專(zhuān)利名稱(chēng)：智能通用型液晶顯示充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種智能通用型液晶顯示充電器。
背景技術(shù)：
充電器通常指的是一種將交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電的設(shè)備。充電器在各個(gè)領(lǐng)域用途廣泛，特別是在生活領(lǐng)域被廣泛用于手機(jī)、相機(jī)，玩具、便攜設(shè)備等等常見(jiàn)電器。普通充電器功能單一、針對(duì)性強(qiáng)，充電電池種類(lèi)較多，每一種電池需要配一種充電器，因此用戶經(jīng)常購(gòu)置較多的充電器，導(dǎo)致資源浪費(fèi)，而且普通充電器因?yàn)楣δ懿煌晟苹蚴褂貌划?dāng)導(dǎo)致充電電池壽命降低，甚至出現(xiàn)安全事故，而且廢舊電池對(duì)環(huán)境會(huì)造成很大污染。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種智能通用型液晶顯示充電器。該充電器能充不同類(lèi)型的電池，充電過(guò)程智能控制，能延長(zhǎng)電池使用壽命，使用起來(lái)也更安全方便。本實(shí)用新型包括供電電路、微控制器、顯示液晶屏、充電電路、電池狀態(tài)判斷電路和反接保護(hù)電路。顯示液晶屏通過(guò)I/O 口與微控制器信號(hào)連接，充電電路通過(guò)I/O 口與微控制器信號(hào)連接，微控制器控制充電電路的電壓、電流大?。浑姵貭顟B(tài)判斷電路通過(guò)ADC接口與微控制器信號(hào)連接，反接保護(hù)電路通過(guò)I/O 口與微控制器信號(hào)連接；供電電路為微控制器、顯示液晶屏、充電電路、電池狀態(tài)判斷電路和反接保護(hù)電路提供電源。本實(shí)用新型的有益效果1.電池自動(dòng)識(shí)別，該充電器可以自動(dòng)識(shí)別兩節(jié)充電電池包括NI-MH、Ni-CcULi這三種常見(jiàn)電池，解決了傳統(tǒng)充電器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的單一性問(wèn)題。其中NI-MH，、Ni-Cd，電池由于充電方式相同，被默認(rèn)為同一種電池一NI-MH電池。2.空載輸出為0，限流保護(hù)，為了安全保護(hù)充電器和防止漏電，當(dāng)無(wú)電池外加時(shí)， 充電器輸出電壓為0，當(dāng)充電電流超過(guò)550mA時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響充電電池的壽命，所以在硬件電路中加入了對(duì)電池的保護(hù)，當(dāng)充電電流超過(guò)550mA時(shí)，電路自動(dòng)控制降低輸出。3.保護(hù)性充電，充電器采用智能充電方式進(jìn)行充電，首先對(duì)電池進(jìn)行預(yù)處理，然后根據(jù)不同電池的電池特性使用不同的充電方式，還可以采用修復(fù)性充電，對(duì)電池進(jìn)行修復(fù)保護(hù)，還具有智能涓流充電模式，并且使用了一種全新的充電方法脈沖電流充電，可以很好的保護(hù)電池延長(zhǎng)使用壽命。當(dāng)電池充滿時(shí)，充電器自動(dòng)關(guān)閉充電電路，防止過(guò)充，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的過(guò)充保護(hù)，給使用者提供極大的方便，無(wú)需時(shí)時(shí)刻刻對(duì)電池充電情況進(jìn)行關(guān)注。4.本充電器采用了一塊液晶屏作為顯示，在很大程度上提高了人機(jī)交互性能，使得傳統(tǒng)充電器不具備與人良好交互性的問(wèn)題得道了很好的解決。全程監(jiān)控電壓電流，對(duì)于具備一定專(zhuān)業(yè)知識(shí)的使用人士又可以提供了一個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。5.反向保護(hù)功能，當(dāng)電池接反時(shí)，充電器自動(dòng)切斷充電，并報(bào)警提示電池接反。
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為微控制器電路圖；圖3為電池狀態(tài)判斷電路圖；圖4為充電電路圖；圖5為反接保護(hù)電路圖；圖6為供電電路圖；圖7為主程序流程圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖1所示，智能通用型液晶顯示充電器由充電電路、電池狀態(tài)判斷電路、反接保護(hù)電路、三部分構(gòu)成硬件功能電路，整體由微處理器控制，然后直接在LCD液晶上顯示各種參數(shù)，充電功能電路、MCU電路、顯示電路統(tǒng)一由供電電路經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓芯片電壓變換供電。充電功能電路直接與電池連接，及時(shí)將電池狀態(tài)數(shù)據(jù)采集交由單片機(jī)處理然后單片機(jī)根據(jù)預(yù)先編寫(xiě)的程序判斷電池種類(lèi)和狀態(tài)做出相應(yīng)的充電方式選擇進(jìn)行充電，并實(shí)時(shí)對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，完成充電后單片機(jī)控制關(guān)閉充電電路。各部分都直接由MCU控制充分體現(xiàn)了單片機(jī)的智能控制作用，與傳統(tǒng)充電器有很大的區(qū)別。反接保護(hù)電路的使用可以有效保護(hù)電池和充電器將人為使用損壞的可能性降到了最低。如圖2所示，電池判斷電路的ADCO接單片機(jī)40 口 ADCl接單片機(jī)39 口，蜂鳴器一端接三極管集電極另一端接地，三極管發(fā)射極接VCC電源，三極管基極接第十九電阻一端， 第十九電阻另一端接單片機(jī)27 口，雙色LED 2端接地、3端接第十四電阻的一端、1端接第十六電阻一端，第十四電阻另一端接單片機(jī)34 口，第十六電阻接單片機(jī)33 口。本實(shí)施例采用了 AVRMEGA16單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心直接控制各個(gè)模塊， 通過(guò)IO 口的操作來(lái)控制充電電路的充電方式和充電電壓大小，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)置的8路高精度ADC采樣電路來(lái)收集和反饋電池信息然后由程序內(nèi)部及時(shí)作出判斷。由于電路設(shè)計(jì)為使用大量模擬電路，所以將單片機(jī)模擬AVCC和數(shù)字VCC連通，AREF與地相連。當(dāng)電池接入時(shí)由光耦將電池電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為T(mén)TL高低電平信號(hào)傳回單片機(jī)，判斷電池是否反接，如果反接直接由單片機(jī)控制的蜂鳴器可以在電池反接時(shí)報(bào)警提醒用戶電池反接并且由單片機(jī)控制繼電器對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行保護(hù)。由于單片機(jī)輸出電流不能直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，電路中使用了一個(gè)三極管擴(kuò)流來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。雙色二極管的控制可以為用戶提供很大的方便，即便是晚上，充電狀態(tài)依舊清晰可見(jiàn)，使用方便。兩個(gè)觀電阻限流保護(hù)雙色二極管防止損壞。單片機(jī)加入復(fù)位硬件復(fù)位電路可防止死機(jī)。單片機(jī)直接控制液晶顯示，實(shí)時(shí)把充電情況顯示在液晶屏。如圖3所示，電池判斷電路的ADCO接單片機(jī)40 口 ADCl接單片機(jī)39 口，ADCl是第二十四電阻的一端，第二十四電阻的另一端接第二十六電阻的一端和第十電容的一端，第二十六電阻的另一端和第十電容的另一端共同接地。第二十三電阻的非接地端接第二十三電阻的一端，第二十三電阻的另一端接充電電路的第一電阻的正端。第二十五電阻的一端是ADCO接單片機(jī)40 口，另一端接第九電阻V-端，第九電阻一端接第二十五電阻的V-端另一端接地。該電路利用AVR單片機(jī)內(nèi)置的8路ADC采集電池電壓和充電時(shí)的電壓電壓電流， 通過(guò)軟件計(jì)算可以預(yù)判電池狀態(tài)，采取相應(yīng)的動(dòng)作。VOUT接繼電器后一級(jí)直接對(duì)電池信息進(jìn)行采集兼有對(duì)充電電流和電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)管理監(jiān)控的功能。圖中ADCl為電壓采集，ADCO為電流采集。這個(gè)電路使充電器可以自動(dòng)識(shí)別兩節(jié)充電電池(電池個(gè)數(shù)可根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品修改) 包括NI-MH，Ni-Cd, Li這三種常見(jiàn)電池，很好的解決了了傳統(tǒng)充電器無(wú)法解決的單一性問(wèn)題。在實(shí)際產(chǎn)品制作過(guò)程中該部分電路電阻全部使用1 %的精密電阻，提高采樣精度。C6、 C4兩個(gè)旁路電容可以有效屏蔽干擾。如圖4所示，芯片2576的1 口接供電電路的VIN端、3 口接地、2 口接單片機(jī)22 口， 第十七電阻的一端接第二三極管的基極另一端接單片機(jī)觀口，第二十一電阻一端第四三極管的基極另一端接單片機(jī)23 口，第九電阻一段接反接保護(hù)電路的Kl端另一端接V-端。保護(hù)性充電，智能通用性液晶顯示充電器采用多種智能充電方式相結(jié)合進(jìn)行充電，首先對(duì)電池進(jìn)行預(yù)處理根據(jù)上面采集電路所采集到的電池信息判斷電池種類(lèi)，然后根據(jù)不同電池的電池特性和同一種電池不同狀態(tài)使用不同的充電方式和保護(hù)動(dòng)作，還可以采用修復(fù)性充電，對(duì)電池進(jìn)行修復(fù)保護(hù)，當(dāng)電池充滿時(shí)，進(jìn)行涓流充電等達(dá)到一定時(shí)間時(shí)自動(dòng)關(guān)閉充電電路，防止過(guò)充，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的過(guò)充保護(hù)，給使用者提供方便無(wú)需時(shí)時(shí)刻刻對(duì)電池充電情況進(jìn)行關(guān)注。鋰電池的充電方法為恒定電壓法要限流；Ni-Cd電池和NI-MH電池的充電方法為恒定電流法，且具有幾個(gè)不同的停止充電的判斷方法。充電器本采用三段充電法，即預(yù)處理、恒流充電(脈沖式電流)、恒壓充電(充滿)。開(kāi)始以設(shè)定的恒流充電，電池電壓以較高的斜率增長(zhǎng)，在充電過(guò)程中斜率逐步降低，充到接近4. 2V時(shí)，恒流充電階段結(jié)束。接著以4. 2V 恒壓充電，在恒壓階段充電時(shí)，電壓幾乎不變(或稍有增加)，充電電流不斷下降。當(dāng)充電電流下降到1/10C時(shí)，表示電池已充滿，終止充電。充電器在充電電流降到某一值時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器，經(jīng)一段定時(shí)后，結(jié)束充電。完善的充電器可對(duì)過(guò)放的電池進(jìn)行挽救修復(fù)，即在充電前進(jìn)行預(yù)處理。充電前檢測(cè)電池的電壓針對(duì)鋰電池若電池電壓大于2. 5V，則按正常方式充電；若電池電壓低于2. 5V，則用小電流(約1/10C的電流)充電，充到2. 5V后再按正常方式充電。這種預(yù)充電的方式稱(chēng)為預(yù)處理。恒流脈沖式充電電流不再是一單一的0.3C或0. IC恒流，而是由MCU控制每隔一段時(shí)間變化一次，單一用0. 3C充電將會(huì)加速電池老化和損壞，而單一用0. IC充電會(huì)大大增加充電時(shí)間，充電效率極低。所以采用智能方式將二者相結(jié)合， 以脈沖方式交替進(jìn)行對(duì)電池充電即做到了有效的保護(hù)又加快了充電效率，一舉兩得。在恒壓階段時(shí)充電器采用涓流充電對(duì)電池進(jìn)行有效保護(hù)和飽和充電，但長(zhǎng)時(shí)間的涓流對(duì)電池會(huì)有損害，所以設(shè)計(jì)時(shí)當(dāng)電池達(dá)到飽和時(shí)充電器自動(dòng)過(guò)10分鐘切斷充電避免對(duì)電池的損害。 充電器采用三段充電法，即預(yù)處理、恒流充電(快充)、恒壓充電(充滿)。本充電器采用預(yù)處理加，恒流恒壓保護(hù)充電，對(duì)電池?zé)o損害，延長(zhǎng)使用壽命，普通充電器對(duì)電池基本可實(shí)現(xiàn)300 次左右充電，由于本充電器采用保護(hù)性充電和修復(fù)性充電，基本可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池400-500次左右的充電，大大延長(zhǎng)了使用壽命。如圖5所示，第三電阻一端接單片機(jī)25腳和光耦一的4 口，另一端接地，第六電阻一端接單片機(jī)26腳和光耦三的4 口，另一端也接地。繼電器的Kl 一端接充電電路的第一二極管的負(fù)端。
5[0028]該電路主要實(shí)現(xiàn)的功能是通過(guò)光耦把電池電壓轉(zhuǎn)變?yōu)門(mén)TL高低電平信號(hào)交由單片機(jī)處理判斷，如果發(fā)現(xiàn)用戶將電池反接，關(guān)閉繼電器不執(zhí)行充電，并控制蜂鳴器報(bào)警。如果電池正接，打開(kāi)繼電器正常充電。電池沒(méi)有接入時(shí)光耦傳回的信號(hào)為兩個(gè)低電平，當(dāng)有電池接入時(shí)其中一個(gè)為高電平，當(dāng)NL為高電平LN為低電平時(shí)電池正接打開(kāi)繼電器FJ，當(dāng)NL 為低電平LN為高電平時(shí)電池為反接，充電器不做任何動(dòng)作，蜂鳴器報(bào)警、提示用戶電池反接。如圖6所示，220V交流電經(jīng)過(guò)變壓器變壓，然后由四個(gè)二極管組成的整流橋進(jìn)行整流由第一電容進(jìn)行濾波，第一電容一端為VIN端、另一端接地。UC940芯片1輸入口接VIN端、2 口和4 口連接共同接地、3 口接第三電容的正端，第三電容負(fù)端接地UC940、 LM2940的3 口為VCC 口。VCC 口接芯片REGl 117-3. 3的第三口輸入端，1 口接地，2 口和4 口為輸出口也就是VCC3.3 口接第七電容一端和第六電容的正端，第六電容的負(fù)端和第七電容的另一端接地。該部分電路主要作用為將外部12V電壓轉(zhuǎn)化為單片機(jī)和液晶所需電壓，1117— 3. 3能很好的產(chǎn)生3. 3V穩(wěn)壓供給液晶顯示屏電壓。UC940可以提供良好的線性5V穩(wěn)壓電壓，為單片機(jī)提供電源。如圖7所示，首先開(kāi)機(jī)后對(duì)所有使用到的I/O 口進(jìn)行初始化，包括內(nèi)置ADC電路的初始化和其他寄存器的初始化。然后顯示開(kāi)機(jī)畫(huà)面，開(kāi)機(jī)默認(rèn)關(guān)閉反接保護(hù)電路和充電電路，然后進(jìn)入等待電池狀態(tài)。電池接入如果電池反接，蜂鳴器報(bào)警不打開(kāi)反接保護(hù)，電池正接，打開(kāi)反接保護(hù)電路和充電電路然后進(jìn)入電池狀態(tài)判斷程序，根據(jù)相應(yīng)狀態(tài)選取相應(yīng)的充電方式控制充電電路進(jìn)行充電，由電壓電流采集電路實(shí)時(shí)對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行采集。在收集到的信息反映出電池快充滿時(shí)用涓流充電一段時(shí)間后，關(guān)閉充電電路防止過(guò)充。
權(quán)利要求1.智能通用型液晶顯示充電器，包括供電電路、微控制器、顯示液晶屏、充電電路、電池狀態(tài)判斷電路和反接保護(hù)電路，其特征在于顯示液晶屏通過(guò)I/O 口與微控制器信號(hào)連接， 充電電路通過(guò)I/O 口與微控制器信號(hào)連接，微控制器控制充電電路的電壓、電流大小；電池狀態(tài)判斷電路通過(guò)ADC接口與微控制器信號(hào)連接，反接保護(hù)電路通過(guò)I/O 口與微控制器信號(hào)連接；供電電路為微控制器、顯示液晶屏、充電電路、電池狀態(tài)判斷電路和反接保護(hù)電路提供電源。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及智能通用型液晶顯示充電器。普通充電器因?yàn)楣δ懿煌晟苹蚴褂貌划?dāng)容易導(dǎo)致充電電池壽命降低，甚至出現(xiàn)安全事故。本實(shí)用新型包括供電電路、微控制器、顯示液晶屏、充電電路、電池狀態(tài)判斷電路和反接保護(hù)電路。顯示液晶屏通過(guò)I/O口與微控制器信號(hào)連接，充電電路通過(guò)I/O口與微控制器信號(hào)連接，微控制器控制充電電路的電壓、電流大?。浑姵貭顟B(tài)判斷電路通過(guò)ADC接口與微控制器信號(hào)連接，反接保護(hù)電路通過(guò)I/O口與微控制器信號(hào)連接；供電電路為微控制器、顯示液晶屏、充電電路、電池狀態(tài)判斷電路和反接保護(hù)電路提供電源。本實(shí)用新型能充不同類(lèi)型的電池，充電過(guò)程智能控制，能延長(zhǎng)電池使用壽命，使用起來(lái)也更安全方便。
文檔編號(hào)H02H7/18GK202059194SQ201120157229
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者劉公致, 吳睿智 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)