本發(fā)明屬于電池檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路。

背景技術(shù)：

電池是檢波器電路的供電能源，考慮檢波器出廠保質(zhì)期限較長且使用數(shù)量較大，更換電池極不方便，因此在檢波器設(shè)計(jì)時(shí)，多采用較大能量的電池，以保證保質(zhì)期內(nèi)不進(jìn)行電池更換。但勘探工程野外作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，操作人員規(guī)范能力不一，不可避免會(huì)出現(xiàn)檢波器的違規(guī)使用，造成電池能量的浪費(fèi)，從而帶來電池壽命的縮短。由于地質(zhì)勘探特別是石油勘探的工程期較長，短則幾十天，長則數(shù)月，為保證勘探工程順利進(jìn)行，工程開始前或進(jìn)行中需要隨時(shí)明確檢波器供電電池的剩余能量及剩余使用時(shí)間，便于及時(shí)采取措施?？碧焦こ桃巴鈼l件差，檢測(cè)手段缺乏。從而造成對(duì)供電電池剩余使用時(shí)間無法判斷，給整個(gè)勘探工程的順利進(jìn)行帶來很大的不確定性。

為保證整個(gè)工作期間電壓供電平穩(wěn)、低功耗、小體積、大能量及一次性不充電特征，檢波器一般采用鋰亞或鋰錳等電池供電。鋰亞或鋰錳電池區(qū)別于其他一次性電池的另一特點(diǎn)是放電特性曲線近視直角形，如圖1所示。圖中，鋰亞電池在整個(gè)有效供電時(shí)間內(nèi)，其輸出電壓近視恒定。該類電池在有效供電時(shí)間內(nèi)，保持輸出電壓的幅值，能夠保證電路達(dá)到最大動(dòng)態(tài)范圍，但是由于鋰亞電池輸出電壓的獨(dú)特性，不可能像其它電池那樣，通過測(cè)試電池輸出電壓來估計(jì)電池的耗電量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明設(shè)計(jì)完成了一種電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路，可以通過簡(jiǎn)易手段實(shí)現(xiàn)電池剩余電量數(shù)值的在線獲取，解決了設(shè)備供電電池已耗電量及剩余使用時(shí)間無法確定的問題，給勘探工程的順利進(jìn)行提供了可靠的保證。

本發(fā)明通過以下技術(shù)手段解決上述問題：

一種電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路，其特征在于，包括電流取樣電路、計(jì)時(shí)監(jiān)控電路和輸出電阻電路，其中：

電流取樣電路分別連接被檢測(cè)電池和計(jì)時(shí)監(jiān)控電路，輸出電阻電路分別連接計(jì)時(shí)監(jiān)控電路和檢測(cè)端口；

所述輸出電阻電路包括模擬開關(guān)芯片和多個(gè)電阻，所述多個(gè)電阻相互串聯(lián)形成電阻串，所述電阻串的兩端連接檢測(cè)端口，所述模擬開關(guān)芯片的控制端連接計(jì)時(shí)監(jiān)控電路，所述模擬開關(guān)芯片的開關(guān)端依次與所述多個(gè)電阻并聯(lián)。

進(jìn)一步的，所述電流取樣電路包括采樣電阻，所述采樣電阻串聯(lián)在被檢測(cè)電池的供電電路中。

進(jìn)一步的，所述計(jì)時(shí)監(jiān)控電路包括pic16f型單片機(jī)，所述pic16f型單片機(jī)通過a/d轉(zhuǎn)換器連接采樣電阻。

進(jìn)一步的，所述輸出電阻電路包括ts12a44515型模擬開關(guān)芯片，所述ts12a44515型模擬開關(guān)芯片的控制端依次連接pic16f型單片機(jī)i/o輸出口，所述ts12a44515型模擬開關(guān)芯片的開關(guān)端依次與多個(gè)電阻單獨(dú)并聯(lián)。

一種電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路采用變頻計(jì)時(shí)方法計(jì)算電池的已使用時(shí)間和剩余使用時(shí)間，所述變頻計(jì)時(shí)方法根據(jù)被檢測(cè)電池輸出電流的數(shù)值，調(diào)整電流取樣電路中監(jiān)控芯片的計(jì)時(shí)頻率，以準(zhǔn)確計(jì)算被檢測(cè)電池的已使用時(shí)間和剩余使用時(shí)間。

進(jìn)一步的，所述變頻計(jì)時(shí)方法具體包括如下步驟：

1）電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路開始工作；

2）計(jì)時(shí)監(jiān)控電路通過a/d轉(zhuǎn)換模塊、電流取樣電路采集被檢測(cè)電池的輸出電流數(shù)值；

3）根據(jù)實(shí)時(shí)采集的電池輸出電流數(shù)值，設(shè)置計(jì)時(shí)監(jiān)控電路不同的計(jì)時(shí)頻率；

4）根據(jù)不同的計(jì)時(shí)頻率累計(jì)電池已使用時(shí)間；

5）根據(jù)被檢測(cè)電池的標(biāo)定的總使用壽命時(shí)間減去上述步驟計(jì)算出的已使用時(shí)間得出電池剩余使用時(shí)間；

6）計(jì)時(shí)監(jiān)控電路根據(jù)電池剩余使用時(shí)間通過控制輸出電阻電路中的模擬開關(guān)芯片，實(shí)現(xiàn)不同電阻的短路而改變電阻串的總體電阻值。

進(jìn)一步的，所述根據(jù)實(shí)時(shí)采集的電池輸出電流數(shù)值，設(shè)置計(jì)時(shí)監(jiān)控電路不同的計(jì)時(shí)頻率包括如下對(duì)應(yīng)關(guān)系：

電池輸出電流為額定數(shù)值i時(shí)，計(jì)時(shí)監(jiān)控電路按照正常計(jì)時(shí)頻率f計(jì)時(shí)；

電池輸出電流為額定數(shù)值i的1.5至2.5倍時(shí)，計(jì)時(shí)監(jiān)控電路按照正常計(jì)時(shí)頻率f的2倍數(shù)值計(jì)時(shí)；

電池輸出電流為額定數(shù)值i的2.5至3.5倍時(shí)，計(jì)時(shí)監(jiān)控電路按照正常計(jì)時(shí)頻率f的3倍數(shù)值計(jì)時(shí)；

電池輸出電流為額定數(shù)值i的（n-0.5）至（n+0.5）倍時(shí)，計(jì)時(shí)監(jiān)控電路按照正常計(jì)時(shí)頻率f的n倍數(shù)值計(jì)時(shí)，其中n大于等于4且為正整數(shù)。

進(jìn)一步的，所述電池輸出電流的額定數(shù)值i為0.2a，所述計(jì)時(shí)監(jiān)控電路的正常計(jì)時(shí)頻率f為5mhz。

本發(fā)明的一種電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路具有以下有益效果：

本發(fā)明采用單片機(jī)智能技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控電池剩余能量，通過簡(jiǎn)易手段實(shí)現(xiàn)電池剩余電量數(shù)值的在線獲取，解決了設(shè)備供電電池已耗電量及剩余使用時(shí)間無法確定的問題，給勘探工程的順利進(jìn)行提供了可靠的保證。

本發(fā)明提供的一種電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路的工作原理如下：

檢波器正常工作電流為a(μa)，電池額定容量為b（ah）.則可估算出在正常工作電流情況下，有效供電壽命時(shí)間為h，其中：h=b/a。加以換算，可方便得出可有效壽命使用多少時(shí)間，如年、月等。本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有如下技術(shù)特點(diǎn)：

1根據(jù)電池輸出電流的數(shù)值大小，調(diào)整計(jì)時(shí)倍率，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)量。

檢波器正常靜態(tài)使用電流為a，但如使用人員不按說明書操作，就存在非正常（違規(guī)使用）使用可能，非正常使用時(shí)，功耗電流可成倍增加，導(dǎo)致電池耗電量成倍增加。利用軟件及電流取樣比較電路，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)檢波器功耗電流，并根據(jù)電流的大小分區(qū)段（正常靜態(tài)電流、正常動(dòng)態(tài)電流、異常顛簸、跌落電流）不同倍率計(jì)算壽命時(shí)間，例如非常態(tài)靜態(tài)電流時(shí)，如2a、3a、10a等，通過軟件控制內(nèi)部計(jì)時(shí)時(shí)鐘的頻率達(dá)到2f、3f、10f等來達(dá)到分別進(jìn)行電池耗電量的壽命時(shí)間統(tǒng)計(jì)。并根據(jù)累積計(jì)算的耗電量，由內(nèi)部軟件計(jì)算電池已使用電量和剩余使用時(shí)間。

2智能控制檢波器輸出電阻，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控電池剩余能量

通過計(jì)時(shí)，可實(shí)時(shí)反應(yīng)電池使用狀況。但必須通過輸出接口信息來指示。如為常規(guī)電池檢測(cè)電路，可通過顯示終端直接指示剩余電量使用時(shí)間。由于檢波器施工環(huán)境的特殊性要求，檢波器使用電池信息不方便通過接口信息直接顯示。針對(duì)地震儀在勘探工程初始檢查檢波器時(shí)采用的監(jiān)測(cè)檢波器輸出電阻這一功能，本技術(shù)采用單片機(jī)根據(jù)電量實(shí)時(shí)狀況，輸出實(shí)時(shí)邏輯信息，通過控制模擬組合，把電池使用狀況信息通過內(nèi)部智能控制改變檢波器輸出組合電阻。檢波器使用人員可通過地震儀或電阻測(cè)試儀器測(cè)量檢波器不同的輸出電阻值，來了解電池已使用時(shí)間和判斷剩余使用時(shí)間。

3、軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)或倒計(jì)時(shí)

把有效壽命使用時(shí)間作為電池的壽命表征，用單片機(jī)微處理芯片控制軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控，在電池有效時(shí)間內(nèi)進(jìn)行計(jì)時(shí)，可方便得出該電池已使用時(shí)間和剩余電量使用時(shí)間。電池壽命到達(dá)時(shí)，電池欠壓實(shí)時(shí)報(bào)警。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是鋰亞電池電壓隨時(shí)間變化示意圖；

圖2是本發(fā)明一種電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一種電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路的電路連接示意圖；

圖4是本發(fā)明一種電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路的變頻計(jì)時(shí)方法流程圖；

圖5是本發(fā)明一種電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路的輸出電阻對(duì)應(yīng)關(guān)系表。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖2所示，一種電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路，包括電流取樣電路、計(jì)時(shí)監(jiān)控電路和輸出電阻電路，其中：電流取樣電路分別連接被檢測(cè)電池和計(jì)時(shí)監(jiān)控電路，輸出電阻電路分別連接計(jì)時(shí)監(jiān)控電路和檢測(cè)端口；所述輸出電阻電路包括模擬開關(guān)芯片和多個(gè)電阻，所述多個(gè)電阻相互串聯(lián)形成電阻串，所述電阻串的兩端連接檢測(cè)端口，所述模擬開關(guān)芯片的控制端連接計(jì)時(shí)監(jiān)控電路，所述模擬開關(guān)芯片的開關(guān)端依次與所述多個(gè)電阻并聯(lián)。

具體的如圖3所示，所述電流取樣電路包括采樣電阻，所述采樣電阻串聯(lián)在被檢測(cè)電池的供電電路中。所述計(jì)時(shí)監(jiān)控電路包括pic16f型單片機(jī)，所述pic16f型單片機(jī)通過a/d轉(zhuǎn)換器連接采樣電阻。所述輸出電阻電路包括ts12a44515型模擬開關(guān)芯片，所述ts12a44515型模擬開關(guān)芯片的控制端依次連接pic16f型單片機(jī)i/o輸出口，所述ts12a44515型模擬開關(guān)芯片的開關(guān)端依次與多個(gè)電阻單獨(dú)并聯(lián)。

需要說明的是，r為電流取樣電阻，與單片機(jī)內(nèi)部a/d轉(zhuǎn)換器一起構(gòu)成電流取樣電路。電池回路的電流在r上形成電壓，cpu監(jiān)測(cè)此電壓，并將此電壓經(jīng)ad轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過軟件實(shí)現(xiàn)比較后，確定電流大小的區(qū)段。單片機(jī)經(jīng)過前面所述的監(jiān)測(cè)計(jì)算后，輸出c1、c2…cn邏輯信號(hào)，控制多個(gè)模擬開關(guān)ts44515（t1-tn）的開關(guān)組合，達(dá)到改變輸出電阻的目的。

如圖4所述，一種電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路采用變頻計(jì)時(shí)方法，所述變頻計(jì)時(shí)方法根據(jù)被檢測(cè)電池輸出電流的數(shù)值，調(diào)整電流取樣電路中監(jiān)控芯片的計(jì)時(shí)頻率，以準(zhǔn)確計(jì)算被檢測(cè)電池的已使用時(shí)間和剩余使用時(shí)間。

進(jìn)一步的，所述變頻計(jì)時(shí)方法具體包括如下步驟：

1）電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路開始工作；

2）計(jì)時(shí)監(jiān)控電路通過a/d轉(zhuǎn)換模塊、電流取樣電路采集被檢測(cè)電池的輸出電流數(shù)值；

3）根據(jù)實(shí)時(shí)采集的電池輸出電流數(shù)值，設(shè)置計(jì)時(shí)監(jiān)控電路不同的計(jì)時(shí)頻率；

4）根據(jù)不同的計(jì)時(shí)頻率累計(jì)電池已使用時(shí)間；

5）根據(jù)被檢測(cè)電池的標(biāo)定的總使用壽命時(shí)間減去上述步驟計(jì)算出的已使用時(shí)間得出電池剩余使用時(shí)間；

6）計(jì)時(shí)監(jiān)控電路根據(jù)電池剩余使用時(shí)間通過控制輸出電阻電路中的模擬開關(guān)芯片，實(shí)現(xiàn)不同電阻的短路而改變電阻串的總體電阻值。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是通過一個(gè)可變的輸出電阻值，其值的大小直接反應(yīng)電池的剩余使用壽命。阻值與使用壽命對(duì)應(yīng)如下：以電池全天候工作壽命2年為例，具體如圖5電池已使用時(shí)間、剩余使用時(shí)間與檢波器輸出電阻的對(duì)應(yīng)關(guān)系表所示。

進(jìn)一步的，所述根據(jù)實(shí)時(shí)采集的電池輸出電流數(shù)值，設(shè)置計(jì)時(shí)監(jiān)控電路不同的計(jì)時(shí)頻率包括如下對(duì)應(yīng)關(guān)系：

電池輸出電流為額定數(shù)值i時(shí)，計(jì)時(shí)監(jiān)控電路按照正常計(jì)時(shí)頻率f計(jì)時(shí)；

電池輸出電流為額定數(shù)值i的1.5至2.5倍時(shí)，計(jì)時(shí)監(jiān)控電路按照正常計(jì)時(shí)頻率f的2倍數(shù)值計(jì)時(shí)；

電池輸出電流為額定數(shù)值i的2.5至3.5倍時(shí)，計(jì)時(shí)監(jiān)控電路按照正常計(jì)時(shí)頻率f的3倍數(shù)值計(jì)時(shí)；

電池輸出電流為額定數(shù)值i的（n-0.5）至（n+0.5）倍時(shí)，計(jì)時(shí)監(jiān)控電路按照正常計(jì)時(shí)頻率f的n倍數(shù)值計(jì)時(shí)，其中n大于等于4且為正整數(shù)。

進(jìn)一步的，所述電池輸出電流的額定數(shù)值i為0.2a，所述計(jì)時(shí)監(jiān)控電路的正常計(jì)時(shí)頻率f為5mhz。

需要說明的是，供給檢波器電源工作的電池回路中，加入電流取樣電路。單片機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)檢波器工作電流的大小，并根據(jù)電流大小和工作時(shí)間，計(jì)算實(shí)時(shí)耗電能量。并可根據(jù)電池總能量，來計(jì)算已耗能量、剩余能量和剩余使用時(shí)間。實(shí)時(shí)信息可通過直接顯示（液晶等）或通過改變檢波器輸出電阻值來指示。地震儀或電阻測(cè)試儀表（數(shù)字萬用表等）通過測(cè)試檢波器輸出電阻來獲知信息。

本發(fā)明的一種電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路具有以下有益效果：

本發(fā)明采用單片機(jī)智能技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控電池剩余能量，通過簡(jiǎn)易手段實(shí)現(xiàn)電池剩余電量數(shù)值的在線獲取，解決了設(shè)備供電電池已耗電量及剩余使用時(shí)間無法確定的問題，給勘探工程的順利進(jìn)行提供了可靠的保證。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。