郑州轻工业学院课程设计任务书题目简易5号电池恒流充电器专业电信09-1 学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容1．阅读相关科技文献。
2．学习protel软件的使用。
3．学会整理和总结设计文档报告。
4．学习如何查找器件手册及相关参数。
技术要求1.要求电路能够以恒定的电流对两节5号电池进行充电。
2.要求电路能够在电池充满的时候，自动切断电源。
3.要求电路能够显示电池是否充满。
主要参考资料1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2003完成期限：2011年7月1日指导教师签章：专业负责人签章：2010年6月27日简易5号电池恒流充电器摘要充电时，电能转换为化学能贮存在电池中，同时伴随找放热过程。
电池工作时，化学能转变为电能，实现向负荷供电，伴随吸热过程。
对于充电电池的方式一直是人们关心的焦点，正确、良好的充电方法可以确保电池的寿命。
5号电池简易充电器，是由整流电路，恒流可调电路，检测电压电路，充电显示电路四部分构成。
利用LM7812型三端稳压集成电路进行恒流充电，用555定时器构成多谢振荡器，控制二极管闪烁发光，当电池两端的电压逐渐增大时，555集成块的电势差逐渐降低，二极管发光逐渐变暗，当电池两端电压大于3V时，利用TL082通用的J-FET双运算放大器，通过与3V基准电压比较，输出高电平，继电器工作，开关吸合，充电断开，同时二极管发光，表示充满。
本充电器可实现电压，电流可调，实现不同用户的要求。
关键词整流稳压恒流可调电压可调充满自动断电目录第一章工作方案计 (5)第一节总体设计 (5)一系统组图 (5)第二章主要单元电路设计 (6)第一节整流电路 (6)第二节恒流可调电路 (7)第三节检测电压电路 (7)第四节充电显示电路 (10)第三章主要芯片简介 (13)第一节三端正电源稳压电路 (13)一概述 (13)二特点 (13)三7805引脚位配置及参数 (14)第二节NE555 (16)一概述 (16)二特点 (17)三NE555引脚位配置 (17)第三节TL082 (18)一特点 (18)二TL082引脚功能及内部结构图 (18)三TL082典型应用电路 (19)第四章基本元件简介 (19)第一节电阻器的选择 (20)一电阻的分类 (20)二合成膜电位器参数 (20)三多线圈电位器参数 (21)第二节电容的参数 (21)一铝电解电容 (21)二独石电容的特点 (22)第三节1N4001的技术参数 (23)一特点 (23)第四节SRD-12VDC-SL-C继电器参数 (23)第五章总结与体会 (23)参考文献 (25)附录一：元件清单 (26)附录二：设计总原理图 (28)第一章工作方案设计第一节总体设计一系统组成框图简易5号电池恒流充电器的总体框图如图1. 是由整流电路，恒流可调电路，检测电压电路，充电显示电路四部分构成完整的充电电路。
图1 简易电池自动可调恒流充电电路的总体框图变压器整流电路的功能是将电网中的220V交流电转换为合适的电流和电压信号，从而为后续电路提供信号。
恒流可调电路的功能是利用LM7812型三端稳压集成电路产生恒定的充电电流。
检测电压电路的功能是比较器，比较电池两端的电压，控制继电器工作，从而实现当电池充满电时能够自动切断电源。
充电显示电路的功能是利用555构成的多谢振荡器与发光二极管将电路充电状态和结束充电的状态显示出来。
稳压电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电压。
第二章主要单元电路设计第一节整流电路图2 整流电路变压器整流电路，其主要由变压器、二极管桥式电路、电容构成。
其中变压器采用常规的铁心变压器，并将电网中的220 V交流电变为20 V交流电，再通过二极管桥式电路进行整流和电容Cp3和C3滤波。
为了得到平滑的负载电压，一般取τd=RL≥(3~5)T/2,T为电源交流电压的周期，在整流电路内阻不太大和放电时间常数满足上式关系时，V输出=（1.1~1.2）V2。
电路仿真：第二节恒流可调电路图2 恒流可调电路恒流源由三端稳压集成块7812构成，它的地端末端0v，工作在悬浮状态。
充电时DC1两端接入1~2节电池，此时输入1脚电压为+24V，输出端2脚和3脚的电势差恒为12V，充电电流可由公式I充=12/R决定，所以，只有调节电阻器R的阻值就可以满足不同型号电池的充电要求，通过J2两端串联一个万用表来测试电流。
第三节检测电压电路图3 检测电压电路LM7805是固定式三端稳压集成电路，其标称输出电压为+5V，电阻R1与电位器R3组成分压器，分压点接在三端稳压集成块7805的地端GND2脚上，调节电位器R3改变集成块地端电位，故能改变电路的输出电压大小。
当电位器滑到最上端时，相当于2脚地端接地，输出电压等于集成块的标称输出电压5V。
滑动点下移，输出电压增大，最大可使输出达到10V，输出电压与电阻的分压的关系可表示为：输出=V （1+R3/R1）式中：V为7805的标称输出电压，即5V，当R3最大时，输出=5*（1+1000/1000）=10V。
LM7805输出端3脚经二极管D1~D3的正向管压降处理后即可得到3V~8V作业的稳压电压，经过电容Cp2滤波对外送出，作为基准电压。
通过调节基准电压可以对多节电池进行充电，当电池两端的电压低于基准电压时，TL082输出低电平，当电池充满达到3V时，输出高电平，从而控制继电器的开关。
电路仿真：假设电池电压为2.5V时，TL082输出1.53V，不足以使继电器工作。
假设电池充电电压达到3.1V时，TL082输出12.8V，继电器工作，吸合开关，使电源断开，充电结束。
第四节充电显示电路图4 充电显示电路显示部分由555 时基电路产生频率为0.4Hz，占空比为1/5的方波信号，驱动发光二极管发光。
本电路采用的是NE555集成块构成的多振荡器。
其电路运行包含两个过程：一是利用直流电源经电阻R7和R9对电容C p4 充电，二是经电阻R9放电过程。
通过这两个过程的交替运行，就可以在NE555集成电路的输出电路端Q产生脉冲信号。
其输出脉冲信号的频率f和占空间比q为：f=1/0.7（R7+2R9）C1=1/0.7（47KΩ+2*100KΩ）10uF≈0.4Hz q=R7/(R7+2R9)= 47KΩ/（47KΩ+2*100KΩ）≈1/5这样输出电路端产生脉冲信号来控制发光二极管的闪烁，由于发光二极管的导通电压为1.7~2.0V,所以在输出端加保护电阻，一般发光二级管导通后电流一般为10mA。
在充电时，继电器不工作，K1的1,2常闭开关接通，555芯片开始工作，在电池电压逐渐增大时，由于555的地端接电池的正极，导致电位的升高，发光二级管逐渐闪烁变暗。
当充满时，TL082输出高电压，继电器开始工作，常闭点断开，常开点闭合，555控制闪烁的二极管熄灭，K1的1,3闭合，D4发光，指示电池充满。
电路仿真：图a 充电中等效仿真图b 电池充满等效仿真第三章主要芯片简介第一节三端正电源稳压电路一概述：X78XX系列是三端正电源稳压电路，它的封装形式为T0-220。
它有一系列固定的电压输出，应用非常广泛。
每种类型由于内部电流的限制，以及过热保护和安全工作区的保护，使它基本是不会损坏。
如果能够提供足够的散热片，它们就能够提供大于1.5A的输出电流，虽然是按照固定电压值来设计的，但是当接入适当的外部器件后，就能获得各种不同的电压和电流。
二特点：（一）最大输出电流为1.5A（二）输出电压为5V；6V；8V；9V；10V；12V；15V；18V；24V。
（三）热过载保护（四）短路保护（五）输出晶体管安全工作区保护三7805引脚位配置及参数图9内部电路和引脚图第二节NE555一概述：NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同，而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。
二特点：（一）只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。
其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。
（二）它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑闸配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。
（三）其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。
（四）它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。
三NE555引脚位配置说明如下：图9内部电路和引脚图Pin 1 -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地。
Pin 2 -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。
触发信号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC 。
Pin 3 -当时间周期开始时，555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。
周期的结束输出回到O伏左右的低电位。
于高电位时的最大输出电流大约200 mA 。
Pin 4 -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位，即复位端。
它通常被接到正电源或忽略不用。
Pin 5 -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。
当定时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。
Pin 6 - 重置锁定并使输出呈低态。
当这个接脚的电压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。
Pin 7 -这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。
Pin 8(V +)-这是555个计时器IC的正电源电压端。
供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。
第三节TL082一特点：（一）TL082是一通用的J-FET双运算放大器。
其特点是：（二）较低的办入偏置电压和偏置电流；（三）输出设有短路保护电路；（四）输入级具有较高的输入阻抗；（五）内建频率补偿电路；（六）较高的压摆率:16V/us(典型值);（七）最大工作电压：Vccmax=+/-18V.二TL082引脚功能及内部结构图三TL082典型应用电路第四章基本元件简介第一节电阻器的选择一电阻的分类（一）金属膜电阻（型号：RJ）。
在陶瓷骨架表面，经真空高温或烧渗工艺蒸发沉积一层金属膜或合金膜。
其特点是：精度高、稳定性好、噪声低、体积小、高频特性好。
且允许工作环境温度范围大（-55～+125℃）、温度系数低（（50～100）×10-6/℃）。