HH放電器基本原理和調(diào)試分析

1、HH 放電器基本原理和調(diào)試分析popkidHH 放電器實質(zhì)上是一個電壓時間曲線記錄儀。 電壓測量的原理是根據(jù) RC 電路 的充電電壓和時間的關(guān)系，由測得的充電時間算出待測電壓。圖1是 HH 放電器的 RC充電電路，時間常數(shù)為 R3C3=2200ms。Vcc是一個穩(wěn) 定電壓，三極管 Q3控制電容 C3的充電放電。 Q3導(dǎo)通時， C3通過 Q3放電，放電 時間由 HH 軟件中的硬件選項參數(shù)設(shè)定中的 COT 決定。 Q3 截止時，穩(wěn)定電壓 Vcc 通過電阻 R3 向電容 C3 充電。當 C3 兩端的電壓 Vc3 充電到待測電壓 Va 時，運放 LM324 構(gòu)成的比較器翻轉(zhuǎn)， 這時通過串口向計算機輸出

2、一個脈沖信號， 由此得到 C3 兩端的電壓 Vc3 充電到待測電壓 Va 的時間，再由這個時間算出這時電容 C3 兩端的 電壓 Vc3，相應(yīng)就可以得到待測電壓 Va。圖 2 是 HH 放電器正常工作時， RC 電路充放電的電壓波形。 雙路 HH 放電器有 2 路待測電壓。 2 路測試電路共用一個 RC 充電電路，每路有各自獨立的比較器。當 每路的比較器都翻轉(zhuǎn)后， 計算機通過串口輸出一個信號使 Q3導(dǎo)通，電容 C3 通過 Q3 放電。結(jié)束放電后，計算機通過串口輸出一個信號使 Q3 截止，C3 又開始充電，如 此反復(fù)充電放電，從而得到待測電壓 Va 的電壓時間曲線。HH 測試軟件只能從 HH 硬件

3、電路實時測得一個測量值，就是電容 C3 充電到比較器 翻轉(zhuǎn)時的充電時間 t，而電容 C3兩端的電壓 Vc3 是由這個時間算出來的：Vc3=Vcc（1e（-t /RC）公式中， e是自然常數(shù)， -t /RC 是指數(shù)。 RC=R3*C3=2200ms，是時間常數(shù)，由 手動輸入到 HH 測試軟件的硬件選項參數(shù)設(shè)定中。 Vcc 是穩(wěn)定電壓， 也是手動輸入到 HH 測試軟件的硬件選項參數(shù)設(shè)定中。圖 3 是根據(jù)上面公式畫出的電壓時間曲線， 是 RC 充電電路在一個充電周期的電 壓時間曲線。注意，這個曲線在 HH 測試軟件中是以公式的形式存在的，不是 HH 測試軟件在顯示器上畫出的電壓時間曲線。每個充電周期

4、的電壓時間曲線上有一個 點的電壓和待測電壓相等，每個充電周期的這些點連起來，才是 HH 測試軟件在顯 示器 上畫出的電壓時間曲線。在 HH 測試軟件中，為了提高實際測量精度， 對上面 RC 充電電路的電壓時間曲 線公式作了一些修正，并且公式中各個參數(shù)可以在軟件中調(diào)節(jié)改變，詳細推導(dǎo)起來 比較繁雜，這里只從測試調(diào)節(jié)的角度作一些說明，以便能對 HH 放電器的實際調(diào)試 有所指導(dǎo)，避免盲目。在 HH 測試軟件中，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)合圖形逐步說明。以后，把 HH 測試軟件中以公式形式存在的充電 電壓曲線稱為軟件曲線，并用紅色曲線畫出。

5、動。圖 4， Vcc 增大，軟件曲線的右端向上移動； Vcc 減小，軟件曲線的右端向下移圖 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，整個軟件曲線向上移動， Vp 減少，整個軟件曲線向下移動圖 7，Tp 增大，整個軟件曲線向左移動， Tp 減少，整個軟件曲線向右移動圖 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。這里簡單解釋一下，軟件曲線被切掉的部分，對應(yīng)的電壓為零， 其他沒有被切的部分， 不受影響，軟件曲線沒有變化。 COD 這個參數(shù)是用來設(shè)定 HH 放電器的最小可測電壓的。HH 放電器的硬

6、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 測試軟件的硬件選項參數(shù)設(shè)定中， COT變化時，硬件 RC電路的放電 時間會改變，相應(yīng)的會影響硬件 RC 電路的充電電壓的初始值。 COT 減小時，放電 時間減小，電容放電量減少， 充電時的電壓初始值增大， 硬件 RC 電路的充電電壓曲 線的左端起始點向上移動。 COT 增大時，放電時間增大，電容放電量增多，充電時 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向下移動。 HH 測試軟件中的其他參數(shù)變化時，對硬件 RC電路的充電曲線沒有影響。只要 COT 參數(shù)不 變，HH 硬件電路正常工作后，硬件 RC

7、電路的充電曲線是不變的。以后，把硬件 RC 電路的充電曲線稱為硬件曲線，并用蘭色曲線畫出，見圖9。HH 放電器的硬件電路中， 元件的實際值和標稱值總有一些誤差， 運放的輸入等 效電阻不能準確的知道，實際三極管截止時并不是一個完全斷開的理想開關(guān)， Vcc 也會有誤差，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 測試軟件后，由公式算出的 HH 測試軟件中的軟件曲線，和實際硬件電路的硬件曲 線可能不是重合的，需要經(jīng)過調(diào)試后才能重合。軟件曲線和硬件曲線重合時， HH 測試軟件中的軟件測試電壓和硬件電路的實際 測量電壓才能相等，沒有誤差。 HH 硬件電路正常工作時，硬件曲線是不變的。

8、軟件 曲線可以通過調(diào)節(jié) HH 測試軟件中的參數(shù) Vcc，RC，Vp ，Tp 等來改變。 Vcc 變化， 曲線的右端上下移動； RC變化，曲線的彎曲改變； Vp 變化，曲線上下移動； Tp 變 化，曲線左右移動。這樣，通過軟件曲線的變化，可以使軟件曲線和硬件曲線重合。 從而使 HH 測試軟件中的軟件測試電壓讀數(shù)，即顯示器上的電壓讀數(shù)，和用萬用表 實際測量的電壓讀數(shù)相等。HH 放電器調(diào)試的過程， 就是通過調(diào)節(jié) HH 測試軟件中的參數(shù)使軟件曲線和硬件 曲線重合的過程。下面用一些簡單的示意圖介紹一下調(diào)試方法。圖中，紅色曲線表 示 HH 測試軟件中， 由 RC 充電電壓公式算出的軟件曲線， 蘭色曲線表示

9、 HH 硬件電 路中， RC 充電實際電壓波形的硬件曲線。圖 10 ， HH測試軟件中的參數(shù) RC大，實際 HH放電器硬件電路的 RC時間常數(shù)小， 硬件曲線比軟件曲線更彎曲， 應(yīng)該減小 HH測試軟件中的參數(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 ，對應(yīng)這種圖形，當 HH 放電器的待測電壓比較低時，萬用表的電壓讀數(shù) 小于顯示器的電壓讀數(shù)相差較小。當待測電壓比較高時，萬用表的電壓讀數(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。軟件

10、曲線移動后，萬用表的電壓讀數(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，和硬件曲線逐步重合?；蛘邷p小RC和減小 Vp 交替進行，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。面用一個 HH 放電器調(diào)試實例，具體看一看實際調(diào)試過程在調(diào)試的過程中， 需要一個 05V 的可調(diào)直流電壓作為待測電壓， 這可用一個直 流穩(wěn)壓電源或電池并聯(lián)一個幾 k 的電位器分壓得到。 HH 放電器是一個電壓時間曲線 測試儀，和電流沒有關(guān)系。在調(diào)節(jié)測試 HH 放電器時，把放電電流回路斷開，或把放電電流調(diào)節(jié)為零。為了方便調(diào)節(jié)測試

11、，可按圖 16 所示，在 PCB 的底面 CUT 處斷 開電路，在 PCB 正面焊上跳線針，調(diào)節(jié)測試 HH 測試軟件的參數(shù)時取掉跳線帽。按照圖 17連接好可調(diào)直流電壓和電壓表就可以開始調(diào)試 HH 放電器了。在這個 調(diào)試實例中，電壓表用的是勝利 VC9806+的直流 20V 檔。萬用表的電壓讀數(shù)是 HH 硬件的實際電壓， 對應(yīng)前面的蘭色曲線。 HH 測試軟件在顯示器的電壓讀數(shù)是公式算 出的測試電壓，對應(yīng)前面的紅色曲線。通過調(diào)試，要讓萬用表的電壓讀數(shù)和顯示器 的電壓讀數(shù)，在可測試的電壓范圍內(nèi)盡量相等。 LM324 在供電電壓 Vcc 為 6V 時， 最大共模輸入電壓小于 Vcc 約 1.5V2V

12、，即 4.5V4V 。這里最大可測電壓是指鎳電 池測試端的最大可測電壓。 HH 放電器只直接測量鎳電池測試端的電壓， 不直接測量 鋰電池測試端的電壓。在放電電流調(diào)節(jié)設(shè)置為 1A 時，鋰電池測試端是經(jīng)過 2.2 歐電 阻上約 2.2V 的降壓后，才接到鎳電池測試端進行測量的。 HH 測試軟件中顯示的鋰 電池電壓，實際上是鎳電池測試端的測試電壓加上 2.2V 壓降后算出的HH測試試軟件的使用已經(jīng)有很多文章介紹了，這里不再多講。運行 HHHH 放電器軟件，在硬件選項的參數(shù)設(shè)定中，把所有參數(shù)都設(shè)定為缺省 值。為了使 HH測試軟件能測試較低的電壓， 在調(diào)試過程中可把參數(shù) COD設(shè)定為 10 打開設(shè)置電池

13、名稱，選定 1.2V 鎳電，并設(shè)定中止于 10mV。點擊電壓表，把所有參數(shù)設(shè)定為缺省值。點擊選擇端口，打開連接 HH 放電器硬件的串口。點擊放電曲線顯示窗口，點擊開始按鈕， HH 軟件的電壓表開始顯示電壓讀數(shù)。 調(diào)節(jié)可調(diào)直流電壓，待測電壓變化，萬用表的電壓讀數(shù)和顯示器的電壓讀數(shù)都 跟著變化。這時就可以開始記錄數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié) HH 軟件參數(shù)了?？梢援嬕粋€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)。低頭看萬用表，下部分記錄萬用表的電壓讀數(shù)。最后微調(diào)參數(shù)，可利用 HH 測試軟件的電壓檢測校準程序進行。點擊 HH 測試 軟件的電壓表，顯示電壓檢測校準窗口。把可

14、調(diào)直流電壓連接在鎳電池測試端作為 待測電壓，按照電壓檢測校準程序的要求，把實際電壓，也就是萬用表的電壓讀數(shù)， 分別調(diào)整為 900mV、950mV、1000mV、1050mV、1100mV，并相應(yīng)的點擊電壓檢測 校準窗口內(nèi)的實際電壓對應(yīng)按鈕。 HH 測試軟件根據(jù)對應(yīng)各個實際電壓測得的積分時 間，算出測試電壓，也就是顯示器的電壓讀數(shù)。通過調(diào)整 HH 測試軟件的參數(shù)，使 實際電壓和測試電壓相等。這個調(diào)試實例的結(jié)果是：鎳電池測試端在 0.1 V4.5V 的 范圍內(nèi)， VC9806+萬用表直流 20V 檔的電壓讀數(shù)和顯示器的 HH測試軟件電壓讀數(shù)， 相差在 1mV 以內(nèi)。HH放電器正常工作時，鋰電池測試

15、端電壓為 4V 左右時的實際放電電流略大于 3V 左右時的實際放電電流。 HH 測試軟件在顯示器上的鋰電池電壓讀數(shù)，是鎳電池 測試端的實際電壓加上 2.2V 左右的固定值算出的。這樣，當鎳電池測試端的電壓調(diào) 試準確后，改變 2.2歐電阻的 HH 測試軟件參數(shù)值，不能消除鋰電池的測量誤差。當 4V 左右的電壓調(diào)試準確后， 3V 左右的實際電壓小于 HH 測試軟件的電壓讀數(shù)，或 者 3V 左右的電壓準確后， 4V 左右的實際電壓大于 HH 測試軟件的電壓讀數(shù)。 HH 測 試軟件的調(diào)節(jié)參數(shù)，不能同時兼顧鎳電池測試端和鋰電池測試端的電壓測量精度。HH放電器的測試電壓，對溫度比較敏感，可能是放電電容 C

16、3隨溫度變化引起 的。 C3容量變化，使得充電到同一個電壓的時間變化，最后 HH 測試軟件根據(jù)測得 的時間算出的測試電壓發(fā)生變化。為了減小溫度變化對 RC電路的影響，可以考慮在 電阻 R3的支路中串聯(lián)一個溫度補償電阻，使 RC時間常數(shù)基本不隨溫度變化。電壓測量的原理是根據(jù) RC電路的充電電壓和時間的關(guān)系 放電測量我以為是電流積分。如此也就僅供參考。cylaoshu 發(fā)表于 2009-12-23 17:56積分電路是從信號處理的角度來說的，當電容兩端的電壓Vc3比 Vcc 小很多時，電容電流近似為 Vcc/R，電容電壓近似為（ Vcc/R）dt）/C3=（1/（RC3） Vcc dt 。也就是說

17、，輸出信號 Vc3是輸入信號 Vcc的積分。Vcc不穩(wěn)定是什么原因呢？bg8nbh 發(fā)表于 2009-12-23 20:04串口電壓太低引起的。如果是 usb 轉(zhuǎn)串口，可換一個串口電壓高的轉(zhuǎn)換器試試。如 果手里一時沒有合適的轉(zhuǎn)換器，可以試一試用一個大于 6V的直流電源，串聯(lián)一個限 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。請問老大，我剛裝的 hh放電時指示燈閃，周期約 5秒，但軟件上電壓顯示總是 2mv, 調(diào)整 vp 和TP時電壓顯示會變化，但仍是死數(shù)。請幫忙分析一下，放電電流調(diào)好了， 電壓測量部分一

18、直都沒辦法調(diào)試。著急啊！ baodingliyong 發(fā)表于 2009-12-23 20:56HH測試軟件的參數(shù)全部設(shè)定為缺省值。鎳電池測試端的電壓大于1V時， HH放電器硬件電路的 +Vcc是多少？需要一個 05V的可調(diào)直流電壓作為待測電壓，哎，這個電壓怎么弄呢？ 最近訂了個， CUT處居然沒有放置跳針， 商家卻說已經(jīng)調(diào)試好的， 不知道他是怎么弄 的。sea2009 發(fā)表于 2010-1-11 14:33雙路 HH放電器上有兩個現(xiàn)成的可以用。 不過要注意這兩個可調(diào)直流電壓不能負載電 流，只能作為待測電壓，所以要把跳線帽取掉，或者 0.5 歐電阻暫時不焊接，使放 電回路斷開。 HH測試軟件的參

19、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 實際放電電流，這個電流不受 HH測試軟件影響。把 05V 的可調(diào)直流電壓接到鎳電池測試端并用電壓表測量監(jiān)測，調(diào)節(jié) HH測試軟件 中的參數(shù)，使萬用表的電壓讀數(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 0.1V4.5V 的范圍，把顯示器的電壓讀數(shù)調(diào)節(jié)到和萬用表的電壓讀 數(shù)相差在 12mV以內(nèi)，而且是 VC9806+這樣的精度比較高的萬用表。 不同的電腦用不同的 HH測試軟件參數(shù)。 用臺式機串口調(diào)試校準的 HH測試軟件參數(shù)， 改用 USB轉(zhuǎn)串口線時，即使轉(zhuǎn)換器串口線電壓滿足要求，一般也要重新調(diào)試校準， 因為 HH放電器對串口

20、信號轉(zhuǎn)換時間很敏感。 HH放電器用臺式機和用筆記本的測試精 度不會產(chǎn)生太大的差異。溫度變化對 HH放電器的測試電壓影響比較大。謝謝謝謝 已經(jīng)有了點初步的印象來調(diào)校了。我的意思是 HH和 USB轉(zhuǎn)接線一起使用到臺式機和筆記本上， 因為單位我家里使用的 是不同的電腦。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 2010-1-18 08:51HH放電器的 RC充電電路的電容 C3隨溫度變化，使充電到同一個電壓的時間變化， HH測試軟件根據(jù)充電時間算出的測試電壓也變化。 用熱風吹或用手指頭接觸電容 C3 來改變 C3 的溫度，HH測試軟件在顯示器上的測試電壓就有變化。 季節(jié)溫度變化比較 大時，可以重新調(diào)試校準 HH測試軟件參數(shù)。也可以考慮用熱敏電阻來補償電容 C3 隨溫度的變化。溫度變化引起電容 C3 變化 C3，如果電阻 R3也隨溫度變化 R3， 并且 R3/R3