專利名稱：智能充電機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于蓄電池充電技術領域，尤其是一種智能充電機。
背景技術：
由于蓄電池制造成本低、容量大、價格低、可反復充電等原因而得到了 廣泛的應用。在蓄電池充電過程中，對蓄電池進行充電控制是影響蓄電池使 用壽命的主要原因，同時也是影響充電時間、充電效率的重要因素?，F有的 充電機對充電過程控制的智能化程度較低，其存在的問題是l.不能針對電 網電壓的波動、充電機溫度以及蓄電池的狀態(tài)進行充電時間的調整，經常會 造成過充或欠充現象的發(fā)生，影響了蓄電池的使用壽命，同時也會造成能源 的浪費；2.缺少充電保護措施，在對有故障的蓄電池進行充電時往往會損壞 充電機，甚至造成蓄電池爆炸或火災事故的發(fā)生。
發(fā)明內容
本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種能夠對蓄電池進行 智能充電控制以提高蓄電池使用壽命、節(jié)約能源并進行充電保護的智能充電 機。
本實用新型解決其技術問題是采取以下技術方案實現的 一種智能充電機，由兩路相互獨立的電源電路和充電控制電路構成，一 電源電路由電源變壓器、第一整流濾波電路及穩(wěn)壓器連接構成并為充電控制 電路供電，另一電源電路由繼電器、充電變壓器及第二整流濾波電路連接構 成并為蓄電池充電，充電控制電路由單片機、驅動器、電流/電壓采樣電路、
模擬開關、A/D轉換器構成，單片機的I/0口與驅動器相連接，該驅動器的輸
出端連接到繼電器的控制端上，該繼電器的三個輸出觸頭連接充電變壓器的 三個初級抽頭，充電變壓器的次級通過第二整流電路和電流/電壓采樣電路與 蓄電池相連接，電流/電壓采樣電路的電流采樣及電壓采樣輸出端分別與模擬
開關的兩個輸入端相連接，模擬開關的輸出端與A/D轉換器的輸入端相連接， A/D轉換器的輸出端與單片機的I/O 口相連接。
而且，所述的驅動器由三個三極管構成，每個三極管的輸入端與單片機 的I/0口相連接，其輸出端與繼電器的控制端相連接。
而且，所述的電流/電壓采樣電路由三個電阻組成， 一個電阻將充電電流
3取樣后連接到模擬開關的一個輸入端，另外兩個電阻將電壓取樣后連接到模 擬開關的另一輸入端上。
而且，所述的模擬開關還通過兩個輸入端分別連接蓄電池溫度傳感器和 充電機溫度傳感器。
而且，所述的單片機還通過I/O 口連接一數字顯示器，該數字顯示器為
三位七段LED數字顯示器LF30361。
而且，所述的單片機還通過I/O 口連接一顯示設置按鍵。
而且，所述的單片機還通過1/0 口連接一充滿指示燈。
而且，所述的單片機還通過串口連接一通信模塊，該通信模塊主要由
SP232芯片及DB9插座構成。
而且，所述的單片機為89C52芯片，所述的模擬開關由CD4051芯片構成，
所述的A/D轉換器由TLC549構成。 本實用新型的優(yōu)點和積極效果是
1. 本智能充電機使用單片機充電控制電路對蓄電池充電過程進行智能控 制，在充電過程中，單片機通過電流/電壓取樣電路、蓄電池溫度傳感器及充 電機溫度傳感器對電網電壓的波動、充電機溫度以及蓄電池的狀態(tài)(蓄電池 電壓、溫度及充電電流、充電時間)等因素進行智能分析，并通過單片機控 制繼電器的開關進行充電過程控制，自動補償電網電壓的變化，調整充電時 間，優(yōu)化充電過程，能有效防止過充和欠充現象的發(fā)生，提高了充電效率， 節(jié)約了能源，延長了蓄電池使用壽命。
2. 本智能充電機通過充電控制電路還可以對接入到充電機的蓄電池是否 存在故障進行分析，對于有故障的蓄電池停止充電，實現了對充電機的保護， 避免充電過程中由于蓄電池故障和充電機過熱而引起蓄電池爆炸或火災事故 的發(fā)生。
3. 本智能充電機還連接有數字顯示器，可以顯示充電過程中的電壓充電 電流、充電電壓、充電時間、蓄電池溫度、充電機溫度等參數，以便使用者 實時了解充電狀態(tài)。
4. 本智能充電機還可以通過通信模塊和外部計算機之間進行數據通信， 將充電過程中單片機記錄下來的數據傳送至外部計算機中進行分析。
5. 本實用新型設計合理，智能化程度高，能有效防止過充和欠充現象的 發(fā)生，提高了充電效率，節(jié)約了能源，延長了蓄電池使用壽命，避免了蓄電 池爆炸或火災事故的發(fā)生。

圖1是本實用新型的連接方框圖； 圖2是本實用新型的電路原理在圖2中，l為電源變壓器，2為繼電器，3為充電變壓器，4為第一整 流濾波電路，5為穩(wěn)壓器，6為第二整流濾波電路，7為通信模塊，8為單片 機，9為電流/電壓采樣電路，IO為三位數字顯示器，ll為顯示設置按鍵，12 為充滿指示燈，13為A/D轉換器，14為模擬開關，15為驅動器。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述
一種智能充電機，如圖1所示，由兩路相互獨立的電源電路和充電控制 電路構成，電網提供的220V交流電源進入充電機后分成兩路 一電源電路由 電源變壓器、第一整流濾波電路及穩(wěn)壓器連接構成，電源變壓器的次級接第 一整流濾波電路的輸入端，第一整流濾波電路的輸出端連接穩(wěn)壓器的輸入端， 穩(wěn)壓器的輸出端接到單片機的電源端口為充電控制電路供電；另一電源電路 由繼電器、充電變壓器及第二整流濾波電路連接構成，220V交流電接入到繼 電器的控制端上，繼電器的三個輸出觸頭連接充電變壓器的三個初級抽頭。 由于充電電源電路受蓄電池性能及大工作電流的影響，電氣特性容易出現變 化和故障，因此采用獨立電源給充電控制電路供電，可避免這種影響，使充 電控制過程不受干擾。充電控制電路由單片機、驅動器、電流/電壓采樣電路、 蓄電池溫度傳感器、充電機溫度傳感器、模擬開關、A/D轉換器、通信模塊、 數字顯示器、顯示設置按鍵、充滿指示燈構成。單片機的三個I/O 口與驅動 器相連接，該驅動器的三個輸出端連接到繼電器三個控制端上，該繼電器的 三個輸出觸頭連接充電變壓器的三個初級抽頭，充電變壓器的次級通過第二 整流電路和電流/電壓采樣電路與蓄電池相連接，電流/電壓采樣電路的電流 采樣及電壓采樣輸出端分別與模擬開關的兩個輸入端相連接，模擬開關的另 外兩個輸入端與蓄電池溫度傳感器和充電機溫度傳感器相連接，模擬開關的 輸出端與A/D轉換器的輸入端相連接，A/D轉換器的輸出端與單片機的I/O 口 相連接。單片機還通過I/O 口分別與數字顯示器、顯示設置按鍵及充滿指示 燈相連接，單片機通過串行口與通信模塊相連接。
其工作原理是充電開始時繼電器是斷開的，蓄電池的初始電壓經電壓 采樣電路、模擬開關及A/D轉化器送至單片機進行分析，若初始電壓在正常 范圍之外，表明蓄電池存在故障，單片機使繼電器一直保持斷開，不對蓄電 池充電；若蓄電池的初始電壓在正常范圍之內，則由單片機發(fā)出控制信號，
5經驅動器使繼電器接通充電變壓器的抽頭2， 220V交流電源經變壓及整流濾 波后對蓄電池充電。這時，蓄電池的充電電流以及充電電壓由電流/電壓采樣 電路實時監(jiān)控，如果電流過大或過小，表明蓄電池性能不良或者充電機與蓄 電池不匹配，單片機自動控制繼電器斷開，停止充電；如果電壓過大或過小， 表明電網電壓偏高或偏低，單片機控制繼電器變換觸點，接通充電變壓器的 抽頭1或3，將充電電壓調整到正常范圍，以彌補電網電壓波動造成的影響。 如果充電電流和充電電壓達到了事先設定的滿足條件，則單片機自動控制繼 電器斷開，充電停止，使充電恰到好處，不過充也不欠充。同時，單片機自 動計算充電時間，若時間過長，將不顧其他條件強制斷開繼電器，避免對故 障電池進行無限制的充電，浪費能源或引起事故。在充電過程中，單片機還 能通過溫度傳感器實時監(jiān)控蓄電池和充電機的溫度，若溫度過高，表明己過 充或蓄電池存在缺陷，或充電機存在故障，單片機控制繼電器及時斷開，停 止充電，避免溫度過高，擴大故障范圍或引起蓄電池爆炸及火災等事故。蓄 電池充滿時，單片機控制充滿指示燈亮，表明充電結束。通過顯示設置按鍵， 可以設置三位數字顯示器的顯示內容，顯示內容可以依次設置成充電電流、 充電電壓、充電時間、蓄電池溫度、充電機溫度，以便使用者實時了解充電 狀態(tài)。單片機還可以通過RS232接口使充電機和外接計算機之間進行數據通 信，將充電過程中單片機記錄下來的數據傳送至計算機中進行分析。
圖2為智能充電機的電路原理圖，圖中使用虛線將電路的各個模塊進行 劃分。第一整流濾波電路由整流橋B1、濾波電容C5、 C6組成，第二整流濾波 電路由整流橋B2和濾波電容C13組成，整流橋的作用是將雙向交流電變成單 向脈沖直流電，濾波電容將單向脈沖直流電變成單向平穩(wěn)直流。穩(wěn)壓器是由 集成穩(wěn)壓電路芯片MC7805和電容C7組成，MC7805將輸入端較高的電壓穩(wěn)定 至5V輸出，C7濾掉高頻雜波。單片機采用89C52芯片，其與6Mhz晶振JTl、 電容Cl、 C2、 C3和電阻Rl構成單片機系統電路,它是智能充電機的控制中心， 其中，JT1、 C2、 C3構成振蕩電路，給單片機提供頻率穩(wěn)定的振蕩源；Cl和 Rl是單片機的上電復位電路，在開機時對單片機進行復位。驅動器由三極管 Tl、 T2、 T3和二極管D1、 D2、 D3組成，繼電器由三個繼電器JD1、 JD2、 JD3 組成，T1驅動JD3， Dl在斷開JD3時保護Tl不受損壞；T2驅動JD1， D2在 斷開JD1時保護T2不受損壞；T3驅動JD2， D3在斷開JD2時保護T3不受損 壞。當單片機的P15、 P16、 P17輸出均為低電平時，三極管T2、 T3、 Tl截止， 繼電器JD1、 JD2、 JD3均為斷開狀態(tài)，220V交流電源沒有接入充電變壓器TR2 的初級，蓄電池不能充電；如果單片機的P15輸出為高電平，而P16、 P17輸 出為低電平，則三極管T2導通，T3、 Tl截止，繼電器JD1吸合，JD2、 JD3 斷開，220V交流電源通過JD1接通充電變壓器TR2的初級抽頭3，蓄電池充電；同樣的道理，如果單片機的P16輸出為低電平，而P15、 P17輸出為低電 平，220V交流電源通過JD2接通充電變壓器TR2的初級抽頭2;如果單片機 的P17輸出為低電平，而P15、 P16輸出為低電平，220V交流電源通過JD3 接通充電變壓器TR2的初級抽頭1。模擬開關由集成電路開關電路CD4051構 成，A/D轉換器由集成電路TLC549構成，電流/電壓采樣電路由電阻R2、 R3、 R4組成，R2完成電流取樣功能，當蓄電池充電時，充電電流i經過R2，在 R2上產生壓降u，送入CD4051的X2輸入端，u=i*R2，則i=u/R2，因此，知道 R2上的壓降就可得出充電電流i。 R3和R4完成電壓取樣功能，蓄電池正極端 的電壓u0經R3和R4分壓后變成ul，再送入CD4051的XI輸入端，由ul可以 計算出蓄電池正極端電壓u0=ul* (R3+R4) /R4，該計算是由單片機自動完成的。 蓄電池溫度傳感器的輸出信號送入CD4051的X3輸入端，充電機溫度傳感器 的輸出信號送入CD4051的X4輸入端。集成開關電路CD4051的輸出X在內部 接通其輸入X1、 X2、 X3、 X4中的哪一路，則由單片機PIO、 Pll、 P12來控制。 CD4051輸出的模擬信號經A/D轉換器TLC549變成數字信號后送入單片機。充 滿指示燈由綠色發(fā)光二極管LED構成，它的陽極接單片機的P14，陰極接地， 蓄電池沒充滿時，P14輸出低電平，LED不發(fā)光；充滿時，P14輸出高電平， LED發(fā)出綠光。顯示設置按鍵由按壓式開關K1構成，它的一端接地，另一端 (輸出)接單片機的P26端，當K1按下時，Kl接通，低電平通過K1從P26 送入單片機，單片機據此來判斷K1是否按下。三位數字顯示器由集成在一起 的三位七段LED數字顯示器LF30361構成，它的筆劃驅動端連接單片機的P0 口 (P00 P07)，它的D1、 D2、 D3分別連接單片機的P25、 P24、 P22,用來控 制顯示哪一位數字。通信模塊由集成電路SP232、電容C9、 CIO、 Cll、 C12及 9芯DB插座組成，SP232和電容C9、 CIO、 Cll、 C12完成TTL電平轉換與RS232 電平之間的轉換，DB9為外接計算機的9芯插座。單片機將數據由TXD發(fā)出， 經SP232變換后，由DB9的3腳發(fā)送給外部計算機，外部計算機傳過來的數 據則由DB9的2腳接入，經SP232變換電平后送入單片機的RXD端，這樣便 完成了充電機與外部計算機之間的通信功能。
需要強調的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的， 因此本實用新型并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領域技術 人員根據本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型 保護的范圍。
權利要求1.一種智能充電機，由兩路相互獨立的電源電路和充電控制電路構成，一電源電路由電源變壓器、第一整流濾波電路及穩(wěn)壓器連接構成并為充電控制電路供電，另一電源電路由繼電器、充電變壓器及第二整流濾波電路連接構成并為蓄電池充電，其特征在于充電控制電路由單片機、驅動器、電流/電壓采樣電路、模擬開關、A/D轉換器構成，單片機的I/O口與驅動器相連接，該驅動器的輸出端連接到繼電器的控制端上，該繼電器的三個輸出觸頭連接充電變壓器的三個初級抽頭，充電變壓器的次級通過第二整流電路和電流/電壓采樣電路與蓄電池相連接，電流/電壓采樣電路的電流采樣及電壓采樣輸出端分別與模擬開關的兩個輸入端相連接，模擬開關的輸出端與A/D轉換器的輸入端相連接，A/D轉換器的輸出端與單片機的I/O口相連接。
2. 根據權利要求l所述的智能充電機，其特征在于所述的驅動器由三 個三極管構成，每個三極管的輸入端與單片機的I/O 口相連接，其輸出端與 繼電器的控制端相連接。
3. 根據權利要求1所述的智能充電機，其特征在于所述的電流/電壓采樣電路由三個電阻組成， 一個電阻將充電電流取樣后連接到模擬開關的一 個輸入端，另外兩個電阻將電壓取樣后連接到模擬開關的另一輸入端上。
4. 根據權利要求1所述的智能充電機，其特征在于所述的模擬開關還通過兩個輸入端分別連接蓄電池溫度傳感器和充電機溫度傳感器。
5. 根據權利要求l所述的智能充電機，其特征在于所述的單片機還通過I/O 口連接一數字顯示器，該數字顯示器為三位七段LED數字顯示器 LF30361。
6. 根據權利要求l所述的智能充電機，其特征在于所述的單片機還通過I/O 口連接一顯示設置按鍵。
7. 根據權利要求l所述的智能充電機，其特征在于所述的單片機還通過I/O 口連接一充滿指示燈。
8. 根據權利要求l所述的智能充電機，其特征在于所述的單片機還通過串口連接一通信模塊，該通信模塊主要由SP232芯片及DB9插座構成。
9. 根據權利要求1 8任一項所述的智能充電機，其特征在于所述的 單片機為89C52芯片，所述的模擬開關由CD4051芯片構成，所述的A/D轉換 器由TLC549構成。
專利摘要本實用新型涉及一種智能充電機，由兩路相互獨立的電源電路和充電控制電路構成，充電控制電路由單片機、驅動器、電流/電壓采樣電路、模擬開關、A/D轉換器構成，單片機的I/O口與驅動器及繼電器依次相連，該繼電器的三個輸出觸頭連接充電變壓器的三個初級抽頭，充電變壓器的次級通過第二整流電路和電流/電壓采樣電路與蓄電池相連接，電流/電壓采樣電路的輸出端與模擬開關的輸入端相連接，模擬開關的輸出端與A/D轉換器的輸入端相連接，A/D轉換器的輸出端與單片機的I/O口相連接。本實用新型設計合理，能夠有效防止過充和欠充現象的發(fā)生，提高了充電效率，節(jié)約了能源，延長了蓄電池使用壽命，避免了蓄電池爆炸或火災事故的發(fā)生。
文檔編號H02J7/02GK201360168SQ20092009531
公開日2009年12月9日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權日2009年1月15日
發(fā)明者勇 楊 申請人:天津市德瑞康科技有限公司