一種充電流程監測上位機和系統的製作方法
2024-04-13 02:24:05
1.本技術涉及電源技術領域，具體涉及一種充電流程監測上位機和系統。
背景技術：
2.如今，大部分的智能硬體產品，比如智慧型手機、智慧機器人等都使用可充電的電池作為電源，為了保證實際使用過程中產品充電功能的可靠性及安全性，充電測試是必不可少的一個環節。但是，目前的充電測試需要使用專業的測試設備或測試儀，然而這些專業的設備在操作上較為複雜，且成本高昂。
技術實現要素：
3.本技術提供了一種充電流程監測上位機和系統，具體技術方案如下：一種充電流程監測上位機，所述上位機包括：串口配置單元，用於配置和初始化外部設備，使得外部設備被上位機驅動並獲取充電數據；採集單元，採集來自外部設備所獲取的充電數據，並發送給計算單元、圖像顯示單元和數據保存單元；計算單元，接收來自採集單元的充電數據，計算後輸出相應的結果；圖像顯示單元，接收來自採集單元的充電數據，並繪製相應的圖像；數據保存單元，接收來自採集單元的充電數據和計算單元輸出的結果，並保存到相應的存儲位置。
4.進一步地，所述上位機包括前面板，用於顯示包括串口配置單元的配置信息、採集單元所獲取的充電數據、計算單元輸出的結果以及圖像顯示單元繪製的圖像在內的信息。
5.一種充電流程監測系統，所述系統包括所述的充電流程監測上位機，還包括測試儀器；其中，所述測試儀器分別跟上位機和外部的目標設備連接，用於實時獲取目標設備的充電數據並傳輸給上位機。
6.進一步地，所述測試儀器包括萬用表，所述萬用表具有串口收發功能。
7.進一步地，所述目標設備包括可充電的電池以及能為可充電的電池充電的適配器，所述測試儀器用於實時獲取電池的電壓和電流、以及實時獲取適配器的電壓和電流。
8.進一步地，採集單元包括電池電壓採集單元、電池電流採集單元、適配器電壓採集單元和適配器電流採集單元；其中，電池電壓採集單元，用於採集來自測試儀器所獲取的電池的電壓；電池電流採集單元，用於採集來自測試儀器所獲取的電池的電流；適配器電壓採集單元，用於採集來自測試儀器所獲取的適配器的電壓；適配器電流採集單元，用於採集來自測試儀器所獲取的適配器的電流；其中，所述上位機包括採集單元。
9.進一步地，計算單元包括電池功率計算單元和適配器功率計算單元；其中，電池功率計算單元，用於根據電池電壓採集單元和電池電流採集單元所採集的電池的電壓和電流計算電池的充電功率；適配器功率計算單元，用於根據適配器電壓採集單元和適配器電流採集單元所採集的適配器的電壓和電流計算適配器的充電功率；其中，所述上位機包括計算單元。
10.進一步地，計算單元包括電能計算單元，電能計算單元用於根據適配器的充電功
率和充電時間計算目標設備充電過程中耗費的電能；其中，所述上位機包括計算單元。
11.進一步地，計算單元包括充電效率計算單元，充電效率計算單元用於根據電池的充電功率和適配器的充電功率計算目標設備的充電效率；其中，所述上位機包括計算單元。
12.進一步地，所述測試儀器的數量有4個，分別用於實時獲取電池的電壓和電流、以及實時獲取適配器的電壓和電流。
13.本技術所述的一種充電流程監測系統，通過易於獲取的帶有串口收發功能的萬用表以及配套的上位機組成的監測系統，在萬用表連接目標設備後，即可進行充電測試，測試所需的設備簡單、便攜、成本低。所述上位機除了可以監測適配器和電池的電壓電流外，還可以自動計算功率、電能和充電效率，也可以實現可視化和儲存，測試功能完備，且操作方便，具有較高的實用價值。
附圖說明
14.圖1為本技術一種實施例所述充電流程監測上位機的示意圖。
15.圖2為本技術一種實施例所述充電流程監測系統的示意圖。
16.圖3為本技術一種實施例所述上位機前面板的示意圖。
具體實施方式
17.下面將結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中的技術方案進行詳細描述。應當理解，下面所描述的具體實施例僅用於解釋本技術，並不用於限定本技術。
18.在下面的描述中，給出具體細節以提供對實施例的透徹理解。然而，本領域的普通技術人員將理解，可以在沒有這些具體細節的情況下實施實施例。例如，電路可以在框圖中顯示，以便不在不必要的細節中使實施例模糊。在其他情況下，為了不混淆實施例，可以不詳細顯示公知的電路、結構和技術。
19.在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本技術的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
20.如今，大部分的智能硬體產品，比如智慧型手機、智慧機器人等都使用可充電的電池作為電源，為了保證實際使用過程中產品充電功能的可靠性及安全性，充電測試是必不可少的一個環節。但是，目前的充電測試需要使用專業的測試設備或測試儀，然而這些專業的設備在操作上較為複雜，且成本高昂。
21.為了解決上述問題，本發明實施例提供一種充電流程監測系統，通過帶有串口收發功能的萬用表以及配套的上位機組成的監測系統，在萬用表連接目標設備後，即可進行充電測試，測試所需的設備簡單、便攜、成本低。
22.參照圖1和圖2，所述充電流程監測系統包括充電流程監測上位機和測試儀器；其中，所述測試儀器跟外部的目標設備連接，用於實時獲取目標設備的充電數據。所述充電流程監測上位機包括：串口配置單元，用於配置和初始化測試儀器，使測試儀器被上位機驅動；採集單元，採集來自測試儀器所獲取的目標設備的充電數據，並發送給計算單元、圖像
顯示單元和數據保存單元；計算單元，接收來自採集單元的充電數據，計算後輸出相應的結果；圖像顯示單元，接收來自採集單元的充電數據，並繪製相應的圖像；數據保存單元，接收來自採集單元的充電數據和計算單元輸出的結果，並保存到相應的存儲位置。優選地，所述上位機基於labview實現。
23.作為其中一種實施方式，所述測試儀器包括萬用表，所述萬用表具有串口收發功能。所述萬用表跟串口配置單元連接，通過串口跟上位機進行通信。當所述串口配置單元檢測到萬用表後，對萬用表進行配置和初始化，以驅動萬用表採集目標設備的充電數據。
24.作為其中一種實施方式，所述目標設備包括可充電的電池以及能為可充電的電池充電的適配器，所述測試儀器用於實時獲取電池的電壓和電流、以及實時獲取適配器的電壓和電流。在一實施例中，目標設備是帶有鋰電池的智慧機器人以及為該智慧機器人充電的適配器，該實施例使用四個萬用表，分別測量鋰電池的電壓、電流和適配器的電壓、電流，四個萬用表分別跟上位機的四個串口連接以將數據傳輸給上位機。
25.作為其中一種實施方式，所述採集單元包括電池電壓採集單元、電池電流採集單元、適配器電壓採集單元和適配器電流採集單元。所述採集單元是由軟體程序代碼編寫的功能單元，其中，電池電壓採集單元，用於採集來自測試儀器所獲取的電池的電壓；電池電流採集單元，用於採集來自測試儀器所獲取的電池的電流；適配器電壓採集單元，用於採集來自測試儀器所獲取的適配器的電壓；適配器電流採集單元，用於採集來自測試儀器所獲取的適配器的電流。
26.作為其中一種實施方式，所述計算單元包括電池功率計算單元和適配器功率計算單元；其中，電池功率計算單元，用於根據電池電壓採集單元和電池電流採集單元所採集的電池的電壓和電流計算電池的充電功率；適配器功率計算單元，用於根據適配器電壓採集單元和適配器電流採集單元所採集的適配器的電壓和電流計算適配器的充電功率。以此驗證充電過程的穩定性。
27.作為其中一種實施方式，所述計算單元包括電能計算單元，電能計算單元用於根據適配器的充電功率和充電時間計算目標設備充電過程中耗費的電能。由於電能從適配器到電池的過程中會產生損耗，因此根據適配器的充電功率計算耗費的電能更加準確。
28.作為其中一種實施方式，所述計算單元包括充電效率計算單元，充電效率計算單元用於根據電池的充電功率和適配器的充電功率計算目標設備的充電效率。由於電能從適配器到電池的過程中會產生損耗，因此充電過程中所耗費的電能不是百分之百充進電池中。將電池的充電功率和適配器的充電功率作除法可得充電效率，以此驗證適配器的轉換效率。
29.作為其中一種實施方式，如圖3所示，所述上位機包括前面板，用於顯示包括串口配置單元的配置信息、採集單元所獲取的充電數據、計算單元輸出的結果以及圖像顯示單元繪製的圖像在內的信息。具體的，包括電池電壓採集單元、電池電流採集單元、適配器電壓採集單元和適配器電流採集單元所採集的數據，也包括電池功率計算單元、適配器功率計算單元、電能計算單元和充電效率計算單元所輸出的數據，以及包括圖像顯示單元根據電池的電壓、電流和適配器的電壓、電流繪製的充電數據走勢圖。其中，充電數據走勢圖的橫軸表示充電時間，左縱軸表示電壓，右縱軸表示電流，使用不同顏色的曲線表示電池的電壓、電流和適配器的電壓、電流。所述前面板還用於顯示充電的持續時間、數據保存單元的
存儲位置，以及設置有用於調用相關功能的虛擬按鍵。在一實施例中，通過虛擬按鍵，用戶可以一鍵將採集單元所獲取的充電數據以及計算單元輸出的結果合併到一個表格中，同時自動儲存到預設的存儲位置。
30.與現有技術相比，所述上位機除了可以監測適配器和電池的電壓電流外，還可以自動計算功率、電能和充電效率，也可以實現可視化和儲存，測試功能完備，且操作方便，具有較高的實用價值。
31.在本發明所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的技術內容，可通過其它的方式實現。其中，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如所述單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能單元的形式實現。
32.所述集成的單元如果以軟體功能單元的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基於這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備（可為個人計算機、伺服器或者網絡設備等）執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、只讀存儲器（rom，read-only memory）、隨機存取存儲器（ram，random access memory）、移動硬碟、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。
33.應當理解，本發明的各部分可以用硬體、軟體或它們的組合來實現。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執行系統執行的軟體或固件來實現。例如，如果用硬體來實現，和在另一實施方式中一樣，可用本領域公知的下列技術中的任一項或他們的組合來實現：具有用於對數據信號實現邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(pga)，現場可編程門陣列(fpga)等。
34.顯然，上述的實施例僅僅是本技術一部分實施例，而不是全部的實施例，各個實施例之間的技術方案可以相互結合。此外，如果實施例中出現「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等術語，其指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位或以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本技術的限制。如果實施例中出現「第一」、「第二」、「第三」等術語，是為了便於相關特徵的區分，不能理解為指示或暗示其相對重要性、次序的先後或者技術特徵的數量。
35.另外，在本技術的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本技術中
的具體含義。
36.儘管已經示出和描述了本技術的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本技術的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本技術的範圍由所附權利要求及其等同限定以上所述僅為本技術的優選實施例而已，並不用於限制本技術，對於本領域的技術人員來說，本技術可以有各種更改和變化。凡在本技術的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本技術的保護範圍之內。