【鉛酸蓄電池自動(dòng)充電器硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)2700字（論文）】

鉛酸蓄電池自動(dòng)充電器硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)目錄TOC\o"1-2"\h\u18553鉛酸蓄電池自動(dòng)充電器 1639摘要 110701、鉛酸蓄電池充電器概述 2226651.1鉛酸蓄電池自動(dòng)充電系統(tǒng)的作用 2218071.2自動(dòng)充電系統(tǒng)中電池的選擇 282672、鉛酸蓄電池充電器的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 3126042.1單片機(jī)最小系統(tǒng) 3182512.2充電管理芯片 329162.3穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì) 3188092.4輸出電壓、電流檢測電路設(shè)計(jì) 522669結(jié)論 522026參考文獻(xiàn) 6摘要本設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C51為控制核心，系統(tǒng)由供電電源電路、降壓電路、控制顯示電路、輸出電壓/電流檢測電路、輸出恒定電流電路等部分組成。最終設(shè)計(jì)出了自動(dòng)充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，可很好的控制充電電流的大小，適時(shí)的調(diào)整，并可根據(jù)鉛酸蓄電池充電的狀態(tài)判斷充電的時(shí)間，及時(shí)終止充電，以避免電池的過充。實(shí)現(xiàn)了預(yù)計(jì)任務(wù)目標(biāo)，能夠自動(dòng)切換充電電路，能對社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益做出貢獻(xiàn)。關(guān)鍵詞：鉛酸蓄電池；自動(dòng)充電；充電方法的控制；充電器目前，鉛酸蓄電池的發(fā)展已經(jīng)處在快速化階段，也使得更多的電氣化產(chǎn)品采用基于電池的供電系統(tǒng)。為了便于評審老師閱讀參考，本文通過查閱大量的參考文獻(xiàn)，充分利用網(wǎng)絡(luò)、圖書館等資源，查閱國內(nèi)外關(guān)于自動(dòng)充電系統(tǒng)、鉛酸蓄電池等研究文獻(xiàn)，了解已有成果和最新研究動(dòng)態(tài)；另一方面，廣泛查閱前人學(xué)者相關(guān)的文獻(xiàn)，實(shí)時(shí)關(guān)注與本文鉛酸蓄電池自動(dòng)充電研究對象相關(guān)的最新資料，為本文的研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，最終設(shè)計(jì)出了自動(dòng)充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)計(jì)任務(wù)目標(biāo)，能夠自動(dòng)切換充電電路，能對社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益做出貢獻(xiàn)。1、鉛酸蓄電池充電器概述1.1鉛酸蓄電池自動(dòng)充電系統(tǒng)的作用蓄電池的自動(dòng)充電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，如樓宇中的消防應(yīng)急燈，汽車中的用電設(shè)備。其中在樓宇消防中起著尤為重要的作用，當(dāng)樓宇的供電系統(tǒng)正常時(shí)，電力系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為蓄電池充電，當(dāng)蓄電池電滿時(shí)，停止充電，當(dāng)供電系統(tǒng)們出現(xiàn)異常情況，應(yīng)急消防燈就會(huì)亮起，此時(shí)應(yīng)急消防燈用的電源就是蓄電池。這個(gè)過程中就用到了蓄電池的自動(dòng)充電系統(tǒng)，本文就著重介紹此系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)工作原理流程圖如下圖。圖.1系統(tǒng)工作原理框架圖1.2自動(dòng)充電系統(tǒng)中電池的選擇全密封免維護(hù)鉛酸蓄電池由正負(fù)極板、隔板、電解液、安全閥、氣塞、外殼等部分組成。輸入的交流電壓經(jīng)過工頻變壓器將電壓降低，采用閉環(huán)方式通過輸出電壓反饋到輸入電壓，放電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能直接給負(fù)載供電，池內(nèi)部電解液的電化學(xué)反應(yīng)和中和反應(yīng)有助于提高電池的生命周期。這種充電方法對各類蓄電池都適用?？刂齐娐酚呻姵仉妷簷z測裝置和單片機(jī)組成。在充放電過程中，蓄電池的電壓會(huì)發(fā)生變化，需要采集的信號為充電電流信號和蓄電池端電壓信號。通過控制開關(guān)的開閉動(dòng)作來控制給蓄電池充電的電流和電壓確保充電的順利進(jìn)行，其原理圖如下圖2。圖2蓄電池控制電路2、鉛酸蓄電池充電器的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)微處理器AT89C51單片機(jī)作為主要控制器，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻對施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣。在本設(shè)計(jì)中采用的是內(nèi)部時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路需要外界的定時(shí)原件來加以輔助，外部原件可通過XT2的進(jìn)出兩個(gè)端口與電路連接，從而產(chǎn)生自激振蕩。2.2充電管理芯片本充電器設(shè)計(jì)各類AC適配器或USB端口，可在輸入電壓低至2.65V工作電壓。EUP8092系列是高度集成的鉛酸蓄電池充電器IC專為手持設(shè)備。如果電池電壓低于內(nèi)部閾值，EUP8092自動(dòng)重新開始充電，當(dāng)電源斷開自動(dòng)進(jìn)入睡眠模式。進(jìn)行充電時(shí)，無需外部檢測電阻或隔離二極管。2.3穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源電路的功能是將電網(wǎng)電壓降低到與電池組的端電壓相匹配的程度，T為變壓器，D9為橋式整流電路，T將市電降壓為21V，工程上要求電阻R的流經(jīng)電流為電容漏電流的5倍以上。2.3.1電源變壓器電源變壓器的作用是將交流電網(wǎng)220V的交流電壓變換為所需的交流電壓。變壓器的副邊與原邊的功率比定義為變壓器的效率。一般地，電網(wǎng)供給有效值為220V的交流電，此設(shè)計(jì)只需要雙15V輸出交流電，所以經(jīng)電源變壓器降壓后便可得到所需要的交流電壓。充電系統(tǒng)的輔助電源是一個(gè)±12V輸出的開關(guān)電源，采用無芯的變壓器隔離技術(shù)實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)弱電的隔離。圖3蓄電池主電路2.3.2整流電路整流電路的任務(wù)是將交流電變?yōu)橹绷麟?，完成這一任務(wù)主要靠二極管的單向?qū)щ娮饔?，因此二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。本設(shè)計(jì)中采用的是單相橋式整流電路。橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，紋波電壓小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時(shí)因電源變壓器在正，負(fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到了充分的利用，效率較高。2.3.3濾波電路濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成。濾波電路的形式很多。所以本設(shè)計(jì)中采用電容輸入式濾波電路。電路的組成就是在單相橋式整流電路的輸出端并聯(lián)一個(gè)電容。2.3.4穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電路使輸出直流基本不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得足夠高的穩(wěn)定性，是輸出直流穩(wěn)定。簡單的穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管和限流電阻所組成，電路采用誤差放大電路方案。2.4輸出電壓、電流檢測電路設(shè)計(jì)2.4.1電壓測量電路本設(shè)計(jì)采用電阻分壓的方法。三相電壓、電流經(jīng)過被拾取電路，變換成小電壓、小電流作為ATT7022B的輸入。電源進(jìn)線為三相四線制，針對每相電壓分相計(jì)量，通過調(diào)節(jié)電位器，當(dāng)電壓原邊線圈輸入的各相電壓均為220V時(shí)，副邊線圈兩端電壓恰好為1V。壓力信號通過壓力傳感器轉(zhuǎn)化后是一個(gè)微小的電壓變化信號，所以本文采用LM324運(yùn)算放大器來對信號進(jìn)行放大，采用一個(gè)多路A\D轉(zhuǎn)換電路。2.4.2電流測量電路該模塊中，輸入電流通過檢測電路經(jīng)過取樣轉(zhuǎn)為電壓信號，其差分運(yùn)放對電流方向進(jìn)行識別，利用衰減電路將此信號調(diào)整為適合AD輸入的電壓值，這個(gè)電壓范圍為0-3V，最后經(jīng)運(yùn)放構(gòu)成的緩沖器，把電壓信號輸入到無線節(jié)點(diǎn)模塊的ADIN端。2.4.3充電電壓和溫度限制為了保證電池和充電器的安全，在充電的過程中，保持充電電壓不變的充電方法。充電開始以前，電池的電壓和溫度必須在規(guī)定的范圍內(nèi)。溫度的變化和產(chǎn)生的氣體是抑制充電速度的主要原因，如果電池溫度超出BQ203l將使充電器進(jìn)入等待充電狀態(tài)的溫度范圍，減少充電時(shí)間但會(huì)導(dǎo)致過充電，集成塊的溫度過高，危及到芯片的使用壽命。結(jié)論通過本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使自己對所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識有了更深一步的了解，提出一種新的充電方法并設(shè)計(jì)一款蓄電池的充電裝置，硬件設(shè)計(jì)主要包括主回路和控制回路的設(shè)計(jì)，最終確定采用數(shù)字控制的方法。同時(shí)本次設(shè)計(jì)也有不足，原本可以用更加便捷有效的微控制器來控制充放電信號的，無奈能力不足，只能用自己所熟悉的單片機(jī)代替，但是達(dá)到了同樣的效果，本人也會(huì)不斷努力改進(jìn)，爭取把此系統(tǒng)設(shè)計(jì)的更加完善。參考文獻(xiàn)[1]莫武中，梁建烈，農(nóng)正.高效智能充電器設(shè)計(jì)[J].廣西民族學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2016(02)[2]閆志偉，馬麗麗，石彬彬，劉學(xué)建，董凱，宋偉.基