 划分。第一整流滤波电路由整流桥B1、滤波电容C5、 C6组成,第二整流滤波 电路由整流桥B2和滤波电容C13组成,整流桥的作用是将双向交流电变成单 向脉冲直流电,滤波电容将单向脉冲直流电变成单向平稳直流。稳压器是由 集成稳压电路芯片MC7805和电容C7组成,MC7805将输入端较高的电压稳定 至5V输出,C7滤掉高频杂波。单片机采用89C52芯片,其与6Mhz晶振JTl、 电容Cl、 C2、 C3和电阻Rl构成单片机系统电路,它是智能充电机的控制中心, 其中,JT1、 C2、 C3构成振荡电路,给单片机提供频率稳定的振荡源;Cl和 Rl是单片机的上电复位电路,在开机时对单片机进行复位。驱动器由三极管 Tl、 T2、 T3和二极管D1、 D2、 D3组成,继电器由三个继电器JD1、 JD2、 JD3 组成,T1驱动JD3, Dl在断开JD3时保护Tl不受损坏;T2驱动JD1, D2在 断开JD1时保护T2不受损坏;T3驱动JD2, D3在断开JD2时保护T3不受损 坏。当单片机的P15、 P16、 P17输出均为低电平时,三极管T2、 T3、 Tl截止, 继电器JD1、 JD2、 JD3均为断开状态,220V交流电源没有接入充电变压器TR2 的初级,蓄电池不能充电;如果单片机的P15输出为高电平,而P16、 P17输 出为低电平,则三极管T2导通,T3、 Tl截止,继电器JD1吸合,JD2、 JD3 断开,220V交流电源通过JD1接通充电变压器TR2的初级抽头3,蓄电池充电;同样的道理,如果单片机的P16输出为低电平,而P15、 P17输出为低电 平,220V交流电源通过JD2接通充电变压器TR2的初级抽头2;如果单片机 的P17输出为低电平,而P15、 P16输出为低电平,220V交流电源通过JD3 接通充电变压器TR2的初级抽头1。模拟开关由集成电路开关电路CD4051构 成,A/D转换器由集成电路TLC549构成,电流/电压采样电路由电阻R2、 R3、 R4组成,R2完成电流取样功能,当蓄电池充电时,充电电流i经过R2,在 R2上产生压降u,送入CD4051的X2输入端,u=i*R2,则i=u/R2,因此,知道 R2上的压降就可得出充电电流i。 R3和R4完成电压取样功能,蓄电池正极端 的电压u0经R3和R4分压后变成ul,再送入CD4051的XI输入端,由ul可以 计算出蓄电池正极端电压u0=ul* (R3+R4) /R4,该计算是由单片机自动完成的。 蓄电池温度传感器的输出信号送入CD4051的X3输入端,充电机温度传感器 的输出信号送入CD4051的X4输入端。集成开关电路CD4051的输出X在内部 接通其输入X1、 X2、 X3、 X4中的哪一路,则由单片机PIO、 Pll、 P12来控制。 CD4051输出的模拟信号经A/D转换器TLC549变成数字信号后送入单片机。充 满指示灯由绿色发光二极管LED构成,它的阳极接单片机的P14,阴极接地, 蓄电池没充满时,P14输出低电平,LED不发光;充满时,P14输出高电平, LED发出绿光。显示设置按键由按压式开关K1构成,它的一端接地,另一端 (输出)接单片机的P26端,当K1按下时,Kl接通,低电平通过K1从P26 送入单片机,单片机据此来判断K1是否按下。三位数字显示器由集成在一起 的三位七段LED数字显示器LF30361构成,它的笔划驱动端连接单片机的P0 口 (P00〜P07),它的D1、 D2、 D3分别连接单片机的P25、 P24、 P22,用来控 制显示哪一位数字。通信模块由集成电路SP232、电容C9、 CIO、 Cll、 C12及 9芯DB插座组成,SP232和电容C9、 CIO、 Cll、 C12完成TTL电平转换与RS232 电平之间的转换,DB9为外接计算机的9芯插座。单片机将数据由TXD发出, 经SP232变换后,由DB9的3脚发送给外部计算机,外部计算机传过来的数 据则由DB9的2脚接入,经SP232变换电平后送入单片机的RXD端,这样便 完成了充电机与外部计算机之间的通信功能。
需要强调的是,本实用新型所述的实施例是说明性的,而不是限定性的, 因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例,凡是由本领域技术 人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式,同样属于本实用新型 保护的范围。

Claims (9)

1.一种智能充电机,由两路相互独立的电源电路和充电控制电路构成,一电源电路由电源变压器、第一整流滤波电路及稳压器连接构成并为充电控制电路供电,另一电源电路由继电器、充电变压器及第二整流滤波电路连接构成并为蓄电池充电,其特征在于:充电控制电路由单片机、驱动器、电流/电压采样电路、模拟开关、A/D转换器构成,单片机的I/O口与驱动器相连接,该驱动器的输出端连接到继电器的控制端上,该继电器的三个输出触头连接充电变压器的三个初级抽头,充电变压器的次级通过第二整流电路和电流/电压采样电路与蓄电池相连接,电流/电压采样电路的电流采样及电压采样输出端分别与模拟开关的两个输入端相连接,模拟开关的输出端与A/D转换器的输入端相连接,A/D转换器的输出端与单片机的I/O口相连接。
2. 根据权利要求l所述的智能充电机,其特征在于:所述的驱动器由三 个三极管构成,每个三极管的输入端与单片机的I/O 口相连接,其输出端与 继电器的控制端相连接。
3. 根据权利要求1所述的智能充电机,其特征在于:所述的电流/电压采样电路由三个电阻组成, 一个电阻将充电电流取样后连接到模拟开关的一 个输入端,另外两个电阻将电压取样后连接到模拟开关的另一输入端上。
4. 根据权利要求1所述的智能充电机,其特征在于:所述的模拟开关还通过两个输入端分别连接蓄电池温度传感器和充电机温度传感器。
5. 根据权利要求l所述的智能充电机,其特征在于:所述的单片机还通过I/O 口连接一数字显示器,该数字显示器为三位七段LED数字显示器 LF30361。
6. 根据权利要求l所述的智能充电机,其特征在于:所述的单片机还通过I/O 口连接一显示设置按键。
7. 根据权利要求l所述的智能充电机,其特征在于:所述的单片机还通过I/O 口连接一充满指示灯。
8. 根据权利要求l所述的智能充电机,其特征在于:所述的单片机还通过串口连接一通信模块,该通信模块主要由SP232芯片及DB9插座构成。
9. 根据权利要求1〜8任一项所述的智能充电机,其特征在于:所述的 单片机为89C52芯片,所述的模拟开关由CD4051芯片构成,所述的A/D转换 器由TLC549构成。
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