，和成都吉星技术发展有限公司合作，设计了这款蓄电池负载测试仪。该设备采取恒流放电的方式对蓄电池进行放电测试，通过计算放电时间和电流的乘积得到蓄电池的真实容量。它以个正温度系数陶瓷加热器作蓄电池的放电负载，根据放电电流的大小自动调整的接入数量。利用陶瓷加热器的温度电阻特性，调节器通过控制风扇转速调整温度，间接调整放电阻抗，达到恒流放电的目的。陶瓷加热器是种大功率的热敏器件，它的阻抗特性会随着温度的不同而不同。其温度电阻特性如下从图中可以看出，在低于温度的这个区域，陶瓷加热器的阻抗随着温度的增加而升高。而当温度达到定的程度以后，其阻抗则随着温度的升高而下降。由于般不高，并且在温度达到的这段时间里，对其阻抗的控制比较困难，因此对陶瓷加热器的使用通常都是让其工作以后的状态。在该系统中，通电以后，系统通过延时使陶瓷加热器工作在以后的状态。蓄电池在放电过程中，其电动势和内阻是不断变化，要测定其真实放电功率，只有在恒流放电的条件下才具有可比性。由公式可以知道，不管蓄电池电压和内阻如何改变，只要适当调整放电负载阻抗的图温度电阻特性第页共页大小，就可以使放电电流恒定在固定值。该系统中，调节器通过比较放电电流值和设定值的大小，自动调整的占空比，进而控制散热风扇的转速，间接控制陶瓷加热器的阻抗，达到恒流放电的目的。放电电流是通过霍尔电流传感器来采集的，该传感器能根据放电电流的大小，输出随电流变化的电压当电流在变化时，输出电压为，单片机通过采集该电压值来计算出实际放电电流。整个系统的闭环控制过程如下放电电流高于设定值时放电电流小于设定值时整个系统框架如图图蓄电池负载测试仪系统框图信息处理系统信息显示风扇散热速度加热单元电流传感器蓄电池电流电压按键输入图放电电流偏低时的闭环控制模式绍电流偏小输出脉冲占空比减小风扇转速减慢温度升高降阻抗减小放电电流升高图放电电流偏高时的闭环控制模式电流偏高输出脉冲占空比加大风扇转速加快温度下降阻抗升高放电电流减小第页共页由于，电流传感器，风扇驱动，以及系统电源均由相应的现成单元组成，系统主板上只需预留继电器接入口输出口测试口电源接入口电压电流信号输入口即可。系统主板结构如图除了完成恒流放电功能外，该放电测试仪还要求具备实时时钟条记录的存储与查询中文信息显示背光自动控制蓄电池电压过压欠压报警放电结束报警自动接入控制等功能。其中，实时时钟只要求精确到分即只需要年月日小时分钟即可条放电记录采用自动存储的方式，存储的信息为最近条的放电记录放电记录要能进行循环查询，第条信息永远是最新的那条放电记录所有菜单均采用中文显示方式，显示模块采用带字库的液晶，放电过程中需要显示的内容有放电电流电池电压放电容量放电时间实时时钟年月日时分秒背光控制规律为若分钟之内无任何操作，则自动关闭背光放电过程中的所有报警均采用蜂鸣器报警的方式放电完成以后自动退出放电状态，并且自动存储放电信息放电负载的接入采用继电器切换的方式，根据放电电流的大小，按定的时间和顺序接入相应的。在数据处理精度上，要求电压，电流，电量等参数保证小数点后面位的精度，工作参数为图蓄电池负载测试仪主板框图信息显示转换实时时钟按键输入数据存储输出放大继电器控制第页共页输入电压放电电流稳流数度调节方式调节频率固定范围课题设计要求根据以上介绍，系统主板上主要完成的功能有实时时钟功能，要求能够精确产生年月日时分等信号，并且在系统断电后，时钟电路也应直工作。系统手动操作功能，能够实现系统放电信息的手动设置系统工作状态的转换等功能。系统信息菜单的中文显示功能。模拟电压的采集功能，并且采集精度应该在位或位以上。的输出检测及放大功能，要能够驱动后续风扇单元工作。继电器的驱动功能，以便能够自动切换个陶瓷加热器的工作状态。条放电记录的存储查询功能，便于信息的查询和记录背光自动控制功能，以实现系统低能耗工作硬件单件的确定微控制器的选择市面上的微控制器品种非常之多。该系统界面操作比较复杂，估计程序会大大超过，系统要求采用的控制，并且钟芯片，它可以对年月日周日时分秒进行计时，且具有闰年补偿功能，工作电压宽达。采用三线接口与进行同步通信，并可采用突发方式次传送多个字节的时钟信号或数据。内部有个的用于临时性存放数据的寄存器。是的升级产品，与兼容，但增加了主电源后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。引脚功能如下图引脚排列图与单片机的接口设计与的连接仅需要三条线，即。与连接的电路原理图如图所示。在单电源与电池供电的系统中提供低电源并提供低功率的电池备份。在双电源系统中提供主电源，在这种运用方式下连接到备份电源，以便在没有主电源的情况下能保存时间信息以及数据。的工作由两者中的较大者供电。当大于电池电压时，给供电。当小于电池电压时，由后备电池供电。如图所示，图中的地为数字地。第页共页图与单片机接口电路波放大电路由于单片机产生的波不能驱动后级风扇工作，必须得将其放大以后才能使用。功率放大电路如下图放大电路当为时，导通，截止，导通，因而栅极得到的低电平，截止，输出低电平，风扇不转动。当为时，截止，导通，截止，因而栅极得到的高电平，导通，输出高电平，风扇转动。可见该应该是低电平有效。图中是续流二极管，和后面的电感电容电容起构成吸收网络，吸收开关关断与打开瞬间的尖峰脉冲。继电器控制电路由于单片机在复位的时候是高电平，为了不使继电器误动作，该设计中采用第页共页低电平驱动的方式，电路如下图继电器驱动电路图中组驱动电路工作原理都是样，这里只列举其中路左边第路加以说明，当为高电平时，导通，基极电压被拉低，进而截止，继电器关闭。当为低电平时，截止，基极通过电阻偏置导通，继电器打开。图中的二极管是为了防止继电器在失电的瞬间高压击穿开关管而设计的。报警电路设计报警电路非常简单，电路原理和背光控制差不多。系统采用普通蜂鸣器报警，通电即响。电路如下图报警电路电源电路系统工作的主要供电电源由开关电源模块来承担，由于开关电源模块采用市场上现成的产品，在这里就不做说明。电路调试电路板制作出来以后，接下来的工作就是做调式。该系统调试过程分为供电部分调试模拟电压输入部分调试各继电器驱动调试背光控制调试蜂接继电器公共端分别接个继电器另外端第页共页鸣器控制调试放大电路调试基准电压调试等。调试中，要使用到实验电源万用表函数发生器示波器等设备。供电部分调试该部分调试的目的是确保各芯片的工作电压正常，电源电路是否有短路断路或者焊接不良。电路板焊接好以后，首先不要急着往上面安装芯片，应先检测各芯片位置的管脚电压是否正常。主要使用万用表检测。调试方法是接上学生电源，有万用表逐点测试各部分电压。经过测试，所有芯片管脚电压均未见异常。在没插芯片下，工作电流也极小，只有几个毫安。通过测试，发现有个地方由于在实验室制板时由于制板效果的影响，有处铜线断裂，经过上锡处理以后，故障排除。模拟电压输入部分调试该部分调试的目的主要是确保采样前端的分压电路和滤波电路工作正常。该部分调试的主要任务之就是调整可变电阻，精确地将蓄电池输入电压分出。调整方法是用直流稳压电源给蓄电池电压输入端加固定的电压，计算其的电压值，然后调整可变电阻，边调整边用万用表监测分压电路的输出，直到分压电路的输出为直流稳压电源输入电压的为止。采用这种方法，重复调整次以后，基本上就可以达到分压要求了。电流传感器的输入电压采样调试也是样，在输入端加电压，检测滤波前后电压是否致。致则正常。测试过程中，切正常。基准电压的调试基准电压的调试很简单，主要是调整旁边的那个精密可调电阻，使输出高精度的基准电压，边调整边用万用表监测。继电器驱动报警背光等的测试之所以把这几个部分列在起说明，是因为这几个部分的工作原理样，测试方法也就大致相同。给电路板加电以后，用万用表的大电流测试档，将整个万用表当成根短路线使用，万用表的端接电源端口，拿另端去接触继电器驱动报警背光等电路与单片机接口地方，用人为模拟高电平的方式看看能否使这些电路工作。第页共页经过测试，发现背光，继电器控制部分等都正常，蜂鸣器部分虽然在工作，但蜂鸣声音很小，仔细观察后发现蜂鸣器上贴有纸片，挡住了声音的传输通道，撕掉以后声音豁然开朗。放大电路的检测该部分的测试目的主要是看看波到底被放大没有。测试过程是在单片机波输出加上的方波，用示波器观察各三极管的工作波形。经过观察，切正常。用直流小电机接在连接风扇的端口上，发现在调整方波的占空比时，电机转动速度在随之变化，说明这部分工作正常。硬件调试总结通过以上调试，基本上可以肯定硬件电路工作正常，或许还有些问题没检查出来的，也只有等到软件加上去以后联调才能发现了。整个硬件设计和制作的任务基本上到此结束。结论该设备利用陶瓷加热器的温度内阻特性，将其作为蓄电池放电负载，通过技术控制风扇转速以控制温度，进而控电阻的变化达到恒流放电的目的，设计思路巧妙合理。在算法上，以控制为基础，控制精度高，稳定度好，达到了工业控制的目的。经过写软件的同学把软件硬件结合调试以后，该设备的研发工作基本完成。该设备人机界面友好，操作简单，实现了实时时钟各种报警背光控制参数的修改与显示各种放电信息的存储和查询等功能。此外，所有操作在上均有提示，实现了看就会使用的人性化功能。通过实际的工业环境测试，其稳定度和精度都达到了工业要求。具体测试参数如表和表所示表放电电流控制精度测试记录设定放电电流值显示值电流表测试值第页共页表背光自动关闭时间测试测试状态背光延迟时间主菜单状态设置状态时间设置状态放电状态信息查询状态通过毕业课题设计，将课堂所学理论知识运用到实际制作中，并从中学到了很多工业电子的设计技巧，尤其是模拟量输入器件以前，定要增加滤波网络。在模拟地