CN202059194U

CN202059194U - 智能通用型液晶显示充电器

Info

Publication number: CN202059194U
Application number: CN2011201572298U
Authority: CN
Inventors: 吴睿智; 刘公致
Original assignee: Hangzhou Dianzi University
Current assignee: Hangzhou Dianzi University
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2021-05-17

Abstract

本实用新型涉及智能通用型液晶显示充电器。普通充电器因为功能不完善或使用不当容易导致充电电池寿命降低，甚至出现安全事故。本实用新型包括供电电路、微控制器、显示液晶屏、充电电路、电池状态判断电路和反接保护电路。显示液晶屏通过I/O口与微控制器信号连接，充电电路通过I/O口与微控制器信号连接，微控制器控制充电电路的电压、电流大小；电池状态判断电路通过ADC接口与微控制器信号连接，反接保护电路通过I/O口与微控制器信号连接；供电电路为微控制器、显示液晶屏、充电电路、电池状态判断电路和反接保护电路提供电源。本实用新型能充不同类型的电池，充电过程智能控制，能延长电池使用寿命，使用起来也更安全方便。

Description

智能通用型液晶显示充电器

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，涉及一种智能通用型液晶显示充电器。

背景技术

充电器通常指的是一种将交流电转换为低压直流电的设备。充电器在各个领域用途广泛，特别是在生活领域被广泛用于手机、相机，玩具、便携设备等等常见电器。普通充电器功能单一、针对性强，充电电池种类较多，每一种电池需要配一种充电器，因此用户经常购置较多的充电器，导致资源浪费，而且普通充电器因为功能不完善或使用不当导致充电电池寿命降低，甚至出现安全事故，而且废旧电池对环境会造成很大污染。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种智能通用型液晶显示充电器。该充电器能充不同类型的电池，充电过程智能控制，能延长电池使用寿命，使用起来也更安全方便。

本实用新型包括供电电路、微控制器、显示液晶屏、充电电路、电池状态判断电路和反接保护电路。显示液晶屏通过I/O口与微控制器信号连接，充电电路通过I/O口与微控制器信号连接，微控制器控制充电电路的电压、电流大小；电池状态判断电路通过ADC接口与微控制器信号连接，反接保护电路通过I/O口与微控制器信号连接；供电电路为微控制器、显示液晶屏、充电电路、电池状态判断电路和反接保护电路提供电源。

本实用新型的有益效果：

1.电池自动识别，该充电器可以自动识别两节充电电池包括NI-MH、 Ni-Cd、Li这三种常见电池，解决了传统充电器无法实现的单一性问题。其中NI-MH,、Ni-Cd,电池由于充电方式相同，被默认为同一种电池—NI-MH电池。

2.空载输出为0，限流保护，为了安全保护充电器和防止漏电，当无电池外加时，充电器输出电压为0，当充电电流超过550mA时会严重影响充电电池的寿命，所以在硬件电路中加入了对电池的保护，当充电电流超过550mA时，电路自动控制降低输出。

3.保护性充电，充电器采用智能充电方式进行充电，首先对电池进行预处理，然后根据不同电池的电池特性使用不同的充电方式，还可以采用修复性充电，对电池进行修复保护，还具有智能涓流充电模式，并且使用了一种全新的充电方法脉冲电流充电，可以很好的保护电池延长使用寿命。当电池充满时，充电器自动关闭充电电路，防止过充，实现对电池的过充保护，给使用者提供极大的方便，无需时时刻刻对电池充电情况进行关注。

4.本充电器采用了一块液晶屏作为显示，在很大程度上提高了人机交互性能，使得传统充电器不具备与人良好交互性的问题得道了很好的解决。全程监控电压电流，对于具备一定专业知识的使用人士又可以提供了一个很好的实验平台。

5.反向保护功能，当电池接反时，充电器自动切断充电，并报警提示电池接反。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为微控制器电路图；

图3为电池状态判断电路图；

图4为充电电路图；

图5为反接保护电路图；

图6为供电电路图；

图7为主程序流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，智能通用型液晶显示充电器由充电电路、电池状态判断电路、反接保护电路、三部分构成硬件功能电路，整体由微处理器控制，然后直接在LCD液晶上显示各种参数，充电功能电路、MCU电路、显示电路统一由供电电路经过稳压芯片电压变换供电。充电功能电路直接与电池连接，及时将电池状态数据采集交由单片机处理然后单片机根据预先编写的程序判断电池种类和状态做出相应的充电方式选择进行充电，并实时对电池状态进行监控，完成充电后单片机控制关闭充电电路。各部分都直接由MCU控制充分体现了单片机的智能控制作用，与传统充电器有很大的区别。反接保护电路的使用可以有效保护电池和充电器将人为使用损坏的可能性降到了最低。

如图2 所示，电池判断电路的ADC0接单片机40口ADC1接单片机39口，蜂鸣器一端接三极管集电极另一端接地，三极管发射极接VCC电源，三极管基极接第十九电阻一端，第十九电阻另一端接单片机27口，双色LED 2端接地、3端接第十四电阻的一端、1端接第十六电阻一端，第十四电阻另一端接单片机34口，第十六电阻接单片机33口。

本实施例采用了AVRMEGA16单片机作为整个系统的控制核心直接控制各个模块，通过IO口的操作来控制充电电路的充电方式和充电电压大小，通过单片机内置的8路高精度ADC采样电路来收集和反馈电池信息然后由程序内部及时作出判断。由于电路设计为使用大量模拟电路，所以将单片机模拟AVCC和数字VCC连通，AREF与地相连。当电池接入时由光耦将电池电压信号转化为TTL高低电平信号传回单片机，判断电池是否反接，如果反接直接由单片机控制的蜂鸣器可以在电池反接时报警提醒用户电池反接并且由单片机控制继电器对整个电路进行保护。由于单片机输出电流不能直接驱动蜂鸣器，电路中使用了一个三极管扩流来驱动蜂鸣器。双色二极管的控制可以为用户提供很大的方便，即便是晚上，充电状态依旧清晰可见，使用方便。两个2K电阻限流保护双色二极管防止损坏。单片机加入复位硬件复位电路可防止死机。单片机直接控制液晶显示，实时把充电情况显示在液晶屏。

如图3所示，电池判断电路的ADC0接单片机40口ADC1接单片机39口，ADC1是第二十四电阻的一端，第二十四电阻的另一端接第二十六电阻的一端和第十电容的一端，第二十六电阻的另一端和第十电容的另一端共同接地。第二十三电阻的非接地端接第二十三电阻的一端，第二十三电阻的另一端接充电电路的第一电阻的正端。第二十五电阻的一端是ADC0接单片机40口，另一端接第九电阻V-端，第九电阻一端接第二十五电阻的V-端另一端接地。

该电路利用AVR单片机内置的8路ADC采集电池电压和充电时的电压电压电流，通过软件计算可以预判电池状态，采取相应的动作。VOUT接继电器后一级直接对电池信息进行采集兼有对充电电流和电压进行实时管理监控的功能。图中ADC1为电压采集，ADC0为电流采集。这个电路使充电器可以自动识别两节充电电池（电池个数可根据实际产品修改）包括NI-MH, Ni-Cd,Li这三种常见电池，很好的解决了了传统充电器无法解决的单一性问题。在实际产品制作过程中该部分电路电阻全部使用１％的精密电阻，提高采样精度。C6、C4两个旁路电容可以有效屏蔽干扰。

如图4 所示，芯片2576的1口接供电电路的VIN端、3口接地、2口接单片机22口，第十七电阻的一端接第二三极管的基极另一端接单片机28口，第二十一电阻一端第四三极管的基极另一端接单片机23口，第九电阻一段接反接保护电路的K1端另一端接V-端。

保护性充电，智能通用性液晶显示充电器采用多种智能充电方式相结合进行充电，首先对电池进行预处理根据上面采集电路所采集到的电池信息判断电池种类，然后根据不同电池的电池特性和同一种电池不同状态使用不同的充电方式和保护动作，还可以采用修复性充电，对电池进行修复保护，当电池充满时，进行涓流充电等达到一定时间时自动关闭充电电路，防止过充，实现对电池的过充保护，给使用者提供方便无需时时刻刻对电池充电情况进行关注。

锂电池的充电方法为恒定电压法要限流； Ni-Cd 电池和NI-MH电池的充电方法为恒定电流法，且具有几个不同的停止充电的判断方法。充电器本采用三段充电法，即预处理、恒流充电（脉冲式电流）、恒压充电（充满）。开始以设定的恒流充电，电池电压以较高的斜率增长，在充电过程中斜率逐步降低，充到接近4.2V时，恒流充电阶段结束。接着以4.2V恒压充电，在恒压阶段充电时，电压几乎不变（或稍有增加），充电电流不断下降。当充电电流下降到1/10C时，表示电池已充满，终止充电。充电器在充电电流降到某一值时，启动定时器，经一段定时后，结束充电。完善的充电器可对过放的电池进行挽救修复，即在充电前进行预处理。充电前检测电池的电压：针对锂电池若电池电压大于2.5V，则按正常方式充电；若电池电压低于2.5V，则用小电流（约1/10C的电流）充电，充到2.5V后再按正常方式充电。这种预充电的方式称为预处理。恒流脉冲式充电电流不再是一单一的0.3C或0.1C恒流，而是由MCU控制每隔一段时间变化一次，单一用0.3C充电将会加速电池老化和损坏，而单一用0.1C充电会大大增加充电时间，充电效率极低。所以采用智能方式将二者相结合，以脉冲方式交替进行对电池充电即做到了有效的保护又加快了充电效率，一举两得。在恒压阶段时充电器采用涓流充电对电池进行有效保护和饱和充电，但长时间的涓流对电池会有损害，所以设计时当电池达到饱和时充电器自动过10分钟切断充电避免对电池的损害。充电器采用三段充电法，即预处理、恒流充电（快充）、恒压充电（充满）。本充电器采用预处理加，恒流恒压保护充电，对电池无损害，延长使用寿命，普通充电器对电池基本可实现300次左右充电，由于本充电器采用保护性充电和修复性充电，基本可实现对电池400-500次左右的充电，大大延长了使用寿命。

如图5所示，第三电阻一端接单片机25脚和光耦一的4口，另一端接地，第六电阻一端接单片机26脚和光耦三的4口，另一端也接地。继电器的K1一端接充电电路的第一二极管的负端。

该电路主要实现的功能是通过光耦把电池电压转变为TTL高低电平信号交由单片机处理判断，如果发现用户将电池反接，关闭继电器不执行充电，并控制蜂鸣器报警。如果电池正接，打开继电器正常充电。电池没有接入时光耦传回的信号为两个低电平，当有电池接入时其中一个为高电平，当NL为高电平LN为低电平时电池正接打开继电器FJ，当NL为低电平LN为高电平时电池为反接，充电器不做任何动作，蜂鸣器报警、提示用户电池反接。

如图6所示，220V交流电经过变压器变压，然后由四个二极管组成的整流桥进行整流由第一电容进行滤波，第一电容一端为VIN端、另一端接地。LM2940芯片1输入口接VIN端、2口和4口连接共同接地、3口接第三电容的正端，第三电容负端接地LM2940、LM2940的3口为VCC口。VCC口接芯片REG1117-3.3的第三口输入端，1口接地，2口和4口为输出口也就是VCC3.3口接第七电容一端和第六电容的正端，第六电容的负端和第七电容的另一端接地。

该部分电路主要作用为将外部12V电压转化为单片机和液晶所需电压，1117—3.3能很好的产生3.3V稳压供给液晶显示屏电压。LM2940可以提供良好的线性5V稳压电压，为单片机提供电源。

如图7所示，首先开机后对所有使用到的I/O口进行初始化，包括内置ADC电路的初始化和其他寄存器的初始化。然后显示开机画面，开机默认关闭反接保护电路和充电电路，然后进入等待电池状态。电池接入如果电池反接，蜂鸣器报警不打开反接保护，电池正接，打开反接保护电路和充电电路然后进入电池状态判断程序，根据相应状态选取相应的充电方式控制充电电路进行充电，由电压电流采集电路实时对电池状态进行采集。在收集到的信息反映出电池快充满时用涓流充电一段时间后，关闭充电电路防止过充。

Claims

1.智能通用型液晶显示充电器，包括供电电路、微控制器、显示液晶屏、充电电路、电池状态判断电路和反接保护电路，其特征在于：显示液晶屏通过I/O口与微控制器信号连接，充电电路通过I/O口与微控制器信号连接，微控制器控制充电电路的电压、电流大小；电池状态判断电路通过ADC接口与微控制器信号连接，反接保护电路通过I/O口与微控制器信号连接；供电电路为微控制器、显示液晶屏、充电电路、电池状态判断电路和反接保护电路提供电源。