專利名稱：微機控制鎘鎳電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及鎘鎳電池充電器，用微機全自動檢測控制充電器充電。適用于“大哥大”無繩電話、對講機等用鎘鎳電池的充電器。
現(xiàn)有技術(shù)的充電器，一般充電時間要12小時，基本原理為預(yù)放電恒流定時型、定壓熱保護型，檢測方式為硬件固定檢測方式，其不足之處有恒流定時型充電器，靠對充電的定時長短來確定充電飽滿值，因而不能保證每次充電及不同牌號的電池都能達到滿意的充電效果，且充電前須預(yù)放電，這樣無端的放電浪費了電池的有效壽命。
定壓型(折點電壓法)充電，是由人為地?fù)?jù)電池共性而設(shè)計的固定閥值，充電到這一值時便停充。
上述兩種充電器對電池飽滿值(閥值)的檢測不準(zhǔn)確，產(chǎn)生充電達不到額定容量或過充電，會縮短電池的正常使用壽命。
上述充電器都是針對某一特定電池容量、電壓等級而設(shè)定的，對各種電池充電通用性差。
本實用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，而提供一種微機控制檢測、換擋充電、對鎘鎳電池充電通用性強的充電器。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到本實用新型的微機控制鎘鎳電池充電器，包括(1)計算機用穩(wěn)壓電源、(2)繼電器用穩(wěn)壓電源、(3)可控恒流源充電主回路、(4)自動換擋充電電源、(5)極化處理電路、(6)檢測回路、(7)LED顯示電路、(8)微型計算機、(9)自動極性變換電路及電池插座、(10)保護電路。
本實用新型采用了目前最佳推崇的高技術(shù)——微機模糊控制論并用于充電器上。不僅解決了鎘鎳電池快速充電的(閥值)難以充滿的問題，而且達到了幾乎所有通訊機種的不同電壓等級、不同容量的電池均能“通用”。
附圖圖面說明

圖1為本實用新型的微機控制鎘鎳電池充電器原理框圖。
圖2為本實用新型的微機控制鎘鎳電池充電器電源及充電主電路圖。
圖3為圖1中的測量、控制系統(tǒng)框圖。
圖4為機箱外部結(jié)構(gòu)圖。
本實用新型結(jié)合附圖對實施例進一步詳述圖1，本實用新型微機控制鎘鎳電池充電器原理框圖。
圖2，本實用新型微機控制鎘鎳電池充電器電源及充電主電路圖，其中(1)計算機用穩(wěn)壓電源包括變壓器B的雙9.5V繞組、整流橋ZL1、集成塊7805、7905、電容C1、C2、C3、C4，輸出±5V直流電供A／D轉(zhuǎn)換器、計算機用。
(2)繼電器用穩(wěn)壓電源包括變壓器B的16V繞組、整流橋ZL2、集成塊7812、電容C5、C6，輸出±12V直流電供控制繼電器J1、J2、J3、J4、J6、J7用。
(3)可控恒流源充電主回路包括變壓器B的9V繞組、整流橋ZL3、集成塊7805、電容C7、C8、二極管D1、D2、電阻R1、R2、R3、R4、三極管G1、G2、繼電器J1－1、發(fā)光管F1。其中D2為逆向保護二極管。
(4)自動換擋充電電源包括變壓器B的11V、18V、21V繞組，繼電器J6－1、J7－1、整流橋ZL4、電容C9、C10、電阻R5、變壓器B多抽頭11ZV、18V、21V輸出，經(jīng)J6－1、J7－1選擋及ZL4整流后，C9、C10濾波送至恒流充電電路，供充電用。
(5)極化處理電路包括繼電器J4、J7－2、J6－2、電阻R6、R7、R8、R9、發(fā)光二極管F2。
(6)檢測回路包括測量端子CL、A／D變換器(MC14433、MC1403)，它一方面將輸入信號數(shù)字化后送微型計算機cpu進行分析、計算，另一面送入顯示譯碼、驅(qū)動及LED顯示電路供顯示用。
(7)LED顯示電路包括MC4511、MC1413、3 1/2 LED顯示器，它使用戶能直觀地了解電池充電前后電壓值及充電過程中的變化值。
(8)微型計算機包括cpu、存貯器(MENMORY)、接口(INT＿RFACE)，通過對A／D輸入信號分析計算后，經(jīng)控制口控制IC1(ML1413)驅(qū)動、控制整個充電過程。程序由匯編語言編寫存入計算機程序存貯器中。
(9)自動極性變換電路為繼電器J3－1、J3－2、電池插座為CD。
元件取值如下R11～10Ω，R270～150Ω，R3300～600Ω，R40.5～1.5K，R7、R8、R95～20Ω，變壓器B功率為90VA，輸入電壓180～240V。
圖3為圖1中的測量、控制系統(tǒng)框圖，包括測量端子CL、A／D變換器顯示譯碼驅(qū)動、±5V電源插頭、輸入接口，微型計算機、輸出控制接口。測量信號從測量端子CL進入A／D變換器，經(jīng)顯示譯碼驅(qū)動集成塊MC4511、MC1413及LED顯示器，顯示測量出的電壓。A／D變換器將測量信號送入計算機，由計算機分析、判斷后送出控制信號至輸出控制接口，進而控制K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7，進而控制J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7的動作，使充電在微機控制下進行，達到充電自動測量、控制的目的。
工作過程假設(shè)一只不知其電壓值的電池(夾)已插入于充電座上。
第一步充電前的檢測、準(zhǔn)備。
1.接上220V交流市電，此時整個系統(tǒng)除計算機部分外均處于工作(待充)狀態(tài)。
A.若電池未插上或未接觸好，顯示屏顯示“0.00”；B.若電池已接好，則顯示電池充電前的電壓值。
2.按下計算機啟動按鈕A，計算機通過A／D轉(zhuǎn)換器及I／D口輸入電池電壓信號。
A.若電壓在(±2V～±14.99V)范圍內(nèi)，則微機程序進行電池極性判斷。否則拒絕充電。
(當(dāng)電壓＞19.99V時，顯示器LED轉(zhuǎn)為“暗屏”即不亮)。
B.若電壓極性為負(fù)，微機則通過控制口K4出高電平“1”，使J3吸合，轉(zhuǎn)換極性，若電壓極性為正，則K4出“0”，J3不動作。
3.自動電壓選檔。
A.若2V≤電池電壓＜6V，K6、K7出“0”，換檔繼電器J6、J7不動作，Ⅰ檔充電。電流經(jīng)ZL4整流，C9、C10濾波，經(jīng)R1、R2、G2、D2、J3－1充電端子CD、J3－2、整流橋ZL4、J1－2充電。
B.若6V≤電池電壓＜10V，則K6出“1”，K7出“0”，J6吸合，J7不動作。Ⅱ檔充電。
C.若10V≤電池電壓＜14.99V，則K6出“0”，K7出“1”，J6不動作，J7吸合。Ⅲ檔充電。
第二步充電。
計算機的第一步操作使之達到充電要求后，繼而控制1.控制口K3出“1”，J2吸合，接通電阻R1選擇1.5A左右電流主充電方式。控制口K1出“1”，J1吸合，J1－1、J1－2吸合，接通自動換檔、充電電源及可控恒流源充電主回路。充電開始進行，F(xiàn)1紅燈亮。
2.每隔一段時間，(約6分鐘左右)，程序控制斷開J1、J2、J1－1斷開，(K1出“0”，K3出“0”)停充。(K2出“1”)接通J4。J6－2、J7－2按第一步第3項選擋方式接通R7、R8、R9到地。由于保護二極管D2阻斷，電池通過充電端子CD，J3－1、J4、J7－2、J6－2及R7、R8、R9選擇放電(極化處理)。極化放電約30秒，此時F2(黃色指示燈)亮，指示燈處于放電極化狀態(tài)。30秒后，控制口K2出“0”，J4斷開，K6、K7均出“0”回到Ⅰ檔。表明第一次充電放電循環(huán)完成。
此后程序再回到第一步檢測、準(zhǔn)備狀態(tài)，為下一次循環(huán)作準(zhǔn)備。第一步到第二步過程由程序控制而反復(fù)進行，直到電池充滿為止。
三步充滿值檢測及控制處理。
1.在第二步充電過程中，充電參數(shù)如電流、電壓始終處于微機模糊程序監(jiān)控下進行。通過分析、比較、抗干擾處理、計算后，一旦確認(rèn)電池已充到滿值，立即控制K3出“0”，即斷開J2，使主充電流轉(zhuǎn)為涓流(6～16mA)，作維持性充電。同時K5出“1”狀態(tài)指示燈F3(綠燈)點亮。表示主充電已完成，用戶可隨時取走已充滿的電池。
2.涓流充電時，程序每30秒左右控制J1及F3通斷一次，提醒用戶電池已充滿。用戶一旦取走電池，程序會控制K0～K7出“0”－自動關(guān)機。
圖4為圖1的充電器機箱外殼結(jié)構(gòu)圖，面版上設(shè)有顯示器及開關(guān)A，計算機及充電器均放于機箱中，體積長330mm、寬150mm、高120mm。
由于在充電器上采用了高技術(shù)微機模糊控制理論、隨機信息處理、數(shù)字抗干擾濾波等手段，從而很理想、很完善、很有效地解決了鎘鎳電池用傳統(tǒng)方法充電的各種技術(shù)難題。使之能保證電池壽命及內(nèi)在質(zhì)量的前提下達到超速充電的目的。其充電時間(一般為3～28分鐘)，不需預(yù)放電，充電很飽滿而不過充，通用性強，電池使用壽命長，完全智能化等特點。
優(yōu)點有
1.自動極性轉(zhuǎn)換用戶不需考慮電池的正負(fù)極，該機自動轉(zhuǎn)換。
2.自動電壓選擇不論哪一種電池夾，只要其標(biāo)稱電壓值2V～13V范圍，本實用新型能測量其電壓，自動換擋充電。
3.自動過電壓、欠電壓及短路保護被充電電池電壓過高、過低或電池未接通以及插頭短路時，本實用新型能快速準(zhǔn)確地檢測出來，并立即拒充電以保護電池和充電器。
4.自動極化處理科學(xué)有效的電池極化措施，使之能保證絕不損傷電池壽命的前提下達到超快速充電的目的。
5.自動充電飽滿時停充科學(xué)實驗證明，鎘鎳電池的相同電壓等級，但不同牌號、批號、不同生產(chǎn)廠家，電池的新舊不同，充電的溫度等，其飽滿值(閥值)并不相同。為此，本充電器采用了最新的微機模糊控制理論。在充電過程中，微機進行大量的隨機信息處理，復(fù)雜的計算分析，數(shù)字抗干擾濾波，決策等復(fù)雜工作。智能地判斷出準(zhǔn)確的飽滿值(閥值)。一到充滿時立即自動停充，保證了不同的電池在不同的條件下都能充得飽滿而不過充。
6.充電時間對常用的500mAh電池，視其尚存容量，一般用3～28分鐘就能將其增添至滿值。由于不采用傳統(tǒng)的每次充電前都需把電池內(nèi)殘存電量放電完后，才能定時充電的全放全充電方式，不僅節(jié)約了充電時間，更重要的是相對減少對電池有限的全充放電次數(shù)，延長了電池的使用壽命。
7.自動涓流維持當(dāng)電池充滿后，本充電器能智能地轉(zhuǎn)入很小電流(涓流)充電，以維持電池飽滿并抵消電池自身放電損耗。涓流不會對電池產(chǎn)生過充電，從而保證隨時取走的電池都是容量飽滿的狀態(tài)。
8.完全通用性能幾乎能對所有現(xiàn)用的移動電話、無繩電話和對講機以及攝像機的電池夾充電。
對于集團通訊系統(tǒng)，本充電器可供多臺通訊機電池夾連續(xù)地超快速充電。其效率是一般充電器的幾十倍。
權(quán)利要求1.微機控制鎘鎳電池充電器，其特征包括(1)計算機用穩(wěn)壓電源，(2)繼電器用穩(wěn)壓電源，(3)可控恒流源充電主回路，(4)自動換擋充電電源，(5)極化處理電路，(6)檢測回路，(7)LED顯示電路，(8)微型計算機，(9)自動極性變換電路及電池插座。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的微機控制鎘鎳電池充電器，其特征為(1)計算機用穩(wěn)壓電源包括變壓器B的雙9.5V繞組、整流橋ZL1、集成塊7805、7905、電容C1、C2、C3、C4；(2)繼電器用穩(wěn)壓電源包括變壓器B的16V繞組、整流橋ZL2、集成塊7812、電容C5、C6。(3)可控恒流源充電主回路包括變壓器B的9V繞組、整流橋ZL3、集成塊7805、電容C7、C8、二極管D1、D2、電阻R1、R2、R3、R4、三極管G1、G2、繼電器J1－1、發(fā)光管F1；(4)自動換擋充電電源包括變壓器B的11V、18V、21V繞組、繼電器J6－1、J7－1、整流橋ZL4、電容C9、C10、電阻R5；(5)極化處理電路包括繼電器J4、J7－2、J6－2、電阻R6、R7、R8、R9、發(fā)光管F2；(6)檢測回路包括測量端子CL、A／D變換器；(7)微型計算機包括CPU、存貯器(MENMORY)、接口(INT＿ERFACE)；(8)自動極性變換電路包括繼電器J3－1、J3－2。
專利摘要微機控制鎘鎳電池充電器，用微機對充電電壓及電量進行檢測、計算判別、控制，具有自動換擋充電、可控恒流充電、極化處理、涓流維持等電路，能超快速充電。對移動電話、無繩電話、對講機及多臺通訊機的電池夾超快速充電，對電池使用壽命有延長作用，通用性強。
文檔編號H02J7/10GK2192092SQ9422703
公開日1995年3月15日 申請日期1994年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月13日
發(fā)明者羅明, 羅正旭 申請人:羅明