專利名稱：具備時(shí)控功能的電瓶保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種防止鉛酸電池過(guò)度放電，并對(duì)供電時(shí)間進(jìn)行限制，以節(jié)省 能源的具備時(shí)控功能的電瓶保護(hù)器。
背景技術(shù)：
在人們的日常生產(chǎn)和生活中的某些特殊場(chǎng)合，比如交通信號(hào)燈、野外作業(yè)、廣 告燈箱等，交流電由于受到環(huán)境或者時(shí)間的原因無(wú)法保證24小時(shí)的供電，因此，必須 使用直流供電系統(tǒng)，或者交直流供電系統(tǒng)交替使用。在直流供電系統(tǒng)中，核心部件是電 池，其中由于鉛酸電池具備如下特點(diǎn)而被廣泛使用價(jià)格低廉(鎘鎳電池的五分之一)， 具備良好的高倍率放電性能，同時(shí)鉛酸蓄電池沒(méi)有記憶，它不像鋰電池具有記憶性。不 用擔(dān)心頭幾次充不滿電會(huì)導(dǎo)致后面永久性的充不滿電。但是鉛酸電池一旦由于過(guò)度放電 導(dǎo)致容量迅速下降后，就會(huì)對(duì)電池造成永久性的傷害。導(dǎo)致電池容量快速減少的主要原 因是蓄電池硫化和“失水”、“虧電”等，蓄電池最怕的就是“虧電”欠壓，蓄電池常 “虧電”，電池極板極易受傷，調(diào)查資料顯示發(fā)現(xiàn)有高達(dá)70%的鉛酸蓄電池容量減少是 由于電極板被放電時(shí)的強(qiáng)電流(啟動(dòng)電流)拉傷所致，電極板拉傷屬于電池物理?yè)p傷，這 種損傷無(wú)法修復(fù)。因此，保證蓄電池隨時(shí)有充足的電壓就成為必然。針對(duì)鉛酸電池過(guò)度放電，同時(shí)考慮到在某些應(yīng)用場(chǎng)合，比如某些無(wú)人值守設(shè)備 不需要24小時(shí)工作，必須對(duì)供電時(shí)間進(jìn)行限制，以節(jié)省能源。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而提供一種可以延長(zhǎng)電瓶使 用壽命、節(jié)省電能的具備時(shí)控功能的電瓶保護(hù)器。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括開關(guān)電源電路、CPU處理電路、時(shí)鐘 電路、通訊電路、電壓采樣電路、繼電器電路，其特征在于輸入電源通過(guò)輸入插座與 防插反二極管相連接，防插反二極管與電壓采樣電路、繼電器電路和開關(guān)電源電路相連 接，電壓采樣電路的輸出與CPU電路相連接，供CPU電路進(jìn)行信號(hào)處理和判斷，開關(guān)電 源電路輸出的DC12V電源與繼電器電路相連接，給繼電器電路提供電源，開關(guān)電源電路 輸出的DC5V電源與CPU電路、時(shí)鐘電路和通訊電路相連接，并為CPU電路、時(shí)鐘電路 和通訊電路提供DC5V的工作電源，時(shí)鐘電路與CPU電路相連接，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘電路與CPU 電路之間的數(shù)據(jù)交換，通訊電路與CPU電路相連接，CPU通過(guò)通訊電路與上位機(jī)進(jìn)行數(shù) 據(jù)交換，通訊電路的輸出與通訊插座相連接，繼電器電路的輸出與二極管相連接，二極 管與輸出插座相連接。在開關(guān)電源電路中，電源正極通過(guò)端子Jl的2腳與二極管Dl相連接，Dl是防 止電源反接的二極管，Jl的1腳是輸入電源的0V，二極管Dl的另一端與繼電器JDQl的 4腳連接，同時(shí)與二極管D8連接，二極管D8的另一端與電解電容C2連接，對(duì)C2進(jìn)行充 電，同時(shí)與電容C3、瞬變二極管DW以及高頻變壓器B的1腳連接，C2的另一端連接到輸入電源的OV上，電容C3、瞬變二極管DW的另一端與二極管D5連接，D5的另一端 與高頻變壓器B的2腳以及開關(guān)電源集成電路Ul的5，6，7，8腳連接，通過(guò)控制開關(guān)電 源集成電路Ul的5、6、7、8腳的通斷，來(lái)將電解電容C2兩端的直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻交 流信號(hào)，輸入到高頻變壓器B的1腳和2腳，光電耦合器U2由A、B兩部分組成，高頻 變壓器B的4腳與二極管D6連接，二極管D6的另一端與電解電容C5、開關(guān)電源集成電 路Ul的4腳、光電耦合器U2B的4腳連接，給開關(guān)電源集成電路Ul提供工作電源，電 解電容C5的另一端與滌綸電容C4的一端連接后接到輸入電源的OV上，電容C4的另一 端與元件U2B的3腳連接后接到元件開關(guān)電源集成電路Ul的3腳上，開關(guān)電源集成電路 Ul的1、2腳連接到輸入電源的OV上，瓷片電容C81—端與OV連接，另一端與C82的 一端連接，C82的另一端與輸出端的OV連接，高頻變壓器B的5腳與二極管D7連接， 將變壓器出來(lái)的高頻交流信號(hào)整流成直流信號(hào)，D7的另一端與濾波電解電容C7、濾波電 感L2、電阻R2和R3連接，濾波電解電容C7的另一端接到電源的0V，電阻R2的另一 端與光電耦合器U2A的1腳連接，光電耦合器U2A的2腳與電阻R3的另一端連接同時(shí) 與基準(zhǔn)電壓集成電路U3的K端和電容C8相連，基準(zhǔn)電壓集成電路U3的V端與電容C8 的另一端相連后與電阻R4相連，構(gòu)成電壓比較電路，基準(zhǔn)電壓集成電路U3的A端接到 電源的0V，濾波電感L2的另一端與電阻R5、電解電容C9去藕電容C6三端穩(wěn)壓器的1 腳連接，電阻R4、R5是控制輸出電壓的高低，在電阻R4兩端的電壓為基準(zhǔn)電壓集成電 路U3提供的基準(zhǔn)電壓DC2.5V，元件U204是通用三端穩(wěn)壓器，輸出為DC5V。在時(shí)鐘電路中，采用時(shí)鐘芯片與CPU之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而完成時(shí)控功能， 在時(shí)鐘電路中采用MAXIM公司的高精度時(shí)鐘芯片DS1302，時(shí)鐘芯片U5的5、6、7腳分 別與上拉電阻R8、R7、R6連接，并與68HC908JL8ECDW型號(hào)的單片機(jī)U4的25、26、 27腳連接來(lái)讀取時(shí)鐘芯片DS1302的時(shí)間，來(lái)判斷開關(guān)機(jī)時(shí)間，電阻R6、R7、R8連接到 +5V上，備用電池Bl與時(shí)鐘芯片U5的8腳連接，備用電池Bl的另一端接到電源的OV 上，作為停電時(shí)的后備電源，保證了時(shí)鐘在停電情況下的正常計(jì)時(shí)，晶振J2與時(shí)鐘芯片 U5的2腳和晶振匹配電容Cll連接，Cll的另一端接到電源的OV上，晶振J2的另一端 與晶振匹配電容C12連接，晶振匹配電容C12的另一端連接到電源的OV上。采用帶有AD功能的單片機(jī)，通過(guò)與時(shí)鐘電路的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)時(shí)控的功 能；通過(guò)對(duì)電壓采集電路中的電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，對(duì)輸入電源電壓實(shí)現(xiàn)低壓保護(hù) 功能，在CPU處理電路中，U4是單片機(jī)，采用MOTOROLA高性能的8位單片機(jī) 68HC908JL8ECDW,單片機(jī)U4管腳27、26、25分別與時(shí)鐘芯片U5的的5、6、7腳連 接，通過(guò)對(duì)時(shí)鐘芯片U5的讀取后，判斷開關(guān)及時(shí)間，單片機(jī)U4管腳21與繼電器電路 的電阻R12、R13連接，來(lái)控制繼電器電路的開啟和關(guān)閉，同時(shí)通過(guò)對(duì)輸入的電壓信號(hào) ADV實(shí)時(shí)采樣后，通過(guò)換算，判斷當(dāng)前的電瓶電壓是否低于低壓定值，如果低于低壓定 值，通過(guò)單片機(jī)U4管腳切斷繼電器電路，從而切斷電瓶的負(fù)載。在繼電器電路中，負(fù)載接在端子J4上，元件D2是防反接二極管，電阻R12、電 阻R13與單片機(jī)U4的管腳21連接，電阻R12的另一端接電源0V，電阻R13與三極管 Ql的基極連接，三極管Ql的集電極與繼電器JDQlA的1腳連接，三極管Ql的發(fā)射極 接電源0V，二極管D4與繼電器的1腳和2腳并聯(lián)，來(lái)吸收繼電器通斷時(shí)的高頻信號(hào)，單 片機(jī)U4通過(guò)控制CTRl信號(hào)的高電平和低電平來(lái)控制繼電器線圈的通電和斷電。[0010]采用帶串行通訊接口的單片機(jī)，通過(guò)與通訊電路之間的數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)與上位機(jī) 的通訊，在通訊電路中，485通訊芯片U6的1、2、4腳與單片機(jī)U4的13、16、14腳連 接，485通訊芯片U6的2、3腳連接，當(dāng)485通訊芯片U6的2、3腳為低電平時(shí)，485通 訊芯片U6處于接收狀態(tài)，當(dāng)485通訊芯片U6的2、3腳為高電平時(shí)，485通訊芯片U6 處于發(fā)送狀態(tài)，485通訊芯片U6的5腳接電源的0V，485通訊芯片8腳接+5V，485通 訊芯片U6的7腳與電阻R15、R17、瞬變二極管T2、瞬變二極管T3連接，485通訊芯片 U6的6腳與電阻R16和R17、瞬變二極管Tl、瞬變二極管T2另一端連接，R16的另一 端接到+5V，瞬變二極管Tl的另一端接到電源的OV上，瞬變二極管T3的另一端接到電 源的OV上，端子J3的1腳連接到+5V上，端子J3的4腳連接到電源的OV上，端子J3 的2腳與電阻R17連接，端子J3的3腳與R17的另一端相連，瞬變二極管Tl、T2、T3S 采用高速瞬變二極管。采集輸入的電源電壓，經(jīng)過(guò)電阻分壓和信號(hào)處理后送到CPU電路中進(jìn)行AD轉(zhuǎn) 換后進(jìn)行電壓判斷，當(dāng)電壓低于定值時(shí)，切斷輸出電源，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)電瓶的功能，在 電壓采集電路中，輸入電壓信號(hào)IN，與分壓電阻R18連接，R18的另一端與R19連接， R19的另一端與電阻R20和濾波電容C13連接，電阻R20和濾波電容C13的另一端并聯(lián) 后接到電源的OV上，電壓信號(hào)ADV與CPU電路中單片機(jī)U4的15腳進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，供 單片機(jī)對(duì)輸入電壓進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的判斷。本實(shí)用新型采用MOTOROLA高性能單片機(jī)，通過(guò)電壓采集回路，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電 瓶的電壓，當(dāng)電瓶電壓持續(xù)2秒鐘低于設(shè)定的低壓定值時(shí)，低壓保護(hù)器將切斷電瓶的負(fù) 載，從而保證電瓶不出現(xiàn)過(guò)放和虧電現(xiàn)象，因此保護(hù)了電瓶，延長(zhǎng)了電瓶的使用壽命， 同時(shí)通過(guò)工業(yè)485總線方式接收來(lái)自上位機(jī)的通訊命令，將工作時(shí)間按開機(jī)時(shí)間和關(guān)機(jī) 時(shí)間固化在單片機(jī)內(nèi)部的FLASH(閃存)中，系統(tǒng)自帶時(shí)鐘芯片，可靠的保障時(shí)間精度 和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此本實(shí)用新型具有保護(hù)電瓶，延長(zhǎng)了電瓶的使用壽命，節(jié)省電 能，保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的電路方框圖。圖2為本實(shí)用新型的開關(guān)電源電路連接示意圖。圖3為本實(shí)用新型的時(shí)鐘電路連接示意圖。圖4為本實(shí)用新型的CPU處理電路連接示意圖。圖5為本實(shí)用新型的繼電器電路連接示意圖。圖6為本實(shí)用新型的通訊電路連接示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括開關(guān)電源電路、CPU處理電路、時(shí)鐘電路、通訊 電路、電壓采樣電路、繼電器電路，其特征在于輸入電源通過(guò)輸入插座與防插反二極 管相連接，防插反二極管與電壓采樣電路、繼電器電路和開關(guān)電源電路相連接，電壓采 樣電路的輸出與CPU電路相連接，供CPU電路進(jìn)行信號(hào)處理和判斷，開關(guān)電源電路輸 出的DC12V電源與繼電器電路相連接，給繼電器電路提供電源，開關(guān)電源電路輸出的DC5V電源與CPU電路、時(shí)鐘電路和通訊電路相連接，并為CPU電路、時(shí)鐘電路和通訊 電路提供DC5V的工作電源，時(shí)鐘電路與CPU電路相連接，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘電路與CPU電路 之間的數(shù)據(jù)交換，通訊電路與CPU電路相連接，CPU通過(guò)通訊電路與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交 換，通訊電路的輸出與通訊插座相連接，繼電器電路的輸出與二極管相連接，二極管與 輸出插座相連接。如圖2所示，在開關(guān)電源電路中，電源正極通過(guò)端子Jl的2腳與二極管Dl相連 接，Dl是防止電源反接的二極管，Jl的1腳是輸入電源的0V，二極管Dl的另一端與繼 電器JDQl的4腳連接，同時(shí)與二極管D8連接，二極管D8的另一端與電解電容C2連接， 對(duì)C2進(jìn)行充電，同時(shí)與電容C3、瞬變二極管DW以及高頻變壓器B的1腳連接，C2的 另一端連接到輸入電源的OV上，電容C3、瞬變二極管DW的另一端與二極管D5連接， D5的另一端與高頻變壓器B的2腳以及開關(guān)電源集成電路Ul的5，6，7，8腳連接，通 過(guò)控制開關(guān)電源集成電路Ul的5、6、7、8腳的通斷，來(lái)將電解電容C2兩端的直流電壓 轉(zhuǎn)換成高頻交流信號(hào)，輸入到高頻變壓器B的1腳和2腳，光電耦合器U2由A、B兩部 分組成，高頻變壓器B的4腳與二極管D6連接，二極管D6的另一端與電解電容C5、開 關(guān)電源集成電路Ul的4腳、光電耦合器U2B的4腳連接，給開關(guān)電源集成電路Ul提供 工作電源，電解電容C5的另一端與滌綸電容C4的一端連接后接到輸入電源的OV上，電 容C4的另一端與元件U2B的3腳連接后接到元件開關(guān)電源集成電路Ul的3腳上，開關(guān) 電源集成電路Ul的1、2腳連接到輸入電源的OV上，瓷片電容C81—端與OV連接，另 一端與C82的一端連接，C82的另一端與輸出端的OV連接，高頻變壓器B的5腳與二極 管D7連接，將變壓器出來(lái)的高頻交流信號(hào)整流成直流信號(hào)，D7的另一端與濾波電解電 容C7、濾波電感L2、電阻R2和R3連接，濾波電解電容C7的另一端接到電源的0V，電 阻R2的另一端與光電耦合器U2A的1腳連接，光電耦合器U2A的2腳與電阻R3的另一 端連接同時(shí)與基準(zhǔn)電壓集成電路U3的K端和電容C8相連，基準(zhǔn)電壓集成電路U3的V端 與電容C8的另一端相連后與電阻R4相連，構(gòu)成電壓比較電路，基準(zhǔn)電壓集成電路U3的 A端接到電源的0V，濾波電感L2的另一端與電阻R5、電解電容C9去藕電容C6三端穩(wěn) 壓器的1腳連接，電阻R4、R5是控制輸出電壓的高低，在電阻R4兩端的電壓為基準(zhǔn)電 壓集成電路U3提供的基準(zhǔn)電壓DC2.5V，元件U204是通用三端穩(wěn)壓器，輸出為DC5V。如圖3所示，在時(shí)鐘電路中，采用時(shí)鐘芯片與CPU之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而完 成時(shí)控功能，在時(shí)鐘電路中采用MAXIM公司的高精度時(shí)鐘芯片DS1302，時(shí)鐘芯片U5 的5、6、7腳分別與上拉電阻R8、R7、R6連接，并與68HC908JL8ECDW型號(hào)的單片機(jī) U4的25、26、27腳連接來(lái)讀取時(shí)鐘芯片DS1302的時(shí)間，來(lái)判斷開關(guān)機(jī)時(shí)間，電阻R6、 R7、R8連接到+5V上，備用電池Bl與時(shí)鐘芯片U5的8腳連接，備用電池Bl的另一端 接到電源的OV上，作為停電時(shí)的后備電源，保證了時(shí)鐘在停電情況下的正常計(jì)時(shí)，晶振 J2與時(shí)鐘芯片U5的2腳和晶振匹配電容Cll連接，Cll的另一端接到電源的OV上，晶 振J2的另一端與晶振匹配電容C12連接，晶振匹配電容C12的另一端連接到電源的OV 上。如圖4所示，采用帶有AD功能的單片機(jī)，通過(guò)與時(shí)鐘電路的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn) 時(shí)控的功能；通過(guò)對(duì)電壓采集電路中的電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，對(duì)輸入電源電壓實(shí)現(xiàn)低壓保 護(hù)功能，在CPU處理電路中，U4是單片機(jī)，采用MOTOROLA高性能的8位單片機(jī)68HC908JL8ECDW,單片機(jī)U4管腳27、26、25分別與時(shí)鐘芯片U5的的5、6、7腳連 接，通過(guò)對(duì)時(shí)鐘芯片U5的讀取后，判斷開關(guān)及時(shí)間，單片機(jī)U4管腳21與繼電器電路 的電阻R12、R13連接，來(lái)控制繼電器電路的開啟和關(guān)閉，同時(shí)通過(guò)對(duì)輸入的電壓信號(hào) ADV實(shí)時(shí)采樣后，通過(guò)換算，判斷當(dāng)前的電瓶電壓是否低于低壓定值，如果低于低壓定 值，通過(guò)單片機(jī)U4管腳切斷繼電器電路，從而切斷電瓶的負(fù)載。如圖5所示，在繼電器電路中，負(fù)載接在端子J4上，元件D2是防反接二極管， 電阻R12、電阻R13與單片機(jī)U4的管腳21連接，電阻R12的另一端接電源0V，電阻 R13與三極管Ql的基極連接，三極管Ql的集電極與繼電器JDQlA的1腳連接，三極管 Ql的發(fā)射極接電源0V，二極管D4與繼電器的1腳和2腳并聯(lián)，來(lái)吸收繼電器通斷時(shí)的 高頻信號(hào)，單片機(jī)U4通過(guò)控制CTRl信號(hào)的高電平和低電平來(lái)控制繼電器線圈的通電和 斷電。如圖6所示，采用帶串行通訊接口的單片機(jī)，通過(guò)與通訊電路之間的數(shù)據(jù)交換 實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊，在通訊電路中，485通訊芯片U6的1、2、4腳與單片機(jī)U4的13、 16、14腳連接，485通訊芯片U6的2、3腳連接，當(dāng)485通訊芯片U6的2、3腳為低電平 時(shí)，485通訊芯片U6處于接收狀態(tài)，當(dāng)485通訊芯片U6的2、3腳為高電平時(shí)，485通訊 芯片U6處于發(fā)送狀態(tài)，485通訊芯片U6的5腳接電源的0V，485通訊芯片8腳接+5V， 485通訊芯片U6的7腳與電阻R15、R17、瞬變二極管T2、瞬變二極管T3連接，485通 訊芯片U6的6腳與電阻R16和R17、瞬變二極管Tl、瞬變二極管T2另一端連接，R16 的另一端接到+5V，瞬變二極管Tl的另一端接到電源的OV上，瞬變二極管T3的另一端 接到電源的OV上，端子J3的1腳連接到+5V上，端子J3的4腳連接到電源的OV上， 端子J3的2腳與電阻R17連接，端子J3的3腳與R17的另一端相連，瞬變二極管Tl、 T2、T3S采用高速瞬變二極管。采集輸入的電源電壓，經(jīng)過(guò)電阻分壓和信號(hào)處理后送到CPU電路中進(jìn)行AD轉(zhuǎn) 換后進(jìn)行電壓判斷，當(dāng)電壓低于定值時(shí)，切斷輸出電源，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)電瓶的功能，在 電壓采集電路中，輸入電壓信號(hào)IN，與分壓電阻R18連接，R18的另一端與R19連接， R19的另一端與電阻R20和濾波電容C13連接，電阻R20和濾波電容C13的另一端并聯(lián) 后接到電源的OV上，電壓信號(hào)ADV與CPU電路中單片機(jī)U4的15腳進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，供 單片機(jī)對(duì)輸入電壓進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的判斷。低壓保護(hù)器采用MOTOROLA高性能單片機(jī)，通過(guò)電壓采集回路，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電 瓶的電壓，當(dāng)電瓶電壓持續(xù)2秒鐘低于設(shè)定的低壓定值時(shí)，低壓保護(hù)器將切斷電瓶的負(fù) 載，從而保證電瓶不出現(xiàn)過(guò)放和虧電現(xiàn)象，因此保護(hù)了電瓶，延長(zhǎng)了電瓶的使用壽命。 同時(shí)通過(guò)工業(yè)485總線方式接收來(lái)自上位機(jī)的通訊命令，將工作時(shí)間按開機(jī)時(shí)間和關(guān)機(jī) 時(shí)間固化在單片機(jī)內(nèi)部的FLASH(閃存)中，系統(tǒng)自帶時(shí)鐘芯片，可靠的保障時(shí)間精度， 和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求1.一種具備時(shí)控功能的電瓶保護(hù)器，包括開關(guān)電源電路、CPU處理電路、時(shí)鐘電 路、通訊電路、電壓采樣電路、繼電器電路，其特征在于輸入電源通過(guò)輸入插座與 防插反二極管相連接，防插反二極管與電壓采樣電路、繼電器電路和開關(guān)電源電路相連 接，電壓采樣電路的輸出與CPU電路相連接，供CPU電路進(jìn)行信號(hào)處理和判斷，開關(guān)電 源電路輸出的DC12V電源與繼電器電路相連接，給繼電器電路提供電源，開關(guān)電源電路 輸出的DC5V電源與CPU電路、時(shí)鐘電路和通訊電路相連接，并為CPU電路、時(shí)鐘電路 和通訊電路提供DC5V的工作電源，時(shí)鐘電路與CPU電路相連接，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘電路與CPU 電路之間的數(shù)據(jù)交換，通訊電路與CPU電路相連接，CPU通過(guò)通訊電路與上位機(jī)進(jìn)行數(shù) 據(jù)交換，通訊電路的輸出與通訊插座相連接，繼電器電路的輸出與二極管相連接，二極 管與輸出插座相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備時(shí)控功能的電瓶保護(hù)器，其特征在于在開關(guān)電源電 路中，電源正極通過(guò)端子Jl的2腳與二極管Dl相連接，Dl是防止電源反接的二極管， Jl的1腳是輸入電源的0V，二極管Dl的另一端與繼電器JDQl的4腳連接，同時(shí)與二極 管D8連接，二極管D8的另一端與電解電容C2連接，對(duì)C2進(jìn)行充電，同時(shí)與電容C3、 瞬變二極管DW以及高頻變壓器B的1腳連接，C2的另一端連接到輸入電源的OV上， 電容C3、瞬變二極管DW的另一端與二極管D5連接，D5的另一端與高頻變壓器B的 2腳以及開關(guān)電源集成電路Ul的5，6，7，8腳連接，通過(guò)控制開關(guān)電源集成電路Ul的 5、6、7、8腳的通斷，來(lái)將電解電容C2兩端的直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻交流信號(hào)，輸入到高 頻變壓器B的1腳和2腳，光電耦合器U2由A、B兩部分組成，高頻變壓器B的4腳與 二極管D6連接，二極管D6的另一端與電解電容C5、開關(guān)電源集成電路Ul的4腳、光 電耦合器U2B的4腳連接，給開關(guān)電源集成電路Ul提供工作電源，電解電容C5的另一 端與滌綸電容C4的一端連接后接到輸入電源的OV上，電容C4的另一端與元件U2B的 3腳連接后接到元件開關(guān)電源集成電路Ul的3腳上，開關(guān)電源集成電路Ul的1、2腳連 接到輸入電源的OV上，瓷片電容C81—端與OV連接，另一端與C82的一端連接，C82 的另一端與輸出端的OV連接，高頻變壓器B的5腳與二極管D7連接，將變壓器出來(lái)的 高頻交流信號(hào)整流成直流信號(hào)，D7的另一端與濾波電解電容C7、濾波電感L2、電阻R2 和R3連接，濾波電解電容C7的另一端接到電源的0V，電阻R2的另一端與光電耦合器 U2A的1腳連接，光電耦合器U2A的2腳與電阻R3的另一端連接同時(shí)與基準(zhǔn)電壓集成電 路U3的K端和電容C8相連，基準(zhǔn)電壓集成電路U3的V端與電容C8的另一端相連后與 電阻R4相連，構(gòu)成電壓比較電路，基準(zhǔn)電壓集成電路U3的A端接到電源的0V，濾波電 感L2的另一端與電阻R5、電解電容C9去藕電容C6三端穩(wěn)壓器的1腳連接，電阻R4、 R5是控制輸出電壓的高低，在電阻R4兩端的電壓為基準(zhǔn)電壓集成電路U3提供的基準(zhǔn)電 壓DC2.5V，元件U204是通用三端穩(wěn)壓器，輸出為DC5V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備時(shí)控功能的電瓶保護(hù)器，其特征在于在時(shí)鐘電路 中，采用時(shí)鐘芯片與CPU之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而完成時(shí)控功能，在時(shí)鐘電路中采用 MAXIM公司的高精度時(shí)鐘芯片DS1302，時(shí)鐘芯片U5的5、6、7腳分別與上拉電阻R8、 R7、R6連接，并與68HC908JL8ECDW型號(hào)的單片機(jī)U4的25、26、27腳連接來(lái)讀取時(shí) 鐘芯片DS1302的時(shí)間，來(lái)判斷開關(guān)機(jī)時(shí)間，電阻R6、R7、R8連接到+5V上，備用電 池Bl與時(shí)鐘芯片U5的8腳連接，備用電池Bl的另一端接到電源的OV上，作為停電時(shí)的后備電源，保證了時(shí)鐘在停電情況下的正常計(jì)時(shí)，晶振J2與時(shí)鐘芯片U5的2腳和晶振 匹配電容Cll連接，Cll的另一端接到電源的OV上，晶振J2的另一端與晶振匹配電容 C12連接，晶振匹配電容C12的另一端連接到電源的OV上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備時(shí)控功能的電瓶保護(hù)器，其特征在于采用帶有AD功 能的單片機(jī)，通過(guò)與時(shí)鐘電路的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)時(shí)控的功能；通過(guò)對(duì)電壓采集電路中的 電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，對(duì)輸入電源電壓實(shí)現(xiàn)低壓保護(hù)功能，在CPU處理電路中，U4是單片 機(jī)，采用MOTOROLA高性能的8位單片機(jī)68HC908JL8ECDW，單片機(jī)U4管腳27、26、 25分別與時(shí)鐘芯片U5的的5、6、7腳連接，通過(guò)對(duì)時(shí)鐘芯片U5的讀取后，判斷開關(guān)及 時(shí)間，單片機(jī)U4管腳21與繼電器電路的電阻R12、R13連接，來(lái)控制繼電器電路的開啟 和關(guān)閉，同時(shí)通過(guò)對(duì)輸入的電壓信號(hào)ADV實(shí)時(shí)采樣后，通過(guò)換算，判斷當(dāng)前的電瓶電壓 是否低于低壓定值，如果低于低壓定值，通過(guò)單片機(jī)U4管腳切斷繼電器電路，從而切斷 電瓶的負(fù)載。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備時(shí)控功能的電瓶保護(hù)器，其特征在于在繼電器電路 中，負(fù)載接在端子J4上，元件D2是防反接二極管，電阻R12、電阻R13與單片機(jī)U4的 管腳21連接，電阻R12的另一端接電源0V，電阻R13與三極管Ql的基極連接，三極管 Ql的集電極與繼電器JDQlA的1腳連接，三極管Ql的發(fā)射極接電源0V，二極管D4與 繼電器的1腳和2腳并聯(lián)，來(lái)吸收繼電器通斷時(shí)的高頻信號(hào)，單片機(jī)U4通過(guò)控制CTRl 信號(hào)的高電平和低電平來(lái)控制繼電器線圈的通電和斷電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備時(shí)控功能的電瓶保護(hù)器，其特征在于采用帶串行 通訊接口的單片機(jī)，通過(guò)與通訊電路之間的數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊，在通訊電路 中，485通訊芯片U6的1、2、4腳與單片機(jī)U4的13、16、14腳連接，485通訊芯片U6 的2、3腳連接，當(dāng)485通訊芯片U6的2、3腳為低電平時(shí)，485通訊芯片U6處于接收狀 態(tài)，當(dāng)485通訊芯片U6的2、3腳為高電平時(shí)，485通訊芯片U6處于發(fā)送狀態(tài)，485通 訊芯片U6的5腳接電源的0V，485通訊芯片8腳接+5V，485通訊芯片U6的7腳與電阻 R15、R17、瞬變二極管T2、瞬變二極管T3連接，485通訊芯片U6的6腳與電阻R16和 R17、瞬變二極管Tl、瞬變二極管T2另一端連接，R16的另一端接到+5V，瞬變二極管 Tl的另一端接到電源的OV上，瞬變二極管T3的另一端接到電源的OV上，端子J3的1 腳連接到+5V上，端子J3的4腳連接到電源的OV上，端子J3的2腳與電阻R17連接， 端子J3的3腳與R17的另一端相連，瞬變二極管Tl、T2、T3S采用高速瞬變二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備時(shí)控功能的電瓶保護(hù)器，其特征在于采集輸入的電 源電壓，經(jīng)過(guò)電阻分壓和信號(hào)處理后送到CPU電路中進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后進(jìn)行電壓判斷，當(dāng) 電壓低于定值時(shí)，切斷輸出電源，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)電瓶的功能，在電壓采集電路中，輸入 電壓信號(hào)IN，與分壓電阻R18連接，R18的另一端與R19連接，R19的另一端與電阻R20 和濾波電容C13連接，電阻R20和濾波電容C13的另一端并聯(lián)后接到電源的OV上，電壓 信號(hào)ADV與CPU電路中單片機(jī)U4的15腳進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，供單片機(jī)對(duì)輸入電壓進(jìn)行數(shù)模 轉(zhuǎn)換的判斷。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種防止鉛酸電池過(guò)度放電，并對(duì)供電時(shí)間進(jìn)行限制，以節(jié)省能源的具備時(shí)控功能的電瓶保護(hù)器，包括開關(guān)電源電路、CPU處理電路、時(shí)鐘電路、通訊電路、電壓采樣電路、繼電器電路，電源通過(guò)輸入插座與防插反二極管相連，防插反二極管與電壓采樣電路、繼電器電路和開關(guān)電源電路相接，電壓采樣電路與CPU電路相連，開關(guān)電源電路與繼電器電路相連，開關(guān)電源電路與CPU電路、時(shí)鐘電路和通訊電路相連，時(shí)鐘電路與CPU電路相連，通訊電路與CPU電路相連，CPU通過(guò)通訊電路與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通訊電路與通訊插座相連，繼電器電路與二極管相連，二極管與輸出插座相連，具有保護(hù)電瓶，延長(zhǎng)電瓶壽命，節(jié)省電能，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02H7/18GK201805219SQ201020184180
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
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