HH放電器基本原理和調(diào)試分析

popkidHH放電器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電壓時(shí)間曲線記錄儀。電壓測(cè)量的原理是根據(jù)RC電路的充電電壓和時(shí)間的關(guān)系，由測(cè)得的充電時(shí)間算出待測(cè)電壓。圖1是HH放電器的RC充電電路，時(shí)間常數(shù)為R3C3=2200ms。Vcc是一個(gè)穩(wěn)定電壓，三極管Q3控制電容C3的充電放電。Q3導(dǎo)通時(shí)，C3通過(guò)Q3放電，放電時(shí)間由HH軟件中的硬件選項(xiàng)參數(shù)設(shè)定中的COT決定。Q3截止時(shí)，穩(wěn)定電壓Vcc通過(guò)電阻R3向電容C3充電。當(dāng)C3兩端的電壓Vc3充電到待測(cè)電壓Va時(shí)，運(yùn)放LM324構(gòu)成的比較器翻轉(zhuǎn)，這時(shí)通過(guò)串口向計(jì)算機(jī)輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，由此得到C3兩端的電壓Vc3充電到待測(cè)電壓Va的時(shí)間，再由這個(gè)時(shí)間算出這時(shí)電容C3兩端的電壓Vc3，相應(yīng)就可以得到待測(cè)電壓Va。圖2是HH放電器正常工作時(shí)，RC電路充放電的電壓波形。雙路HH放電器有2路待測(cè)電壓。2路測(cè)試電路共用一個(gè)RC充電電路，每路有各自獨(dú)立的比較器。當(dāng)每路的比較器都翻轉(zhuǎn)后，計(jì)算機(jī)通過(guò)串口輸出一個(gè)信號(hào)使Q3導(dǎo)通，電容C3通過(guò)Q3放電。結(jié)束放電后，計(jì)算機(jī)通過(guò)串口輸出一個(gè)信號(hào)使Q3截止，C3又開(kāi)始充電，如此反復(fù)充電放電，從而得到待測(cè)電壓Va的電壓時(shí)間曲線。HH測(cè)試軟件只能從HH硬件電路實(shí)時(shí)測(cè)得一個(gè)測(cè)量值，就是電容C3充電到比較器翻轉(zhuǎn)時(shí)的充電時(shí)間t，而電容C3兩端的電壓Vc3是由這個(gè)時(shí)間算出來(lái)的：Vc3=Vcc（1—e（-t/RC））公式中，e是自然常數(shù)，-t/RC是指數(shù)。RC=R3*C3=2200ms，是時(shí)間常數(shù)，由手動(dòng)輸入到HH測(cè)試軟件的硬件選項(xiàng)參數(shù)設(shè)定中。Vcc是穩(wěn)定電壓，也是手動(dòng)輸入到HH測(cè)試軟件的硬件選項(xiàng)參數(shù)設(shè)定中。圖3是根據(jù)上面公式畫(huà)出的電壓時(shí)間曲線，是RC充電電路在一個(gè)充電周期的電壓時(shí)間曲線。注意，這個(gè)曲線在HH測(cè)試軟件中是以公式的形式存在的，不是HH測(cè)試軟件在顯示器上畫(huà)出的電壓時(shí)間曲線。每個(gè)充電周期的電壓時(shí)間曲線上有一個(gè)點(diǎn)的電壓和待測(cè)電壓相等，每個(gè)充電周期的這些點(diǎn)連起來(lái)，才是HH測(cè)試軟件在顯示器上畫(huà)出的電壓時(shí)間曲線。在HH測(cè)試軟件中，為了提高實(shí)際測(cè)量精度，對(duì)上面RC充電電路的電壓時(shí)間曲線公式作了一些修正，并且公式中各個(gè)參數(shù)可以在軟件中調(diào)節(jié)改變，詳細(xì)推導(dǎo)起來(lái)比較繁雜，這里只從測(cè)試調(diào)節(jié)的角度作一些說(shuō)明，以便能對(duì)HH放電器的實(shí)際調(diào)試有所指導(dǎo)，避免盲目。在HH測(cè)試軟件中，可以調(diào)節(jié)的參數(shù)有：Vcc，RC，COT，COD，Vp，Tp，為了直觀，下面結(jié)合圖形逐步說(shuō)明。以后，把HH測(cè)試軟件中以公式形式存在的充電電壓曲線稱(chēng)為軟件曲線，并用紅色曲線畫(huà)出。圖4，Vcc增大，軟件曲線的右端向上移動(dòng)；Vcc減小，軟件曲線的右端向下移動(dòng)。圖5，RC增大，軟件曲線的彎曲減小，RC減小，軟件曲線的彎曲增大。圖6，Vp增大，整個(gè)軟件曲線向上移動(dòng)，Vp減少，整個(gè)軟件曲線向下移動(dòng)。圖7，Tp增大，整個(gè)軟件曲線向左移動(dòng)，Tp減少，整個(gè)軟件曲線向右移動(dòng)。圖8，COD增大，軟件曲線左端被切掉的部分增多，COD減小，軟件曲線左端被切掉的部分減少。這里簡(jiǎn)單解釋一下，軟件曲線被切掉的部分，對(duì)應(yīng)的電壓為零，其他沒(méi)有被切的部分，不受影響，軟件曲線沒(méi)有變化。COD這個(gè)參數(shù)是用來(lái)設(shè)定HH放電器的最小可測(cè)電壓的。HH放電器的硬件電路焊接安裝完成后，硬件電路的RC充電放電電路參數(shù)就固定不變了。HH測(cè)試軟件的硬件選項(xiàng)參數(shù)設(shè)定中，COT變化時(shí)，硬件RC電路的放電時(shí)間會(huì)改變，相應(yīng)的會(huì)影響硬件RC電路的充電電壓的初始值。COT減小時(shí)，放電時(shí)間減小，電容放電量減少，充電時(shí)的電壓初始值增大，硬件RC電路的充電電壓曲線的左端起始點(diǎn)向上移動(dòng)。COT增大時(shí)，放電時(shí)間增大，電容放電量增多，充電時(shí)的電壓初始值減小，硬件RC電路的充電電壓曲線的左端起始點(diǎn)向下移動(dòng)。HH測(cè)試軟件中的其他參數(shù)變化時(shí)，對(duì)硬件RC電路的充電曲線沒(méi)有影響。只要COT參數(shù)不變，HH硬件電路正常工作后，硬件RC電路的充電曲線是不變的。以后，把硬件RC電路的充電曲線稱(chēng)為硬件曲線，并用蘭色曲線畫(huà)出，見(jiàn)圖9。HH放電器的硬件電路中，元件的實(shí)際值和標(biāo)稱(chēng)值總有一些誤差，運(yùn)放的輸入等效電阻不能準(zhǔn)確的知道，實(shí)際三極管截止時(shí)并不是一個(gè)完全斷開(kāi)的理想開(kāi)關(guān)，Vcc也會(huì)有誤差，充電的初始電壓不能確定，所有這些，使得把硬件電路參數(shù)輸入HH測(cè)試軟件后，由公式算出的HH測(cè)試軟件中的軟件曲線，和實(shí)際硬件電路的硬件曲線可能不是重合的，需要經(jīng)過(guò)調(diào)試后才能重合。軟件曲線和硬件曲線重合時(shí)，HH測(cè)試軟件中的軟件測(cè)試電壓和硬件電路的實(shí)際測(cè)量電壓才能相等，沒(méi)有誤差。HH硬件電路正常工作時(shí)，硬件曲線是不變的。軟件曲線可以通過(guò)調(diào)節(jié)HH測(cè)試軟件中的參數(shù)Vcc，RC，Vp，Tp等來(lái)改變。Vcc變化，曲線的右端上下移動(dòng)；RC變化，曲線的彎曲改變；Vp變化，曲線上下移動(dòng)；Tp變化，曲線左右移動(dòng)。這樣，通過(guò)軟件曲線的變化，可以使軟件曲線和硬件曲線重合。從而使HH測(cè)試軟件中的軟件測(cè)試電壓讀數(shù)，即顯示器上的電壓讀數(shù)，和用萬(wàn)用表實(shí)際測(cè)量的電壓讀數(shù)相等。HH放電器調(diào)試的過(guò)程，就是通過(guò)調(diào)節(jié)HH測(cè)試軟件中的參數(shù)使軟件曲線和硬件曲線重合的過(guò)程。下面用一些簡(jiǎn)單的示意圖介紹一下調(diào)試方法。圖中，紅色曲線表示HH測(cè)試軟件中，由RC充電電壓公式算出的軟件曲線，蘭色曲線表示HH硬件電路中，RC充電實(shí)際電壓波形的硬件曲線。圖10，HH測(cè)試軟件中的參數(shù)RC大，實(shí)際HH放電器硬件電路的RC時(shí)間常數(shù)小，硬件曲線比軟件曲線更彎曲，應(yīng)該減小HH測(cè)試軟件中的參數(shù)RC，使軟件曲線的彎曲增大。圖11，減小RC，增大軟件曲線的彎曲，Vcc和Vp也可能要作一些調(diào)整，使軟件曲線和硬件曲線逐步重合。圖12，對(duì)應(yīng)這種圖形，當(dāng)HH放電器的待測(cè)電壓比較低時(shí)，萬(wàn)用表的電壓讀數(shù)小于顯示器的電壓讀數(shù)相差較小。當(dāng)待測(cè)電壓比較高時(shí)，萬(wàn)用表的電壓讀數(shù)不但小于顯示器上的電壓讀數(shù)，而且相差更大。圖13，先減小Vcc，軟件曲線右端向下移動(dòng)。軟件曲線移動(dòng)后，萬(wàn)用表的電壓讀數(shù)在左端和右端都小于顯示器的電壓讀數(shù)，在中間基本相等，應(yīng)減小RC，增大軟件曲線的彎曲。圖14，再減小Vp，使軟件曲線向下移動(dòng)，和硬件曲線逐步重合?；蛘邷p小RC和減小Vp交替進(jìn)行，使軟件曲線和硬件曲線逐步重合。這樣分析可能還太容易理解。下面用一個(gè)HH放電器調(diào)試實(shí)例，具體看一看實(shí)際調(diào)試過(guò)程。在調(diào)試的過(guò)程中，需要一個(gè)0~5V的可調(diào)直流電壓作為待測(cè)電壓，這可用一個(gè)直流穩(wěn)壓電源或電池并聯(lián)一個(gè)幾k的電位器分壓得到。HH放電器是一個(gè)電壓時(shí)間曲線測(cè)試儀，和電流沒(méi)有關(guān)系。在調(diào)節(jié)測(cè)試HH放電器時(shí)，把放電電流回路斷開(kāi)，或把放電電流調(diào)節(jié)為零。為了方便調(diào)節(jié)測(cè)試，可按圖16所示，在PCB的底面CUT處斷開(kāi)電路，在PCB正面焊上跳線針，調(diào)節(jié)測(cè)試HH測(cè)試軟件的參數(shù)時(shí)取掉跳線帽。按照?qǐng)D17連接好可調(diào)直流電壓和電壓表就可以開(kāi)始調(diào)試HH放電器了。在這個(gè)調(diào)試實(shí)例中，電壓表用的是勝利VC9806+的直流20V檔。萬(wàn)用表的電壓讀數(shù)是HH硬件的實(shí)際電壓，對(duì)應(yīng)前面的蘭色曲線。HH測(cè)試軟件在顯示器的電壓讀數(shù)是公式算出的測(cè)試電壓，對(duì)應(yīng)前面的紅色曲線。通過(guò)調(diào)試，要讓萬(wàn)用表的電壓讀數(shù)和顯示器的電壓讀數(shù)，在可測(cè)試的電壓范圍內(nèi)盡量相等。LM324在供電電壓Vcc為6V時(shí)，最大共模輸入電壓小于Vcc約1.5V~2V，即4.5V~4V。這里最大可測(cè)電壓是指鎳電池測(cè)試端的最大可測(cè)電壓。HH放電器只直接測(cè)量鎳電池測(cè)試端的電壓，不直接測(cè)量鋰電池測(cè)試端的電壓。在放電電流調(diào)節(jié)設(shè)置為1A時(shí)，鋰電池測(cè)試端是經(jīng)過(guò)歐電阻上約的降壓后，才接到鎳電池測(cè)試端進(jìn)行測(cè)量的。HH測(cè)試軟件中顯示的鋰電池電壓，實(shí)際上是鎳電池測(cè)試端的測(cè)試電壓加上壓降后算出的。HH測(cè)試試軟件的使用已經(jīng)有很多文章介紹了，這里不再多講。運(yùn)行HHHH放電器軟件，在硬件選項(xiàng)的參數(shù)設(shè)定中，把所有參數(shù)都設(shè)定為缺省值。為了使HH測(cè)試軟件能測(cè)試較低的電壓，在調(diào)試過(guò)程中可把參數(shù)COD設(shè)定為10。打開(kāi)設(shè)置電池名稱(chēng)，選定鎳電，并設(shè)定中止于10mV。點(diǎn)擊電壓表，把所有參數(shù)設(shè)定為缺省值。點(diǎn)擊選擇端口，打開(kāi)連接HH放電器硬件的串口。點(diǎn)擊放電曲線顯示窗口，點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，HH軟件的電壓表開(kāi)始顯示電壓讀數(shù)。調(diào)節(jié)可調(diào)直流電壓，待測(cè)電壓變化，萬(wàn)用表的電壓讀數(shù)和顯示器的電壓讀數(shù)都跟著變化。這時(shí)就可以開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)HH軟件參數(shù)了?？梢援?huà)一個(gè)表格，便于記錄比較數(shù)據(jù)。表格分為上下兩部分。抬頭看顯示器，上部分記錄顯示器的電壓讀數(shù)。低頭看萬(wàn)用表，下部分記錄萬(wàn)用表的電壓讀數(shù)。最后微調(diào)參數(shù)，可利用HH測(cè)試軟件的電壓檢測(cè)校準(zhǔn)程序進(jìn)行。點(diǎn)擊HH測(cè)試軟件的電壓表，顯示電壓檢測(cè)校準(zhǔn)窗口。把可調(diào)直流電壓連接在鎳電池測(cè)試端作為待測(cè)電壓，按照電壓檢測(cè)校準(zhǔn)程序的要求，把實(shí)際電壓，也就是萬(wàn)用表的電壓讀數(shù)，分別調(diào)整為900mV、950mV、1000mV、1050mV、1100mV，并相應(yīng)的點(diǎn)擊電壓檢測(cè)校準(zhǔn)窗口內(nèi)的實(shí)際電壓對(duì)應(yīng)按鈕。HH測(cè)試軟件根據(jù)對(duì)應(yīng)各個(gè)實(shí)際電壓測(cè)得的積分時(shí)間，算出測(cè)試電壓，也就是顯示器的電壓讀數(shù)。通過(guò)調(diào)整HH的范圍內(nèi)，VC9806+萬(wàn)用表直流20V檔的電壓讀數(shù)和顯示器的HH測(cè)試軟件電壓讀數(shù)，相差在1mV以?xún)?nèi)。HH放電器正常工作時(shí)，鋰電池測(cè)試端電壓為4V左右時(shí)的實(shí)際放電電流略大于3V左右時(shí)的實(shí)際放電電流。HH測(cè)試軟件在顯示器上的鋰電池電壓讀數(shù)，是鎳電池測(cè)試端的實(shí)際電壓加上左右的固定值算出的。這樣，當(dāng)鎳電池測(cè)試端的電壓調(diào)試準(zhǔn)確后，改變歐電阻的HH測(cè)試軟件參數(shù)值，不能消除鋰電池的測(cè)量誤差。當(dāng)4V左右的電壓調(diào)試準(zhǔn)確后，3V左右的實(shí)際電壓小于HH測(cè)試軟件的電壓讀數(shù)，或者3V左右的電壓準(zhǔn)確后，4V左右的實(shí)際電壓大于HH測(cè)試軟件的電壓讀數(shù)。HH測(cè)試軟件的調(diào)節(jié)參數(shù)，不能同時(shí)兼顧鎳電池測(cè)試端和鋰電池測(cè)試端的電壓測(cè)量精度。HH放電器的測(cè)試電壓，對(duì)溫度比較敏感，可能是放電電容C3隨溫度變化引起的。C3容量變化，使得充電到同一個(gè)電壓的時(shí)間變化，最后HH測(cè)試軟件根據(jù)測(cè)得的時(shí)間算出的測(cè)試電壓發(fā)生變化。為了減小溫度變化對(duì)RC電路的影響，可以考慮在電阻R3的支路中串聯(lián)一個(gè)溫度補(bǔ)償電阻，使RC時(shí)間常數(shù)基本不隨溫度變化。＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝電壓測(cè)量的原理是根據(jù)RC電路的充電電壓和時(shí)間的關(guān)系放電測(cè)量我以為是電流積分。如此也就僅供參考。cylaoshu發(fā)表于2009-12-2317:56積分電路是從信號(hào)處理的角度來(lái)說(shuō)的，當(dāng)電容兩端的電壓Vc3比Vcc小很多時(shí)，電容電流近似為Vcc/R，電容電壓近似為（∫（Vcc/R）dt）/C3=（1/（RC3））∫Vccdt。也就是說(shuō)，輸出信號(hào)Vc3是輸入信號(hào)Vcc的積分。＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝Vcc不穩(wěn)定是什么原因呢？bg8nbh發(fā)表于2009-12-2320:04串口電壓太低引起的。如果是usb轉(zhuǎn)串口，可換一個(gè)串口電壓高的轉(zhuǎn)換器試試。如果手里一時(shí)沒(méi)有合適的轉(zhuǎn)換器，可以試一試用一個(gè)大于6V的直流電源，串聯(lián)一個(gè)限流電阻后，連接到+Vcc端作為HH放電器的工作電源，限流電阻大小按限流電流十幾mA選擇。如接9V電源，可選擇200歐的限流電阻。＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝請(qǐng)問(wèn)老大，我剛裝的hh放電時(shí)指示燈閃，周期約5秒，但軟件上電壓顯示總是2mv,調(diào)整vp和TP時(shí)電壓顯示會(huì)變化，但仍是死數(shù)。請(qǐng)幫忙分析一下，放電電流調(diào)好了，電壓測(cè)量部分一直都沒(méi)辦法調(diào)試。著急啊！baodingliyong發(fā)表于2009-12-2320:56HH測(cè)試軟件的參數(shù)全部設(shè)定為缺省值。鎳電池測(cè)試端的電壓大于1V時(shí)，HH放電器硬件電路的+Vcc是多少？＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝需要一個(gè)0~5V的可調(diào)直流電壓作為待測(cè)電壓，哎，這個(gè)電壓怎么弄呢？最近訂了個(gè)，CUT處居然沒(méi)有放置跳針，商家卻說(shuō)已經(jīng)調(diào)試好的，不知道他是怎么弄的。sea2009發(fā)表于2010-1-1114:33雙路HH放電器上有兩個(gè)現(xiàn)成的可以用。不過(guò)要注意這兩個(gè)可調(diào)直流電壓不能負(fù)載電流，只能作為待測(cè)電壓，所以要把跳線帽取掉，或者0.5歐電阻暫時(shí)不焊接，使放電回路斷開(kāi)。HH測(cè)試軟件的參數(shù)調(diào)節(jié)完成后，再把放電回路接通，調(diào)節(jié)HH放電器的實(shí)際放電電流，這個(gè)電流不受HH測(cè)試軟件影響。把0~5V的可調(diào)直流電壓接到鎳電池測(cè)試端并用電壓表測(cè)量監(jiān)測(cè)，調(diào)節(jié)HH測(cè)試軟件中的參數(shù)，使萬(wàn)用表的電壓讀數(shù)和顯示器的電壓讀數(shù)相同。按照前面介紹的原理方法，一般可以在0.1V~4.5V的范圍，把顯示器的電壓讀數(shù)調(diào)節(jié)到和萬(wàn)用表的電壓讀數(shù)相差在1~2mV以?xún)?nèi)，而且是VC9806+這樣的精度比較高的萬(wàn)用表。不同的電腦用不同的HH測(cè)試軟件參數(shù)。用臺(tái)式機(jī)串口調(diào)試校準(zhǔn)的HH測(cè)試軟件參數(shù)，改用USB轉(zhuǎn)串口線時(shí)，即使轉(zhuǎn)換器串口線電壓滿(mǎn)足要求，一般也要重新調(diào)試校準(zhǔn)，因?yàn)镠H放電器對(duì)串口信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)間很敏感。HH放電器用臺(tái)式機(jī)和用筆記本的測(cè)試精度不會(huì)產(chǎn)生太大的差異。溫度變化對(duì)HH放電器的測(cè)試電壓影響比較大。＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝謝謝謝謝

已經(jīng)有了點(diǎn)初步的印象來(lái)調(diào)校了。

我的意思是HH和USB轉(zhuǎn)接線一起使用到臺(tái)式機(jī)和筆記本上，因?yàn)閱挝晃壹依锸褂玫氖遣煌碾娔X。溫度肯定要變化的哪，如冬天和夏天肯定溫差不同了，如何能更好的解決嗎？sea2009發(fā)表于2010-1-1808:51HH放電器的RC充電電路的電容C3隨溫度變化，使充電到同一個(gè)電壓的時(shí)間變化，HH測(cè)試軟件根據(jù)充電時(shí)間算出的測(cè)試電壓也變化。用熱風(fēng)吹或用手指頭接觸電容C3來(lái)改變C3的溫度，HH測(cè)試軟件在顯示器上的測(cè)試電壓就有變化。季節(jié)溫度變化比較大時(shí)，可以重新調(diào)試校準(zhǔn)HH測(cè)試軟件參數(shù)。也可以考慮用熱敏電阻來(lái)補(bǔ)償電容C3隨溫度的變化。溫度變化引起電容C3變化ΔC3，如果電阻R3也隨溫度變化ΔR3，并且ΔR3/R3=-ΔC3/C3，時(shí)間常數(shù)R3C3在一定范圍內(nèi)就不隨溫度變化。具體的做法就是串聯(lián)一個(gè)小熱敏電阻在R3支路中，在HH放電器PCB上，把Vc3的兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)斷開(kāi)，把熱敏電阻焊在Vc3的兩個(gè)焊接孔，并把熱敏電阻