CN209342889U - 一种免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪，包括采样电阻B1，所述的采样电阻B1两端分别与铅酸蓄电池阳极和阴极电连接形成回路；检测流经采样电阻B1两端的电流的电流检测电路、测量铅酸蓄电池阳极和阴极间的电压的电压检测电路；在所述的采样电阻B1与铅酸蓄电池阳极和阴极形成回路上还设置有受控电子开关S1，控制所述的受控电子开关S1开或闭的微处理器控制电路，所述的电流检测电路和电压检测电路分别与微处理器控制电路相连。本实用新型电路简单实用，操作方便，适用范围广，可以使用本实用新型的电路扩展为多路放电检测设备，提高放电检测效率。

Description

一种免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪

技术领域

本实用新型涉及铅酸蓄电池检测领域，特别是一种免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪，是一种直观的数字可调的铅酸蓄电池放电检测仪，用于铅酸蓄电池容量检测。

背景技术

在当前经济发展条件下，铅酸蓄电池作为一种低成本、免维护、容量大的可循环使用的能源载体在社会的各个行业得到越来越多的应用，尤其是目前各种车辆上大量应用了免维护铅酸蓄电池，并且随着汽车及电动车行业的发展，免维护蓄电池的用量越来越大。

早期的电池一般是开口式富液铅酸电池，这种电池可通过观察法、放电法、测比重等方式检查电池的好坏，再配合放电表对电池短暂放电，也可检查出焊接不良，单格短路，断路。另外再配上电解液的测试，电池的所有问题基本可以查清楚了。

但是近年来，随着技术的进步与环保的要求，密封式免维护电池越来越占主导地位，密封式免维护铅酸电池的最大特点是密封，通过观察无法看到电池内部状况，由于其局限性，好多情况如电池硫化，微短路，极板软化等现象无法准确判定，这样对电池的实际情况就容易误判，浪费了人力物力，也不容易发现电池使用的一些问题。

基于这种情况，我们需要一种方便、准确的判定免维护铅酸蓄电池性能好坏并且能够提供实际容量的检测仪器，这个在当前是非常必要的。

一般现有检测电池的方法可以通过放电表和万用表等简单的仪器检测，这种方法可以检测到蓄电池明显的故障，另外也可以通过测试内阻的方法进行，但是内阻测试的成本一般较高，需要专业的仪器，所以放电容量检测设备是比较适用的方法。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪，它是一种直观的数字可调的铅酸蓄电池放电检测仪，用于铅酸蓄电池容量检测，解决蓄电池实际容量不容易判定的问题，给蓄电池使用者提供蓄电池关键指标。

本实用新型的技术方案是：一种免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪，包括采样电阻B1，所述的采样电阻B1两端分别与铅酸蓄电池阳极和阴极电连接形成回路；检测流经采样电阻B1两端的电流的电流检测电路、测量铅酸蓄电池阳极和阴极间的电压的电压检测电路；在所述的采样电阻B1与铅酸蓄电池阳极和阴极形成回路上还设置有受控电子开关S1，控制所述的受控电子开关S1开或闭的微处理器控制电路，所述的电流检测电路和电压检测电路分别与微处理器控制电路相连。

本实用新型电路简单实用，操作方便，适用范围广，可以使用本发明的电路扩展为多路放电检测设备，提高放电检测效率。

进一步的，上中述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪：所述的受控电子开关S1包括MOS管Q1和由微处理器控制电路及给定控制信号打开或关闭受控电子开关的驱动控制电路；MOS管Q1的源极与铅酸蓄电池阳极电连接，MOS管Q1的漏极经采样电阻B1与铅酸蓄电池阴极电连接，MOS管Q1的栅极接驱动控制电路。

进一步的，上中述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪：受控电子开关的驱动控制电路包括电阻RD11、电阻RD16、电阻RD17，电容CA3、电容CD8，二极管D3，三极管QD5、三极管QD4；

所述的三极管QD4的基极通过电阻RD17和电容CD8组成的并联电路以后接所述的微处理器控制电路，从微处理器控制电路获得控制指令，发射极接地，集电极与三极管QD5的基极相连；

所述的三极管QD5的集电极接12V工作电源和通过电感电容CP3接地，电阻RD16设置在三极管QD5的集电极与基极之间，三极管QD5的发射极通过电阻RD11和电阻R1串连接地，在三极管QD5的发射极与三极管QD4的集电极之间设置二极管D3，二极管D3的P极接三极管QD5的发射极；

电阻RD11和电阻R1相连的公共端接MOS管Q1的栅极。

进一步的，上中述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪：所述的电流检测电路通过采集串联在放电回路中的采样电阻B1两端的电压反馈到微处理器控制电路中的微处理器电流采样端计算放电电流值；所述的电流检测电路包括对流经采样电阻B1的电流的采样电路，所述的采样电流的输出接微处理器控制电路，微处理器控制电路进行处理得到电流值。

进一步的，上中述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪：所述的采样电路包括采样电阻B1、电阻RA1、电阻RA2、电阻RA3、电阻RA4，电容CA2、电容CA1、电容CA4，精密电位器WA1，运放U2；

所述的采样电阻B1两端分别通过电阻RA1、电阻RA2接运放U2同相输入端和反相输入端，在电阻RA1与运放U2同相输入端之间还设置有电容CA2和电容CA1并联接地构成一阶低通滤波电路；精密电位器WA1是用于调整运放U2偏置电压的可变电阻；电阻RA3设置在运放U2的反相输入端与输出之间形成负反馈，运放U2的输出通过由电容CA4和电阻RA4组成的低通滤波器后输出到微处理器电流采样端。

进一步的，上中述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪：所述的电压检测电路实时采集蓄电池两端的端电压反馈到微处理器控制电路中微处理器的电压采样端口计算蓄电池的实际电压；包括采集蓄电池两端电压的电压采样电路。

进一步的，上中述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪：所述的电压采样电路包括电阻RA7、电阻RA8、电阻RA11、电阻RA12、电阻RA13、电阻RA14、电阻RA15，精密可调电位器WA2、电容CA9、运放U3；

所述的蓄电池阳极通过电阻RA7和电阻RA12接运放U3的反相输入端，阴极通过电阻RA8和电阻RA11接运放U3的同相输入端，精密电位器WA2是用于调整运放U3偏置电压的可变电阻；电阻RA14设置在运放U3的反相输入端与输出之间形成负反馈，运放U,3的输出通过电容CA9和电阻RA15组成的低通滤波器后输出到微处理器电压采样端。

进一步的，上中述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪：所述的微处理器控制电路包含微处理器U1，给微处理器芯片提供初始化和必要的工作条件的精密基准电路和启动复位电路，所述的微处理器U1通过I/O端口控制受控电子开关的导通与关闭，同时通过I/O端口输出到显示电路显示参数，包括放电时间和放电电压。

进一步的，上中述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪：所述的精密基准电路给微处理器提供精密基准电压包括电容CA7、电容CA6、精密稳压芯片QA1、电阻RA6；工作电压VCC通过电阻RA6接电解电容CA6接地，电解电容的阳极接电阻RA6；所述的精密稳压芯片QA1阳极接电阻RA6和电解电容CA6相连处，阴极接地，参考端与阳极相连并接微处理器时钟输入引脚，电容CA7两端分别与精密稳压芯片QA1阳极和阴极相连。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的说明。

附图说明

附图1为本实用新型实施例1原理框图。

附图2为本实用新型实施例1受控电子开关电路。

附图3为本实用新型实施例1电流检测电路。

附图4为本实用新型实施例1电压检测电路。

附图5为本实用新型实施例1微处理器控制电路。

具体实施方式

实施例1，本实施例是一种免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪，包括用于给控制电路供电的直流电源电路，一个受控的电子开关电路和微处理器连接，一个电流检测电路、一个电压检测电路分别与微处理器控制电路连接，另外还有显示电路用于检测时间及电流等参数的显示，按键控制电路用来处理输入控制信号，通过按键控制信号输入蓄电池放电所需的电流和电池类型，微处理器通过电流检测电路反馈到微处理器的电流信息和电压检测电路反馈的电池电压分析计算后对受控电子开关进行开关控制，使电流保持恒定放电状态，直至放电到设定电压结束，并显示放电测试结果。

如图1所示，本实施例的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪中的电路主要包括直流电源电路、受控电子开关、电流检测电路、电压检测电路、显示电路、微处理器控制电路、按键控制电路等部分。

其中：直流电源电路由变压器降压半波整流电路组成，给控制电路提供12V正负电压和5V稳压。这是一种很平常的直流电源电路，也是常用的直流电源电路，因此，它具有很多优点：如电路简单、耗损小、工作稳定，经常用于各种仪器中。

受控电子开关由场效应管及其驱动控制电路构成，由微处理器给定控制信号打开或关闭电子开关，这样可以接通电路中的放电负载。如图2所示，受控电子开关S1包括MOS管Q1和由微处理器控制电路及给定控制信号打开或关闭受控电子开关的驱动控制电路；MOS管Q1的源极与铅酸蓄电池阳极电连接，MOS管Q1的漏极经采样电阻B1与铅酸蓄电池阴极电连接，MOS管Q1的栅极接驱动控制电路。受控电子开关的驱动控制电路包括电阻RD11、电阻RD16、电阻RD17，电容CA3、电容CD8，二极管D3，三极管QD5、三极管QD4；三极管QD4的基极通过电阻RD17和电容CD8组成的并联电路以后接微处理器控制电路，从微处理器控制电路获得控制指令，发射极接地，集电极与三极管QD5的基极相连；三极管QD5的集电极接12V工作电源和通过电感电容CP3接地，电阻RD16设置在三极管QD5的集电极与基极之间，三极管QD5的发射极通过电阻RD11和电阻R1串连接地，在三极管QD5的发射极与三极管QD4的集电极之间设置二极管D3，二极管D3的P极接三极管QD5的发射极；电阻RD11和电阻R1相连的公共端接MOS管Q1的栅极。

本实施例中，受控电子开关电路由快恢复保护二极管D1、二极管D2、MOS管Q1、电阻R1和驱动开关电路组成，驱动开关电路由电阻RD11、电阻RD16、电阻RD17，电容CA3、电容CD8，二极管D3，三极管QD5、三极管QD4组成。驱动开关电路连接到微处理器的开关信号控制端口，当微处理器输出开关信号时，高电平三极管QD4加速导通，三极管QD5关闭，开关MOS管Q1栅极的电荷由电阻RD11、三极管D3、三极管QD4到地泄放，使开关MOS管Q1快速关闭，负载回路断开。当微处理器输出低电平时，三极管QD4关闭，三极管QD5导通，12V电压通过QD5加载在电阻RD11上并驱动开关MOS管Q1打开漏极到源极的电流通路，使电池正极到放电电阻B2、二极管D1、二极管D2、采样电阻到电池负极的电流通路导通，电路开始放电。

电流检测电路通过检测串联在放电回路中的采样电阻B1的电压后通过运算放大电路反馈到微处理器电流采样端计算放电电流值。如图3所示，电流检测电路通过采集串联在放电回路中的采样电阻B1两端的电压反馈到微处理器控制电路中的微处理器电流采样端计算放电电流值；电流检测电路包括对流经采样电阻B1的电流的采样电路，采样电流的输出接微处理器控制电路，微处理器控制电路进行处理得到电流值。

采样电路包括采样电阻B1、电阻RA1、电阻RA2、电阻RA3、电阻RA4，电容CA2、电容CA1、电容CA4，精密电位器WA1，运放U2；采样电阻B1两端分别通过电阻RA1、电阻RA2接运放U2同相输入端和反相输入端，在电阻RA1与运放U2同相输入端之间还设置有电容CA2和电容CA1并联接地构成一阶低通滤波电路；精密电位器WA1是用于调整运放U2偏置电压的可变电阻；电阻RA3设置在运放U2的反相输入端与输出之间形成负反馈，运放U2的输出通过由电容CA4和电阻RA4组成的低通滤波器后输出到微处理器电流采样端。

本实施例中电流采样电路由采样电阻B1、电阻RA1、电阻RA2、电阻RA3、电阻RA4，电容CA2、电容CA1、电容CA4，精密电位器WA1，运放U2组成，此部分电路构成一个精密运算放大电路，电容CA2、电容CA1结合放大电路构成一阶低通滤波电路，精密电位器WA1用于调整偏置电压，电阻RA3为负反馈电阻，采样电阻B1上的微小电压信号经运放放大后经过电阻RA4传输到微处理器的电流检测端口。

如图4所示，电压检测电路实时检测蓄电池两端的端电压并通过运算放大电路反馈到微处理器电压采样端口计算蓄电池的实际电压。如图4所示，电压检测电路实时采集蓄电池两端的端电压反馈到微处理器控制电路中微处理器的电压采样端口计算蓄电池的实际电压；包括采集蓄电池两端电压的电压采样电路。电压采样电路包括电阻RA7、电阻RA8、电阻RA11、电阻RA12、电阻RA13、电阻RA14、电阻RA15，精密可调电位器WA2、电容CA9、运放U3；蓄电池阳极通过电阻RA7和电阻RA12接运放U3的反相输入端，阴极通过电阻RA8和电阻RA11接运放U3的同相输入端，精密电位器WA2是用于调整运放U3偏置电压的可变电阻；电阻RA14设置在运放U3的反相输入端与输出之间形成负反馈，运放U,3的输出通过电容CA9和电阻RA15组成的低通滤波器后输出到微处理器电压采样端。

本实施例中，电压采样电路用于采集蓄电池端电压参数，由电阻RA7、电阻RA8、电阻RA11、电阻RA12、电阻RA13、电阻RA14、电阻RA15，精密可调电位器WA2、电容CA9、运放U3组成，精密可调电位器WA2用于调整偏置电压，蓄电池电压经过放电U3运算以后，接入微处理器的电压检测端口。

微处理器控制电路是本实施例的核心电路，如图5所示包含精密基准电路和启动复位电路，给微处理器芯片提供初始化和必要的工作条件，微处理器通过I/O端口控制受控电子开关的导通与关闭，同时通过I/O端口输出到显示电路显示放电时间和放电电压等参数。

按键控制电路包含一个旋转开关和一个按键开关，用于设定电池类型和电流大小以及放电终止电压等技术参数。

显示电路保护显示驱动芯片、四位数码管、显示状态指示等，用于显示放电过程中的技术参数和工作状态。

微处理器控制电路包括振荡电路，信号端口设定电路，外围接口，精密基准电路，复位电路和声告警电路等，外围接口有JD2为按键与程序下载端口，外围接口JD4为显示接口，振荡电路由电容CD1、CD2、晶体振荡器BD1构成，给微处理器提供高频振荡信号，复位电路由电阻RD1和电容CD4组成，电源上电后复位电路由于电容电压不能突变，给微处理器提供低电平复位信号，电阻RA5和CA5给微处理器模拟供电提供电源和滤波，电容CA7、CA6、精密稳压芯片QA1、电阻RA6组成了精密基准电路，给微处理器提供精密基准电位，电阻RD3、三极管QD1、蜂鸣器BL1组成声告警电路。

当检测仪上电以后，直流电源电路经过降压整流稳压给控制电路提供直流电能，微处理器复位启动后初始化运行预置的程序，首先通过电压检测电路检测蓄电池的接入，如果有接入电压则通过显示电路指示电池电压值，此时一直处于输入待机状态，如果操作人员使用操作面板触动旋钮开关S1可对显示内容进行状态转换，或者进入设置状态，用来设定放电终止电压和放电电流等参数，如果操作人员触动开关S2可以启动或停止检测。

如果按动S2按键，设备即可进入放电测试状态，根据设定的放电电流值和放电终止电压等参数，微处理器输出放电脉冲信号到受控电子开关电路，电子开关的驱动电路根据放电脉冲信号的高低电平驱动打开场效应管Q1，接通由电池正极、放电负载电阻B2、二极管D1、D2、Q1、电流采样电阻B1到电池负极的电流通路，进行脉冲放电，放电电流通过运放U2等元件组成的放大电路反馈到微处理器U1的电流采样端，微处理器根据得到的电流值对放电开关信号进行调整或补偿，使之快速满足设定的电流值，构成电流的闭环控制。

在放电的同时，微处理器一直通过电压检测电路的电压信号计算电池的当前电压，当满足放电终止条件时，即自动终止放电，停止输出放电开关脉冲，关闭放电负载通路。

放电完成后，微处理器驱动声告警提示电路发出报警声音，提示放电完成，并输出时间和状态到显示电路中，此时放电完成，操作人员可以根据面板显示的时间和电流计算放电的容量指标。

Claims (9)

1.一种免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪，包括采样电阻B1，所述的采样电阻B1两端分别与铅酸蓄电池阳极和阴极电连接形成回路；检测流经采样电阻B1两端的电流的电流检测电路、测量铅酸蓄电池阳极和阴极间的电压的电压检测电路；其特征在于：在所述的采样电阻B1与铅酸蓄电池阳极和阴极形成回路上还设置有受控电子开关S1，控制所述的受控电子开关S1开或闭的微处理器控制电路，所述的电流检测电路和电压检测电路分别与微处理器控制电路相连。

2.根据权利要求1所述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪，其特征在于：所述的受控电子开关S1包括MOS管Q1和由微处理器控制电路及给定控制信号打开或关闭受控电子开关的驱动控制电路；MOS管Q1的源极与铅酸蓄电池阳极电连接，MOS管Q1的漏极经采样电阻B1与铅酸蓄电池阴极电连接，MOS管Q1的栅极接驱动控制电路。

3.根据权利要求2所述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪，其特征在于：受控电子开关的驱动控制电路包括电阻RD11、电阻RD16、电阻RD17，电容CA3、电容CD8，二极管D3，三极管QD5、三极管QD4；

所述的三极管QD4的基极通过电阻RD17和电容CD8组成的并联电路以后接所述的微处理器控制电路，从微处理器控制电路获得控制指令，发射极接地，集电极与三极管QD5的基极相连；

所述的三极管QD5的集电极接12V工作电源和通过电感电容CP3接地，电阻RD16设置在三极管QD5的集电极与基极之间，三极管QD5的发射极通过电阻RD11和电阻R1串连接地，在三极管QD5的发射极与三极管QD4的集电极之间设置二极管D3，二极管D3的P极接三极管QD5的发射极；

电阻RD11和电阻R1相连的公共端接MOS管Q1的栅极。

4.根据权利要求1所述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪，其特征在于：所述的电流检测电路通过采集串联在放电回路中的采样电阻B1两端的电压反馈到微处理器控制电路中的微处理器电流采样端计算放电电流值；所述的电流检测电路包括对流经采样电阻B1的电流的采样电路，所述的采样电路的输出接微处理器控制电路，微处理器控制电路进行处理得到电流值。

5.根据权利要求4所述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪，其特征在于：所述的采样电路包括采样电阻B1、电阻RA1、电阻RA2、电阻RA3、电阻RA4，电容CA2、电容CA1、电容CA4，精密电位器WA1，运放U2；

所述的采样电阻B1两端分别通过电阻RA1、电阻RA2接运放U2同相输入端和反相输入端，在电阻RA1与运放U2同相输入端之间还设置有电容CA2和电容CA1并联接地构成一阶低通滤波电路；精密电位器WA1是用于调整运放U2偏置电压的可变电阻；电阻RA3设置在运放U2的反相输入端与输出之间形成负反馈，运放U2的输出通过由电容CA4和电阻RA4组成的低通滤波器后输出到微处理器电流采样端。

6.根据权利要求1所述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪，其特征在于：所述的电压检测电路实时采集蓄电池两端的端电压反馈到微处理器控制电路中微处理器的电压采样端口计算蓄电池的实际电压；包括采集蓄电池两端电压的电压采样电路。

7.根据权利要求6所述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪，其特征在于：所述的电压采样电路包括电阻RA7、电阻RA8、电阻RA11、电阻RA12、电阻RA13、电阻RA14、电阻RA15，精密可调电位器WA2、电容CA9、运放U3；

所述的蓄电池阳极通过电阻RA7和电阻RA12接运放U3的反相输入端，阴极通过电阻RA8和电阻RA11接运放U3的同相输入端，精密电位器WA2是用于调整运放U3偏置电压的可变电阻；电阻RA14设置在运放U3的反相输入端与输出之间形成负反馈，运放U,3的输出通过电容CA9和电阻RA15组成的低通滤波器后输出到微处理器电压采样端。

8.根据权利要求1至7中任一所述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪，其特征在于：所述的微处理器控制电路包含微处理器U1，给微处理器芯片提供初始化和必要的工作条件的精密基准电路和启动复位电路，所述的微处理器U1通过I/O端口控制受控电子开关的导通与关闭，同时通过I/O端口输出到显示电路显示参数，包括放电时间和放电电压。

9.根据权利要求8所述的免维护铅酸蓄电池数字脉冲式无损检测仪，其特征在于：所述的精密基准电路给微处理器提供精密基准电压包括电容CA7、电容CA6、精密稳压芯片QA1、电阻RA6；工作电压VCC通过电阻RA6接电解电容CA6接地，电解电容的阳极接电阻RA6；所述的精密稳压芯片QA1阳极接电阻RA6和电解电容CA6相连处，阴极接地，参考端与阳极相连并接微处理器时钟输入引脚，电容CA7两端分别与精密稳压芯片QA1阳极和阴极相连。