一種充電電池的檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種充電電池的檢測系統(tǒng)，包括監(jiān)控主機、通訊設(shè)備、單片機、A/D轉(zhuǎn)換電路、比例轉(zhuǎn)換模塊、多路選擇開關(guān)、電壓保持器、比較器、功率電路、電流采集模塊、電壓采集模塊、AC轉(zhuǎn)DC裝置。監(jiān)控主機通過RS485通信線與通訊設(shè)備相連接，通訊設(shè)備通過RS485通信線與單片機相連接，單片機的進口順次與A/D轉(zhuǎn)換電路、比例轉(zhuǎn)換模塊、多路選擇開關(guān)相連接，多路選擇開關(guān)同時與電流采集模塊、電壓采集模塊相連接，電流采集模塊、電壓采集模塊與待測電池相連接。單片機的出口順次與A/D轉(zhuǎn)換電路、電壓保持器、比較器、功率電路相連接，功率電路與待測電池的一端相連接，待測電池相的另一端與AC轉(zhuǎn)DC裝置相連接。
【專利說明】—種充電電池的檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種充電電池的檢測系統(tǒng)，屬于電池檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著世界可再生能源的日益緊缺，充電電池作為清潔能源的一種受到越來越多的關(guān)注，其在消費、汽車和工業(yè)領(lǐng)域具有巨大發(fā)展?jié)摿?，這些領(lǐng)域?qū)Τ潆婋姵氐男枨蟛粩嘣鲩L。歐洲、北美和中國等國家與地區(qū)政府針對碳排放實行嚴格的監(jiān)管條例亦在推動該市場發(fā)展。充電電池行業(yè)的發(fā)展進一步帶動了充電電池檢測設(shè)備的發(fā)展，促使與之匹配的檢測方法、標準以及設(shè)備發(fā)展的完善。
[0003]傳統(tǒng)的充電電池檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，無形中增加了成本，且穩(wěn)定性差，沖擊電流大，可對電池造成無法估計的損傷。在測量過程中，由于檢測系統(tǒng)精度有限，環(huán)境中存在各種干擾因素，以及檢測水平的限制，對電壓、電流檢測的真實值存在著很大的精度誤差，從而影響充電電池的研發(fā)數(shù)據(jù)，導致無法正確引導產(chǎn)品質(zhì)量，難以產(chǎn)出符合市場需求的合格產(chǎn)品。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種充電電池的檢測系統(tǒng)，用以解決傳統(tǒng)的充電電池檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，成本高，穩(wěn)定性差，沖擊電流大的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種充電電池的檢測系統(tǒng)，包括監(jiān)控主機、通訊設(shè)備、單片機、A/D轉(zhuǎn)換電路、比例轉(zhuǎn)換模塊、多路選擇開關(guān)、電壓保持器、比較器、功率電路、電流采集模塊、電壓采集模塊、AC轉(zhuǎn)DC裝置。監(jiān)控主機通過RS485通信線與通訊設(shè)備相連接，通訊設(shè)備通過RS485通信線與單片機相連接，單片機的進口順次與A/D轉(zhuǎn)換電路、比例轉(zhuǎn)換模塊、多路選擇開關(guān)相連接，多路選擇開關(guān)同時與電流采集模塊、電壓采集模塊相連接，電流采集模塊、電壓采集模塊與待測電池相連接。單片機的出口順次與A/D轉(zhuǎn)換電路、電壓保持器、比較器、功率電路相連接，功率電路與待測電池的一端相連接，待測電池相的另一端與AC轉(zhuǎn)DC裝置相連接。
[0006]所述A/D轉(zhuǎn)換電路為ADS1110，帶有內(nèi)部基準，是精密的連續(xù)自校準模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其將采樣電阻器輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，便于單片機處理。
[0007]所述單片機為STC12C5A48，接收所述A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓的數(shù)字量，并將其與處理器預(yù)存的充、放電電流值進行比較，使其輸出值恒定，并將結(jié)果輸出，電路簡單，容易實現(xiàn)。
[0008]所述多路選擇開關(guān)為⑶74HC4053，用于電流，電壓檢測信號的切換。
[0009]所述比較器為LM2903M，用于被檢測到的電流，電壓信號與參考電壓之間的比較。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的工作原理圖。

【具體實施方式】
[0011]下面參考附圖對本發(fā)明進行詳細的說明:
如圖1所示，一種充電電池的檢測系統(tǒng)，包括監(jiān)控主機(1)、通訊設(shè)備(2)、單片機(3)、A/D轉(zhuǎn)換電路(4)、(7)、比例轉(zhuǎn)換模塊(5)、多路選擇開關(guān)(6)、電壓保持器(8)、比較器(9)、功率電路(10 )、電流采集模塊(11)、電壓采集模塊(12 )、AC轉(zhuǎn)DC裝置(13 )。監(jiān)控主機(1)通過RS485通信線與通訊設(shè)備(2 )相連接，通訊設(shè)備(2 )通過RS485通信線與單片機(3 )相連接，單片機(3)的進口順次與A/D轉(zhuǎn)換電路(4)、(7)、比例轉(zhuǎn)換模塊、多路選擇開關(guān)相連接，多路選擇開關(guān)同時與電流采集模塊(11)、電壓采集模塊(12)相連接，電流采集模塊(11)、電壓采集模塊(12)與待測電池相連接。單片機(3)的出口順次與A/D轉(zhuǎn)換電路(4)、( 7)、電壓保持器(8)、比較器(9)、功率電路(10)相連接，功率電路(10)與待測電池的一端相連接，待測電池相的另一端與AC轉(zhuǎn)DC裝置(13 )相連接。A/D轉(zhuǎn)換電路(4 )、( 7 ) ADS 1110，帶有內(nèi)部基準，是精密的連續(xù)自校準模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其將采樣電阻器輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，便于單片機(3)處理。單片機(3)為STC12C5A48，接收所述A/D轉(zhuǎn)換電路(4)、(7)輸出的電壓的數(shù)字量，并將其與處理器預(yù)存的充、放電電流值進行比較，使其輸出值恒定，并將結(jié)果輸出，電路簡單，容易實現(xiàn)。多路選擇開關(guān)為CD74HC4053，用于電流，電壓檢測信號的切換。比較器(9)為LM2903M，用于被檢測到的電流，電壓信號與參考電壓之間的比較。
[0012]本發(fā)明設(shè)計的檢測系統(tǒng)在啟動后，AC轉(zhuǎn)DC裝置(13)輸送功率至待測電池(14)，經(jīng)由電流采集模塊(11)、電壓采集模塊(12)后送至多路選擇開關(guān)，后由比例轉(zhuǎn)換模塊(5)對其進行1/2的電壓轉(zhuǎn)換后送至A/D轉(zhuǎn)換電路(4)將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并被單片機(3)讀取。
[0013]系統(tǒng)中裝載入待測電池(14)以后，由監(jiān)控主機(1)設(shè)定對電池充、放電電流、電壓數(shù)值，經(jīng)RS485通訊設(shè)備(2)將所以數(shù)據(jù)發(fā)送至單片機(3)，由單片機(3)處理后，發(fā)至D/A轉(zhuǎn)換電路(7)，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量并送至電壓保持器(8)，以維持比較器(9)所需條件，對功率電路(10)進行有效控制，以達到精確恒流、恒壓目的。
[0014]監(jiān)控主機(1)為工業(yè)電子計算機，帶有RS485串口，以方便與通訊設(shè)備(2)相連接。
[0015]通訊設(shè)備(2)中MAX232是標準串口設(shè)計單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，其1，2，3，4，5，6腳與4只電容構(gòu)成電荷泵電路，產(chǎn)生+12V與-12V兩種電源，提供給RS232串口電平。第7，8，9，10，11，12，13，14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道，其中 13 腳(R1IN)、12 腳(R10UT)、11 腳(T1IN)、14腳(T10UT)為第一數(shù)據(jù)通道。8 腳(R2IN)、9 腳(R20UT)、10 腳(T2IN)、7 腳(T20UT)為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CM0S數(shù)據(jù)從11引腳(T1IN)、10引腳(T2IN)輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從14腳(T10UT)、7腳(T20UT)送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從13引腳(R1IN)、8引腳(R2IN)輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CM0S數(shù)據(jù)后從12引腳(R10UT)、9引腳(R20UT)輸出。MAX1482是低功耗收發(fā)器，用于RS-485通訊.是功能擺率限制的驅(qū)動器，最大限度地減少EMI，并降低由不恰當?shù)碾娎|端接反射.數(shù)據(jù)傳輸速率保證高達250kbps。
[0016]單片機(3)STC12C5A48是本裝置中的主控中中樞，采用宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周期(1T)的單片機(3)，是高速/低功耗/超抗干擾的新一代8051單片機(3)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍，其通過外設(shè)通訊設(shè)備(2)與計算機連接后，接收計算機發(fā)下命令，并執(zhí)行。
[0017]工作流程如下:
1.監(jiān)控主機(1)設(shè)置對電池的充、放電電流，電壓數(shù)值。
[0018]2.數(shù)據(jù)經(jīng)由通訊設(shè)備(2)傳送至單片機(3)的第10腳(RXD)，11腳(TXD)。被單片機(3)接收后進行處理。
[0019]3.單片機(3)按所設(shè)定的充、放電電流，電壓值送至D/A轉(zhuǎn)換電路(7)，實施控制，進行充、放電。其中D/A轉(zhuǎn)換電路(7 )使用的芯片是一個具有三線制串行接口、最高20MHz時鐘電路的12位數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器DAC7611，其第2腳(CS)為芯片選擇信號，低電平有效，第3腳(CLK)為同步串行時鐘輸入，第4腳(SDI)為串行數(shù)據(jù)輸入，在串行時鐘的上升沿數(shù)據(jù)被移入DAC7611內(nèi)部的串行移位寄存器.第5腳(LD)為裝載控制信號?？刂埔迫氲臄?shù)據(jù)裝載到DAC7611內(nèi)部的DAC寄存器，觸發(fā)數(shù)模轉(zhuǎn)換。低電平有效。第8腳(Vout)為電壓輸出。電壓范圍在0到4.095V。
[0020]4.經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換電路(7)過的模擬量被送入LF398進行保持，以保證在對多個電池測量切換時的電壓不變，LF398是具有采樣速率高、保持電壓下降慢和精度高等優(yōu)點的反饋型采樣/保持放大器。
[0021]5.電流采集電路(11)、電壓采集電路(12)采用低噪聲、高精度運算放大器0P07。0P07是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器。由于具有非常低的輸入失調(diào)電壓在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。同時具有輸入偏置電流低和開環(huán)增益高的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。寬的輸入電壓范圍(最少±13V)與高達llOdB (0P07A)的共模抑制比和高輸入阻抗的結(jié)合，在同相電路阻態(tài)中提供了很高的精度，即使在很高的閉環(huán)增益下，也能保持極好的線性和增益精度。電流傳感器為高精密度錳鎳銅合金箔采樣電阻器，模擬量電壓輸出，經(jīng)電流采集電路(11)、電壓采集電路(12 )對電池充、放電時進行實時檢測。
[0022]6.采集到的數(shù)值通過多路選擇開關(guān)一端送入A/D轉(zhuǎn)換電路(4)。另一端送入到比較器(9)與被LF398保持的電壓模擬量進行比較，對功率電路(10)進行有效控制。多路選擇開關(guān)6為⑶4051。⑶4051相當于一個單刀八擲開關(guān)，開關(guān)接通哪一通道，由輸入的3位地址碼ABC來決定?！癐NH”是禁止端，當“INH”=1時，各通道均不接通。此外，⑶4051還設(shè)有另外一個電源端VEE，以作為電平位移時使用，從而使得通常在單組電源供電條件下工作的CMOS電路所提供的數(shù)字信號能直接控制這種多路開關(guān)。
[0023]7.A/D轉(zhuǎn)換電路(4)、(7)將采集到的電流，電壓數(shù)值的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的芯片為ADS1110。此芯片為帶有I2C總線、帶有差分輸入和高達16位的分辨率的連續(xù)自校準的串行A / D轉(zhuǎn)換器，能對電流，電壓做更精確的檢測。
[0024]8.單片機(3)讀取到A/D轉(zhuǎn)換電路(4)的電流，電壓數(shù)據(jù)后，再經(jīng)由RS485通訊設(shè)備(2)輸送到監(jiān)控主機(1)。
[0025]9.監(jiān)控主機(1)對所有數(shù)據(jù)進行整理、計算，并顯示結(jié)果。
[0026]10.監(jiān)控主機(1)通過所有數(shù)據(jù)進行實時判斷流程是否符合結(jié)束條件，如達到則立即發(fā)出結(jié)束命令，使本次工作結(jié)束。
【權(quán)利要求】
1.一種充電電池的檢測系統(tǒng)，包括監(jiān)控主機、通訊設(shè)備、單片機、A/D轉(zhuǎn)換電路、比例轉(zhuǎn)換模塊、多路選擇開關(guān)、電壓保持器、比較器、功率電路、電流采集模塊、電壓采集模塊、AC轉(zhuǎn)DC裝置，其特征在于:監(jiān)控主機通過RS485通信線與通訊設(shè)備相連接，通訊設(shè)備通過RS485通信線與單片機相連接，單片機的進口順次與A/D轉(zhuǎn)換電路、比例轉(zhuǎn)換模塊、多路選擇開關(guān)相連接，多路選擇開關(guān)同時與電流采集模塊、電壓采集模塊相連接，電流采集模塊、電壓采集模塊與待測電池相連接；單片機的出口順次與A/D轉(zhuǎn)換電路、電壓保持器、比較器、功率電路相連接，功率電路與待測電池的一端相連接，待測電池相的另一端與AC轉(zhuǎn)DC裝置相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電電池的檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機為STC12C5A48,接收所述A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓的數(shù)字量，并將其與處理器預(yù)存的充、放電電流值進行比較，使其輸出值恒定，并將結(jié)果輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電電池的檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述多路選擇開關(guān)為CD74HC4053，用于電流，電壓檢測信號的切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電電池的檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述比較器為LM2903M，用于被檢測到的電流，電壓信號與參考電壓之間的比較。
【文檔編號】G01R31/36GK104391254SQ201410780820
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】張恒源 申請人:棗莊現(xiàn)代電子科技有限公司