專利名稱：蓄電池容量測試儀的制作方法
技術領域：
一種蓄電池容量測試儀，屬于測量儀器領域。
鉛酸蓄電池在任意時刻尚有多少容量，是運用和維修人員十分關注的問題。個別鉛酸蓄電池保有容量低于臨界容量，或在蓄電池組中夾雜著個別落后的蓄電池，不能在點火工況下輸出足夠大的功率，會直接影響正常的運輸生產。其原因不外乎以下幾點蓄電池使用一段時間后自然老化，停放時間過長自然放電，蓄電池漏電，或由于極柱內裂損，極板短路，極板嚴重損壞，硫化等。
提高蓄電池運行時的可靠性，不僅需要通過合理的維護和保養來加強預防，而且需要通過有效的技術手段監測蓄電池的質量狀態，特別是對蓄電池的實際荷電狀態所進行的工藝控制操作是十分需要的。因而在對蓄電池進行檢修時，首當其沖的就是對其容量的測定。蓄電池的容量和蓄電池極板結構、活性物質數量、添加劑的品種和數量、隔板材料、電解液的濃度和溫度、蓄電池的放電程度、放電率的大小等有直接的關系。所以在短時間里要從其內部結構和數據算出其容量是很困難的，尤其是在機車啟動故障等應急處理中迅速查明落后單節更是困難。
對蓄電池容量的測定有直接法和間接法兩種，直接法就是將蓄電池電壓，放電電流和時間乘積就是蓄電池的容量，這種方法運用中顯然是不允許的。間接法就是通過對蓄電池現有技術狀態(電壓、電流、環境溫度)進行檢測，按照它們和容量間的固有函數關系，來推算出蓄電池的表現容量。
目前，市場上出現的蓄電池容量測試儀，大多為放電叉，只能估算容量范圍，從而判斷蓄電池的狀態，只能是模糊的，而不能準確測量蓄電池的容量值。
本實用新型目的在于提供一種體積小，操作簡單，便于攜帶，顯示直觀的蓄電池容量測試儀。本測試儀不僅能測量蓄電池的表現容量，而且還能測量蓄電池的端電壓，放電電流、蓄電池內阻。
本實用新型的技術方案包括取樣電路、單片機計算電路和數字顯示電路。取樣電路將從蓄電池取樣的信號送至單片機輸入電路，經單片機計算和處理，輸出送至數字顯示電路顯示結果，其特征是取樣電路是從蓄電池正負電極直接取端電壓和放電電流信號，取樣電極夾持器上電壓取樣線與電流取樣線并聯，電壓取樣線將電壓信號直接送至單片機輸入電路，電流取樣線接由放電電阻R、放電控制元件M和電流傳感器L串聯電路的兩端，從電流傳感器的輸出端取出的放電電流信號送至單片機輸入電路，放電控制元件由測試控制按鈕控制其導通及導通時間。
上述的蓄電池容量測試儀，當用于單節與單組電池兼用測量時，在單片機輸入端設置選擇開關輸入電路，由單片機對單組，單節選擇正誤進行判斷并顯示，選擇正確時，有信號送至放電控制元件管驅動電路，決定是單節還是單組放電控制元件處于工作狀態。
上述蓄電池容量測試儀的顯示電路采用液晶顯示，它包括液顯驅動電路和液晶顯示屏，同時顯示容量、端電壓、放電電流、內阻，當單節、單組選擇錯誤時，顯示出錯信號。
本方案如下幾個優點1、設定電流中的高放電率電流更接近蓄電池的實際工作情況，直接反映蓄電池的啟動輸出功率性能，使其本身的放電曲線更接近線性，這是我們檢測最需要的；2、由于運用計算機技術，可把所有參數都記錄下來，所測得的電壓值代表劇烈放電條件平均有效的酸的濃度，而電流值則是在該條件下活性(有效)表面的反映。通過這些實測的參數就可通過預設程序算出被測蓄電池的容量；3、測量速度快，放電時間一般控制在80ms-150ms之間，使之既能破壞極板表面酸的濃度平衡，使其曲線接近實際，另外也能保證有充裕的時間使電池內形成穩定平衡狀態的濃差極化，使檢測值更為有效。設計整個測量所用時間約4秒；4、雖然放電電流大，但因時間短，不會影響蓄電池的壽命，也不需要大的散熱器，可達到測試儀重量輕，體積小的要求。
下面對附圖進行說明

圖1是邏輯框圖，取樣電路將蓄電池電壓V和放電電流I信號送至單片機計算電路，單片機將計算結果送至數字顯示電路顯示結果。當有單組和單節選擇功能時，選擇開關量送單片機，判斷正誤，當選擇錯時會顯示錯誤信號，提醒操作者重新選擇，同時單片機輸出接放電控制元件驅動電路，使對應的放電控制管處于工作準備狀態。
圖2是取樣電路原理圖，B代表蓄電池、R是放電電阻，M是MOS管、L是電流傳感器，S是測試控制按鈕，V是取樣電壓信號，I是取樣電流信號、O是地線。
圖3是單片機計算電路，圖中U1即為單片機。R5和L2是電源顯示電路，當打開測試儀面板上的電源開關S8時，發光二極管L2亮。R6、R7、S1、E1、U4:B、E2組成單片機的復位電路，同時也給U6復位。C1、C2、C3組成單片機的振蕩電路，為單片機提供時鐘。L1、R8、P1、D1、D2組成單片機的參考電源，為單片機模擬/數字轉換時提供參考電源。R13、R14、R15、S3、S4、S5是開關量的輸入(由面板上的測量選擇開關控制)，使單片機知道現在的測量狀態是單組還是單節，并且通知單片機什么時候開始測量(面板上的測試按鈕S5閉合時，開始測試)。當S3、MOS電路的S7閉合時，測量狀態為單節。被測試電池通過儀器后部的鱷魚夾及導線連到R1、R2的公共點P31,R1、R2、R3、Z1、Z2、Z5、U5:A、U5:B、組成電壓采樣，并且單節和單組的采樣分開。具體來說R1、Z2、U5:B、Z5是單節的電壓采樣電路，R2、R3、U5:A、Z1是單組的電壓采樣電路。電流信號由主電路中的電流傳感器輸出端將電流信號I接至由R4、Z6、U5:C組成的電流采樣輸入電路的P37點，輸出分別輸入到單片機的I腳、68腳、66腳，將這三路信號進行模擬/數字轉換得到數字量的電壓、電流值。單片機根據電壓值判斷測量的是單節還是單組，并把結果與從開關量中得到的測量狀態進行比較，如果相同則繼續測量，如果不同則提示操作者測量狀態錯誤，直到操作者更換測量狀態，使兩種測量狀態相同才繼續測量，以保護主電路。U2為鎖存器，為U3提供低八位地址。U3為單片機的程序存儲單元，存儲單片機的程序。K1的狀態決定是否采用看門狗。當單片機的6腳接地時，系統采用看門狗以增加系統的可靠性。U6是I/0擴展芯片，它從單片機那接收命令，從而驅動液晶U7顯示測量結果或給操作者提示操作錯誤信號，同時通過R9、R10、R11、R12、N1、N2組成的MOS驅動電路驅動主電路，以實現主電路的開通和關斷。
圖4是MOS管主電路。
主電路由主電路隔離電路、主電路驅動電路、主電路、直流-直流變換電路組成。其中U9、U10為直流-直流變換模塊。S8為儀器面板上的電源開關。當S8接通時，通過儀器后部的鱷魚夾及導線把蓄電池的三節或四節連接到U8、U9。U8把蓄電池的三節或四節電壓變為穩定的直流+12V，為主電路的驅動電路供電，并實現與蓄電池電的隔離。U9把蓄電池的三節或四節電壓變為穩定的直流+12V、-12V、+5V，為單片機測量控制系統和電流傳感器供電，并實現與蓄電池和主電路電的隔離。G1、G2是光耦隔離芯片，接收來自測量控制板P45、P43的信號，決定主電路的開通與關斷，同時實現測量控制電路與主電路電的隔離以提高系統的可靠性。R17、R18、R21、N3、N5、R19、R20、R22、N4、N6為兩套主電路驅動電路。R23、M1、M2為主電路。其中M1、M2為CMOS管。根據被測蓄電池的型號決定采用兩個或多個并聯，以提高主電路的電流能力。R23為限流電阻，根據被測量蓄電池的型號決定是采用串聯二極管的方法還是用大功率電阻作為限流電阻，如果采用串聯二極管的方法。需根據被測蓄電池型號決定采用串聯二極管的個數。如果被測蓄電池夾在Z4和Z3之間，當面板選擇開關選擇單節時S7、S3閉合，則只能測量單節，當面板選擇開關選擇單組時S6、S4閉合，則只能測量單組。S6、S7是測試控制按鈕。
本實用新型的實施例已由附圖及說明中詳述，由于目前國產CMOS管的容量不夠，可根據情況采用多個并聯，也可采用可控硅元件，只需改變相應的控制電路即可。
權利要求1.一種蓄電池容量測試儀，包括取樣電路、單片機計算電路和數字顯示電路，取樣電路將從蓄電池取樣的信號送至單片機輸入電路，經單片機計算和處理，輸出送至數字顯示電路顯示結果，其特征是取樣電路是從蓄電池正負電極直接取端電壓和放電電流信號，取樣電極夾持器上電壓取樣與電流取樣線并聯，電壓取樣線將電壓信號直接送至單片機輸入電路，電流取樣線接由放電電阻R、放電控制元件M和電流傳感器L串聯電路的兩端，從電流傳感器的輸出端取出的放電電流信號送至單片機輸入電路，放電控制元件由測試控制按鈕控制其導通及導通時間。
2.根據權利要求1所述的蓄電池容量測試儀，其特征是用于單節與單組電池兼用測量時，在單片機輸入端設置選擇開關輸入電路，由單片機對單組，單節選擇開關正誤進行判斷并顯示，選擇正確時，有信號送至放電控制元件驅動電路，決定是單節還是單組放電控制元件處于工作狀態。
3.根據權利要求1或2所述的蓄電池容量測試儀，其特征是顯示電路采用液晶顯示，它包括液顯驅動電路和液晶顯示屏，同時顯示容量、端電壓、放電電流、內阻，當單節、單組選擇錯誤時，顯示出錯信號。
專利摘要本實用新型涉及一種蓄電池容量測試儀,包括取樣電極,單片機計算電路和數字顯示電路,取樣電路從蓄電池正負電極直接取端電壓和放電電流信號,取樣電極夾持器一組線將端電壓直接取出送至單片機計算電路,另一組線經放電控制元件、電阻、電流傳感器瞬時放電,由電流傳感器輸出端將放電電流信號送至單片機計算電路,計算結果由液晶數顯電路顯示結果。
文檔編號H01M10/48GK2351747SQ9823225
公開日1999年12月1日 申請日期1998年12月25日 優先權日1998年12月25日
發明者丁俊清, 胡是炎 申請人:李平, 成德忠