專利名稱：一種電池欠壓報(bào)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于電池欠壓報(bào)警的領(lǐng)域，尤指一種電池欠壓報(bào)警裝置。
背景技術(shù)：
在航空物探儀器作業(yè)與非作業(yè)期間，為了保證內(nèi)部傳感器恒溫工作，必須要求不間斷供電。因此，在不間斷供電的場(chǎng)合，當(dāng)停電或者其他供電設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，為了確保儀器正常工作,必須配備電池供電。當(dāng)供電的電池電壓下降到一定程度時(shí)，為了保證儀器正常工作，電池不致過(guò)放電損壞，延長(zhǎng)電池壽命，必須及時(shí)更換。為此發(fā)明了一種新型電池欠壓報(bào)警器:當(dāng)電池電壓低于臨界點(diǎn)電壓，蜂鳴器從低頻到高頻蜂鳴，同時(shí)，發(fā)光二級(jí)管閃爍，警示人們及時(shí)更換電池。蜂鳴頻率越高，發(fā)光二級(jí)管閃爍越快，電池欠壓越嚴(yán)重。一般情況下，采用硬件電路和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)兩種方法電池欠壓報(bào)警:1、利用硬件電路完成電池欠壓報(bào)警硬件電路實(shí)現(xiàn)電池欠壓報(bào)警一般由一個(gè)比較器比較電池電壓與電池欠壓臨界點(diǎn)電壓，當(dāng)電池電壓> 電池欠壓臨界點(diǎn)電壓，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和發(fā)光二極管的三極管截止，蜂鳴器不蜂鳴，發(fā)光二極管不發(fā)光；當(dāng)電池電壓< 電池欠壓臨界點(diǎn)電壓，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和發(fā)光二極管的三極管導(dǎo)通，蜂鳴器蜂鳴，發(fā)光二極管發(fā)光，提示電池欠壓，需要更換電池。常見的電路圖如圖1所示，其中:R1 R6電阻，Ul比較器，Ql是PNP三極管，F(xiàn)l蜂鳴器，Dl穩(wěn)壓管，D2發(fā)光二極管。R2與Dl形成參考電壓UB’ UB相當(dāng)于電池的欠壓臨界點(diǎn)電壓，Rl和R5采樣電池電壓，得到電壓UA，UA相當(dāng)于電池電壓。隨著電池放電，電池電壓降低，當(dāng)電池電壓U A >電池欠壓臨界點(diǎn)電壓UB時(shí)，比較器UlA輸出UC為高電位，三極管Ql截止，蜂鳴器Fl不蜂鳴，發(fā)光二極管D2不發(fā)光；當(dāng)電池電壓UAS電池欠壓臨界點(diǎn)電壓UB時(shí)，比較器UlA輸出UC為低電平，三極管Ql導(dǎo)通，蜂鳴器Fl蜂鳴，發(fā)光二極管D2發(fā)光，其中R4和R6為限流電阻。這樣就實(shí)現(xiàn)了電池欠壓報(bào)警。2、利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電池欠壓報(bào)警電路單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電池欠壓報(bào)警電路一般使用一個(gè)具有模擬輸入的單片機(jī)，將電池電壓采樣輸入到單片機(jī)的模擬端，通過(guò)編程處理，當(dāng)電池電壓> 電池欠壓臨界點(diǎn)電壓時(shí)，輸出的電平使驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和發(fā)光二極管的三極管截止，蜂鳴器不蜂鳴，發(fā)光二極管不發(fā)光；當(dāng)電池電壓< 電池欠壓臨界點(diǎn)電壓，輸出一個(gè)頻率隨著電池電壓的降低而升高的脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和發(fā)光二極管的三極管導(dǎo)通，蜂鳴器蜂鳴，發(fā)光二極管閃爍，提示需要更換電池，蜂鳴器的蜂鳴頻率越高，說(shuō)明電池欠壓越嚴(yán)重。常見的電路圖如圖2所示，其中:R1 R4電阻，Ul是具有模擬量輸入的單片機(jī)C8051F020, Ql是PNP三極管，F(xiàn)l蜂鳴器，Dl發(fā)光二極管。Rl和R3采樣電池電壓，采樣電壓UA輸出到單片機(jī)Ul的模擬口，經(jīng)單片機(jī)處理，當(dāng)電池電壓>電池欠壓臨界點(diǎn)電壓時(shí)，單片機(jī)Ul輸出高電平UB’ Ql截止，蜂鳴器Fl不蜂鳴，發(fā)光二極管Dl不亮；當(dāng)電池電壓< 電池欠壓臨界點(diǎn)電壓時(shí)，單片機(jī)Ul輸出一個(gè)頻率隨著電池電壓的降低而升高的脈沖波形UB，Ql導(dǎo)通，蜂鳴器Fl蜂鳴，發(fā)光二極管Dl閃爍，提示需要更換電池，蜂鳴器的蜂鳴頻率越高，說(shuō)明電池欠壓越嚴(yán)重。其中R2和R4為限流電阻。這樣就實(shí)現(xiàn)了電池欠壓報(bào)警。用硬件電路實(shí)現(xiàn)的電池欠壓報(bào)警的缺點(diǎn)是:蜂鳴器的蜂鳴聲音沒(méi)有變化，不能辨識(shí)電池的欠壓程度。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電池欠壓報(bào)警電路的缺點(diǎn)是:雖然根據(jù)蜂鳴器的聲音能夠判斷電池欠壓的程度，但在電磁干擾惡劣的環(huán)境下(多種航空物探儀器集成在一起產(chǎn)生高頻干擾)工作，高頻工作的單片機(jī)容易受到干擾而誤動(dòng)作。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，用硬件電路實(shí)現(xiàn)電池欠壓報(bào)警，既能辨識(shí)電池的欠壓程度，又提高了報(bào)警器的抗干擾能力。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種電池欠壓報(bào)警裝置，連接于一外部電池，包括:電池電壓采樣模塊、欠壓臨界點(diǎn)生成模塊、壓差放大模塊、電壓比較模塊以及壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊；其中，所述電池電壓采樣模塊，連接于所述外部電池、壓差放大模塊以及所述電壓比較模塊，包括第一運(yùn)算放大器、第一電阻以及第二電阻，所述第一電阻以及第二電阻用于采樣電池電壓，生成電池采樣電壓并傳輸至所述第一運(yùn)算放大器的同相端，所述第一運(yùn)算放大器的反相端連接輸出端，形成電壓跟隨器，所述第一運(yùn)算放大器的輸出端將所述電池采樣電壓傳輸至所述壓差放大模塊以及電壓比較模塊；所述欠壓臨界點(diǎn)生成模塊，連接于所述外部電池、壓差放大模塊以及所述電壓比較模塊，包括一第三電阻及一穩(wěn)壓管，用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述外部電池的欠壓臨界點(diǎn)電壓，并將所述欠壓臨界點(diǎn)電壓傳輸至所述壓差放大模塊以及所述電壓比較模塊；所述壓差放大模塊，連接于所述電池電壓采樣模塊、所述欠壓臨界點(diǎn)生成模塊以及所述壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊，包括一所述第二運(yùn)算放大器，用于計(jì)算所述欠壓臨界點(diǎn)電壓與所述電池采樣電壓之差，并進(jìn)行放大處理，生成壓差放大電壓傳送至所述壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊；所述電壓比較模塊，連接于所述電池電壓采樣模塊、所述欠壓臨界點(diǎn)生成模塊以及所述壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊，包括一比較器，所述比較器用于接收并比較所述電池采樣電壓以及所述欠壓臨界點(diǎn)電壓的大小，并輸出一比較電壓至所述壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊；其中，所述壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊，連接于所述壓差放大模塊以及所述電壓比較模塊，包括一鎖相環(huán)，一 NPN三極管，一發(fā)光二級(jí)管以及一蜂鳴器；所述鎖相環(huán)輸入端接收所述壓差放大電壓，禁止端接收所述比較電壓，輸出端輸出一輸出信號(hào)至所述NPN三極管，所述NPN三極管根據(jù)所述輸 出信號(hào)控制所述發(fā)光二級(jí)管閃爍以及所述蜂鳴器蜂鳴。進(jìn)一步的，所述壓差放大模塊還包括第四電阻、第五電阻、第六電阻以及第七電阻；所述第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻以及第二運(yùn)算放大器組成帶增益的減法器，用于計(jì)算所述欠壓臨界點(diǎn)電壓與所述電池采樣電壓之差，并進(jìn)行放大處理；其中，所述第四電阻一端連接所述欠壓臨界點(diǎn)生成模塊，接收所述欠壓臨界點(diǎn)電壓，另一端與所述第五電阻的一端以及所述第二運(yùn)算放大器的同相端相連；所述第五電阻的另一端接地；所述第六電阻一端連接于電池電壓采樣模塊，接收所述采樣電壓，另一端連接所述第七電阻的一端以及所述第二運(yùn)算放大器的反相端；所述第七電阻的另一端連接至所述第二運(yùn)算放大器的輸出端以及所述壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊的所述鎖相環(huán)。[0017]進(jìn)一步的，所述電壓比較模塊還包括一第八電阻，所述第八電阻連接于一外部電源以及所述比較器的輸出端，作為比較器輸出的上拉電阻。進(jìn)一步的，所述電池電壓采樣模塊中的第一運(yùn)算放大器型號(hào)為運(yùn)算放大器LM358。進(jìn)一步的，所述壓差放大模塊中的所述第二運(yùn)算放大器型號(hào)為運(yùn)算放大器LM358。進(jìn)一步的，所述欠壓臨界點(diǎn)生成模塊中的所述穩(wěn)壓管型號(hào)為穩(wěn)壓管TL431。 進(jìn)一步的，所述電壓比較模塊中的所述比較器型號(hào)為比較器LM2903。進(jìn)一步的，所述壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊中的所述鎖相環(huán)型號(hào)為鎖相環(huán)CD4046。本實(shí)用新型實(shí)施例的電池欠壓報(bào)警裝置，相比較現(xiàn)有的電池欠壓報(bào)警裝置，可以在電磁干擾惡劣的不間斷供電的場(chǎng)合，使用硬件電路，巧妙地將帶有增益的減法運(yùn)算放大器和鎖相環(huán)結(jié)合，既能辨識(shí)電池的欠壓程度，又提高了報(bào)警器的抗干擾能力。同時(shí)，該電池欠壓報(bào)警裝置還提示人們及時(shí)更換電池，使電池不致過(guò)放電損壞，延長(zhǎng)了電池壽命，也從而保證了航空物探儀器的不間斷工作。

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限定。在附圖中:圖1為現(xiàn)有技術(shù)中利用硬件電路完成電池欠壓報(bào)警裝置的電路原理圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電池欠壓報(bào)警裝置的電路原理圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的電池欠壓報(bào)警裝置電路原理圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，但并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。圖3所示為本實(shí)用新型實(shí)施例的電池欠壓報(bào)警裝置電路原理圖。如圖3所示，本實(shí)施例的電池欠壓報(bào)警裝置包括:電池電壓采樣模塊101、欠壓臨界點(diǎn)生成模塊102、壓差放大模塊103，電壓比較模塊104以及壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊105。其中，電池電壓采樣模塊101連接于外部電池、壓差放大模塊103以及電壓比較模塊104，包括電阻R2和電阻RlO以及運(yùn)算放大器U1A。電阻R2和電阻RlO連接于外部電池，用于采樣電池電壓，得到電池采樣電壓UB，將電池采樣電壓UB傳輸至到第一運(yùn)算放大器UlA的同相端接腳，UlA的反相端接腳連接輸出端接腳，形成電壓跟隨器，電壓跟隨器可以起緩沖、隔離、提高帶載能力的作用。電池采樣電壓UB經(jīng)運(yùn)算放大器UlA后得到電池采樣電壓UC，UC=UB,將電池采樣電壓UC傳輸至壓差放大模塊103的第二運(yùn)算放大器UlB的反相端以及電壓比較模塊104中的比較器U3A的同相端。在本實(shí)施例中，第一運(yùn)算放大器UlA的型號(hào)為L(zhǎng)M358,第二運(yùn)算放大器的型號(hào)為L(zhǎng)M358。欠壓臨界點(diǎn)生成模塊102連接于外部電池、壓差放大模塊103以及電壓比較模塊104，包括電阻Rl及一穩(wěn)壓管Dl，電阻Rl以及穩(wěn)壓管Dl與電池正極相連，另一端接地，通過(guò)電池供電產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于電池的欠壓臨界點(diǎn)電壓UA，并將欠壓臨界點(diǎn)電壓UA傳輸至壓差放大模塊103的第二運(yùn)算放大器UlB的同相端以及電壓比較模塊104的比較器U3A的反相端。在本實(shí)施例中，穩(wěn)壓管Dl的型號(hào)為穩(wěn)壓管TL431。壓差放大模塊103連接于電池電壓采樣模塊101、欠壓臨界點(diǎn)生成模塊102以及壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊105，包括一第二運(yùn)算放大器U1B、電阻R3、電阻R4、電阻Rl I以及電阻R12，第二運(yùn)算放大器UlB的同相端接收欠壓臨界點(diǎn)電壓UA，反相端接收電池采樣電壓UC，通過(guò)運(yùn)算放大器UlB、電阻R3、電阻R4、電阻Rll以及電阻R12計(jì)算欠壓臨界點(diǎn)電壓UA以及電池采樣電壓UC之差，并進(jìn)行放大處理，生成壓差放大電壓UD傳送至壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊105。如圖3所示，第二運(yùn)算放大器U1B、電阻R3、電阻R4、電阻Rll以及電阻R12組成帶增益的減法器，在本實(shí)施例中，選R11=R3，R12=R4時(shí)，運(yùn)算放大器UlB的輸出電壓
權(quán)利要求1.一種電池欠壓報(bào)警裝置，連接于一外部電池，其特征在于，包括:電池電壓采樣模塊、欠壓臨界點(diǎn)生成模塊、壓差放大模塊、電壓比較模塊以及壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊；其中， 所述電池電壓采樣模塊，連接于所述外部電池、壓差放大模塊以及所述電壓比較模塊，包括第一運(yùn)算放大器、第一電阻以及第二電阻，所述第一電阻以及第二電阻用于采樣電池電壓，生成電池采樣電壓并傳輸至所述第一運(yùn)算放大器的同相端，所述第一運(yùn)算放大器的反相端連接輸出端，形成電壓跟隨器，所述第一運(yùn)算放大器的輸出端將所述電池采樣電壓傳輸至所述壓差放大模塊以及電壓比較模塊； 所述欠壓臨界點(diǎn)生成模塊，連接于所述外部電池、壓差放大模塊以及所述電壓比較模塊，包括一第三電阻及一穩(wěn)壓管，用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述外部電池的欠壓臨界點(diǎn)電壓，并將所述欠壓臨界點(diǎn)電壓傳輸至所述壓差放大模塊以及所述電壓比較模塊； 所述壓差放大模塊，連接于所述電池電壓采樣模塊、所述欠壓臨界點(diǎn)生成模塊以及所述壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊，包括一第二運(yùn)算放大器，用于計(jì)算所述欠壓臨界點(diǎn)電壓與所述電池采樣電壓之差，并進(jìn)行放大處理，生成壓差放大電壓傳送至所述壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊； 所述電壓比較模塊，連接于所述電池電壓采樣模塊、所述欠壓臨界點(diǎn)生成模塊以及所述壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊，包括一比較器，所述比較器用于接收并比較所述電池采樣電壓以及所述欠壓臨界點(diǎn)電壓的大小，并輸出一比較電壓至所述壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊；其中， 所述壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊，連接于所述壓差放大模塊以及所述電壓比較模塊，包括一鎖相環(huán)，一 NPN三極管，一發(fā)光二級(jí)管以及一蜂鳴器；所述鎖相環(huán)輸入端接收所述壓差放大電壓，禁止端接收所述比較電壓，輸出端輸出一輸出信號(hào)至所述NPN三極管，所述NPN三極管根據(jù)所述輸出信號(hào)控制所述發(fā)光二級(jí)管閃爍以及所述蜂鳴器蜂鳴。
2.如權(quán)利要求1所述的電池欠壓報(bào)警裝置，其特征在于，所述壓差放大模塊還包括第四電阻、第五電阻、第六電阻以及第七電阻；所述第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻以及第二運(yùn)算放大器組成帶增益的減法器，用于計(jì)算所述欠壓臨界點(diǎn)電壓與所述電池采樣電壓之差，并進(jìn)行放大處理； 其中，所述第四電阻一端連接所述欠壓臨界點(diǎn)生成模塊，接收所述欠壓臨界點(diǎn)電壓，另一端與所述第五電阻的一端以及所述第二運(yùn)算放大器的同相端相連； 所述第五電阻的另一端接地； 所述第六電阻一端連接于電池電壓采樣模塊，接收所述采樣電壓，另一端連接所述第七電阻的一端以及所述第二運(yùn)算放大器的反相端； 所述第七電阻的另一端連接至所述第二運(yùn)算放大器的輸出端以及所述壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊的所述鎖相環(huán)。
3.如權(quán)利要求1所述的電池欠壓報(bào)警裝置，其特征在于，所述電壓比較模塊還包括一第八電阻，所述第八電阻連接于一外部電源以及所述比較器的輸出端，作為比較器輸出的上拉電阻。
4.如權(quán)利要求1所述的電池欠壓報(bào)警裝置，其特征在于，所述電池電壓采樣模塊中的第一運(yùn)算放大器型號(hào)為運(yùn)算放大器LM358。
5.如權(quán)利要求1所述的電池欠壓報(bào)警裝置，其特征在于，所述壓差放大模塊中的所述第二運(yùn)算放大器型號(hào)為運(yùn)算放大器LM358。
6.如權(quán)利要求1所述的電池欠壓報(bào)警裝置，其特征在于，所述欠壓臨界點(diǎn)生成模塊中的所述穩(wěn)壓管型號(hào)為穩(wěn)壓管TL431。
7.如權(quán)利要求1所述的電池欠壓報(bào)警裝置，其特征在于，所述電壓比較模塊中的所述比較器型號(hào)為比較器LM2903。
8.如權(quán)利要求1所述的電池欠壓報(bào)警裝置，其特征在于，所述壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊中的所述鎖相環(huán)型號(hào)為鎖相環(huán) CD4046。
專利摘要一種電池欠壓報(bào)警裝置，連接于一外部電池，包括電池電壓采樣模塊、欠壓臨界點(diǎn)生成模塊、壓差放大模塊、電壓比較模塊以及壓頻轉(zhuǎn)換報(bào)警模塊；本實(shí)用新型的電池欠壓報(bào)警裝置可以在電磁干擾惡劣的不間斷供電的場(chǎng)合，使用硬件電路，巧妙地將帶有增益的減法運(yùn)算放大器和鎖相環(huán)結(jié)合，既能辨識(shí)電池的欠壓程度，又提高了報(bào)警器的抗干擾能力。同時(shí)，該電池欠壓報(bào)警裝置還提示人們及時(shí)更換電池，使電池不致過(guò)放電損壞，延長(zhǎng)了電池壽命。
文檔編號(hào)G01R19/165GK203149024SQ201320119959
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者樊巧玲, 周錫華, 段樂(lè)穎 申請(qǐng)人:中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心