电动车充电器温控

郑钧

由于电动汽车充电器是电动汽车系统的重要组成部分，其质量不仅关系到铅酸蓄电池本身的质量，还会导致火灾。根据我国轻工行业标准QB/T 2947.1—2008对充电器加热的要求，基于89C52单片机系统，从硬件和软件两方面介绍了电动汽车充电器温度循环监测系统的设计，并简述了硬件原理图和程序框图。

关键词:电动汽车充电器；单片机；ADS1110转换器；PT100铂电阻；AD623运算放大器

1导言

作为一种新的交通工具，电动自行车已经进入我们的千家万户，并受到公众的欢迎。电动自行车行业已经形成一个新兴产业，其广阔的市场前景吸引了大量企业的关注。然而，在我国目前实施的GB17761—2018《电动自行车安全技术规范》中，电动自行车充电设备技术规范仅写明“在非正常工作条件下，充电器具有保护功能，充电器输出接线反接或短路后，无损坏”[1]，但对充电器正常工作温度并无硬性规定。很多小型电子产品公司甚至家庭作坊也在生产电动自行车充电器。有些厂家为了降低成本，选择劣质品种的元器件，导致充电器质量参差不齐。由于其输出功率远大于其他家用充电器，发热量高，如果不及时发现其潜在隐患，很容易导致安全事故。

因此，根据我国轻工行业标准QB/T 2947.1—2008[2]对充电器加热的要求和GB4706.18—2014[3]中规定的方法，作者设计了基于ATMEL的89C52的26个温度循环监测系统。该系统结构简单实用。用三块木板组成测试角的形状，每块木板上粘贴多个PT100铂电阻，运行中的充电器放在测试角内，电气部分使用的电路板放在充电器下方，温度检测电路由89C52单片机的I/O口实现，成本低。这种电路非常简单，易于实现，几乎适用于所有类型的单片机。

监控装置的前面板上有操作按钮，可以在手动和自动操作之间切换。26个处方位的环境温度可定时循环显示，并按序号逐一显示。最后可以固定画面显示循环扫描的最高温度，并具有超温报警功能，可以提醒人们及时发现隐患，避免火灾发生。

2系统硬件设计

系统的硬件结构如图1所示。

图1包括电源输入原理图、MC14498B显示原理图、ULN2003驱动控制原理图、数据采集原理图(包括ADS1110 A/D转换和AD623运算放大器)和FM24C04存储芯片原理图。

2.1数据采集

数据采集电路如图2所示。由OPA350运算放大器和三极管8050产生1 mA的恒流源，通过MC14067模拟开关流入PT100铂电阻，从而在铂电阻两端产生压降。

利用AD623运算放大器，铂电阻两端的压降被适当放大，然后传输到ADS1110的输入端进行AD转换，转换后的数据提供给单片机进行处理。其中，ADS1110转换芯片决定了数据采集的精度。ADS1110是小型SOT23-6封装；片内基准电压精度为2.048V+0.05%；内置片内可编程增益放大器PGA、片内振荡器、16位分辨率、I2C总线接口(8个有效地址)；可编程转换速率为15次/秒~ 240次/秒；电源电压2.7v ~ 5.5v；低功耗240 μA，具有抗干扰能力强、转换精度高等优点。

2.2显示输出

该系统的显示电路以MC14498B为核心。单片机串行输入数据驱动LED显示，通过级联功能可以驱动更多的LED谢妮管。只有一个外部电阻可以控制显示器亮度。其内置的定时器以1 K/s的速率进行动态扫描显示，最大的优点是串行数据输入和并行数据输出，不仅可以为单片机节省大量的输出端口，还可以节省一个定时器资源。

2.3数据存储

系统采用的存储电路采用FM24C04芯片，CMOS工艺，EEPROM存储，DIP封装，I2C总线输出。它拥有4 K存储空空间，可在断电情况下存储数据，可擦除和写入超过百万次，数据存储时间超过40年。

2.4报警电路

本文设计的报警电路比较简单，由一个自振荡的蜂鸣器组成(只要在蜂鸣器两端施加超过其额定电压的电压，蜂鸣器就会一直鸣响)。在本设计中，蜂鸣器由ULN2003电流放大器IC控制。当所需温度达到一定上限时，报警电路开始工作。

2.5接口电路

系统的数据采集输出接89C52的WR、RD接口，显示芯片接P1.0、P1.1、P1.2，FM24C04芯片的数据输出接口上拉一个5 k电阻后接单片机的P3.0、P3.1接口，MC14067模拟开关电路的控制输入接单片机的P2端口，其余外部复位，晶振电路接相应的单片机接口。

3系统软件设计

系统的程序流程为:初始化→启动AD转换→周期性读取26个数据→显示最大值→给出报警指示。其中，MC14498B的AD转换子程序、I2C总线时序和SPI总线时序的软件仿真是重点，周期性读取数据是整个软件设计的核心。部分汇编源程序如下:

4结束语

综上所述，本监控系统具有结构设计简单、操作方便、硬件电路设计可靠、软件抗干扰能力强等优点。整个系统在长期运行中表现出很高的稳定性，达到了预先设计的要求。在实际工作中，它可以实时监测充电器周围的温度，一旦出现异常情况就发出警报，因此很容易从整体上鉴别充电器的质量，为制造商和消费者提供了直观的指导。相信未来会有广阔的市场前景。

参考

[1]国家市场监督管理总局，中国国家标准化管理委员会。电动自行车安全技术规范:GB17761—2018[S]。北京:中国标准

准出版社，2019: 4-15。

[2]全国自行车标准化技术委员会。电动自行车用电池和充电器:第1部分密封铅酸蓄电池和充电器:QB/T 2947.1—

2008年。北京:中国轻工业出版社，2008: 7。

[3]全国家用电器标准化技术委员会。家用和类似用途电器安全电池充电器的特殊要求:GB4706.18—2014[S]。北京:

中国标准出版社，2016: 1-1。

* * * * * * * * * * * * * *自动循环温度读取子程序* * * * * * * * * * * *

选择:JNB 7BH，NUM1

MOV 11小时排名第15

SJMP NUM5

NUM1: MOV 11H，# 3；计时器延迟

NUM5: MOV TH0，#00H

ACALL READ读取温度值

nototherwiseprovided（for）除非另有规定

nototherwiseprovided（for）除非另有规定

十二月零日

MOV A，R0

JB转换，NUM2

累加器半字节交换

MOV·P2

CJNE R0，#00000010B，选择1

SETB p 1.7；关闭1#MC14067

nototherwiseprovided（for）除非另有规定

CLR P1.6选择2#MC14067

SETB皈依；设置芯片转换标志

MOV R0，#00001111B

NUM2: MOV A，R0

MOV·P2

CJNE R0，#00000010B，选择1

CLR转换；清除芯片转换标志

MOV 13H # 01

MOV 1BH，01号

MOV 68H，#0A0H

MOV 69H，#0A1H

SETB p 1.6；关闭2#MC14067

MOV配置，# 0C1H显示配置寄存器的内容。

SETB·达坦；重置MC14489B

SETB钟

SETB启用

nototherwiseprovided（for）除非另有规定

JNB 38H，NUM3

最大呼叫

NUM3: ACALL XMAX

选择2: JNB 3CH，选择3

SETB ET1

SETB TR1

CLR 78H

选择3: RETI