铅酸蓄电池智能快速充电器温度采样模块设计.docVIP

铅酸蓄电池智能快速充电器温度采样模块设计 　　摘要： 鉴于铅酸蓄电池智能充电器广泛应用于各行业中，现设计了一种智能脉冲快速充电器，在此介绍该充电器的优良特性并主要阐述系统中温度采样模块的软硬件设计。 Abstract： The lead-acid battery intelligent charger is widely used in various industries， so we design a kind of intelligent pulse fast charger， this paper mainly elaborated the excellent characteristics of the charger and the software and hardware design of temperature sampling module in the system. 关键词： 铅酸蓄电池；智能充电器；温度采样 Key words： lead-acid battery；intelligent charger；the temperature sampling 中图分类号：TM910.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）34-0046-02 0 引言 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。 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（-