【正文】 勇 孟 芳高 國富 等人提出的《全自動蓄電池容量檢測儀的設計》 以陶瓷加熱器 (PTC)作為蓄電池放電負載，對蓄電池進行恒流放電測試，通過計算得到待測蓄電池的實際電容量。遺憾的是，蓄電池是實現(xiàn)化學與電能之間轉(zhuǎn)換的一種非常復雜的裝置。 (2)蓄電池化學能本身是一個變量。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)部結構。 水浴恒溫控制部分，由于 整個試驗期間 要求 蓄電池均放置在溫度 25177。傳統(tǒng)的核對放電設備普遍采用電阻絲進行核對放電，并且是人工操作，程序繁瑣，存在一定的人身危險，這種傳統(tǒng)的核對放電試驗方式正在逐步被淘汰。全深度循環(huán)放電的次數(shù)是 有限的，所以，不宜對鉛酸蓄電池頻繁進行深放電。以前有廠家根據(jù)客戶的需求特點，推出一系列在線測試電池容量的設備與儀器，即在線檢測儀或在線巡檢儀，但是除了少數(shù)情況外，一般都達不到一個很理想的效果。 交流法電導測量是向蓄電池 兩端加一個已知頻率和振幅的交流電壓信號，測量出與電壓同相位的交流電流值，其交流電流分量與交流電壓的比值即為電池的電導。電導測量技術雖然測試工作比較簡單，但是，由于內(nèi)阻與容量安徽理工大學畢業(yè)設計 7 是非線性的，所以，測試結果不能很好地反映蓄電池的真實健康狀況。 （ 1） 儲備容量試驗 1） 整個試驗期間，蓄電池均放置在溫度為 25 ℃ 177。 2） 蓄電池在完全充電結束后 1 ～ 5 h 內(nèi)，當電解液溫度達到 25 ℃ 177。一般而言，在 40攝氏度以下溫度范圍內(nèi)，溫度越低，蓄電池的容量也越小歐；在大于 40 攝氏度的溫度范圍內(nèi)，蓄電池的放電容量會有一個峰 值，溫度高于該峰值時蓄電池的放電容量同樣趨于降低。 如圖 為原理框圖。加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動態(tài)響應變慢，積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結合，組成 PI 調(diào)節(jié)或 PID 調(diào)節(jié)； 微分調(diào)節(jié)作用：微分作用反映系統(tǒng)偏差信號的變化率，具有預見性，能 預見偏差變化的趨勢。 大多數(shù)溫度控制系統(tǒng)均建立在模型上，難以滿足加工工藝要求， 運用AT89C51 單片機對電阻爐溫度實現(xiàn)智能控制，可以解決 上述種種不足，從而實現(xiàn)高精度的控制。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的 AT89C51是一種高 效微控制器， AT89C2051是它的一種精簡版本。 安徽理工大學畢業(yè)設計 13 Y6 M HC23 3 P FC33 3 P FG N DCRYX T A L 2X T A L 1 圖 時鐘振蕩電路 為確保微機系統(tǒng)中 電 路 穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必不可少的一部分，復位電路的第一功能是上電復位。這種模擬數(shù)字混合電路實現(xiàn)起來比較復雜，濾波消噪難度大系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，鑒于這些考慮， 本設計采用 數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20。 123D S 18 20 G N DV C CDSR14. 7KV C CP 1. 4 圖 溫度采樣電路 DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12位轉(zhuǎn)化為例 :用 16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達，其中 S 為符號位 。只有在相同的環(huán)境條件下的試驗結果才具有可比性，可重復性；另外， 在放電過程中，蓄電池將化學能轉(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，為避免影響化學反應的進行，需要有恒溫水浴向蓄電池補充熱能使其溫度恒定?？刂瓶煽毓璧膶ê完P斷。在定時 器定時結束后才改變雙向可控硅的控制端的驅(qū)動信號，開啟可控硅。 變壓部分其實就是一個變壓器，變壓器作用是將 220V的交流電壓變換成我們所需的電壓 9V。其中整流部分采用了由四個二極管組成的橋式整流器 成品 (也叫整流堆 ,型號為 2W06),當然也可以自已用四個速流二極管 (如 ,IN4001)組成。 電路原理圖如圖 ，比較放大環(huán)節(jié)由兩個運算放大器構成 (1片 324)，采用+12V，單電源供電， Ra為負載電阻， Rs為取樣電阻。恒流過程表示為：Ei↓→ IL↓→ US↓→ (Us— E)↓→ Ub=K(US— E)↑ → Us↑。這在大多數(shù)應用中是不夠的，因此，大部分 MCS51單片機應用系統(tǒng)設計都不可避免的需要對 P0口進行擴展。在這種方法中，顯示器件分時工作，每次只能有一個器件顯示。 矩陣式鍵盤模式以 N個端口連接控制 N*N 個按鍵 實時在 LED 數(shù)碼管上顯示按鍵信息。 安徽理工大學畢業(yè)設計 22 硬件電路設 計圖 示。 串行通信 是指計算機主機與外設之間以及 主機系統(tǒng) 與主機系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的串行傳送。異步通信中，在異步通信中有兩個比較重要的指標：字符幀格式和 波特率， 數(shù)據(jù)通常以字符或者字節(jié)為單位組成字符幀傳送。 另外在基準電壓的設置上用到 D/A轉(zhuǎn)換 ,所以選用 8位的轉(zhuǎn)換器 DAC0832。 (6)工作溫度范圍為 40～＋ 85℃ 。 圖 即為單片機與 A/D 轉(zhuǎn)換器ADC0809 的接線電路圖。 D/A 轉(zhuǎn)換結果采用 電 流 形式輸出。 VREF 端與 D/A 內(nèi)部 T形電阻網(wǎng)絡相連。 (7)AGND ：模擬量地，即模擬電路接地端。運放的反饋 電阻 可通過 RFB 端引用片內(nèi)固有電阻，也可外接 .該片邏輯輸入滿足 TTL 電壓電平范圍，可直接 與安徽理工大學畢業(yè)設計 26 TTL 電路或微機電路相接。D0~D7 是數(shù)據(jù)輸出線。 ADC0809 的工作過程是：首先輸入 3位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。其內(nèi)部有一個 8 通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通 8個單段 模擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉(zhuǎn)換。發(fā)送端和接收端可以由各自的時鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這兩個時鐘源彼此獨立，安徽理工大學畢業(yè)設計 24 互不同步。其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息，特別適用于計算機與計算機、計算機與外設之間的遠距離通信 。如讀入輸入緩沖器的狀態(tài)不全為“ 1” ， 確定哪一根列線為 “ 0”狀態(tài) ， 當某個鍵的行線和列線都為“ 0”狀態(tài)時 表明該鍵按下， 最后通過顯示程序?qū)⒃撴I的序號顯示出 。并且在實際 應用中經(jīng)常要用到輸入數(shù)字、字母、符號等操作功能 如電子密碼鎖、電話機鍵盤、計算器按鍵等 至少都需要 12 到 16 個按鍵。這種顯示方法的優(yōu)點是使用硬件少，因而價格低；但占用機時多，只要單片機不執(zhí)行顯示程序，就立刻停止顯示。這樣，單片機就可以像訪問外部 RAM 存儲器單元那樣訪問外部的 P0口接口芯片，以對P0口進行讀 /寫操作。 電路元器件的參數(shù) : Ra ： (Emin3)/Ia，其中 Emin為蓄電池的 放電終止電壓， Ia為放電電流?？烧{(diào)電源提供基準電源，輸入信號 Ei為蓄電池的電壓。當穩(wěn)壓器距離整流濾波電路比較遠時，在輸入端必須接入電容器 C3（數(shù)值為 F ），以抵消線路的電感效應，防止產(chǎn)生自激振蕩 。 整流電路將交流電壓變成單向脈動的直流電壓；濾波電路用來濾除整流后單向脈動電壓中的交流成份，合之成為平滑的直流電壓。可控硅導通的時間即為 20ms2T。為了精確控制可控硅的導通角，電路加入了過零檢測電路，如圖 所示，交流電 源從 V1引入并送入二片光耦，注意光耦的輸入端是反相的。 該模塊用到了單片機和雙向可控硅，可控硅可以直接接在 220V 交流電路上，但是單片機采用低電壓供電，因此需要采用以一定的隔離措施，將 220V 和5V 弱點隔離，系統(tǒng)使用 MOC3051 作為弱電和強電的隔離。 表 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表 LS Byte Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 23 22 21 20 21 22 23 24 MS Byte Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 S S S S S 26 25 24 這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個 8比特的 RAM 中，二進制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 即可得到實際溫度。 C～ +125176。 89 系列單片機的復位信號是從 RST 引腳輸入 到芯片 內(nèi)的施密 特觸發(fā)器 中的。 主要特性 （ 1）與 MCS51兼容 （ 2） 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 （ 3）壽命： 1000寫 /擦循環(huán) （ 4）數(shù)據(jù)保留時間： 10年 （ 5）全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz （ 6）三級程序存儲器鎖定 （ 7） 128 8位內(nèi)部 RAM （ 8） 32位可編程 I/O線 （ 9）兩個 16位定時器 /計數(shù)器 （ 10） 5個中斷源 （ 11）可編程串行通道 （ 12）低功耗的閑置和掉電模式 （ 13）片內(nèi)振 蕩器和時鐘電路 如圖 ： 安徽理工大學畢業(yè)設計 12 P 1 .0P 1 .1P 1 .2P 1 .3P 1 .4P 1 .5P 1 .6P 1 .7R S T / V p dP 3 .0 (R X D )P 3 .1 (T X D )P 3 .2 (I N T 0 )P 3 .3 (I N T 1 )P 3 .4 (T 0 )P 3 .5 (T 1 )P 3 .6 (W R )P 3 .7 (R D )X T A L 2X T A L 1V s sV c cP 0 .0P 0 .1P 0 .2P 0 .3P 0 .4P 0 .5P 0 .6P 0 .7E A / V p pA L E / P R O GP S E NP 2 .7P 2 .6P 2 .5P 2 .4P 2 .3P 2 .2P 2 .1P 2 .0A T 8 9 C 5 1 圖 單片機管腳圖 時鐘振蕩電路 和復位電路 AT89C51 中有一個用于構成內(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。當被控對象 的結構 和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統(tǒng)控制器的 結構 和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定， 因此本次設計 應用 PID 控制技術最為 有效 。在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。 PID是比例（ proportional）、積分（ intergal）和微分 (derivative)三者的縮寫。也就是說，以 25 攝氏度為基礎，溫度每下降 1攝氏度，蓄電池的放電的容量平均下降量不得低于 %，但溫度與容量下降并不是嚴格的線性關系，同時也與各個廠蓄電池的產(chǎn)品質(zhì)量標準有關，所以在實際工作中可按下面兩種方法估算： 1攝氏度，相對容量下降 %。 ） V 時終止，記錄放電持續(xù)時間 t2（ min） 。 2） 蓄電 池在完全充電結束后 l ～ 5 h 內(nèi)。往往采用 Ah容量法。電導法能準確查出完全失效的電池，根據(jù)大量的實驗分析及研究結果證明，電池的容量只有降低到 50%時，內(nèi)阻或者電導會有所變化，降低到 40%以后，會有明顯變化，所以，根據(jù)電池電導值或者內(nèi)阻值，可以在一定程度上確定電池的性能。大量研究實踐證明，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。我們會面臨兩難的選擇。經(jīng)過數(shù)小時后，可以找出最落后的 一 到幾節(jié)電池，以落后電池到達終止電壓時的放電時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。首先通過鍵盤設定恒溫經(jīng)行時的溫度值，并且用數(shù)碼管顯示，然后在運行過程中將采樣的溫度模擬量輸入 A/D 轉(zhuǎn)換器 中經(jīng)行模擬 數(shù)字裝換，再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字用數(shù)碼管顯示，最后用單片機輸出控制量， D/A 轉(zhuǎn)換后通過光電隔離和驅(qū)動電路送到可控硅 SCR控制端，從而控制加熱器的通電加熱功率。不能適用于各種規(guī)格的電池以及同一個電池在不同的使用條件?；瘜W能隨著使用次數(shù)和使用時間、儲 存時間而衰減。從電化學的角度，不能對于使用者提供更多的內(nèi)部的信息。此外，系統(tǒng)還具備欠壓、過壓報警、 20 條放電信息的存儲查詢以及實時時鐘等功能，自動化程度高，有廣泛的應用價值。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，教學研究等工作，務求對蓄電池容量檢測數(shù)據(jù)準確無誤。 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