HH放电器基本原理和调试分析

HH 放电器基本原理和调试分析 popkidpopkid HH 放电器实质上是一个电压时间曲线记录仪 电压测量的原理是根据 RC 电 路的充电电压和时间的关系 由测得的充电时间算出待测电压 图 1 是 HH 放电器的 RC 充电电路 时间常数为 R3C3 2200ms Vcc 是一个稳 定电压 三极管 Q3 控制电容 C3 的充电放电 Q3 导通时 C3 通过 Q3 放电 放电 时间由 HH 软件中的硬件选项参数设定中的 COT 决定 Q3 截止时 稳定电压 Vcc 通过电阻 R3 向电容 C3 充电 当 C3 两端的电压 Vc3 充电到待测电压 Va 时 运放 LM324 构成的比较器翻转 这时通过串口向计算机输出一个脉冲信号 由此得到 C3 两端的电压 Vc3 充电到待测电压 Va 的时间 再由这个时间算出这时电容 C3 两 端的电压 Vc3 相应就可以得到待测电压 Va 图 2 是 HH 放电器正常工作时 RC 电路充放电的电压波形 双路 HH 放电器 有 2 路待测电压 2 路测试电路共用一个 RC 充电电路 每路有各自独立的比较器 当每路的比较器都翻转后 计算机通过串口输出一个信号使 Q3 导通 电容 C3 通 过 Q3 放电 结束放电后 计算机通过串口输出一个信号使 Q3 截止 C3 又开始充 电 如此反复充电放电 从而得到待测电压 Va 的电压时间曲线 HH 测试软件只能从 HH 硬件电路实时测得一个测量值 就是电容 C3 充电到比较器 翻转时的充电时间 t 而电容 C3 两端的电压 Vc3 是由这个时间算出来的 Vc3 Vcc 1 e t RC 公式中 e 是自然常数 t RC 是指数 RC R3 C3 2200ms 是时间常数 由 手动输入到 HH 测试软件的硬件选项参数设定中 Vcc 是稳定电压 也是手动输入 到 HH 测试软件的硬件选项参数设定中 图 3 是根据上面公式画出的电压时间曲线 是 RC 充电电路在一个充电周期的 电压时间曲线 注意 这个曲线在 HH 测试软件中是以公式的形式存在的 不是 HH 测试软件在显示器上画出的电压时间曲线 每个充电周期的电压时间曲线上有 一个点的电压和待测电压相等 每个充电周期的这些点连起来 才是 HH 测试软件 在显示器上画出的电压时间曲线 在 HH 测试软件中 为了提高实际测量精度 对上面 RC 充电电路的电压时间 曲线公式作了一些修正 并且公式中各个参数可以在软件中调节改变 详细推导起 来比较繁杂 这里只从测试调节的角度作一些说明 以便能对 HH 放电器的实际调 试有所指导 避免盲目 在 HH 测试软件中 可以调节的参数有 Vcc RC COT COD Vp Tp 为 了直观 下面结合图形逐步说明 以后 把 HH 测试软件中以公式形式存在的充电 电压曲线称为软件曲线 并用红色曲线画出 图 4 Vcc 增大 软件曲线的右端向上移动 Vcc 减小 软件曲线的右端向下 移动 图 5 RC 增大 软件曲线的弯曲减小 RC 减小 软件曲线的弯曲增大 图 6 Vp 增大 整个软件曲线向上移动 Vp 减少 整个软件曲线向下移动 图 7 Tp 增大 整个软件曲线向左移动 Tp 减少 整个软件曲线向右移动 图 8 COD 增大 软件曲线左端被切掉的部分增多 COD 减小 软件曲线左 端被切掉的部分减少 这里简单解释一下 软件曲线被切掉的部分 对应的电压为 零 其他没有被切的部分 不受影响 软件曲线没有变化 COD 这个参数是用来设 定 HH 放电器的最小可测电压的 HH 放电器的硬件电路焊接安装完成后 硬件电路的 RC 充电放电电路参数就 固定不变了 HH 测试软件的硬件选项参数设定中 COT 变化时 硬件 RC 电路的 放电时间会改变 相应的会影响硬件 RC 电路的充电电压的初始值 COT 减小时 放电时间减小 电容放电量减少 充电时的电压初始值增大 硬件 RC 电路的充电 电压曲线的左端起始点向上移动 COT 增大时 放电时间增大 电容放电量增多 充电时的电压初始值减小 硬件 RC 电路的充电电压曲线的左端起始点向下移动 HH 测试软件中的其他参数变化时 对硬件 RC 电路的充电曲线没有影响 只要 COT 参数不变 HH 硬件电路正常工作后 硬件 RC 电路的充电曲线是不变的 以 后 把硬件 RC 电路的充电曲线称为硬件曲线 并用兰色曲线画出 见图 9 HH 放电器的硬件电路中 元件的实际值和标称值总有一些误差 运放的输入 等效电阻不能准确的知道 实际三极管截止时并不是一个完全断开的理想开关 Vcc 也会有误差 充电的初始电压不能确定 所有这些 使得把硬件电路参数输入 HH 测试软件后 由公式算出的 HH 测试软件中的软件曲线 和实际硬件电路的硬 件曲线可能不是重合的 需要经过调试后才能重合 软件曲线和硬件曲线重合时 HH 测试软件中的软件测试电压和硬件电路的实 际测量电压才能相等 没有误差 HH 硬件电路正常工作时 硬件曲线是不变的 软件曲线可以通过调节 HH 测试软件中的参数 Vcc RC Vp Tp 等来改变 Vcc 变化 曲线的右端上下移动 RC 变化 曲线的弯曲改变 Vp 变化 曲线上下移动 Tp 变化 曲线左右移动 这样 通过软件曲线的变化 可以使软件曲线和硬件曲线 重合 从而使 HH 测试软件中的软件测试电压读数 即显示器上的电压读数 和用 万用表实际测量的电压读数相等 HH 放电器调试的过程 就是通过调节 HH 测试软件中的参数使软件曲线和硬 件曲线重合的过程 下面用一些简单的示意图介绍一下调试方法 图中 红色曲线 表示 HH 测试软件中 由 RC 充电电压公式算出的软件曲线 兰色曲线表示 HH 硬 件电路中 RC 充电实际电压波形的硬件曲线 图 10 HH 测试软件中的参数 RC 大 实际 HH 放电器硬件电路的 RC 时间常数小 硬件曲线比软件曲线更弯曲 应该减小 HH 测试软件中的参数 RC 使软件曲线的弯 曲增大 图 11 减小 RC 增大软件曲线的弯曲 Vcc 和 Vp 也可能要作一些调整 使 软件曲线和硬件曲线逐步重合 图 12 对应这种图形 当 HH 放电器的待测电压比较低时 万用表的电压读数 小于显示器的电压读数相差较小 当待测电压比较高时 万用表的电压读数不但小 于显示器上的电压读数 而且相差更大 图 13 先减小 Vcc 软件曲线右端向下移动 软件曲线移动后 万用表的电压 读数在左端和右端都小于显示器的电压读数 在中间基本相等 应减小 RC 增大 软件曲线的弯曲 图 14 再减小 Vp 使软件曲线向下移动 和硬件曲线逐步重合 或者减小 RC 和减小 Vp 交替进行 使软件曲线和硬件曲线逐步重合 这样分析可能还太容易理 解 下面用一个 HH 放电器调试实例 具体看一看实际调试过程 在调试的过程中 需要一个 0 5V 的可调直流电压作为待测电压 这可用一个 直流稳压电源或电池并联一个几 k 的电位器分压得到 HH 放电器是一个电压时间 曲线测试仪 和电流没有关系 在调节测试 HH 放电器时 把放电电流回路断开 或把放电电流调节为零 为了方便调节测试 可按图 16 所示 在 PCB 的底面 CUT 处断开电路 在 PCB 正面焊上跳线针 调节测试 HH 测试软件的参数时取掉跳线帽 按照图 17 连接好可调直流电压和电压表就可以开始调试 HH 放电器了 在这 个调试实例中 电压表用的是胜利 VC9806 的直流 20V 档 万用表的电压读数是 HH 硬件的实际电压 对应前面的兰色曲线 HH 测试软件在显示器的电压读数是 公式算出的测试电压 对应前面的红色曲线 通过调试 要让万用表的电压读数和 显示器的电压读数 在可测试的电压范围内尽量相等 LM324 在供电电压 Vcc 为 6V 时 最大共模输入电压小于 Vcc 约 1 5V 2V 即 4 5V 4V 这里最大可测电压 是指镍电池测试端的最大可测电压 HH 放电器只直接测量镍电池测试端的电压 不直接测量锂电池测试端的电压 在放电电流调节设置为 1A 时 锂电池测试端是 经过 2 2 欧电阻上约 2 2V 的降压后 才接到镍电池测试端进行测量的 HH 测试软 件中显示的锂电池电压 实际上是镍电池测试端的测试电压加上 2 2V 压降后算出 的 HH 测试试软件的使用已经有很多文章介绍了 这里不再多讲 运行 HHHH 放电器软件 在硬件选项的参数设定中 把所有参数都设定为缺 省值 为了使 HH 测试软件能测试较低的电压 在调试过程中可把参数 COD 设定为 10 打开设置电池名称 选定 1 2V 镍电 并设定中止于 10mV 点击电压表 把所有参数设定为缺省值 点击选择端口 打开连接 HH 放电器硬件的串口 点击放电曲线显示窗口 点击开始按钮 HH 软件的电压表开始显示电压读数 调节可调直流电压 待测电压变化 万用表的电压读数和显示器的电压读数都 跟着变化 这时就可以开始记录数据 调节 HH 软件参数了 可以画一个表格 便 于记录比较数据 表格分为上下两部分 抬头看显示器 上部分记录显示器的电压 读数 低头看万用表 下部分记录万用表的电压读数 最后微调参数 可利用 HH 测试软件的电压检测校准程序进行 点击 HH 测试 软件的电压表 显示电压检测校准窗口 把可调直流电压连接在镍电池测试端作为 待测电压 按照电压检测校准程序的要求 把实际电压 也就是万用表的电压读数 分别调整为 900mV 950mV 1000mV 1050mV 1100mV 并相应的点击电压检 测校准窗口内的实际电压对应按钮 HH 测试软件根据对应各个实际电压测得的积 分时间 算出测试电压 也就是显示器的电压读数 通过调整 HH 测试软件的参数 使实际电压和测试电压相等 这个调试实例的结果是 镍电池测试端在 0 1V 4 5V 的范围内 VC9806 万用表直流 20V 档的电压读数和显示器的 HH 测试软件电压读数 相差在 1mV 以内 HH 放电器正常工作时 锂电池测试端电压为 4V 左右时的实际放电电流略大于 3V 左右时的实际放电电流 HH 测试软件在显示器上的锂电池电压读数 是镍电池 测试端的实际电压加上 2 2V 左右的固定值算出的 这样 当镍电池测试端的电压 调试准确后 改变 2 2 欧电阻的 HH 测试软件参数值 不能消除锂电池的测量误差 当 4V 左右的电压调试准确后 3V 左右的实际电压小于 HH 测试软件的电压读数 或者 3V 左右的电压准确后 4V 左右的实际电压大于 HH 测试软件的电压读数 HH 测试软件的调节参数 不能同时兼顾镍电池测试端和锂电池测试端的电压测量 精度 HH 放电器的测试电压 对温度比较敏感 可能是放电电容 C3 随温度变化引起 的 C3 容量变化 使得充电到同一个电压的时间变化 最后 HH 测试软件根据测得 的时间算出的测试电压发生变化 为了减小温度变化对 RC 电路的影响 可以考虑 在电阻 R3 的支路中串联一个温度补偿电阻 使 RC 时间常数基本不随温度变化 电压测量的原理是根据 RC 电路的充电电压和时间的关系 放电测量我以为是电流积分 如此也就仅供参考 cylaoshu 发表于 2009 12 23 17 56 积分电路是从信号处理的角度来说的 当电容两端的电压 Vc3 比 Vcc 小很多时 电 容电流近似为 Vcc R 电容电压近似为 Vcc R dt C3 1 RC3 Vcc dt 也就是说 输出信号 Vc3 是输入信号 Vcc 的积分 Vcc 不稳定是什么原因呢 bg8nbh 发表于 2009 12 23 20 04 串口电压太低引起的 如果是 usb 转串口 可换一个串口电压高的转换器试试 如 果手里一时没有合适的转换器 可以试一试用一个大于 6V 的直流电源 串联一个 限流电阻后 连接到 Vcc 端作为 HH 放电器的工作电源 限流电阻大小按限流电流 十几 mA 选择 如接 9V 电源 可选择 200 欧的限流电阻 请问老大 我刚装的 hh 放电时指示灯闪 周期约 5 秒 但软件上电压显示总是 2mv 调 整 vp 和 TP 时电压显示会变化 但仍是死数 请帮忙分析一下 放电电流调好了 电压测量部分一直都没办法调试 着急啊 baodingliyong 发表于 2009 12 23 20 56 HH 测试软件的参数全部设定为缺省值 镍电池测试端的电压大于 1V 时 HH 放电器 硬件电路的 Vcc 是多少 需要一个 0 5V 的可调直流电压作为待测电压 哎 这个电压怎么弄呢 最近订了个 CUT 处居然没有放置跳针 商家却说已经调试好的 不知道他是怎么 弄的 sea2009 发表于 2010 1 11 14 33 双路 HH 放电器上有两个现成的可以用 不过要注意这两个可调直流电压不能负载 电流 只能作为待测电压 所以要把跳线帽取掉 或者 0 5 欧电阻暂时不焊接 使 放电回路断开 HH 测试软件的参数调节完成后 再把放电回路接通 调节 HH 放电 器的实际放电电流 这个电流不受 HH 测试软件影响 把 0 5V 的可调直流电压接到镍电池测试端并用电压表测量监测 调节 HH 测试软件 中的参数 使万用表的电压读数和显示器的电压读数相同 按照前面介绍的原理方 法 一般可以在 0 1V 4 5V 的范围 把显示器的电压读数调节到和万用表的电压读 数相差在 1 2mV 以内 而且是 VC9806 这样的精度比较高的万用表 不同的电脑用不同的 HH 测试软件参数 用台式机串口调试校准的 HH 测试软件参数 改用 USB 转串口线时 即使转换器串口线电压满足要求 一般也要重新调试校准 因为 HH 放电器对串口信号转换时间很敏感 HH 放电器用台式机和用笔记本的测试 精度不会产生太大的差异 温度变化对 HH 放电器的测试电压影响比较大 谢谢谢谢 已经有了点初步的印象来调校了 我的意思是 HH 和 USB 转接线一起使用到台式机和笔记本上 因为单位我家里使用 的是不同的电脑 温度肯定要变化的哪 如冬天和夏天肯定温差不同了 如何能更 好的解决吗 sea2009 发表于 2010 1 18 08 51 HH 放电器的 RC 充电电路的电容 C3 随温度变化 使充电到同一个电压的时间变化 HH 测试软件根据充电时间算出的测试电压也变化 用热风吹或用手指头接触电容 C3 来改变 C3 的温度 HH 测试软件在显示器上的测试电压就有变化 季节温度变化 比较大时 可以重新调试校准 HH 测试软件参数 也可以考虑用热敏电阻来补偿电 容 C3 随温度的变化 温度变化引起电容 C3 变化 C3 如果电阻 R3 也随温度变化 R3 并且 R3 R3 C3