基于單片機的蓄電池溫控器的設計與實現

【摘 要】設計基于AVR單片機的蓄電池溫度控制器設計方案，基本功能是采樣蓄電池箱內實時溫度，通過AVR單片機實現蓄電池溫度的功率調節算法。實驗證明，該控制器能有效地解決電池工作時對環境溫度的敏感性問題。

【關鍵詞】蓄電池；溫度控制；單片機

【Abstract】This thermal management controller is designed based on the AVR single-chip to fulfill the temperature requirement and act stably and efficiently. This controller samples the real-time temperature of the aviation battery packs and sends corresponding control signals， Experiments show that this controller has high stability performance， meets the environmental temperature requirements of the battery packs.

【Key words】Battery packs；Temperature control；Single-chip

在冬季，室外設備蓄電池工作環境溫度低，電池在低溫下的性能隨溫度變化衰減嚴重，相關研究表明，鋰電池在0℃放電容量為常溫下的80.2%，-10℃只有常溫下的66.4%，而-20℃時僅有44.1%。同樣，鉛酸蓄電池也具有類似的低溫特性[1]。因此，低溫對電池性能影響十分明顯，在某些情況下，不能保證設備的正常使用。

采用低功耗的AVR系列單片機、LM35數字式溫度傳感器、LCD顯示器，軟件方面采用功能模塊化編程技術實現采樣電池箱內實時溫度，通過單片機控制加熱體進行電池環境溫度的調節，以達到對電池工作環境溫度控制目的[2]。

1 硬件設計與實現

1.1 溫度采集電路

圖1中的U9為集成運算放大器LM224，其內部集成了四個獨立的集成運算放大器，圖中R20和R21對輸入電壓進行分壓，C21、C4、進行噪聲濾除后送入U9的第一個集成運算放大器U9A，U9A設計成電壓跟隨器，分壓后的電壓經電壓跟隨器后提高了帶載能力，電阻R47耦合送入單片機的ADC0進行A/D變換。

圖中J2是溫度傳感器輸入接口，經R27耦合后送入U9的第二個集成運算放大器U9B，U9B設計成同相比率放大電路，放大倍數為2，溫度傳感器使用LM35，其輸出電壓與攝氏溫度成比例，溫度每變化1℃，電壓輸出變化10mV。圖中J2采用0到+5V供電，因此0℃輸出電壓為0mV，25℃輸出電壓為250 mV，100℃輸出電壓為1V，由于參考電壓是2.56V，因此放大2倍使得100℃輸出電壓為2V接近2.56V，測量溫度的量程略以大于100℃。溫度傳感器輸出電壓經2倍放大后，由電阻R2耦合送入單片機的ADC2進行A/D變換。

1.2 開關和加熱電路設計

開關和加熱電路如圖2所示，圖中U1是貼片光耦PS2801-4，電路中起到電壓變換的作用，電器標號KG1、KG2、KG3分別接到單片機的PC0、PC1、PC2。光耦輸出JDQ1、JDQ2、JDQ3分別用于控制繼電器1、繼電器2和繼電器3。繼電器采用HHC67E，其控制電壓為12伏，直流40伏分斷電流20A，交流250分斷電流30A，開關次數100000次。

圖2中的Q3、R32、R35、D3和JDQ3構成加熱電路，當單片機測得的電池溫度小于設定值時，單片機控制PC3輸出低電平，驅動光耦使得電器標號JDQ3與12V電壓相連，NPN三極管Q3導通，繼電器3吸合，輸入電壓VIN2通過端子J4輸出到加熱體上，加熱體工作加溫；當單片機測得的電池溫度大于設定值時，單片機控制PC3輸出高電平，使得電器標號JDQ3與12V電壓斷開，NPN三極管Q3截止，繼電器3放開，加熱體停止加溫。加熱體加熱狀態通過R45、VR2和C29反饋到單片機的PD5進行探測，加熱體工作時，調節VR2使得對應電壓等級的電器標號THOT電壓為4.5V左右。

2 軟件設計

主程序主要完成對子程序的初始化，在判斷初始化程序成功之后執行測溫程序模塊，并對溫度進行顯示，同時完成與設定溫度的比較，形成可以控制降溫設備降溫、加熱設備升溫與停止工作三種工作狀態，在超過警戒溫度時還要發出聲光報警。

3 結語

本系統采用單片機對系統的溫度進行采集、控制，具有鍵盤輸入溫度給定值，LCD數碼管顯示溫度值和溫度越限報警的功能，實現自動控溫，使其溫度穩定在某一個設定范圍內。具有設計原理簡單、實現方便、測量精度高、硬件連線簡單、可靠性強等特點，在現代生產生活中具有很高的應用價值。

【參考文獻】

[1]周良忠.淺議閥控密封鉛酸蓄電池對溫度的敏感性[J].通信電源技術，1998，12.

[2]楊述斌.反饋式工業溫度控制系統的設計與實現[J].科學技術與工程，2007.

[責任編輯：曹明明]