基于单片机的电池内阻测量装置_秦辉

2
2 1
电池内阻测量装置的设计
硬件组成
并连续对电压表进行检测。当检测到电压表有输入 电压时, 单片机将模拟开关的 IN 输入端置 0, 则 D 端与 S2 端呈断开状态, 此时电压表测量所得的电压 值为电源的电动势 E 。单片机通过数据总线将数字 电压表测量所得的电压数据存入单片机存储器中, 然后单片机再将模拟开关的 IN 端置 1, 则 D 端与 S2 端导通 , 此时电压表测量所得的电压值为模拟开 关、 电阻 r 和 R 三者承受的总电压 U , 单片机将该 电压数据读入单片机存储器中, 利用串联电路分压 公式 U = 100 U / 199 5, 单片机计算出 U 。再利用 式( 2) 由单片机计算出 r ( 式中的 r 1 = r + 0 5 = 99 5 ) 。将计算结果送入电压表显示 电路显示出 电池内阻 r 的值。 单片机的电源开关作为测量电压与电池内阻的 功能选择开关 , 当开关断开时 , 单片机不工作, 模拟 开关 ADG819 的 IN 端为低电平, D 端与 S2 端呈断 开状态, 数字电压表与电池内阻测量装置的电路断
电池内阻测 量 装置 单位 : 0 321 0 403 0 591 0 712 0 801 1 110
不平衡电桥法 0 322 0 403 0 592 0 712 0 802 1 111 加载降压法 0 318 0 400 0 589 0 711 0 805 1 116
从表 2 可知, 电池内阻测量装置与测量精确度 较高的不平衡电桥法 测量同一电池内阻的结 果相 当, 说明该装置具有较高的准确性。 测试实验表明 , 电池内 阻测量装置能 快速 ( 只 需数秒 ) 测量 电池 内阻 , 而其 它测量 方法较 复杂 , 需要经过从 搭接电 路、 使用仪 表测 量到数 据处 理 等一系列烦 琐操作 , 完 成一次 测量 一般需 要几 十 分钟的时间 , 而且测量中人为因素较 多, 测量 误差 较大。由此可见该电池内阻 测量装置具有较 强的 实用性。
3
百度文库
测试实验
分别用电池内阻测量装置、 加载降压法和不平
衡电桥法三种测试手段对不同型号和新旧程度不同
基于不同基准圆周均布孔组位置度的三坐标测量法
宫美望
( 山东省青岛市计量测试所 , 青岛 266071)
摘 要 零件上被测要素的位置误差在不同基准条件下 , 其测量与评定方法有很大区 别。本文以零 件上圆周
摘 要 介绍一种采用双电阻测量电池内阻的方 法。根据该 方法 , 研制了 一种电 池内阻 测量装 置 , 它 具有结 构简单、 精度高和稳定性好等特点。文中详细阐述了该装 置的硬件组成、 硬件和软件设 计 , 给 出了电路组 成框图和 程序流程图。测试结果表明 , 该装置具有较强的实用性。 关键词 内阻 ; 电池 ; 单片机 ; 测量
IN 0 1 S1 ON O FF S2 O FF ON
为 1 5V, 模拟开关的导通电阻由常态值 0 5 增加 到 0 7 ( 由 ADG819 的导通电阻变化曲线可知, 当 V DD = 1 5V 时, 导通电阻变化的 最大值为 0 2 ) , 电路中其它元件参数保持不变。按上述计算方法可 得电池内阻比实际值减少了 0 5m , 可见模拟开关 的导 通 电 阻 的 变 化 对 测 量 误 差 影 响 很 小。 从 ADG819 的导通电阻变化曲线可知, 当电源电压 U
开。此时电池内阻测量装置中的电压表可作为独立 的电压表使用 ; 当开关闭合时 , 电压表作为电池内阻 测量装置的组成部分进行电池内阻的测量。 2 3 软件设计 单片机运行程序主要包括电池测量识别程序、 电池内阻计算程序、 显示程序等。程序流程图如图 3 所示。 2 4 模拟开关导通电阻的变化对测量误差的影响 为便于分析计算, 假设图 2 中的电池电动势 E
1) 数字电压表选用高输入阻抗且分辨力较高的 自换量程数字电压表。 2) 单片机选用美国 AT MEL 公司生产的 CM OS 8 位单片机 AT 89C2051。 3) 模拟开关选用 低导通电阻 SPDT 模拟开关 ADG819。一般情况下, 其导通电阻值为 0 5 。它 主要有以下 特点: 在 125 时 , 导通 电阻最 大值是 0 8 , 电阻变 化最大值为 0 25 ; 1 8~ 5 5V 单电 源供电。表 1 是 ADG819 的功能表。 表1
0
引言
电池的内阻能够间接反映电池的容量状况 , 容 量越大 , 内阻越小。可见电池内阻检测法可以判定 电池的性能。测量电池内阻的方法很多, 简易的方 法为加载降压法和短路电流法 , 精确测量可使用补 偿原理或搭接电路用不平衡电桥法完成。这些方法 中, 有些存在着不可忽视的测量误差; 有些测量步骤 较繁琐 ; 有些甚至对电池的寿命有一定影响。本文 介绍一种能够较好地解决上述问题的电池内阻测量 方法 双电阻测量法, 并研制了一种基于该方法的 电池内阻测量装置, 利用该装置可以快速、 准确地测 量电池的内阻。
均布 孔组位置误差测量为例 , 介绍测量方法的选择 , 分析在单一基准与多基准条件下 , 零件上 圆周均布孔 组位置误 差测量与评定方法的异同。 关键词 单一基准 ; 多基准 ; 圆周均布孔组 ; 测量与评 定
0
引言
被测实际要素对具有确定方向和位置的理想要
由基准确定。基准的体现方法有直接法、 模拟法、 目 标法和分析法 4 种。直接法对基准表面形状精度要 求很高; 模拟法则需要精密平板、 芯轴、 定位套筒等 实物体现基准 ; 目标法用于粗糙或大型零件表面建
电池内阻测量装置的硬件组成如图 2 所示。电 池内阻与模拟开关 ADG819 导通电阻之和约为 1 , 为了保证等式 R = r 1 + 1 成立 , 并且使测试电路具 有合适的测试电流, 电阻 r 1 和 R 的阻值分别为 99 和 100 。图 2 中的 M 、 N 是两支测试表笔。
图2
电池内阻测量装置硬件组成
计量技术 2007 N o 6
素的变动量就是位置误差 , 理想要素的方向和位置
16
15
计量技术 2007 N o 6
测量与设备
= 3V, 模拟开关的输入电压 U S 在 1~ 1 5V 范围内 变化时 , 其导通电阻的变化量最大值只有 0 03 , 此 数值 是 上述 分 析计 算 中使 用的 导 通 电阻 增 加值 0 2 的 3/ 20。这说明实际模拟开关导通电阻的变 化所引起的测量误差比 0 5m 小很多。综上所述 , 模拟开关导通电阻的变化对测量 误差几乎没有影 响。 的电池进行了测试。部分测试结果见表 2。 表2
参考文献
[ 1] Bob Clarke : A Guide t o t he charact erizat ion of dielect ric mat erials at RF and microwave frenquencies, Loudon , The inst itut e of M ea surement and cont rol , 2003 [ 2] M . N . Af sar , J. R. Birch and R. N . Clarke : T he measurement of t he Propert ies of M aterials, Proc. IEEE, 74, PP 565- 584, 1982 [ 3] L . Hart shorn and W . H. Word : M easurement of permitt ivit y and power f act or of dielect ric at frequen cies f rom 104 Hz to 108 Hz, J. IEE, V ol 79 , PP 597- 609, 1936 [ 4] 张关汉等 . 无线电电子 学计量培 训教材 ( 集总参 数阻抗 部分 ) . 北京 : 原子能出版社 , 2004 [ 5] 王世明 . 高频介质特性测量中的边缘效应 . 计量学报 , 1983, 4( 2)
参考文献 图3 程序流程图
[ 1] 曹菲等 . 基于 V B 和 G PIB 接口的阻抗分析仪及多功能万用表自 动测试系统 . 计量技术, 2006( 3) [ 2] 孙峰生 . 回路电阻测试仪示值误差 的检测方法及不 确定度的评 定 . 计量技术 , 2006( 4) [ 3] 张文生等 . 超网孔和超结点概念及其在仪表电路分 析中的应用 . 电测与仪表 , 2005( 11)
计量技术 2007 N o 6
1
双电阻法测量电池内阻的原理
图 1( a) 是测量电池内阻的电路原理图, 它由一 节电池( 内阻为 r, 电动势为 E) 与一只负 载电阻 R 串联构成。根据欧姆定律得:
14
测量与设备
大, 显然对电池寿命将造成不良影响。为了既不影 响电池寿命又可以使测量误差趋近最小值, 必须对 电池内阻测量电路进行改进。将电阻 r 1 串联在测量 电路中, 以增大测试电路的内阻, 改进后的电池内阻 测量电路( 含有双电阻 ) 如图 1( b) 所示。根据图 2 计算电池内阻的公式为: r = ( E / U - 1) R - r 1 ( 2) 4) 接口电路主要包括显示译码器、 八总线缓冲 器/ 驱动器。显示译码器将单片机输出的电池内阻 值数据译码, 为电压表显示电路提供显示数据。八 总线缓冲器/ 驱动器对电压表 A/ D 转换电路输出的 电压数据与单片机输 出的电池内阻值数据进 行选 择, 使电压 表的显示器能够分别 显示这两种数 据。 其三态允许端与单片机的控制线相连。 2 2 工作原理 单片机复位后 , 首先将模拟开关的 IN 端置 1,
图 1 测量电池内阻的电路原 理图
E / ( r + R ) = U/ R 则 r = ( E / U - 1) R ( 1) 根据电路分析理论可知, 当图 1( a) 中负载电阻 R 的取值等于电池内阻 r 时, 由式 ( 1) 计算所得的电 池内阻测 量误 差 | r / r | 最小。由于电 池内阻 很 小, 一般良好的新电池内阻小于 0 5 。如果令 R = 0 5 , 则 图 1( a) 中电池内阻测量电路的 总电流很
测量与设备
测量不准、 插入和取出样品时 , 电极位置变化及测量 重复性等。 通过对本测量装置测量结果不确定度分析 , 以 及对其进行重复性、 稳定性实验, 可归纳本测量装置 技术特性如下: 工作频率: 1~ 70MHz : 1~ 30 ( 1~ 10) % tan : 10- 2 ~ 10- 5 ( 10~ 20) % 或 1 10- 5 谐振 法 电介 质 电 参 数测 量 装 置 不 仅可 以 对 1 ~ 70MH z 电介质材料的电参数进行准确测量 , 还可通 过对电介质标样进行定标, 实现对电介质电参数测 量设备的量值传递。
5
结束语
本文介绍了谐振法电介质电参数测量装置的组 成, 阐述带气隙谐振法电介质电参数测量基本原理 和电介质电参数计算公式 , 对标准装置中电极系统 的结构设计进行了重点介绍 , 最后对本测量装置针 对典型材料的测量结果及其不确定度进行了分析。
基于单片机的电池内阻测量装置
秦 辉 张启林
( 河北北方学院理学院 , 张家口 075000)