【正文】 據(jù)保留時間：10年 主要特性單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。除能增加自放電外，還會加速電池中隔板和正極板柵的腐蝕。在鉛酸蓄電池中，硫酸電解液密度的變化直接影響其放電的容量。電池容量隨著溫度降低而減小，與溫度對電解液粘度和電阻有嚴(yán)重影響密切相關(guān)。超過終止電壓的容量最多也不能超過總?cè)萘康?0%左右。比如，針對固定型的閥控密封鉛酸蓄電池，各種標(biāo)準(zhǔn)基本都規(guī)定，3小時率放電的容量只要達(dá)到10小時率放電容量的75%即判為合格。此外，放電電流密度大時，鉛離子的數(shù)量在電極附近增加很快，使硫酸鉛的過飽和度增大，生成晶粒細(xì)小而又致密的薄層硫酸鉛鹽層，它會在電解液來不及擴散進(jìn)入活性物質(zhì)內(nèi)部時堵塞孔道，造成電極內(nèi)部活性物質(zhì)更加不易反應(yīng)，利用率更低，放電容量更少。并且鉛酸蓄電池中電解液硫酸的利用率通常也只有75%左右，這就要求電池在設(shè)計時，不僅要有足夠活性物質(zhì)反應(yīng)的電解液量，而且又要極板的面間距盡可能的小，這樣可以減小電池的內(nèi)阻，放電容量同樣也會上升。極板中心距的大小對電池的容量也有一定的影響，這個影響可以從兩個方面來分析，一是要考慮電解液量對電池容量的影響；二是通過極板中心距的改變影響內(nèi)阻，進(jìn)而影響電池放電時放出電量的多少。因此對于體積、重量一定的鉛酸蓄電池來說，要想提高其放電容量，可以通過增大極板的真實表面積來得到。所謂真實表面積，也就是能夠與電解液直接接觸的活性物質(zhì)的表面積，它要比按照極板幾何尺寸計算出來的面積大的多，一方面包括極板的片數(shù)，另一方面還包括極板細(xì)孔的表面積。一般正極板孔率控制在55%左右，負(fù)極板控制在60%左右。所謂極板的孔率是指極板上活性物質(zhì)中孔的總體積與鉛膏的表觀總體積之比的百分?jǐn)?shù)。伴隨著放電過程表現(xiàn)出來的現(xiàn)象是，電池端電壓下降的慢，電池的放電容量增加，而厚極板則是情況相反。一般說來，極板表面的活性物質(zhì)能夠直接和硫酸電解液接觸起反應(yīng)，而極板深處的活性物質(zhì)就不然，以較大的電流放電時，由于表層生成的硫酸鉛會堵塞活性物質(zhì)的孔隙，致使極板深層的活性物質(zhì)得不到電解液的及時補充而中斷反應(yīng)，導(dǎo)致極板越厚，深處極板上活性物質(zhì)反應(yīng)的利用率就越少。這里需要著重說明的是通常正極和負(fù)極的活性物質(zhì)的理論容量是不一樣的，并且在任何情況下，電池的實際容量都要以電池中容量相對較小電極的實際容量為準(zhǔn)，這就要看不同放電條件分別對正負(fù)極實際容量的影響程度了。因為但凡說額定容量，都要確定放電電流值，并且也通常約定了放電的終止電壓。鉛酸蓄電池容量有理論容量、實際容量和額定容量之分。白色硫酸鉛化 蓄電池放電，則陰、陽極板同時產(chǎn)生硫酸鉛(PbS04)，若任其持續(xù)放電，不予充電，則最后會形成安定的白色硫酸鉛結(jié)晶(即使再充電，亦難再恢復(fù)原來的活性物質(zhì))此狀態(tài)稱為白色硫化現(xiàn)象。因此，根據(jù)蓄電池完全放電時的比重及10%放電時的比重，即可推算出蓄電池的放電量。 (2)特別是使用于冷凍庫的蓄電池由于放電量大，而使一天的實際使用時間顯著減短。 蓄電池溫度與容量當(dāng)蓄電池溫度降低，則其容量亦會因以下理由而顯著減少。 (3)放電時，電池內(nèi)部阻抗即隨之增強，完全充電時若為1倍，則當(dāng)完全放電時，即會增強23倍。所消耗之成份與放電量成比例，只要測得電解液中的硫酸濃度，亦即測其比重，即可得知放電量或殘余電量。 ++ PbSO4 (放電反應(yīng)) (過氧化鉛) (硫酸) (海綿狀鉛) (陽極) (電解液) (陰極)PbSO4 +第2章 鉛酸蓄電池 工作原理所謂蓄電池即是貯存化學(xué)能量，在必要時放出電能的一種電氣化學(xué)設(shè)備。要求實時顯示電池容量，實時顯示電池電壓，三位數(shù)碼管顯示，切換顯示電壓/安時。其次，應(yīng)該改進(jìn)目前的電導(dǎo)法(內(nèi)阻法)、電壓測量法等快速測量法，使之提高測量精度，以滿足現(xiàn)場維護工程師的要求。一般來說，不能使用線性元器件或者其任意的組合來等效蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。(4)容量相同的密封蓄電池的負(fù)載電壓和內(nèi)阻本身具有離散性。(2)蓄電池化學(xué)能本身是一個變量。由于目前多是密封蓄電池，型號和規(guī)格千變?nèi)f化，性能也不盡相同，外部只有兩個電極接頭。遺憾的是，蓄電池是實現(xiàn)化學(xué)與電能之間轉(zhuǎn)換的一種非常復(fù)雜的裝置。使用Ah容量法記錄的電能量，需要知道蓄電池的初始狀態(tài)和終點SOC；但是初始狀態(tài)和終點SOC受到下述多種因素的影響，在一般情況下，并不是一個常數(shù)。目前基于直流法的電導(dǎo)(內(nèi)阻)測量儀檢測水平也未能超出交流法測量儀。采用電導(dǎo)法測試電池的內(nèi)阻或電導(dǎo)是判定蓄電池好壞的一種有價值的參考思路，但是問題如下：(1)對于電池的好壞程度，還不能提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)；不足以準(zhǔn)確地測算出電池的實際性能指標(biāo)，尤其是容量指標(biāo)；不能判斷(SOC)容量50%以上的蓄電池的好壞；不能到達(dá)國標(biāo)的要求。從測試技術(shù)分為交流法和直流法，使用95%以上的電導(dǎo)(內(nèi)阻)測量儀屬于交流法。這種方法的優(yōu)點是操作簡單，風(fēng)險系數(shù)小，并可以快速查找落后電池。目前，此法可以較快地判定電池組中部分或者個別落后或劣化電池，但還不足以準(zhǔn)確測定電池的好壞程度，包括電池的容量等指標(biāo)，僅適宜作為一個定性測試的參考。密封蓄電池的使用壽命是否終結(jié)的主要判據(jù)為，電池的剩余容量是否滿足機房工作要求，或者滿足有關(guān)維護規(guī)程的要求。由于蓄電池的內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)不是完全可逆的。不過它的缺點也很突出，主要表現(xiàn)為：(1)放電時間長，風(fēng)險大，電池組須脫離系統(tǒng)，蓄電池組所存儲的化學(xué)能全部以熱能形式消耗掉，既浪費了電能又費時費力，效率低；少數(shù)放電系統(tǒng)采用逆變技術(shù)可以將化學(xué)能予以回收利用。核對放電法即全放電的容量試驗，是檢測電池容量最直接、最可靠的方法，無論是在線還是離線進(jìn)行檢測，都必須設(shè)置備用電源作為防范措施，以保證系統(tǒng)的安全。質(zhì)檢部門的監(jiān)督檢驗及仲裁檢驗，工商部門市場監(jiān)測，教學(xué)研究等工作，務(wù)求對蓄電池容量檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。2℃的水浴中”，由此可見，標(biāo)準(zhǔn)對于試驗溫度的要求25177。 To test the battery capacity, we must sample current, and discharge current is large. Discharge current is , also requires discharge current constant as possible. The constant current discharge circuit is posed of Integrated Operational amplifier. Structure is simple, and adjustment is easy. The constant discharge circuit ensure that the discharge current fundamental constant, so as to ensure the accurate of capacity detection. Measure and display voltage by realtime, V to the discharge, and the discharge is over. Display capacity by realtime, and calculate the capacity by integration, do not need manual calculations. Using AT89C51 SCM of Atmel, 4K ROM within the SCM, without external ROM, the battery capacity detection system, design made of it, showed its monolithic structure, hardware circuit is simple, the main function work by the software programming. So size is small, it is highly reliable and measurement and showing is convenient, intuitive, price is low.Key words: Leadacid batteries Capacity detection Constant current discharge目 錄第1章 緒論 1 課題研究的目的及意義 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 當(dāng)前蓄電池容量測試技術(shù)現(xiàn)狀 1 快速容量測試技術(shù)的難點分析 3 容量測試技術(shù)解決的方向 4 論文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點 4第2章 鉛酸蓄電池 5 工作原理 5 放電中的化學(xué)變化 5 充電中的化學(xué)變化 5 蓄電池的容量 6 放電中電壓下降 6 蓄電池之容量表示 6 蓄電池溫度與容量 7 放電量與壽命 7 放電量與比重 7 放電狀態(tài)與內(nèi)部阻抗 7 放電中的溫度 8 影響鉛酸蓄電池容量的因素 8 蓄電池生產(chǎn)工藝對電池容量的影響 8 蓄電池使用時的因素對電池容量的影響 10第3章 AT89C51單片機結(jié)構(gòu)及功能簡介 13 AT89C51簡介 13 主要特性 13 管腳說明 13 時鐘振蕩器 15第4章 硬件設(shè)計 17 采樣電路的設(shè)計 17 設(shè)計思路 17 設(shè)計方案 17 原理圖 18 恒流放電電路的設(shè)計 18 設(shè)計思路 18 設(shè)計方案 18 原理圖 19 工作原理 19 數(shù)字顯示電路的設(shè)計 20 設(shè)計思路 20 設(shè)計方案 20 原理圖 20 A／D接口電路的設(shè)計 21 設(shè)計思路 21 ADC0809簡介 21 設(shè)計方案 22 原理圖 23第5章 軟件設(shè)計 24 主要算法 24 電壓 24 電流 24 容量 24 主程序設(shè)計 26 A／D轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計 27 數(shù)字顯示程序設(shè)計 28第6章 結(jié)論與展望 31參考文獻(xiàn) 32致 謝 33附 錄 34石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第1章 緒論 課題研究的目的及意義鉛酸蓄電池經(jīng)過百余年的發(fā)展與完善已成為世界上廣泛使用的一種化學(xué)電源，具有良好的可逆性、電壓特性平穩(wěn)、使用壽命長、適用范圍廣、原材料豐富(且可再生使用)及造價低廉等優(yōu)點。采用了Atmel公司的AT89C51單片機，該單片機片內(nèi)有4K的ROM，不需外接ROM，由它設(shè)計制成的數(shù)字顯示的蓄電池容量檢測系統(tǒng)，其整個系統(tǒng)呈現(xiàn)單片化結(jié)構(gòu)，硬件電路構(gòu)成簡單，主要功能均由軟件編程實現(xiàn)，因此體積小、可靠性高、測量顯示方便、直觀、價格低廉。系統(tǒng)的恒流放電電路由集成運算放大器構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。通過放電方法測試電池容量，測量放電電流，電流與時間積分為安時。但濕度傳感器目前尚無應(yīng)用實例。高電率放電法是通過測量大負(fù)荷下的端電壓來判斷蓄電池的剩余容量。電解液密度在充電過程中逐漸變高，放電過程中逐漸降低。閥控電池、膠體電池等作為備用電源、大型儲備電源的核心部件，其生產(chǎn)已成為國民經(jīng)濟發(fā)展中重要的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。教研室主任簽字時　間2008年2月26日畢業(yè)設(shè)計開題報告題　目鉛酸蓄電池容量測試系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名張義順學(xué)號20041667班級電04022班專業(yè)自動化一、研究背景電池工業(yè)是新能源領(lǐng)域的重要組成部分，是全球經(jīng)濟發(fā)展的一個新熱點，2006年，美國十大科技計劃中有兩項為電池項目，鉛酸蓄電池行業(yè)銷售總額的三分之一，與電力、交通、信息等產(chǎn)業(yè)發(fā)展息息相關(guān)，在汽車、叉車等運輸工具和大型不間斷供電電源系統(tǒng)中處于控制地位，是社會生產(chǎn)經(jīng)營活動和人類生活中不可或缺的產(chǎn)品。五、進(jìn)度計劃第1周~第4周 調(diào)研、搜集資料、初步設(shè)計。三位數(shù)碼管顯示，切換顯示電壓/安時。 測量結(jié)束后有報警提示。石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計鉛酸蓄電池容量檢測系統(tǒng)的設(shè)計Design of Leadacid Battery Capacity Detection System 畢業(yè)設(shè)計成績單學(xué)生姓名張義順學(xué)號20041667班級電04022班專業(yè)自動化畢業(yè)設(shè)計題目鉛酸蓄電池容量檢測系統(tǒng)的設(shè)計指導(dǎo)教師姓名鄧曉燕指導(dǎo)教師職稱教授評 定 成 績指導(dǎo)教師得分評閱人得分答辯小組組長得分成績：院長簽字：年 月 日畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題　目鉛酸蓄電池容量檢測系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)號20041667班級電04022班專業(yè)自動化承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位電氣與電子工程分院導(dǎo)師姓名導(dǎo)師職稱教授一、設(shè)計內(nèi)容設(shè)計以單片機為核心的蓄電池測量系統(tǒng)。二、基本要求通過放電方法測試電池容量。實時測量電壓，顯示閃爍最后數(shù)據(jù)。模電、數(shù)字濾波、數(shù)電控制電路等資料。第13周~第14周 完成論文。起動電池結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化升級，免維護蓄電池廣泛使用、仍然是軍用、民用交通運輸裝備的重要電源裝置，為我國成為世界主要汽車生產(chǎn)國起到重要支撐作用。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，蓄電池剩余容量的檢測方法很多，如檢測電解液密度法、高電率放電法、濕度法、利用蓄電池阻抗法等。但由于電解液擴散速度較慢，在充電或放電后較長時間才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。濕度法是借助固體電化學(xué)濕度傳感器，在蓄電池充放電過程中，將電解液相對濕度變化轉(zhuǎn)化為傳感器阻抗值的變化來確定蓄電池的容量。三、主要工作和所采用方法通過調(diào)研和搜集資料，完成對鉛酸