一種溫控自動斷電的智能充電器

武慶迪 馬玉凱 寇昌斌

A Smart Charger with Automatic Power Off Under Temperature Control

WU Qing-di， MA Yu-kai， KOU Chang-bin

【摘? 要】運用51單片機執行溫控自動斷電程序，可以避免智能手機充電時充電器發熱對充電器造成的損壞。通過檢測充電過程中充電器溫度的變化情況，在51單片機程序基礎上實現自動斷電，并運用單片機語言實現內部識別裝置識別不同產品型號，調整電壓、電流達到產品的正常工作范圍，為用戶提供安全可靠的產品使用體驗。

【Abstract】The 51 singlechip is used to implement the automatic power off program under temperature control， which can avoid the damage caused by the charger's heat to the charger when the smart phone is charging. By detecting the change of charger temperature during charging process， automatic power off is realized on the basis of 51 singlechip program， and the singlechip language is used to realize the internal identification device to identify different product models， adjust the voltage and current to reach the normal working range of products， so as to provide users with safe and reliable product use experience.

【關鍵詞】51單片機;自動斷電;充電器;內部識別

【Keywords】51 singlechip; automatic power off; chargers; internal identification

【中圖分類號】TM912? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）05-0166-02

1 引言

隨著當今時代的不斷發展，生活質量也隨之不斷提高，為追求方便快捷的生活方式，手機以獨特的快捷方式逐步走進人們的視野，為人們提供了許多方便快捷服務，于是很快地成為人們的生活必需品。隨著手機的全面推廣，隨之而來的就是其相關產品的發展。充電器是手機必不可少的配件，為手機提供電能，其使用次數與手機使用不相上下。如何降低充電器充電過程中帶來的安全隱患必將成為社會面臨的問題。

大部分的手機使用者在手機等電子設備充電時都不注意充電器的溫度變化以及充滿電后不能及時取下設備拔除充電器，在這種電池飽和狀態下繼續充電造成充電器發熱產生損壞甚至是爆炸等更嚴重的危害。雖然目前市面手機產商都聲稱自己的手機充電器已具備自動斷電的功能，但充電器和數據線在長時間連接電源時易造成發熱損壞甚至發生爆炸產生火災。

為此，我們設計一款能夠在充電器工作的狀態下檢測充電器溫度，當溫度達到危險值而自動斷電的手機充電器，避免了對充電器以及使用者的危害。

2 方案設計以及硬件組成

2.1 方案設計

現有的自動斷電充電器不見其功能，手機爆炸事件屢見不鮮，其原因大多是電池本身，鋰電池長時間充電出現過度飽和，產生較大電流。特此設計本產品為降低因手機充電溫度過高引發的安全事故危險，提高人們的信賴度。本設計采用STC89C51單片機作為系統控制器，溫度傳感器來測量溫度，與固態繼電器合用。當溫度達到額定溫度時，溫度傳感器將信息傳給固態繼電器，實現自動斷電功能。此時系統也會將溫度顯示在4位7段數碼管上。人們能夠直接觀測到充電時的電壓、電流、溫度等指數，大大降低了安全風險，更好地為社會群體服務。

2.2 硬件組成

2.2.1 繼電器

使用固態繼電器實現電路內部的自動通斷控制。該零件與溫度傳感器和智能芯片連接配合工作，檢測充電器工作溫度，當工作溫度正常時，繼電器1，3引腳有電流通過并處于“常開狀態”繼電器導通，充電器正常工作;當充電器溫度升高達到危險數值后，繼電器1，3引腳無電流通過且繼電器轉化為“常閉狀態”，使電路斷開，實現斷電。防止充電器工作時因溫度過高自燃引起不必要的火災。

2.2.2 智能芯片

智能芯片使用51單片機，此芯片運用廣泛。配合充電器內部變壓器上的溫度傳感器監控充電器的內部溫度，監測充電器工作過程中電流、電壓的變化，通過四位數碼管顯現出來便于查看，最重要就是檢測充電對象機型及相關信息使充電器適用充電對象。

2.2.3 四位數碼管

用于顯示充電器工作時的電壓、電流、功率、實時溫度、充電百分比，以此來查看充電器工作時的各種工作狀態。

2.2.4 熱敏電阻溫度傳感器

熱敏電阻阻值隨電阻所受溫度變化而變化，當熱敏電阻溫度低時阻值低，電阻兩側電壓低;當熱敏電阻溫度升高時阻值隨之升高，電阻兩側電壓上高。熱敏電阻緊貼于充電器變壓器，用于監測充電器內部的溫度，與固態繼電器合用。當溫度升高到達一定數值，固態繼電器工作，然后進行斷電。

2.2.5 EE16高頻變壓器

對比各類變壓器后選擇EE16高頻變壓器。EE16高頻變壓器具有尺寸小、價格便宜、可靠性高的特點。EE型變壓器是基本型的鐵氧體磁芯，性能穩定，成本低，電流大。當充電器接入220V電壓后EE16變壓器對輸入電壓進行降壓處理，通過智能芯片識別機型輸出適合手機充電電壓的信號，變壓器將220V電壓降至正常工作電壓進行安全充電。

2.2.6 檢機按鈕

該功能可以查詢手機的廠商信息，來判別手機的真偽，以防山寨手機充電帶來的不安全事故。同時該系統還可以計算電池的充放電次數，根據數據來判斷電池是否還可以繼續使用（查詢充放電次數可按鍵5s以上查詢）。

3 電路工作原理

原理：充電器連接220V直流電壓VCC，當熱敏電阻阻值發生變化時產生電信號，電信號通過三極管反向放大至繼電器1引腳。當溫度正常時熱敏電阻R阻值小，繼電器1，3引腳有電流通過，開關處于“常開狀態”電路導通，充電器正常工作;當溫度上高熱敏電阻R阻值升高，繼電器1，3引腳無電流經過，開關處于“常閉狀態”電路斷開停止工作。

4 器件的安裝及調試

利用dxp畫出部分原理圖的PCB圖，做出電路板，然后進行元器件焊接，接著進行調試工作。調試儀器、儀表主要有：電壓源、萬能表、示波器等。測試數據如表1所示。

5 使用說明

將充電器與手機、插孔連接，通過檢機功能識別充電對象手機信息調整充電器變壓器為適合充電對象的正常電壓、電流，然后開始正常工作，數值、數據通過智能芯片傳輸至充電器外部的四位數碼管顯示出工作時的各項數據。當充電器長時間工作溫度升高時，熱敏電阻溫度傳感器阻值開始升高，電壓隨之升高，當到達設定值后，繼電器1，3引腳無電流通過，繼電器觸角處于“常閉狀態”，電路斷開，當溫度下降到設定安全數值后電路開始恢復工作。

6 結論

市面上的普通插頭只存在通斷電功能，充電器的長時間運作導致發熱損壞甚至對使用者造成危險的問題無法解決。通過此產品可以避免因為充電器長時間工作而導致發熱現象進而引發的一些危險事故，而且充電器還具有涓流自動斷電功能，消除了充電完成后涓流對充電器、數據線等的損害，功能進行了豐富化，減少了過充電及溫度過高對電器以及使用者帶來的危險。

本設計產品操作簡單，適用于各類人群。只需要使用前按動檢機按鈕，充電器即可正常工作，無需煩瑣步驟，而且具有自動斷電功能，為使用者提供方便快捷的同時，避免了對充電器以及使用者的危害。

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