【正文】 蓄電池的初步認(rèn)識(shí)，之后再通過自我學(xué)習(xí)，從所借閱的資料以及互聯(lián)網(wǎng)上的知識(shí)，獨(dú)立完成原理圖的繪制和版圖的制作，隨后進(jìn)入軟件編寫階段，在老師的指導(dǎo)下完成系統(tǒng)的調(diào)試最終完成論文。為了檢測蓄電池的端電壓，以便顯示電壓，要進(jìn)行電壓采樣，并且采樣電路為小電流放電，使所測試的電壓值比較準(zhǔn)確；為了檢測蓄電池的容量，要進(jìn)行電流采樣，并且為大電流放電，還要求放電電流盡可能恒定。實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前所放出的容量，積分計(jì)算出容量，不須人工計(jì)算。 4, alarm after the end of a measure.In order to detect the battery voltage, show that voltage, we must sample voltage, and sampling circuit is small current discharge so that test the voltage more accurate?！罢麄€(gè)試驗(yàn)期間蓄電池均放置在溫度25177。2℃的要求，第一，只有在相同的環(huán)境條件下的試驗(yàn)結(jié)果才具有可比性，可重復(fù)性；第二，在放電過程中，蓄電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，是放出能量，蓄電池要從環(huán)境中吸熱，蓄電池溫度下降，為避免影響化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，需要有恒溫水浴向蓄電池補(bǔ)充熱能使其溫度恒定。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 當(dāng)前蓄電池容量測試技術(shù)現(xiàn)狀核對(duì)放電法即100%C的深度放電，它具有容量測試準(zhǔn)確可靠的優(yōu)點(diǎn)，因此，仍然是目前世界上檢測電池性能的最可靠方法。經(jīng)過數(shù)小時(shí)后，可以找出最落后的一到幾節(jié)電池，以落后電池到達(dá)終止電壓時(shí)的放電時(shí)間與放電電流來估算其容量，并以此容量作為整組電池的容量。(4)有損蓄電池的容量。我們會(huì)面臨兩難的選擇。在放電狀態(tài)下，對(duì)蓄電池組的各單體電池的端電壓進(jìn)行巡檢，找出端電壓下降最快的一只，將其確認(rèn)為落后電池，再利用核對(duì)放電儀器，對(duì)該節(jié)電池進(jìn)行核對(duì)放電，檢測其容量，即代表該組電池的容量。大量研究實(shí)踐證明，即便是淺度放電狀態(tài)，單純通過電壓高低完全不足以判別電池性能的好壞。(內(nèi)阻)測量法電導(dǎo)測試線是目前主要的日常維護(hù)儀器。電導(dǎo)法能準(zhǔn)確查出完全失效的電池，根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)分析及研究結(jié)果證明，電池的容量只有降低到50%時(shí)，內(nèi)阻或者電導(dǎo)會(huì)有所變化，降低到40%以后，會(huì)有明顯變化，所以，根據(jù)電池電導(dǎo)值或者內(nèi)阻值，可以在一定程度上確定電池的性能。造成用戶選擇儀表困難，以及對(duì)于儀表測量結(jié)果的可信度懷疑。往往采用Ah容量法。特別對(duì)于廣大現(xiàn)場維護(hù)工程師而言，這種需求更顯迫切。對(duì)它進(jìn)行快速準(zhǔn)確的容量測試是非常困難的。蓄電池容量測試技術(shù)的難點(diǎn)：(1)蓄電池的化學(xué)能不能直接測量。(3)使用容量又與工作溫度和充、放電率，充、放電的方法有關(guān)，并隨著SOC狀態(tài)等條件在變化。(5)難以等效。 容量測試技術(shù)解決的方向基于蓄電池本身的性能和技術(shù)特點(diǎn)，必須保留核對(duì)放電技術(shù)，它可以定量測試，是其他測試技術(shù)的基礎(chǔ)。鉛酸蓄電池的容量檢測方法很多，為了準(zhǔn)確測量蓄電池的容量，本設(shè)計(jì)采用放電方法測試電池容量，并采取設(shè)計(jì)的恒流放電電路，而且單獨(dú)測試電壓和電流，保證了所測試電壓和電流的準(zhǔn)確。本系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成簡單，主要功能均由軟件編程實(shí)現(xiàn)，因而體積小、可靠性高、測量顯示方便、直觀、價(jià)格低廉。 PbSO4 + 2H2O經(jīng)由放電硫酸成分從電解液中釋出，放電愈久，硫酸濃度愈稀薄。2℃ 放電中電壓下降放電中端子電壓比放電前之無負(fù)載電壓(開路電壓)低，理由如下： (1)V=EIRV端子電壓(V)　　 I放電電流(A) E開路電壓(V)　　　R內(nèi)部阻抗(Ω) (2)放電時(shí)，電解液比重下降，電壓也降低。 因此，(24cell的42V,12cell的21V)，則應(yīng)停止使用，馬上充電。 因此: (1)冬季比夏季的使用時(shí)間短。 放電量與比重蓄電池之電解液比重幾乎與放電量成比例。 放電狀態(tài)與內(nèi)部阻抗內(nèi)部阻抗會(huì)因放電量增加而加大，尤其放電終點(diǎn)時(shí)，阻抗最大，主要因?yàn)榉烹姷倪M(jìn)行使得極板內(nèi)產(chǎn)生電流的不良導(dǎo)體—硫酸鉛及電解液比重的下降，都導(dǎo)致內(nèi)部阻抗增強(qiáng)，故放電后，務(wù)必馬上充電，若任其持續(xù)放電狀態(tài)，則硫酸鉛形成安定的白色結(jié)晶后(此即文獻(xiàn)上所說的硫化現(xiàn)象)，即使充電，極板的活性物質(zhì)亦無法恢復(fù)原狀，而將縮短電瓶的使用年限。 影響鉛酸蓄電池容量的因素鉛酸蓄電池的容量是指在一定的放電條件下，可以從電池中獲得的容量，一般用安時(shí)(Ah)數(shù)表示，符號(hào)為C。因?yàn)橐坏╇姵鼗钚晕镔|(zhì)的總量確定下來，電池的理論容量就確定了，并且額定容量也是實(shí)際容量的一種反應(yīng)。 蓄電池生產(chǎn)工藝對(duì)電池容量的影響活性物質(zhì)量的多少是影響鉛酸蓄電池容量的主要因素，一個(gè)電池活性物質(zhì)的量確定以后，因?yàn)殡娊庖毫蛩岬牧客ǔＪ菈蛴玫?，因此它的理論容量也就確定了，其他因素對(duì)容量的影響，就是對(duì)活性物質(zhì)利用率的影響了。當(dāng)極板上活性物質(zhì)總量確定以后，實(shí)際反應(yīng)中，活性物質(zhì)參加反應(yīng)量的多少與極板厚度密切相關(guān)。在這種情況下，不僅擴(kuò)散速度加快，濃度極化減小，而且由于反應(yīng)面積的增加，電化學(xué)極化也減小。也就是說，在活性物質(zhì)總量相同的前提下，薄極板的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在大電流放電情況下?；钚晕镔|(zhì)的孔率決定于鉛膏的視比重及涂板時(shí)的壓板操作，鉛膏視比重小，壓板時(shí)壓力小，則孔率大，反之則孔率小。相同活性物質(zhì)總量的極板放電容量不僅與上面提到的因素有關(guān)，而且還與極板的真實(shí)表面積有關(guān)。真實(shí)表面積大，則擴(kuò)散截面積與反應(yīng)面積都增加，因此放電時(shí)濃度極化和電化學(xué)極化都減小，電池電壓下降減慢，放電容量提高。極板中心距是指兩個(gè)同極性極板中心之間的距離。而在當(dāng)今比較流行的閥控密封型鉛酸蓄電池的設(shè)計(jì)原則中，不僅不允許有游離態(tài)的電解液存在，還要求電池隔板中的酸液量不能夠飽和，必須留下5%～10%的孔來作為氧復(fù)合的通道。這是因?yàn)榉烹婋娏髅芏却髸r(shí)，電化學(xué)極化和濃差極化都將加劇，造成放電電壓迅速下降，放電容量減小。這也是針對(duì)同種規(guī)格電池，各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在大電流放電時(shí)，允許放出較少的容量的主要原因。這是因?yàn)樾‰娏鞣烹姇r(shí)，放電曲線平坦部分很長，到終止電壓后，如果繼續(xù)放電，則電壓急劇下降。電解液溫度對(duì)鉛酸蓄電池在一定放電率和終止電壓條件下可供給的容量值有很大的影響，電解液溫度升高，放電容量增加；溫度降低，放電容量減小。這里需要著重說明兩點(diǎn)：一是負(fù)極板受溫度的影響比正極板敏感，這也說明了電池制造商為了提高電池的低溫或大電流放電性能，通常都只在負(fù)極鉛膏中增加相應(yīng)的添加劑；二是由于電解液溫度降低而引起的放電容量的降低，并不是說電池?fù)p失了一部分容量，因?yàn)橹灰o蓄電池加溫，使電解液溫度升高，鉛蓄電池仍可放出其額定的放電容量。但是在電池放電過程中，酸的密度發(fā)生變化，由于放電率不同以及溫度和對(duì)應(yīng)于電池內(nèi)活性物質(zhì)量的電解液量不同，電解液的最適宜密度也就不同。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案[5]。壽命：1000寫/擦循環(huán)1288位內(nèi)部RAM可編程串行通道P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。另外，該引腳被略微拉高。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 時(shí)鐘振蕩器AT89C51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。10pF，而如使用陶瓷振蕩器建議選擇40pF177。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。電流采樣電路為大電流放電電路，因此放電回路上的電阻應(yīng)為大功率電阻，其他器件也要符合大功率和大電流的要求；需要對(duì)電池放電進(jìn)行自動(dòng)控制，顯示閃爍最后數(shù)據(jù)，因此要有放電控制電路；系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)電壓顯示，因此必須有電壓取樣電路。通過軟件設(shè)計(jì)，則三極管基極為高電平，三極管導(dǎo)通，進(jìn)而控制繼電器閉合；，則三極管基極為低電平，三極管截止，繼電器失電，切斷電路停止放電，并報(bào)警[7]。 設(shè)計(jì)方案負(fù)載電阻RL比較放大調(diào)整環(huán)節(jié)取樣電阻RS基準(zhǔn)環(huán)節(jié)EEi+電路由集成運(yùn)算放大器構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，其方框圖為：一圖42a 恒流放電電路方框圖電路原理圖如圖42b，比較放大環(huán)節(jié)由兩個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成(1片324)，采用+12V，單電源供電，RL為負(fù)載電阻，Rs為取樣電阻。它經(jīng)過負(fù)載電阻、調(diào)整環(huán)節(jié)后在取樣電阻上形成取樣電壓。恒流過程表示為：Ei↓→IL↓→US↓→(Us—E)↓→Ub=K(US—E)↑→Us↑。RS：；R1：；R2：1K；R3：16K；R4：1K；R5：100K；R6：1K。但由于人的視覺暫留現(xiàn)象，所以，仍感覺到所有的器件都在“同時(shí)”顯示。、經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)器7406接顯示器公共陰極；P1口作為段數(shù)據(jù)口，接顯示器的各個(gè)陽極。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8個(gè)單段模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。(4)單個(gè)＋5V電源供電。：ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 (引腳功能)：ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 REF(+)、REF()：基準(zhǔn)電壓。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。當(dāng)OE輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上[11]。ADC0809與單片機(jī)AT89C51的接口電路，如圖44所示。由于ADC0809具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，其8位數(shù)據(jù)輸出端可直接與數(shù)據(jù)總線相連。OE為高電平時(shí)，打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)量輸送到數(shù)據(jù)總線上，同時(shí)啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換[12]。在使用過程中人們需要了解蓄電池的實(shí)際容量，蓄電池的容量Q是以“Ah”為單位來計(jì)量的。，=1ms=1/3600000h；當(dāng)=360000A時(shí)，Q=。當(dāng)再次累加到36000時(shí)，83H的數(shù)據(jù)加1，當(dāng)83H的數(shù)據(jù)為10時(shí)，即證明已經(jīng)加了10次，的值已經(jīng)為360000A。 A／D轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計(jì)A/D功能模塊分6步驟完成[13]：(1)設(shè)置A/D功能模塊：選擇模擬輸入口、參考電壓源、數(shù)字輸出；選擇A/D輸入通道；選擇A/D轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，選用外部時(shí)鐘。(5)等待A/D轉(zhuǎn)換完成。轉(zhuǎn)換結(jié)果存入60H,61HADST: PUSH ACC SETB EA 。啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 NOP NOPNOPNOPNOP 。讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果 JB ,IN0 MOV 61H,A SJMP AAIN0: MOV 60H,A MOV DPTR,0A7FFH 。51H,52H,53H中為待顯示的十進(jìn)制數(shù)。顯示碼填入顯示緩沖71H MOV A,52H MOV DPTR,LEDMAP MOVC A,A+DPTR 。數(shù)字轉(zhuǎn)換成顯示碼(最低位) MOV 73H,A 。顯示中間一位SETB CALL DELAY CLR MOV P1,73H 。尤其是采用了直觀的數(shù)字顯示，可直接顯示放電容量，避免了人工計(jì)算。遺憾的是，蓄電池是實(shí)現(xiàn)化學(xué)與電能之間轉(zhuǎn)換的一種非常復(fù)雜的裝置。由于目前多是密封蓄電池，型號(hào)和規(guī)格千變?nèi)f化，性能也不盡相同，外部只有兩個(gè)電極接頭。參考文獻(xiàn)[1] 吳中明，[J]．通信電源技術(shù)，2006,23(1)．[2] 朱松然．鉛酸蓄電池技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2002．[3] 周志敏，周紀(jì)海．閥控式密封鉛酸蓄電池實(shí)用技術(shù)[M]．北京：中國電力出版社，2004．[4] [J]．UPS應(yīng)用，2004，1(33)．[5] 瞿生輝，馮毛官．單片機(jī)原理與應(yīng)用．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1989．[6] 王港元．電子技能基礎(chǔ)．成都：四川大學(xué)出版社，2001． [7] 張端等．實(shí)用電子電路手冊(cè)．北京：高等教育出版社，1992．[8] 傅豐林．模擬電子線路基礎(chǔ)．天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1993．[9] 尉廣軍，朱宇虹．采用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的蓄電池恒流放電電路[J]．2004．[10] 胡乾斌，李光斌，李玲，喻紅. 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用[M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006．[11] 李華．MCS51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993．[12] 潘新民，王燕芳．微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)．北京：高等教育出版社，2001．[13] 王福瑞．單片微機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社．1990．[14] CMOS 16一bit monolithic muhiplying DAC AD7541A(PDF)．Analog Devices，1997．[15] Aylor J H，Thieme A．Johnson B W．A battery state—ofcharge indicator for electric wheelchairs[J]．IEEETransactions on Industrial Electronics，1992．致 謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)從開題到結(jié)束，都是在我的導(dǎo)師鄧曉燕教授的悉心指導(dǎo)下完成的，感謝鄧?yán)蠋煹臒嵝膸椭图?xì)心指