蓄电池充电器模块设计
2016-04-18 19:45:39 来源：广州贝朗斯
全密封免维护铅酸蓄电池具有价格低廉、供电可靠、电压稳定、密封好、无泄漏、无污染等优点，广泛应用于国防、通信、铁路、交通、工农业生产部门。因此，充 电器的市场需求是异常庞大的，对充电技术的研究也由来已久。然而，传统的充电方法如：恒流充电、恒压充电和先恒流后恒压充电，这些充电方法充电时间都较 长，控制方法单一，如控制不当会影响蓄电池的使用寿命。而后针对传统充电方法的缺点加以改进提出了一些新型的充电方法，如脉冲式充电法、变电流间歇/定电 压充电法、变电压间歇充电法等。在这些充电方法下充电电流能够更好逼近蓄电池的可接受充电电流曲线。基于以上所述，本课题研究设计了一种用于全密封免维护 铅酸蓄电池的智能充电器，以实现对铅酸蓄电池的智能脉冲充电。
1 智能充电器系统概述
本系统对铅酸蓄电池进行快速充电采用的 是具有正负脉冲幅度可调的智能脉冲充电方案，充电系统的组成主要是三部分：主电源回路、辅助电源电路及信号控制电路。该智能充电器能根据不同的电池，控制 不同的充电状态，电池端电压值经过处理后产生电压偏差和变化率信息，再经过模糊化处理，输出电流信息，适时和正确地控制充电过程。当系统自动检测到充电已 满时，会自动提示用户，充电器进入浮充维护状态。该充电系统设置了温度、定时、电压保护和故障检测功能，如果充/供电过程出现异常，系统会及时提示用户并 停止输出。本设计利用数字PID的控制方法实现了由电池电流控制、电压控制和电池温度控制的具有正负零脉冲的三阶段间歇快速充电。本系统以单片机 C8051F020及电路控制型脉宽调制控制器SG3525为核心，完成了充电装置控制系统的硬件设计；在KEIL编译器环境下完成控制系统的软件设计， 实现了高速的数据采集、复杂的控制算法和输出控制，使得充电过程高效、快速、无损。下面就系统中重要的温度采样模块的设计进行阐述。
2 温度采样模块硬件设计
该智能充电器设计完成了对电压、电流、温度的采样，以实现限压恒流脉冲充电和温度补偿及过温保护等功能，因此，对温度的采样是系统的重要组成部分。
本系统选用型号为C8051F020的单片机作为主控制器，完成智能充电、显示、报警等功能。C8051F020是一种完全集成的混合信号系统级单片 机，具有64个数字I/O 引脚；片内含CIP-51的CPU内核，它的指令系统与MCS-51完全兼容。该单片机片内的在线系统调试接口是全速、非侵入式的；片内有4352字节的 RAM和64K字节的FLASH存储器；具有两个UART串行接口，可寻址范围为64K字节；片内有有两个12位DAC，12位的8通道ADC，并自带模 拟多路开关和PGA；并有通用的5个16位定时器和5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列；片内置看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器。 C8051F020单片机所有模拟和数字外设均可由用户固件使能/禁止和配置。C8051F020/1/2/3是真正能独立工作的片上系统。本设计中我们 主要利用单片机来进行AD采样、DA输出控制PWM波输出以及实现显示功能。船用蓄电池
本系统采用高精度的温度传感器DS18B20完成了对外界温度 的检测，实现对充电参数的温度补偿。DS18B20可采用寄生电源或外加3.0V～5.5V电源电压的供电方式（为了可靠工作，只要条件允许，还是外接电 源电压）。DS18B2的温度测量范围为：-55°C～+125°C，其分辨率是：+0.5°C（-10°C～85°C时）；DS18B20可输出 9～12位二进制数字量表示的温度值（具体位数可由编程决定）；另外用户可设置报警温度的上下限值。
DS18B20内部有一个程序设置寄存器，可用于设置分辨率位数。其格式为：
DS18B20是单线接口式器件，它与单片机的硬件接口只需要占用单片机的一个双向I/O口，其接口电路如图1所示（以外部电源供电为例，占用F020的P3.1口）。
用户通过单总线对DS18B20进行操作的顺序为：复位→ROM功能命令→存储器功能命令→执行/数据。
在执行过程中，首先用DS18B20提供的读暂存寄存器指令（BEH）读出以0.5°C位分辨率的温度测量结果，然后切去测量结果中的*低有效位 （LSB），得到所测实际温度的整数部分T1，然后再用BEH指令读取计数器1的计数剩余值M1和每度计数值M2，考虑到DS18B20测量温度的整数部 分以0.25°C、0.75°C为进位界限的关系，实际温度T2可用下式计算得到：
T2=（T1-0.25°C）+（M2-M1）/M2。
3 温度采样模块软件设计
在系统的主程序中首先进行系统初始化，其中包括单片机各端口、寄存器的配置、液晶显示器、温度传感器等初始化，然后进入参数设定子程序模块，系统通过键 盘输入来设定各个参数的设定（当系统发生串行中断时才进行上位机设定参数），然后在液晶上显示设定的值。温度传感器DS18B20对充电器周围环境温度进 行检测，实现温度补偿和温度即时地监测，然后由LCD液晶显示器显示电池充电中的温度参数，方便地实现了人机信息交换。温度检测程序流程图如图2所示。
4 结束语
本系统的温度模块硬件电路简单，软件易于实现，利用LCD液晶显示器即时显示充电过程中重要的检测参数“温度”。该智能充电器操作方便，简单实用，稳定 可靠，是一个兼有显示、通信、报警等功能的较为完善的系统，推广应用前景良好。当然，我们还要在工作中不断总结，发现问题并及时提出整改措施，不断完善我 们的产品。
新闻出自船用蓄电池：http://www.ccsobattery.com/yyzsshow.asp?nid=484&lid=90
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