多功能充电保护器的设计

2015-10-09南京铁道职业技术学院南京210031

山东工业技术 2015年19期

关键词：单片机

沈　骏（南京铁道职业技术学院,南京　210031）

多功能充电保护器的设计

沈骏
（南京铁道职业技术学院,南京210031）

摘要:随着电子技术的不断发展，便携式直流用电设备的种类也越来越多，为了节约电能、保护电池和安全用电，实现及时断开充电器电源，本文介绍了多功能充电保护器的设计方法，主要包括设计原理、结构组成等。

关键词:LED；电流传感器；单片机；A/D转换

1　引言

随着电子技术的不断发展,便携式直流用电设备的种类也越来越多,如手机、数码设备以及电动车等。这些直流用电设备都是以蓄电池作为供应电源,当蓄电池电量不足时，需要通过充电器进行充电，充电完成后，需要用户及时断开充电器电源。如果没有断开充电器电源,充电器便一直对充电设备进行小电流充电，其危害很多。

1.1浪费电能

以日常电动车充电为例，一般充电器功率为300瓦左右，充电完成后的空损功率为30瓦左右。南京市电动车保有量约150万辆。没有及时断开充电器电源，以一天2小时计算，每天浪费电能约90000度。

1.2损坏电池

实践发现：电动车电池组的损坏主要原因不是使用时造成的，而是在充电时被充坏的。

1.3用电不安全，酿成事故

《劳动报》报道：据上海市消防部门统计，2009年至2012年间，上海市共发生因电动自行车充电而引发的火灾事故184起，共造成10人死亡，8人受伤。事故频率达到了平均每月4起多。

2　多功能充电保护器的系统功能

多功能充电保护器的系统功能有：1、定时断电功能。用户可以事先设定充电时间，当倒计时时间到，充电保护器自动切断充电器电源，同时切断充电保护器自身电源，实现零待机，充分节约电能。2、充电满自动断电功能。通过电流传感器检测充电电流，当充电电流为零或者低于设定值时，表示充电完成，系统自动切断充电器和充电保护器的电源。3、定时断电和充电满断电功能结合。

3　多功能充电保护器的结构组成

“多功能充电保护器”由单片机、电流传感器、AD0809模数转换模块、独立键盘控制系统、LED显示系统、报警系统、控制方式选择、继电器等部分组成。系统以单片机为核心；电流传感器实时监测充电电流，将充电电流的变化转换为电压量的变化；由AD0809将模拟的电压量转化为“0-255”的数字量，送给单片机系统进行处理；当检测到充电电流低于设定值时，单片机控制继电器断开充电器电源，同时断开充电保护器系统自身的电源。独立键盘控制系统用于使用者设定定时时间，定时时间在LED显示系统中实时显示。控制方式选择可用于充电保护器的功能选择，当系统出现异常时，报警系统自动报警。

3.1电流传感器

电流传感器，是一种检测装置，能感受到被测电流的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号输出，以满足信息控制的要求。

3.2AD0809模数转换

ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A/D转换器，是美国国家半导体公司产品，是目前国内应用较广泛的8位通用A/D芯片。ADC0809中IN0～IN7是8路模拟信号输入端。ADDA、ADDB、ADDC是8路模拟信号转换选择端，通过其数字组合选择IN0～IN7八路A/D通道。CLOCK是外部时钟输入端,时钟频率高，A/D转换速度快,允许范围为10～1280KHz；通常由AT89C51ALE端直接或分频后与ADC0809的CLOCK端相连接。D0～D7是数字量输出端。OE是A/D转换结果输出允许控制端。OE=1，允许将A/D转换结果从D0～D7端输出。

3.3单片机控制系统

在单片机控制系统中，常需要用开关量去控制和驱动一些执行元件，在本系统中，需要控制5V继电器，但80C51单片机驱动能力有限，且高电平（拉电流）比低电平（灌电流）驱动电流小。通常会采用晶体管相关电路来提升驱动能力，单片机一个输出点对应一个晶体管驱动电路，当单片机系统由多个输出点时，晶体管驱动电路就会比较多，会占用印刷电路板的空间，而且晶体管驱动电路的驱动能力有限。为了节省印刷电路板空间和加大驱动能力，采用ULN2003A集成芯片和单片机的综合应用。