【铅酸蓄电池自动充电器硬件设计实现2700字（论文）】

铅酸蓄电池自动充电器硬件设计实现目录TOC\o"1-2"\h\u18553铅酸蓄电池自动充电器 1639摘要 110701、铅酸蓄电池充电器概述 2226651.1铅酸蓄电池自动充电系统的作用 2218071.2自动充电系统中电池的选择 282672、铅酸蓄电池充电器的硬件设计与实现 3126042.1单片机最小系统 3182512.2充电管理芯片 329162.3稳压电源电路设计 3188092.4输出电压、电流检测电路设计 522669结论 522026参考文献 6摘要本设计以单片机AT89C51为控制核心，系统由供电电源电路、降压电路、控制显示电路、输出电压/电流检测电路、输出恒定电流电路等部分组成。最终设计出了自动充电系统的结构，可很好的控制充电电流的大小，适时的调整，并可根据铅酸蓄电池充电的状态判断充电的时间，及时终止充电，以避免电池的过充。实现了预计任务目标，能够自动切换充电电路，能对社会效益和经济效益做出贡献。关键词：铅酸蓄电池；自动充电；充电方法的控制；充电器目前，铅酸蓄电池的发展已经处在快速化阶段，也使得更多的电气化产品采用基于电池的供电系统。为了便于评审老师阅读参考，本文通过查阅大量的参考文献，充分利用网络、图书馆等资源，查阅国内外关于自动充电系统、铅酸蓄电池等研究文献，了解已有成果和最新研究动态；另一方面，广泛查阅前人学者相关的文献，实时关注与本文铅酸蓄电池自动充电研究对象相关的最新资料，为本文的研究奠定坚实的基础，最终设计出了自动充电系统的结构，实现了预计任务目标，能够自动切换充电电路，能对社会效益和经济效益做出贡献。1、铅酸蓄电池充电器概述1.1铅酸蓄电池自动充电系统的作用蓄电池的自动充电系统在电力系统中被广泛应用，如楼宇中的消防应急灯，汽车中的用电设备。其中在楼宇消防中起着尤为重要的作用，当楼宇的供电系统正常时，电力系统会自动为蓄电池充电，当蓄电池电满时，停止充电，当供电系统们出现异常情况，应急消防灯就会亮起，此时应急消防灯用的电源就是蓄电池。这个过程中就用到了蓄电池的自动充电系统，本文就着重介绍此系统的结构。系统工作原理流程图如下图。图.1系统工作原理框架图1.2自动充电系统中电池的选择全密封免维护铅酸蓄电池由正负极板、隔板、电解液、安全阀、气塞、外壳等部分组成。输入的交流电压经过工频变压器将电压降低，采用闭环方式通过输出电压反馈到输入电压，放电时化学能转换成电能直接给负载供电，池内部电解液的电化学反应和中和反应有助于提高电池的生命周期。这种充电方法对各类蓄电池都适用。控制电路由电池电压检测装置和单片机组成。在充放电过程中，蓄电池的电压会发生变化，需要采集的信号为充电电流信号和蓄电池端电压信号。通过控制开关的开闭动作来控制给蓄电池充电的电流和电压确保充电的顺利进行，其原理图如下图2。图2蓄电池控制电路2、铅酸蓄电池充电器的硬件设计与实现2.1单片机最小系统微处理器AT89C51单片机作为主要控制器，在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样。在本设计中采用的是内部时钟电路。时钟电路需要外界的定时原件来加以辅助，外部原件可通过XT2的进出两个端口与电路连接，从而产生自激振荡。2.2充电管理芯片本充电器设计各类AC适配器或USB端口，可在输入电压低至2.65V工作电压。EUP8092系列是高度集成的铅酸蓄电池充电器IC专为手持设备。如果电池电压低于内部阈值，EUP8092自动重新开始充电，当电源断开自动进入睡眠模式。进行充电时，无需外部检测电阻或隔离二极管。2.3稳压电源电路设计稳压电源电路的功能是将电网电压降低到与电池组的端电压相匹配的程度，T为变压器，D9为桥式整流电路，T将市电降压为21V，工程上要求电阻R的流经电流为电容漏电流的5倍以上。2.3.1电源变压器电源变压器的作用是将交流电网220V的交流电压变换为所需的交流电压。变压器的副边与原边的功率比定义为变压器的效率。一般地，电网供给有效值为220V的交流电，此设计只需要双15V输出交流电，所以经电源变压器降压后便可得到所需要的交流电压。充电系统的辅助电源是一个±12V输出的开关电源，采用无芯的变压器隔离技术实现了强弱电的隔离。图3蓄电池主电路2.3.2整流电路整流电路的任务是将交流电变为直流电，完成这一任务主要靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。本设计中采用的是单相桥式整流电路。桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正，负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。2.3.3滤波电路滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。滤波电路的形式很多。所以本设计中采用电容输入式滤波电路。电路的组成就是在单相桥式整流电路的输出端并联一个电容。2.3.4稳压电路直流稳压电路使输出直流基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性，是输出直流稳定。简单的稳压电路由稳压二极管和限流电阻所组成，电路采用误差放大电路方案。2.4输出电压、电流检测电路设计2.4.1电压测量电路本设计采用电阻分压的方法。三相电压、电流经过被拾取电路，变换成小电压、小电流作为ATT7022B的输入。电源进线为三相四线制，针对每相电压分相计量，通过调节电位器，当电压原边线圈输入的各相电压均为220V时，副边线圈两端电压恰好为1V。压力信号通过压力传感器转化后是一个微小的电压变化信号，所以本文采用LM324运算放大器来对信号进行放大，采用一个多路A\D转换电路。2.4.2电流测量电路该模块中，输入电流通过检测电路经过取样转为电压信号，其差分运放对电流方向进行识别，利用衰减电路将此信号调整为适合AD输入的电压值，这个电压范围为0-3V，最后经运放构成的缓冲器，把电压信号输入到无线节点模块的ADIN端。2.4.3充电电压和温度限制为了保证电池和充电器的安全，在充电的过程中，保持充电电压不变的充电方法。充电开始以前，电池的电压和温度必须在规定的范围内。温度的变化和产生的气体是抑制充电速度的主要原因，如果电池温度超出BQ203l将使充电器进入等待充电状态的温度范围，减少充电时间但会导致过充电，集成块的温度过高，危及到芯片的使用寿命。结论通过本次系统设计，使自己对所学习的专业知识有了更深一步的了解，提出一种新的充电方法并设计一款蓄电池的充电装置，硬件设计主要包括主回路和控制回路的设计，最终确定采用数字控制的方法。同时本次设计也有不足，原本可以用更加便捷有效的微控制器来控制充放电信号的，无奈能力不足，只能用自己所熟悉的单片机代替，但是达到了同样的效果，本人也会不断努力改进，争取把此系统设计的更加完善。参考文献[1]莫武中，梁建烈，农正.高效智能充电器设计[J].广西民族学院学报(自然科学版).2016(02)[2]闫志伟，马丽丽，石彬彬，刘学建，董凯，宋伟.基