CN2192092Y

CN2192092Y - 微机控制镉镍电池充电器

Info

Publication number: CN2192092Y
Application number: CN 94227032
Authority: CN
Inventors: 罗明; 罗正旭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-01-13
Filing date: 1994-01-13
Publication date: 1995-03-15
Anticipated expiration: 2004-01-13

Abstract

微机控制镉镍电池充电器，用微机对充电电压及电量进行检测、计算判别、控制，具有自动换挡充电、可控恒流充电、极化处理、涓流维持等电路，能超快速充电。对移动电话、无绳电话、对讲机及多台通讯机的电池夹超快速充电，对电池使用寿命有延长作用，通用性强。

Description

本实用新型涉及镉镍电池充电器，用微机全自动检测控制充电器充电。适用于“大哥大”无绳电话、对讲机等用镉镍电池的充电器。

现有技术的充电器，一般充电时间要12小时，基本原理为预放电恒流定时型、定压热保护型，检测方式为硬件固定检测方式，其不足之处有：

恒流定时型充电器，靠对充电的定时长短来确定充电饱满值，因而不能保证每次充电及不同牌号的电池都能达到满意的充电效果，且充电前须预放电，这样无端的放电浪费了电池的有效寿命。

定压型（折点电压法）充电，是由人为地据电池共性而设计的固定阀值，充电到这一值时便停充。

上述两种充电器对电池饱满值（阀值）的检测不准确，产生充电达不到额定容量或过充电，会缩短电池的正常使用寿命。

上述充电器都是针对某一特定电池容量、电压等级而设定的，对各种电池充电通用性差。

本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足，而提供一种微机控制检测、换挡充电、对镉镍电池充电通用性强的充电器。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：

本实用新型的微机控制镉镍电池充电器，包括：（1）计算机用稳压电源、（2）继电器用稳压电源、（3）可控恒流源充电主回路、（4）自动换挡充电电源、（5）极化处理电路、（6）检测回路、（7）LED显示电路、（8）微型计算机、（9）自动极性变换电路及电池插座、（10）保护电路。

本实用新型采用了目前最佳推崇的高技术——微机模糊控制论并用于充电器上。不仅解决了镉镍电池快速充电的（阀值）难以充满的问题，而且达到了几乎所有通讯机种的不同电压等级、不同容量的电池均能“通用”。

附图图面说明：

图1为本实用新型的微机控制镉镍电池充电器原理框图。

图2为本实用新型的微机控制镉镍电池充电器电源及充电主电路图。

图3为图1中的测量、控制系统框图。

图4为机箱外部结构图。

本实用新型结合附图对实施例进一步详述：

图1，本实用新型微机控制镉镍电池充电器原理框图。

图2，本实用新型微机控制镉镍电池充电器电源及充电主电路图，其中：

（1）计算机用稳压电源包括：变压器B的双9.5V绕组、整流桥ZL₁、集成块7805、7905、电容C₁、C₂、C₃、C₄，输出±5V直流电供A／D转换器、计算机用。

（2）继电器用稳压电源包括：变压器B的16V绕组、整流桥ZL₂、集成块7812、电容C₅、C₆，输出±12V直流电供控制继电器J₁、J₂、J₃、J₄、J₆、J₇用。

（3）可控恒流源充电主回路包括：变压器B的9V绕组、整流桥ZL₃、集成块7805、电容C₇、C₈、二极管D₁、D₂、电阻R₁、R₂、R₃、R₄、三极管G₁、G₂、继电器J_1－1、发光管F₁。其中D₂为逆向保护二极管。

（4）自动换挡充电电源包括：变压器B的11V、18V、21V绕组，继电器J_6－1、J_7－1、整流桥ZL₄、电容C₉、C₁₀、电阻R₅、变压器B多抽头11ZV、18V、21V输出，经J_6－1、J_7－1选挡及ZL₄整流后，C₉、C₁₀滤波送至恒流充电电路，供充电用。

（5）极化处理电路包括：继电器J₄、J_7－2、J_6－2、电阻R₆、R₇、R₈、R₉、发光二极管F₂。

（6）检测回路包括：测量端子CL、A／D变换器（MC14433、MC1403），它一方面将输入信号数字化后送微型计算机cpu进行分析、计算，另一面送入显示译码、驱动及LED显示电路供显示用。

（7）LED显示电路包括：MC4511、MC1413、3 1/2 LED显示器，它使用户能直观地了解电池充电前后电压值及充电过程中的变化值。

（8）微型计算机包括：cpu、存贮器（MENMORY）、接口（INT＿RFACE），通过对A／D输入信号分析计算后，经控制口控制IC₁（ML1413）驱动、控制整个充电过程。程序由汇编语言编写存入计算机程序存贮器中。

（9）自动极性变换电路为继电器J_3－1、J_3－2、电池插座为CD。

元件取值如下：R₁1～10Ω，R₂70～150Ω，R₃300～600Ω，R₄0.5～1.5K，R₇、R₈、R₉5～20Ω，变压器B功率为90VA，输入电压180～240V。

图3为图1中的测量、控制系统框图，包括测量端子CL、A／D变换器显示译码驱动、±5V电源插头、输入接口，微型计算机、输出控制接口。测量信号从测量端子CL进入A／D变换器，经显示译码驱动集成块MC4511、MC1413及LED显示器，显示测量出的电压。A／D变换器将测量信号送入计算机，由计算机分析、判断后送出控制信号至输出控制接口，进而控制K₁、K₂、K₃、K₄、K₅、K₆、K₇，进而控制J₁、J₂、J₃、J₄、J₅、J₆、J₇的动作，使充电在微机控制下进行，达到充电自动测量、控制的目的。

工作过程：

假设一只不知其电压值的电池（夹）已插入于充电座上。

第一步：充电前的检测、准备。

1.接上220V交流市电，此时整个系统除计算机部分外均处于工作（待充）状态。

A.若电池未插上或未接触好，显示屏显示“0.00”；

B.若电池已接好，则显示电池充电前的电压值。

2.按下计算机启动按钮A，计算机通过A／D转换器及I／D口输入电池电压信号。

A.若电压在（±2V～±14.99V）范围内，则微机程序进行电池极性判断。否则拒绝充电。

（当电压＞19.99V时，显示器LED转为“暗屏”即不亮）。

B.若电压极性为负，微机则通过控制口K₄出高电平“1”，使J₃吸合，转换极性，若电压极性为正，则K₄出“0”，J₃不动作。

3.自动电压选档。

A.若2V≤电池电压＜6V，K₆、K₇出“0”，换档继电器J₆、J₇不动作，Ⅰ档充电。电流经ZL₄整流，C₉、C₁₀滤波，经R₁、R₂、G₂、D₂、J_3－1充电端子CD、J_3－2、整流桥ZL₄、J_1－2充电。

B.若6V≤电池电压＜10V，则K₆出“1”，K₇出“0”，J₆吸合，J₇不动作。Ⅱ档充电。

C.若10V≤电池电压＜14.99V，则K₆出“0”，K₇出“1”，J₆不动作，J₇吸合。Ⅲ档充电。

第二步：充电。

计算机的第一步操作使之达到充电要求后，继而控制：

1.控制口K₃出“1”，J₂吸合，接通电阻R₁选择1.5A左右电流主充电方式。控制口K₁出“1”，J₁吸合，J_1－1、J_1－2吸合，接通自动换档、充电电源及可控恒流源充电主回路。充电开始进行，F₁红灯亮。

2.每隔一段时间，（约6分钟左右），程序控制断开J₁、J₂、J_1－1断开，（K₁出“0”，K₃出“0”）停充。（K₂出“1”）接通J₄。J_6－2、J_7－2按第一步第3项选挡方式接通R₇、R₈、R₉到地。由于保护二极管D₂阻断，电池通过充电端子CD，J_3－1、J₄、J_7－2、J_6－2及R₇、R₈、R₉选择放电（极化处理）。极化放电约30秒，此时F₂（黄色指示灯）亮，指示灯处于放电极化状态。30秒后，控制口K₂出“0”，J₄断开，K₆、K₇均出“0”回到Ⅰ档。表明第一次充电放电循环完成。

此后程序再回到第一步检测、准备状态，为下一次循环作准备。第一步到第二步过程由程序控制而反复进行，直到电池充满为止。

三步：充满值检测及控制处理。

1.在第二步充电过程中，充电参数如电流、电压始终处于微机模糊程序监控下进行。通过分析、比较、抗干扰处理、计算后，一旦确认电池已充到满值，立即控制K₃出“0”，即断开J₂，使主充电流转为涓流（6～16mA），作维持性充电。同时K₅出“1”状态指示灯F₃（绿灯）点亮。表示主充电已完成，用户可随时取走已充满的电池。

2.涓流充电时，程序每30秒左右控制J₁及F₃通断一次，提醒用户电池已充满。用户一旦取走电池，程序会控制K₀～K₇出“0”－自动关机。

图4为图1的充电器机箱外壳结构图，面版上设有显示器及开关A，计算机及充电器均放于机箱中，体积长330mm、宽150mm、高120mm。

由于在充电器上采用了高技术微机模糊控制理论、随机信息处理、数字抗干扰滤波等手段，从而很理想、很完善、很有效地解决了镉镍电池用传统方法充电的各种技术难题。使之能保证电池寿命及内在质量的前提下达到超速充电的目的。其充电时间（一般为3～28分钟），不需预放电，充电很饱满而不过充，通用性强，电池使用寿命长，完全智能化等特点。

优点有：

1.自动极性转换：用户不需考虑电池的正负极，该机自动转换。

2.自动电压选择：不论哪一种电池夹，只要其标称电压值2V～13V范围，本实用新型能测量其电压，自动换挡充电。

3.自动过电压、欠电压及短路保护：被充电电池电压过高、过低或电池未接通以及插头短路时，本实用新型能快速准确地检测出来，并立即拒充电以保护电池和充电器。

4.自动极化处理：科学有效的电池极化措施，使之能保证绝不损伤电池寿命的前提下达到超快速充电的目的。

5.自动充电饱满时停充：科学实验证明，镉镍电池的相同电压等级，但不同牌号、批号、不同生产厂家，电池的新旧不同，充电的温度等，其饱满值（阀值）并不相同。为此，本充电器采用了最新的微机模糊控制理论。在充电过程中，微机进行大量的随机信息处理，复杂的计算分析，数字抗干扰滤波，决策等复杂工作。智能地判断出准确的饱满值（阀值）。一到充满时立即自动停充，保证了不同的电池在不同的条件下都能充得饱满而不过充。

6.充电时间：对常用的500mAh电池，视其尚存容量，一般用3～28分钟就能将其增添至满值。由于不采用传统的每次充电前都需把电池内残存电量放电完后，才能定时充电的全放全充电方式，不仅节约了充电时间，更重要的是相对减少对电池有限的全充放电次数，延长了电池的使用寿命。

7.自动涓流维持：当电池充满后，本充电器能智能地转入很小电流（涓流）充电，以维持电池饱满并抵消电池自身放电损耗。涓流不会对电池产生过充电，从而保证随时取走的电池都是容量饱满的状态。

8.完全通用性能：几乎能对所有现用的移动电话、无绳电话和对讲机以及摄像机的电池夹充电。

对于集团通讯系统，本充电器可供多台通讯机电池夹连续地超快速充电。其效率是一般充电器的几十倍。

Claims

1、微机控制镉镍电池充电器，其特征包括：(1)计算机用稳压电源，(2)继电器用稳压电源，(3)可控恒流源充电主回路，(4)自动换挡充电电源，(5)极化处理电路，(6)检测回路，(7)LED显示电路，(8)微型计算机，(9)自动极性变换电路及电池插座。

2、根据权利要求1的微机控制镉镍电池充电器，其特征为：

（1）计算机用稳压电源包括：变压器B的双9.5V绕组、整流桥ZL₁、集成块7805、7905、电容C₁、C₂、C₃、C₄；

（2）继电器用稳压电源包括：变压器B的16V绕组、整流桥ZL₂、集成块7812、电容C₅、C₆。

（3）可控恒流源充电主回路包括：变压器B的9V绕组、整流桥ZL₃、集成块7805、电容C₇、C₈、二极管D₁、D₂、电阻R₁、R₂、R₃、R₄、三极管G₁、G₂、继电器J_1－1、发光管F₁；

（4）自动换挡充电电源包括：变压器B的11V、18V、21V绕组、继电器J_6－1、J_7－1、整流桥ZL₄、电容C₉、C₁₀、电阻R₅；

（5）极化处理电路包括：继电器J₄、J_7－2、J_6－2、电阻R₆、R₇、R₈、R₉、发光管F₂；

（6）检测回路包括：测量端子CL、A／D变换器；

（7）微型计算机包括：CPU、存贮器（MENMORY）、接口（INT＿ERFACE）；

（8）自动极性变换电路包括：继电器J_3－1、J_3－2。