一種溫控自動(dòng)斷電的智能充電器

武慶迪 馬玉凱 寇昌斌

A Smart Charger with Automatic Power Off Under Temperature Control

WU Qing-di， MA Yu-kai， KOU Chang-bin

【摘? 要】運(yùn)用51單片機(jī)執(zhí)行溫控自動(dòng)斷電程序，可以避免智能手機(jī)充電時(shí)充電器發(fā)熱對(duì)充電器造成的損壞。通過(guò)檢測(cè)充電過(guò)程中充電器溫度的變化情況，在51單片機(jī)程序基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電，并運(yùn)用單片機(jī)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)內(nèi)部識(shí)別裝置識(shí)別不同產(chǎn)品型號(hào)，調(diào)整電壓、電流達(dá)到產(chǎn)品的正常工作范圍，為用戶提供安全可靠的產(chǎn)品使用體驗(yàn)。

【Abstract】The 51 singlechip is used to implement the automatic power off program under temperature control， which can avoid the damage caused by the charger's heat to the charger when the smart phone is charging. By detecting the change of charger temperature during charging process， automatic power off is realized on the basis of 51 singlechip program， and the singlechip language is used to realize the internal identification device to identify different product models， adjust the voltage and current to reach the normal working range of products， so as to provide users with safe and reliable product use experience.

【關(guān)鍵詞】51單片機(jī);自動(dòng)斷電;充電器;內(nèi)部識(shí)別

【Keywords】51 singlechip; automatic power off; chargers; internal identification

【中圖分類(lèi)號(hào)】TM912? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）05-0166-02

1 引言

隨著當(dāng)今時(shí)代的不斷發(fā)展，生活質(zhì)量也隨之不斷提高，為追求方便快捷的生活方式，手機(jī)以獨(dú)特的快捷方式逐步走進(jìn)人們的視野，為人們提供了許多方便快捷服務(wù)，于是很快地成為人們的生活必需品。隨著手機(jī)的全面推廣，隨之而來(lái)的就是其相關(guān)產(chǎn)品的發(fā)展。充電器是手機(jī)必不可少的配件，為手機(jī)提供電能，其使用次數(shù)與手機(jī)使用不相上下。如何降低充電器充電過(guò)程中帶來(lái)的安全隱患必將成為社會(huì)面臨的問(wèn)題。

大部分的手機(jī)使用者在手機(jī)等電子設(shè)備充電時(shí)都不注意充電器的溫度變化以及充滿電后不能及時(shí)取下設(shè)備拔除充電器，在這種電池飽和狀態(tài)下繼續(xù)充電造成充電器發(fā)熱產(chǎn)生損壞甚至是爆炸等更嚴(yán)重的危害。雖然目前市面手機(jī)產(chǎn)商都聲稱(chēng)自己的手機(jī)充電器已具備自動(dòng)斷電的功能，但充電器和數(shù)據(jù)線在長(zhǎng)時(shí)間連接電源時(shí)易造成發(fā)熱損壞甚至發(fā)生爆炸產(chǎn)生火災(zāi)。

為此，我們?cè)O(shè)計(jì)一款能夠在充電器工作的狀態(tài)下檢測(cè)充電器溫度，當(dāng)溫度達(dá)到危險(xiǎn)值而自動(dòng)斷電的手機(jī)充電器，避免了對(duì)充電器以及使用者的危害。

2 方案設(shè)計(jì)以及硬件組成

2.1 方案設(shè)計(jì)

現(xiàn)有的自動(dòng)斷電充電器不見(jiàn)其功能，手機(jī)爆炸事件屢見(jiàn)不鮮，其原因大多是電池本身，鋰電池長(zhǎng)時(shí)間充電出現(xiàn)過(guò)度飽和，產(chǎn)生較大電流。特此設(shè)計(jì)本產(chǎn)品為降低因手機(jī)充電溫度過(guò)高引發(fā)的安全事故危險(xiǎn)，提高人們的信賴度。本設(shè)計(jì)采用STC89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器，溫度傳感器來(lái)測(cè)量溫度，與固態(tài)繼電器合用。當(dāng)溫度達(dá)到額定溫度時(shí)，溫度傳感器將信息傳給固態(tài)繼電器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電功能。此時(shí)系統(tǒng)也會(huì)將溫度顯示在4位7段數(shù)碼管上。人們能夠直接觀測(cè)到充電時(shí)的電壓、電流、溫度等指數(shù)，大大降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，更好地為社會(huì)群體服務(wù)。

2.2 硬件組成

2.2.1 繼電器

使用固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)電路內(nèi)部的自動(dòng)通斷控制。該零件與溫度傳感器和智能芯片連接配合工作，檢測(cè)充電器工作溫度，當(dāng)工作溫度正常時(shí)，繼電器1，3引腳有電流通過(guò)并處于“常開(kāi)狀態(tài)”繼電器導(dǎo)通，充電器正常工作;當(dāng)充電器溫度升高達(dá)到危險(xiǎn)數(shù)值后，繼電器1，3引腳無(wú)電流通過(guò)且繼電器轉(zhuǎn)化為“常閉狀態(tài)”，使電路斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)斷電。防止充電器工作時(shí)因溫度過(guò)高自燃引起不必要的火災(zāi)。

2.2.2 智能芯片

智能芯片使用51單片機(jī)，此芯片運(yùn)用廣泛。配合充電器內(nèi)部變壓器上的溫度傳感器監(jiān)控充電器的內(nèi)部溫度，監(jiān)測(cè)充電器工作過(guò)程中電流、電壓的變化，通過(guò)四位數(shù)碼管顯現(xiàn)出來(lái)便于查看，最重要就是檢測(cè)充電對(duì)象機(jī)型及相關(guān)信息使充電器適用充電對(duì)象。

2.2.3 四位數(shù)碼管

用于顯示充電器工作時(shí)的電壓、電流、功率、實(shí)時(shí)溫度、充電百分比，以此來(lái)查看充電器工作時(shí)的各種工作狀態(tài)。

2.2.4 熱敏電阻溫度傳感器

熱敏電阻阻值隨電阻所受溫度變化而變化，當(dāng)熱敏電阻溫度低時(shí)阻值低，電阻兩側(cè)電壓低;當(dāng)熱敏電阻溫度升高時(shí)阻值隨之升高，電阻兩側(cè)電壓上高。熱敏電阻緊貼于充電器變壓器，用于監(jiān)測(cè)充電器內(nèi)部的溫度，與固態(tài)繼電器合用。當(dāng)溫度升高到達(dá)一定數(shù)值，固態(tài)繼電器工作，然后進(jìn)行斷電。

2.2.5 EE16高頻變壓器

對(duì)比各類(lèi)變壓器后選擇EE16高頻變壓器。EE16高頻變壓器具有尺寸小、價(jià)格便宜、可靠性高的特點(diǎn)。EE型變壓器是基本型的鐵氧體磁芯，性能穩(wěn)定，成本低，電流大。當(dāng)充電器接入220V電壓后EE16變壓器對(duì)輸入電壓進(jìn)行降壓處理，通過(guò)智能芯片識(shí)別機(jī)型輸出適合手機(jī)充電電壓的信號(hào)，變壓器將220V電壓降至正常工作電壓進(jìn)行安全充電。

2.2.6 檢機(jī)按鈕

該功能可以查詢手機(jī)的廠商信息，來(lái)判別手機(jī)的真?zhèn)危苑郎秸謾C(jī)充電帶來(lái)的不安全事故。同時(shí)該系統(tǒng)還可以計(jì)算電池的充放電次數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)判斷電池是否還可以繼續(xù)使用（查詢充放電次數(shù)可按鍵5s以上查詢）。

3 電路工作原理

原理：充電器連接220V直流電壓VCC，當(dāng)熱敏電阻阻值發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生電信號(hào)，電信號(hào)通過(guò)三極管反向放大至繼電器1引腳。當(dāng)溫度正常時(shí)熱敏電阻R阻值小，繼電器1，3引腳有電流通過(guò)，開(kāi)關(guān)處于“常開(kāi)狀態(tài)”電路導(dǎo)通，充電器正常工作;當(dāng)溫度上高熱敏電阻R阻值升高，繼電器1，3引腳無(wú)電流經(jīng)過(guò)，開(kāi)關(guān)處于“常閉狀態(tài)”電路斷開(kāi)停止工作。

4 器件的安裝及調(diào)試

利用dxp畫(huà)出部分原理圖的PCB圖，做出電路板，然后進(jìn)行元器件焊接，接著進(jìn)行調(diào)試工作。調(diào)試儀器、儀表主要有：電壓源、萬(wàn)能表、示波器等。測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

5 使用說(shuō)明

將充電器與手機(jī)、插孔連接，通過(guò)檢機(jī)功能識(shí)別充電對(duì)象手機(jī)信息調(diào)整充電器變壓器為適合充電對(duì)象的正常電壓、電流，然后開(kāi)始正常工作，數(shù)值、數(shù)據(jù)通過(guò)智能芯片傳輸至充電器外部的四位數(shù)碼管顯示出工作時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。當(dāng)充電器長(zhǎng)時(shí)間工作溫度升高時(shí)，熱敏電阻溫度傳感器阻值開(kāi)始升高，電壓隨之升高，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定值后，繼電器1，3引腳無(wú)電流通過(guò)，繼電器觸角處于“常閉狀態(tài)”，電路斷開(kāi)，當(dāng)溫度下降到設(shè)定安全數(shù)值后電路開(kāi)始恢復(fù)工作。

6 結(jié)論

市面上的普通插頭只存在通斷電功能，充電器的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作導(dǎo)致發(fā)熱損壞甚至對(duì)使用者造成危險(xiǎn)的問(wèn)題無(wú)法解決。通過(guò)此產(chǎn)品可以避免因?yàn)槌潆娖鏖L(zhǎng)時(shí)間工作而導(dǎo)致發(fā)熱現(xiàn)象進(jìn)而引發(fā)的一些危險(xiǎn)事故，而且充電器還具有涓流自動(dòng)斷電功能，消除了充電完成后涓流對(duì)充電器、數(shù)據(jù)線等的損害，功能進(jìn)行了豐富化，減少了過(guò)充電及溫度過(guò)高對(duì)電器以及使用者帶來(lái)的危險(xiǎn)。

本設(shè)計(jì)產(chǎn)品操作簡(jiǎn)單，適用于各類(lèi)人群。只需要使用前按動(dòng)檢機(jī)按鈕，充電器即可正常工作，無(wú)需煩瑣步驟，而且具有自動(dòng)斷電功能，為使用者提供方便快捷的同時(shí)，避免了對(duì)充電器以及使用者的危害。

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