專利名稱：全電腦電池參數(shù)測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種全電腦電池參數(shù)測量儀，用于測量、監(jiān)視各種類型電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)。
電池作為一種輕便的后備能源，有著越廣泛的用途。越來越多的設(shè)備或直接以電池作為能量來源，或以電池為后備能源，將使用電池。而電池性能的好壞，直接影響到設(shè)備的可靠性。如剃須刀廠家，每把剃須刀需用到一至二節(jié)充電電池，每天可能用至一萬節(jié)以上的充電電池，用的一般都是國產(chǎn)的鎳鎘電池，而目前有些國產(chǎn)電池的性能還不太穩(wěn)定，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，必須對(duì)每個(gè)電池進(jìn)行性能檢測。另外一些重要的用電設(shè)備，是不允許掉電的。如郵電通信系統(tǒng)、重要的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等，甚至不允許有超過百分之一秒的時(shí)間的掉電事件發(fā)生。因此必須保證作為后備電源的蓄電池處在正常的狀態(tài)下不良的電池需被及時(shí)更換，電池欠電，則需及時(shí)充電等。目前還沒有比較象樣的檢測設(shè)備可以購買。因此，對(duì)電池的檢測均是靠人工進(jìn)行的，使用的檢測設(shè)備則是萬用表，一次只能檢測一只電池，且只能檢測電池的端電壓的大小，既耗時(shí)間，又費(fèi)工時(shí)，且不易測準(zhǔn)電池的性能。
本實(shí)用新型目的在于提供一種能測量電池靜態(tài)、動(dòng)態(tài)狀態(tài)下電壓、電流、環(huán)境溫度等參數(shù)的電腦控制的全電腦電池參數(shù)測量儀，以克服目前電池參數(shù)測量儀器的落后狀況。
本實(shí)用新型全電腦電池參數(shù)測量儀包括微處理器、A/D轉(zhuǎn)換電路、多路巡檢電路、電池放電控制電路、采樣電路、顯示電路和鍵盤等。詳細(xì)技術(shù)內(nèi)容結(jié)合實(shí)施例及其附圖給以說明。


圖1是本實(shí)用新型全電腦電池參數(shù)測量儀一種實(shí)施例的電路框圖。
圖2是微處理器控制框圖。
圖3是多路巡檢控制電路電原理簡化圖。
圖4是電池放電D/A轉(zhuǎn)換電路。
圖5是放電執(zhí)行和控制電路。
圖6是硬件看門狗電路圖。
圖7是RAM掉電保護(hù)電路圖。
圖8是鍵盤結(jié)構(gòu)圖。
由圖2，本實(shí)施例全電腦電池參數(shù)測量儀的微處理器，包括微電腦CPU、只讀存貯器ROM、隨機(jī)存貯器RAM、接口電路8255、地址鎖存器74LS373等，由于微處理器各部構(gòu)成及相互連接關(guān)系屬常規(guī)技術(shù)，本文略敘。本實(shí)施例接口電路采用二片8255，其中接口8255(1)的PC端連接鍵盤，PA、PB端可用于連接打印機(jī)；8255(2)的PC端的低四位控制電池的放電，高四位與單體選中譯碼器的ADD1相連，PB低四位與組別控制譯碼器的ADDo相連，PB的第五位控制多路巡檢控制電路的總選通。CPU通過改變地址，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩片6264的讀寫；讀取A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果；控制液晶屏幕顯示；控制兩片8255的輸入與輸出。
多路巡檢電路包括多路巡檢控制電路(圖3)和繼電器切換電路(見圖1)，多路巡檢控制電路由一個(gè)組別控制譯碼器(4-16線譯碼器74IS154)和至少一個(gè)單體選中譯碼器(4-16線譯碼器74LS154)組成，單體選中譯碼器的個(gè)數(shù)視具體巡檢電池個(gè)數(shù)而定。本實(shí)施例選用16片4-6線譯碼器74LS154構(gòu)成16組單體選中譯碼器，和組別控制譯碼器構(gòu)成256路可編程多路控制器。組成控制譯碼器的片選端cs由微處理I/O接口8255(2)的一個(gè)輸出端控制，地址輸入端ADDo接I/O接口的相應(yīng)并行口，輸出端連接單體選中譯碼器的片選端cs，單體選中譯碼器的地址輸入端ADD1接I/O接口的另外一個(gè)相應(yīng)并行接口，單體選中譯碼器的輸出端Yi(i＝0～255)連接雙觸頭繼電器線圈端，當(dāng)輸出端Yi為低電平時(shí)，可直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)繼電器(圖2中Ji)，本實(shí)施例中，繼電器采用于簧管繼電器，包括兩個(gè)干簧管，構(gòu)成干簧管切換電路，繼電器雙觸頭，即兩個(gè)干簧管的一端分別連接電池的正負(fù)端，另一端分別與A/D轉(zhuǎn)換器7109的模擬信號(hào)輸入端相連，當(dāng)Yi處于低電平狀態(tài)時(shí)，Ji吸合，把電池BATi兩端電壓切換到A/D轉(zhuǎn)換器7109，以便進(jìn)行電壓測量。電池的電源、溫度的測量基本一樣，只是干簧繼電器切換的不是電壓信號(hào)，而是電流或溫度信號(hào)。
電池放電控制電路用于進(jìn)一步確定電池性能的好壞及測量電池的內(nèi)阻，該電路包括電池D/A轉(zhuǎn)換電路和放電執(zhí)行控制電路，電池放電D/A轉(zhuǎn)換電路由若干個(gè)，本實(shí)施例為8個(gè)的反向器40106、高阻運(yùn)放器5532和T形電阻解碼網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，各反向器的輸入端分別接I/O接口8255(2)的輸出口(PA)，反向器的輸出端接T形電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，T形電阻解碼網(wǎng)絡(luò)的輸出端接高阻運(yùn)放器5532的輸入端，高阻運(yùn)算放大器的輸出端輸出一個(gè)電壓控制量，此控制量經(jīng)一個(gè)干簧管繼電器組(J1)送到放電執(zhí)行電路的ictr端。反向器主要作權(quán)位開關(guān)。CPU根據(jù)不同的電池容量值，計(jì)算出需控制的放電電流的大小，一般取電池容量1/10作為放電電流的大小，然后計(jì)算出一個(gè)數(shù)字量，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路后，在運(yùn)算放大器5532輸出端輸出一個(gè)電壓控制量。此控制量經(jīng)一個(gè)干簧繼電器組后送到放電執(zhí)行電路的ictr端。放電執(zhí)行和控制電路包括集成塊NE555及其外圍電阻、電容組成的放電控制和限時(shí)電路，集成塊NE555輸入口(4端)經(jīng)光電耦合器OPE隔離后與微處理器I/O接口8255(2)的PC口連接，集成塊NE555的輸出端通過二級(jí)管D1連接運(yùn)算放大器358(2)的負(fù)輸入端，運(yùn)算放大器358(2)的輸出端接場效應(yīng)管M的柵極，場效應(yīng)管輸出端OUT1、OUT2并接在電池組回路中。當(dāng)CPU未發(fā)出放電信號(hào)時(shí)，8255(2)PC口的低四位輸出為低電平信號(hào)，例如8255(2)的PCO＝OV，則圖5中的NE555電路的3端輸出高電平，從而使358(2)的輸出為低電平，禁止場效應(yīng)管導(dǎo)通，即不允許電池放電。而當(dāng)8255(2)PCO為高電平時(shí)，NE555的4腳被拉低，使輸出端3輸出低電平，于是358(2)、電阻R26、R28、場效應(yīng)管M組成負(fù)反饋恒流放電電路，放電時(shí)間由NE555控制，圖5中R21、R22、C2與NE555組成延時(shí)電路，延時(shí)短暫的時(shí)間后，使NE555的3腳輸出高電平，從而禁止放電電路工作。
為了確保整個(gè)測量儀能可靠地工作，本實(shí)施例設(shè)有一個(gè)硬件看門狗電路(見圖6)，當(dāng)監(jiān)測到控制程序跳飛時(shí)，能立即復(fù)位整個(gè)測量設(shè)備，通過與軟件配合，可有效地保證測量系統(tǒng)的安全。硬件看門狗電路包括微分電路R29、C5，可清零自振蕩二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器4060，微分電路R32、C7和三極管開關(guān)電路TR1。微分電路R29、C5連接分頻器4060RST端，分頻器Q12端與微分電路R32、C7的輸入端連接，微分電路R32、C7的輸出端連接三極管開關(guān)電路輸入端，開關(guān)電路的輸出端接微處理器復(fù)位端RST。當(dāng)從Q12端取出脈沖，則此端輸出的方波信號(hào)，在由低電平變高電平時(shí)，使三極管TR1導(dǎo)通，從而產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，微分電路C7R32用于限制復(fù)位信號(hào)的寬度，微分電路R29C5是為了保證在CLEAR信號(hào)失常時(shí)，看門狗電路仍能正常工作。當(dāng)微處理器由于外界干擾，而發(fā)生程序跳飛時(shí)，便停止向4060的清零端發(fā)出CLEAR信號(hào)，4060在一定時(shí)間內(nèi)使三極管導(dǎo)通，從而產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，可以復(fù)位微處理器，使之正常工作。
為保證在掉電時(shí)，微處理的隨機(jī)存貯器RAM中的數(shù)據(jù)不丟失，本電池參數(shù)測量儀設(shè)有一個(gè)RAM的掉電保護(hù)電路，該電路包括穩(wěn)壓管WY3、三極管9014和與門電路74LS32，穩(wěn)壓管WY3的正端連接三極管9014的基極(b)，三極管的集電極(c)與與門電路的一個(gè)輸入端(d)相接，與門電路的中另一個(gè)輸入端接微處理的控制端P1.2、與門電路的輸出端XTo接一片RAM的cs片選端，穩(wěn)壓管的負(fù)極接工作電壓Vcc。當(dāng)Vcc大于工作電壓值時(shí)，例如4.5V時(shí)，穩(wěn)壓管導(dǎo)通，于是三極管9014也導(dǎo)通，使C點(diǎn)處于低電平狀態(tài)，微處理的輸出端P1.1、P1.2、P1.3可直接控制RAM的片選端，從而順利地完成對(duì)存貯器的讀寫。而當(dāng)Vcc低于工作電壓值(4.5V)時(shí)，穩(wěn)壓管WY3截止，從而使三極管9014也截止，C點(diǎn)電平處于高電平狀態(tài)，從而把與門的輸出鎖定為高電平狀態(tài)，禁止各個(gè)RAM被選中，當(dāng)Vcc下降到3.6V以下時(shí)，RAM的電源由后備電源E供給，從而保證在掉電時(shí)，RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。
本實(shí)施例采用如圖8所示的4×4的鍵盤，使用者可通過此鍵盤輸入一些重要參數(shù)，并控制儀器的運(yùn)行，其特點(diǎn)是按鍵值可供微處理器采用矩陣掃描方式來讀取。
采樣電路用于把微電腦所指定的物理模擬量切換進(jìn)來，然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，供微處理器讀取。本實(shí)施例采樣電路可分電池端電壓檢測電路、電池充放電電流檢測電路和電池溫度檢測電路，分別由微電腦CPU發(fā)出指令使檢測到的電壓信號(hào)、電流信號(hào)、溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)直接送入A/D轉(zhuǎn)換器中，經(jīng)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字量，可由微電腦讀取。至于采樣電路是否均包括上述三種電路視測量儀的功能決定。
本測量儀的測量值通過顯示電路給予顯示并可配備打印機(jī)接口供打印輸出等。為使檢測到有不好的電池單體時(shí)能及時(shí)告示，本測量儀的微電腦CPU設(shè)有報(bào)警輸出接口，該接口連接一個(gè)蜂鳴器，結(jié)合顯示屏顯示的具體的電池單體所屬的組號(hào)及其在該組的編號(hào)，工作人員能迅速地定位出該不良電池的具體位置。
綜上所述，本電池參數(shù)測量儀以單片微處理器為中心組成控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對(duì)被監(jiān)測的電池組的電池各種狀態(tài)下的電壓、電流、環(huán)境溫度和電池內(nèi)阻等多種參數(shù)進(jìn)行測量和監(jiān)護(hù)，實(shí)現(xiàn)電池參數(shù)測量和監(jiān)視的電腦化，具有省時(shí)、準(zhǔn)確、可靠等優(yōu)點(diǎn)，是一種先進(jìn)的電池參數(shù)測量儀器。
權(quán)利要求1.一種全電腦電池參數(shù)測量儀，其特征是該電池參數(shù)測量儀包括微處理器、A/D轉(zhuǎn)換電路、多路巡檢電路、采樣電路、顯示電路和鍵盤，多路巡檢電路包括多路巡檢控制電路和繼電器切換電路，多路巡檢控制電路由一個(gè)組別控制譯碼器(4-16線譯碼器74LS154)和至少一個(gè)單體選中譯碼器(4-16線譯碼器74L5S154)組成，組成控制譯碼器的片選端(cs)由微處理I/O接口8255(2)的一個(gè)輸出端控制，地址輸入端(ADD0)接I/O接口的相應(yīng)并行口，輸出端連接單體選中譯碼器的片選端(cs)，單體選中譯碼器的地址輸入端(ADD1)接I/O接口的另外一個(gè)相應(yīng)并行接口，單體選中譯碼器的輸出端(Yi)連接雙觸頭繼電器線圈一端，繼電器雙觸頭一端分別連接電池端，另一端與A/D轉(zhuǎn)換器(7109)的模擬信號(hào)輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電腦電池參數(shù)測量儀，其特征是雙觸頭繼電器是干簧繼電器組，兩個(gè)干簧管的一端分別連接電池的正負(fù)端，另一端分別與A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電腦電池參數(shù)測量儀，其特征是還包括D/A轉(zhuǎn)換電路和放電執(zhí)行控制電路，電池放電D/A轉(zhuǎn)換電路由若干個(gè)反向器(40106)、高阻運(yùn)放器(5532)和T形電阻解碼網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，各反向器的輸入端分別接I/O接口(8255(2))的輸出口(PA)，反向器的輸出端接T形電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，T形電阻解碼網(wǎng)絡(luò)的輸出端接高阻運(yùn)算放大器的輸入端，高阻運(yùn)算放大器的輸出端輸出一個(gè)電壓控制量，此控制量經(jīng)一個(gè)干簧管繼電器組(J1)送到放電執(zhí)行電路的ictr端，放電執(zhí)行和控制電路包括集成塊(NE555)及其外圍電阻、電容組成的放電控制和限時(shí)電路、集成塊(NE555)輸入口(4端)經(jīng)光電耦合器(OPE)隔離后與微處理器I/O接口(8255(2))的PC口連接，NE555輸出端通過二級(jí)管D，連接運(yùn)算放大器(358(2))的負(fù)輸入端，運(yùn)算放大器(358(2))的輸出端接場效應(yīng)管(M)的柵極，場效應(yīng)管輸出端(OUT1，OUT2)并接在電池組回路中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電腦電池參數(shù)測量儀，其特征是設(shè)有一個(gè)硬件看門狗電路，該電路包括微分電路(R29、C5)、可清零自振蕩二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器(4060)，微分電路(R52、C7)和三極管開關(guān)電路(TR1)。微分電路(R29、C5)連接分頻器4060RST端，分頻器Q12端與微分電路(R82、C7)的輸入端連接，微分電路R32、C7的輸出端連接三極管開關(guān)電路輸入端，開關(guān)電路的輸出端接微處理器復(fù)位端(RST)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電腦電池參數(shù)測量儀，其特征是設(shè)有一個(gè)RAM的掉電保護(hù)電路，該電路包括穩(wěn)壓管(WY3)、三極管(9014)和與門電路(74LS32)，穩(wěn)壓管的正端連接三極管的基極(b)，三極管的集電極(c)與與門電路的一個(gè)輸入端(d)相接，與門電路另一個(gè)輸入端接微處理的控制端(P1.2)、與門電路的輸出端(XTo)接RAM(62256)的cs片選端，穩(wěn)壓管的負(fù)極接工作電壓(Vcc)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種全電腦電池參數(shù)測量儀,該測量儀包括微處理器、A/D轉(zhuǎn)換電路、多種巡檢電路、采樣電路、電池放電控制電路、硬件看門狗電路、RAM掉電保護(hù)電路、顯示電路和鍵盤等,以單片微處理器為中心組成控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)被監(jiān)測的電池組的電壓、電流、環(huán)境溫度等多種參數(shù)進(jìn)行測量和監(jiān)護(hù),實(shí)現(xiàn)電池參數(shù)測量和監(jiān)視電腦化,具有省時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的優(yōu)點(diǎn),是一種先進(jìn)的電池參數(shù)測量儀器。
文檔編號(hào)G01R31/36GK2272141SQ9522983
公開日1998年1月7日 申請日期1995年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月29日
發(fā)明者張焱, 李海富 申請人:林琳