多功能充電保護器的設(shè)計

沈　駿（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,南京　210031）

多功能充電保護器的設(shè)計

沈駿
（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,南京210031）

摘要:隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，便攜式直流用電設(shè)備的種類也越來越多，為了節(jié)約電能、保護電池和安全用電，實現(xiàn)及時斷開充電器電源，本文介紹了多功能充電保護器的設(shè)計方法，主要包括設(shè)計原理、結(jié)構(gòu)組成等。

關(guān)鍵詞:LED；電流傳感器；單片機；A/D轉(zhuǎn)換

1　引言

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展,便攜式直流用電設(shè)備的種類也越來越多,如手機、數(shù)碼設(shè)備以及電動車等。這些直流用電設(shè)備都是以蓄電池作為供應(yīng)電源,當(dāng)蓄電池電量不足時，需要通過充電器進行充電，充電完成后，需要用戶及時斷開充電器電源。如果沒有斷開充電器電源,充電器便一直對充電設(shè)備進行小電流充電，其危害很多。

1.1浪費電能

以日常電動車充電為例，一般充電器功率為300瓦左右，充電完成后的空損功率為30瓦左右。南京市電動車保有量約150萬輛。沒有及時斷開充電器電源，以一天2小時計算，每天浪費電能約90000度。

1.2損壞電池

實踐發(fā)現(xiàn)：電動車電池組的損壞主要原因不是使用時造成的，而是在充電時被充壞的。

1.3用電不安全，釀成事故

《勞動報》報道：據(jù)上海市消防部門統(tǒng)計，2009年至2012年間，上海市共發(fā)生因電動自行車充電而引發(fā)的火災(zāi)事故184起，共造成10人死亡，8人受傷。事故頻率達到了平均每月4起多。

2　多功能充電保護器的系統(tǒng)功能

多功能充電保護器的系統(tǒng)功能有：1、定時斷電功能。用戶可以事先設(shè)定充電時間，當(dāng)?shù)褂嫊r時間到，充電保護器自動切斷充電器電源，同時切斷充電保護器自身電源，實現(xiàn)零待機，充分節(jié)約電能。2、充電滿自動斷電功能。通過電流傳感器檢測充電電流，當(dāng)充電電流為零或者低于設(shè)定值時，表示充電完成，系統(tǒng)自動切斷充電器和充電保護器的電源。3、定時斷電和充電滿斷電功能結(jié)合。

3　多功能充電保護器的結(jié)構(gòu)組成

“多功能充電保護器”由單片機、電流傳感器、AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、獨立鍵盤控制系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、控制方式選擇、繼電器等部分組成。系統(tǒng)以單片機為核心；電流傳感器實時監(jiān)測充電電流，將充電電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓量的變化；由AD0809將模擬的電壓量轉(zhuǎn)化為“0-255”的數(shù)字量，送給單片機系統(tǒng)進行處理；當(dāng)檢測到充電電流低于設(shè)定值時，單片機控制繼電器斷開充電器電源，同時斷開充電保護器系統(tǒng)自身的電源。獨立鍵盤控制系統(tǒng)用于使用者設(shè)定定時時間，定時時間在LED顯示系統(tǒng)中實時顯示。控制方式選擇可用于充電保護器的功能選擇，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，報警系統(tǒng)自動報警。

3.1電流傳感器

電流傳感器，是一種檢測裝置，能感受到被測電流的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為符合一定標(biāo)準(zhǔn)需要的電信號輸出，以滿足信息控制的要求。

3.2AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)換

ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，是美國國家半導(dǎo)體公司產(chǎn)品，是目前國內(nèi)應(yīng)用較廣泛的8位通用A/D芯片。ADC0809中IN0～IN7是8路模擬信號輸入端。ADDA、ADDB、ADDC是8路模擬信號轉(zhuǎn)換選擇端，通過其數(shù)字組合選擇IN0～IN7八路A/D通道。CLOCK是外部時鐘輸入端,時鐘頻率高，A/D轉(zhuǎn)換速度快,允許范圍為10～1280KHz；通常由AT89C51ALE端直接或分頻后與ADC0809的CLOCK端相連接。D0～D7是數(shù)字量輸出端。OE是A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出允許控制端。OE=1，允許將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果從D0～D7端輸出。

3.3單片機控制系統(tǒng)

在單片機控制系統(tǒng)中，常需要用開關(guān)量去控制和驅(qū)動一些執(zhí)行元件，在本系統(tǒng)中，需要控制5V繼電器，但80C51單片機驅(qū)動能力有限，且高電平（拉電流）比低電平（灌電流）驅(qū)動電流小。通常會采用晶體管相關(guān)電路來提升驅(qū)動能力，單片機一個輸出點對應(yīng)一個晶體管驅(qū)動電路，當(dāng)單片機系統(tǒng)由多個輸出點時，晶體管驅(qū)動電路就會比較多，會占用印刷電路板的空間，而且晶體管驅(qū)動電路的驅(qū)動能力有限。為了節(jié)省印刷電路板空間和加大驅(qū)動能力，采用ULN2003A集成芯片和單片機的綜合應(yīng)用。

4　結(jié)束語

本文介紹的多功能充電保護器既可以作為充電器和被充電電池之間的單獨保護器，串接在充電器和電池之間；也可以作為充電器的一部分，和充電器制作在一起。具有定時斷電功能、充電滿自動斷電功能以及雙重保護的功能，其穩(wěn)定性好、安全性高。

參考文獻：

[1] 李廣弟.單片機基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2001.

[2] 于海生．微型計算機控制技術(shù)．北京：清華大學(xué)出版社,1999.3.

本文是南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級課題（項目編號：Y150001）

作者簡介：沈駿（1977-），男，江蘇南京人，本科，實驗師，現(xiàn)任職務(wù)：教師，研究方向：機車車輛方向的研究。