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摘 要：电脑钥匙是微机防误操作装置的主要部件，因移动工作性质采用的蓄电池储能方式，在长期热浮充中极易老化损坏，给程序执行带来严重影响，造成极大经济损失。我们为此研制的多功能充电控制器，利用智能手段判别、投切、限时，将应急快充和每日充电2小时相结合，既保证有足够电能供给，又大幅度延长电能钥匙使用寿命，有效促进五防工作贯彻执行，同时节约大量资经。
关键词：电脑钥匙；热浮老化；充电控制；延长寿命
1 概 述
在电力系统中，广泛应用的微机防误操作装置内及其重要的组成部件——电脑钥匙，担负着按模拟操作记录程序，又执行着按操作票流程开锁的监护重责，避免了误操作事故的发生，大大提高了安全可靠性。
但由于电脑钥匙必须流动开锁，所以是携带式工作仪器。为此，现在各厂家都设计为蓄电池储能，用时取下，不用即回放充电的方式。这样虽然能保证使用时有足够电量，但不间断充电，将使使蓄电池隔、镍、锂及其化学材料处于长期热饱和状态，必然老化衰减增快，寿命大幅缩短。更严重的是，当仪器出现异常时，现场人很难判断是主体还是电池损坏，为防止操作出错，往往弃之不用，这样一是给工作造成严重影响，二是数千元一台的仪器重购，也造成极大的经济损失。
针对上述问题，我们兼顾能量、寿命、应急等多方因素，研究设计了以比较判断，快充和限充，热机和冷机兼顾待用的的多功能充电控制器。下面，我们将对该仪器结构和实施电路进行介绍。
2 仪器结构
多功能充电充电器器分电脑钥匙本体和控制电源两大部分，具体结构如图一所示。
图1 充电控制器结构
图1左侧是在电脑钥匙组合体，其中设有蓄电池和基准电压，两者电压随时在集成运放构成的判别电路中进行比较，电量足时，可正常工作，当电量下降到一定程度，则发出缺电指示信号，同时充电控制器接通脉动电源及时充电，当电量充足后，控制器受比较器指令又断开，停止充电，这是一个全自动过程。
框图右侧则是电源控制部分，其中220V交流电源经降压、整流等处理，变成脉动和直流电源，其中脉动电源可做应急输出，直接供给快速充电；直流则供给智能时钟芯片等做工作电源，经校、定时处置后，输出控制信号，定期启动和关闭电源，使在待机状态，每天既保证但又限制充电两个小时，这样，达到使用时有足够电量，但多数时间处于冷机状态，不浮充，不过热，由此大幅度延长使用寿命。
3 电路原理
根据图1多功能充电器结构框架，我们作了实施电路设计。结构上也分两大部分：一是蓄电池和充电判断电路，如图2，；二是进行定、限时的控制电路，如图3。下面，我们将结合电路图逐一介绍。
3.1 蓄电池及充电判断电路
请见图2，随着电脑钥匙的移动使用，所带蓄电池Ec的存储电量应随机测试判断，出现缺电状况时要快速报警，以便及时补充电能，避免影响防误操作程序的正常执行。
图2 蓄电池及充电判断电路
图2中，四联通讯插座CZ1接收充电器来的四个信号：1为公共地，2是直通脉动电源，3则是时控脉动电源，4为直流稳压电源。首先是公共地经1针与各个组件地线相连接，其次是直通脉动电源经2针送往继电器J1常开结点J1-1等待。图中电阻R1和稳压二极管D1构成基准电压，接往HA1741集成运放IC1的同向输入端3，R2与R3对蓄电池Ec提供的工作电压进行分压，供往IC1的反相输入端2，几者构成电压比较判断器。当Ec 电量充足，则电压U2＞U3，IC1截止，后续电路截止；当Ec 电量下降，则U2＜U3，IC1翻转，第6脚输出高电平，使控制电路的晶体管BG1导通，继电器J1啟动，常开结点J1-1闭合，接通等待的直通脉动电源，给蓄电池Ec及时充电。同理，当Ec电量上升，使电压U2＞U3后，IC1又翻回截止，停止充电。不难看到，从比较、判断、控制器件的启动关闭，整个是全自动化过程。
3.2 脉动电源及时钟控制电路
请看图3,下部220V交流电在电源开关K8合上时，传送给变压器B降压，然后分两路输出：一路经D2半波整流，利用50Hz市电的剩余半波脉充形成较强的脉动电流，又分两路，分别送往输出插座CZ2的第2和第3针，与继电器J1和J2的常开结点J1-1及J2-1串联，做充电等待。当电脑钥匙不论在使用还是在待机状态中，以IC1为中心的比较电路判断缺电时，J1启动，J1-1导通，予以灵动、及时地充电。J2-1则是定时充电线路，后面将详细介绍。
另一路则经D3-6桥式整流，电容C1滤波，WY集成块稳压，尔后再分两路：一路直送输出插座第四针等待；另一路则经R6、R7分压，接往时钟芯片13、14脚作工作电源。
由上可见，变压器副边之后，成功地做了四组电源输出，为实现多功能充电控制准备了条件。
图3、脉动电源及时钟控制电路
图3上部分有一个很重要的元件——CY-56型时钟芯片IC2。IC2是一个智能化器件，它含有晶振、分频、存储等硬件电路，也经软件编程，对秒、时、分、周等进行迭加计算，并可作校时和定时设置。其中功能开关K5管校时，K6管定时，K1-3为秒、时、周数控开关，操作时，一只手按功能开关，另一只手按数控开关，眼睛盯住显示屏数字，在达到满意值时，再停止调节。K4和K7则是消除更改辅助开关。
时钟芯片IC2具有6段以上通断功能供作选择，时间精确到每一分钟，所以，什么时间开，什么时间关，充电多长时间合适，都可以满意设置。在做好周、时、分设置后，将完全进入自动化控制。
例如，我们可以选择每天8:30开启，充电两个小时，即10:30关断，也可做其它和分段选取。时间到达后，会准确启动和停机。
当开启的时间到达时，IC2的3脚输出高电平，使复合功放BG2-3导通，继电器J2启动，常开结点J2-1闭合，将等待的脉动电压送给输出插座CZ2第3针脚，若已有电缆连通电脑钥匙输入插座CZ1同一插针，将形成两小时控制充电。又当停电时间到达时，IC1第3脚失电，BG2-3截止，继电器J2关闭，结点断开，停止充电。 以上的导通截止，实现了完整的自动化时控过程。而该过程也做到了在待机状态下每天都补充充电两小时，既保证有充足电量，同时也避免了长期带电热浮充方式。以一天为计，停机时间所占比例为：：
（24－2）÷24×100﹪＝92﹪
即有92﹪的时间都处于冷机状态，由此将大幅减少对蓄电瓶的老化损伤，有效延长电脑钥匙的使用寿命。如原两年左右因蓄电池损坏的电脑钥匙，现5年以上仍可应用。
在图2、3中，输入输出插座CZ1和CZ2的第四针脚，还从稳压器WY的输出端引了一个直流电源，经开关K9控制，是当在电力仪器工作电源出问题时，作替补措施，起应急作用。这是在不改主电路，不增大投资的情况下，巧妙地增加另一功能。
在图2和图3中，因两段仪器串联工作，故同一条支线上的两个发光管点亮将表示同样的工作状态，如 Fg1和Fg4指示直充电线路工作；Fg2和Fg5指示时控线路工作；Fg3和Fg6指示直流电线路工作；而Fg7则指示电源工作。
智能冷热机充电延寿控制器外观结构如图4所示，按照各键功能指示调节使用即可。将电源插头插入220V交流电，仪器内部进行降压、整流、滤波等处理，做出多路电源等待和供给时控器件工作使用。时间控制器在按住“校”和“周、时、分”对应键即可做北京时间校准，而按住“定”和“周、时、分”对应键即可提前设置充电起止时间。如前所述，设置好8:30——10:30后，仪器自动走时，当到达8:30即开启，而到达10:30又会自动关闭。
仪器中的“消复”键是在调节过程中取消或恢复设置，“状态”键则是结合光标移动，对仪器采用常开、常闭、时控状态的选择，因为我们要作时间控制，所以，将光标移到了“控”字脚下。
图4 充电控制器实物图
充电控制器设有“电源”开关，根据需要，可方便地进行操作控制。
本智能冷热机充电延寿控制器设有四针“输出”插座，与电脑钥匙四针“输入”插座相对应，只需经信号线将两座相联，即可投入工作。
仪器中的四个指示灯点亮时，分别为：“电源”表示交直流工作正常；“快充”表示电脑钥匙缺电，直接接通充電电源快速补充能量；“时控”表示在待机状态下，正在作每天的两小时电能补充；“直供”则是在蓄电瓶等损坏时，由充电器直接供给同等级直流用电。此方式实用中要将充电器和交流电源线带着移动，所以，只能是应急措施和作故障检测时使用。
4 小结
本文针对微机防误操作装置中主要部件电脑钥匙的长期饱和浮充，老化损坏快的问题，运用智能手段进行了测量、判断和控制处理，采用缺电时快充，待机时每日充电2小时相结合，既保证有足够电能供给，又大幅度延长电脑钥匙使用寿命，有效促进电力五防工作的贯彻执行；同时，减少蓄电池报废，也节约大量资经。
本仪器已在成都、绵阳、西昌等变电站、所应用，效果良好。现电网中已有大量微机防误操作装置投运，加之，电力系统中还有红外测温仪、高压验电器等以及其它行业类似设施都可以引用，而蓄电池报废率降低，环保污染必然减少，对社计民生也非常有利。故，本延寿型充电控制器有着很广泛的推广应用前景，投入市场，将会产生极大的社会效益和经济效益。
参考文献
[1] 清华大学电子学教研组.模拟电子技术Ⅱ[M].人民教育出版社.1981.650-756.
[2] 深圳灿宇电子技术开发有限公司.智能时钟芯片使用说明书[M]. .2002.1-2
[3] 李满林.变电设备维护指导系统[J].供用电通讯.1990（2）49-53
关键词：电脑钥匙；热浮老化；充电控制；延长寿命
1 概 述
在电力系统中，广泛应用的微机防误操作装置内及其重要的组成部件——电脑钥匙，担负着按模拟操作记录程序，又执行着按操作票流程开锁的监护重责，避免了误操作事故的发生，大大提高了安全可靠性。
但由于电脑钥匙必须流动开锁，所以是携带式工作仪器。为此，现在各厂家都设计为蓄电池储能，用时取下，不用即回放充电的方式。这样虽然能保证使用时有足够电量，但不间断充电，将使使蓄电池隔、镍、锂及其化学材料处于长期热饱和状态，必然老化衰减增快，寿命大幅缩短。更严重的是，当仪器出现异常时，现场人很难判断是主体还是电池损坏，为防止操作出错，往往弃之不用，这样一是给工作造成严重影响，二是数千元一台的仪器重购，也造成极大的经济损失。
针对上述问题，我们兼顾能量、寿命、应急等多方因素，研究设计了以比较判断，快充和限充，热机和冷机兼顾待用的的多功能充电控制器。下面，我们将对该仪器结构和实施电路进行介绍。
2 仪器结构
多功能充电充电器器分电脑钥匙本体和控制电源两大部分，具体结构如图一所示。
图1 充电控制器结构
图1左侧是在电脑钥匙组合体，其中设有蓄电池和基准电压，两者电压随时在集成运放构成的判别电路中进行比较，电量足时，可正常工作，当电量下降到一定程度，则发出缺电指示信号，同时充电控制器接通脉动电源及时充电，当电量充足后，控制器受比较器指令又断开，停止充电，这是一个全自动过程。
框图右侧则是电源控制部分，其中220V交流电源经降压、整流等处理，变成脉动和直流电源，其中脉动电源可做应急输出，直接供给快速充电；直流则供给智能时钟芯片等做工作电源，经校、定时处置后，输出控制信号，定期启动和关闭电源，使在待机状态，每天既保证但又限制充电两个小时，这样，达到使用时有足够电量，但多数时间处于冷机状态，不浮充，不过热，由此大幅度延长使用寿命。
3 电路原理
根据图1多功能充电器结构框架，我们作了实施电路设计。结构上也分两大部分：一是蓄电池和充电判断电路，如图2，；二是进行定、限时的控制电路，如图3。下面，我们将结合电路图逐一介绍。
3.1 蓄电池及充电判断电路
请见图2，随着电脑钥匙的移动使用，所带蓄电池Ec的存储电量应随机测试判断，出现缺电状况时要快速报警，以便及时补充电能，避免影响防误操作程序的正常执行。
图2 蓄电池及充电判断电路
图2中，四联通讯插座CZ1接收充电器来的四个信号：1为公共地，2是直通脉动电源，3则是时控脉动电源，4为直流稳压电源。首先是公共地经1针与各个组件地线相连接，其次是直通脉动电源经2针送往继电器J1常开结点J1-1等待。图中电阻R1和稳压二极管D1构成基准电压，接往HA1741集成运放IC1的同向输入端3，R2与R3对蓄电池Ec提供的工作电压进行分压，供往IC1的反相输入端2，几者构成电压比较判断器。当Ec 电量充足，则电压U2＞U3，IC1截止，后续电路截止；当Ec 电量下降，则U2＜U3，IC1翻转，第6脚输出高电平，使控制电路的晶体管BG1导通，继电器J1啟动，常开结点J1-1闭合，接通等待的直通脉动电源，给蓄电池Ec及时充电。同理，当Ec电量上升，使电压U2＞U3后，IC1又翻回截止，停止充电。不难看到，从比较、判断、控制器件的启动关闭，整个是全自动化过程。
3.2 脉动电源及时钟控制电路
请看图3,下部220V交流电在电源开关K8合上时，传送给变压器B降压，然后分两路输出：一路经D2半波整流，利用50Hz市电的剩余半波脉充形成较强的脉动电流，又分两路，分别送往输出插座CZ2的第2和第3针，与继电器J1和J2的常开结点J1-1及J2-1串联，做充电等待。当电脑钥匙不论在使用还是在待机状态中，以IC1为中心的比较电路判断缺电时，J1启动，J1-1导通，予以灵动、及时地充电。J2-1则是定时充电线路，后面将详细介绍。
另一路则经D3-6桥式整流，电容C1滤波，WY集成块稳压，尔后再分两路：一路直送输出插座第四针等待；另一路则经R6、R7分压，接往时钟芯片13、14脚作工作电源。
由上可见，变压器副边之后，成功地做了四组电源输出，为实现多功能充电控制准备了条件。
图3、脉动电源及时钟控制电路
图3上部分有一个很重要的元件——CY-56型时钟芯片IC2。IC2是一个智能化器件，它含有晶振、分频、存储等硬件电路，也经软件编程，对秒、时、分、周等进行迭加计算，并可作校时和定时设置。其中功能开关K5管校时，K6管定时，K1-3为秒、时、周数控开关，操作时，一只手按功能开关，另一只手按数控开关，眼睛盯住显示屏数字，在达到满意值时，再停止调节。K4和K7则是消除更改辅助开关。
时钟芯片IC2具有6段以上通断功能供作选择，时间精确到每一分钟，所以，什么时间开，什么时间关，充电多长时间合适，都可以满意设置。在做好周、时、分设置后，将完全进入自动化控制。
例如，我们可以选择每天8:30开启，充电两个小时，即10:30关断，也可做其它和分段选取。时间到达后，会准确启动和停机。
当开启的时间到达时，IC2的3脚输出高电平，使复合功放BG2-3导通，继电器J2启动，常开结点J2-1闭合，将等待的脉动电压送给输出插座CZ2第3针脚，若已有电缆连通电脑钥匙输入插座CZ1同一插针，将形成两小时控制充电。又当停电时间到达时，IC1第3脚失电，BG2-3截止，继电器J2关闭，结点断开，停止充电。 以上的导通截止，实现了完整的自动化时控过程。而该过程也做到了在待机状态下每天都补充充电两小时，既保证有充足电量，同时也避免了长期带电热浮充方式。以一天为计，停机时间所占比例为：：
（24－2）÷24×100﹪＝92﹪
即有92﹪的时间都处于冷机状态，由此将大幅减少对蓄电瓶的老化损伤，有效延长电脑钥匙的使用寿命。如原两年左右因蓄电池损坏的电脑钥匙，现5年以上仍可应用。
在图2、3中，输入输出插座CZ1和CZ2的第四针脚，还从稳压器WY的输出端引了一个直流电源，经开关K9控制，是当在电力仪器工作电源出问题时，作替补措施，起应急作用。这是在不改主电路，不增大投资的情况下，巧妙地增加另一功能。
在图2和图3中，因两段仪器串联工作，故同一条支线上的两个发光管点亮将表示同样的工作状态，如 Fg1和Fg4指示直充电线路工作；Fg2和Fg5指示时控线路工作；Fg3和Fg6指示直流电线路工作；而Fg7则指示电源工作。
智能冷热机充电延寿控制器外观结构如图4所示，按照各键功能指示调节使用即可。将电源插头插入220V交流电，仪器内部进行降压、整流、滤波等处理，做出多路电源等待和供给时控器件工作使用。时间控制器在按住“校”和“周、时、分”对应键即可做北京时间校准，而按住“定”和“周、时、分”对应键即可提前设置充电起止时间。如前所述，设置好8:30——10:30后，仪器自动走时，当到达8:30即开启，而到达10:30又会自动关闭。
仪器中的“消复”键是在调节过程中取消或恢复设置，“状态”键则是结合光标移动，对仪器采用常开、常闭、时控状态的选择，因为我们要作时间控制，所以，将光标移到了“控”字脚下。
图4 充电控制器实物图
充电控制器设有“电源”开关，根据需要，可方便地进行操作控制。
本智能冷热机充电延寿控制器设有四针“输出”插座，与电脑钥匙四针“输入”插座相对应，只需经信号线将两座相联，即可投入工作。
仪器中的四个指示灯点亮时，分别为：“电源”表示交直流工作正常；“快充”表示电脑钥匙缺电，直接接通充電电源快速补充能量；“时控”表示在待机状态下，正在作每天的两小时电能补充；“直供”则是在蓄电瓶等损坏时，由充电器直接供给同等级直流用电。此方式实用中要将充电器和交流电源线带着移动，所以，只能是应急措施和作故障检测时使用。
4 小结
本文针对微机防误操作装置中主要部件电脑钥匙的长期饱和浮充，老化损坏快的问题，运用智能手段进行了测量、判断和控制处理，采用缺电时快充，待机时每日充电2小时相结合，既保证有足够电能供给，又大幅度延长电脑钥匙使用寿命，有效促进电力五防工作的贯彻执行；同时，减少蓄电池报废，也节约大量资经。
本仪器已在成都、绵阳、西昌等变电站、所应用，效果良好。现电网中已有大量微机防误操作装置投运，加之，电力系统中还有红外测温仪、高压验电器等以及其它行业类似设施都可以引用，而蓄电池报废率降低，环保污染必然减少，对社计民生也非常有利。故，本延寿型充电控制器有着很广泛的推广应用前景，投入市场，将会产生极大的社会效益和经济效益。
参考文献
[1] 清华大学电子学教研组.模拟电子技术Ⅱ[M].人民教育出版社.1981.650-756.
[2] 深圳灿宇电子技术开发有限公司.智能时钟芯片使用说明书[M]. .2002.1-2
[3] 李满林.变电设备维护指导系统[J].供用电通讯.1990（2）49-53