Устройство управления зарядом никель- водородной аккумуляторной батареи

 

O П И С А Н И Е ()807446

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскиа

Социалистнческна

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву— (22)Заявлено 08.01.79 (21) 2708423/24 07 (51)М. Кл. с присоединением заявки М—

Н 023 7/00

Гваумврстаа««ий квм«тат

СССР (23) Приоритет—

«в валам «авар«те««« в вткрыт«в

Опубликовано 23.02.81.Бюллетень Ла 7 (53) УД (621 3 5

° 16(088.8) Дата опубликования описания 23.02,81 (72) Авторы изобретения

В. С. Гутников, A. В. Клементьев, С. Г.

Б. С. Иванов, В. П. Бельский и Б; А. М! "!

I (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЗАРЯДОМ

НИКЕЛЬ-ВОДОРОДНОЙ А ККУМ УЛ ЯТОРНОЙ

БАТАРЕИ

Устройство относится к электротехчике и может быть использовано в электрохимяческом произвоцстве цля определения степени заряженности никельвоцороцных и некоторых цругнх типов аккумуляторов н аккумуляторных батаS рей в процессе их эксплуатац. и, раэбраковки н различного рода испытаний, а именно цля управления зарядом аккумуляторной батареи путем определения

10 максимального значения напряжения батареи и отклонения напряжения батареи от максимального значения на зацанную вели чину.

Известны устройства для опрецеления

1S максимального значения входного напряжения, называемые амплитудными цетекторами.

Известны схемы амплитудных детекторов, построенных на основе интегральных операционных усилителей (ОУ).

Суть подобных устройств состоит в том, что заряд конценсатора памяти осуществляется выходным током ОУ, работаюшего в режиме повторителя напряжения, через циоц, включенный в цепь обратной связи ОУ. Стопроцентная отрицательная обратная связь по напряжению заряца конденсатора памяти, ввеценная в ОУ, позволяет исключить погрешность запоминания максимального входного напряжения от величины падения напряжения на открытом диоце.

В момент достижения входным напряженнем максимального значения, диод закрывается и отключает источник входного напряжения от конденсаторапамяти, на котором продолжает храниться максимальное значение вхоаного напряжения 11).

Недостаток указанных устройств— отсутствие возможности задавать порог срабатывания по отклонению от максимального значения напряжения н отсутствие возможности установки емкос1эт памяти в исходя >е состояние.

Практически более сложной задаче является определение откпонвния нап

807446 женя на заданную величину от максимального его значения контролируемой батареи. Использование амплитудных детекторов для такой цели без изменения их схемы практически невозможно.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения экстремума, представляющее собой экстремум-детектор компараторного типа, в котором введена 100%-ная отрица- to тельная обратная связь по заряду накопительного конденсатора, и содержащее дифференциальный усилитель, преобразователь "напряжение-ток", ключи, накопительный конденсатор (конденсатор памяти), > источник компенсирующего тока, буферный каскад,усили тель-ограничитель (УО) и ждущий мультивибратор (ЖМ). Это устройство предназначено для определения экстремальных значений периодического сигнала в широком частотном циапазоне при малом времени выборки 2).

Однако обладая высокими метрологическими характеристиками, устройство не пвзволяет контролировать момент отклонения измеряемого (контролируемого) напряжения or экстремального на заданную вели чину.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства для

Зо опрецеления экстремального значения контролируемого напряжения, а именно получение возможности задавать допустимое отклонение контролируемого напряжения от его экструмума.

Поставленная цель цостигается тем, что в амплитуцный детектор на основе операционнго усилителя (ОУ), диода и конденсатора памяти, введены одновибратор, источник напряжения установки, включенный последовательно с конденсатором памяти счетный триггер и два контактных ключа, причем один из ключей включен межцу выходом ОУ и диодом амплитуцного детектора, другой — подключен параллельно источнику напряжения уставки, а 45 цепь управления этими ключами через оцновибратор и счетный триггер связана с выходом операционного усилителя.

На чертеже схематически изображено устройство управления зарядом никель- 50 водородной аккумуляторной батареи.

Устройство содержит пассивный РСфильтр 1, операционный усилитель (ОУ)

2, контактный ключ 3, полупроводниковый диод 4, конденсатор 5 памяти, регулируемый источник 6 напряжения уставки, контактный ключ 7, ограничительную цепь

8, одновибратор 9,счетный триггер 10, обмотки реле 11 и 12 с магнитоуправляемыми контактами.

Узлы устройства управления зарядом аккумуляторной батареи связаны между собой следующими соединениями. Ко входному зажиму устройства, на который подается напряжение контролируемой батарей, через пассивный РС-фильтр 1 присоединен своим неинвертирующим вхоцом ОУ

2. Выход ОУ соединен параллельно с ограиичительной цепью 8, образованной двухполюсником, составленным из последовательно соединенных резистора и полупроводникового стабилитрона, и через контактный ключ 3 — с анодом полупроводникового циода 4. Катод диода 4 соецинен одновременно с инвертирующим входом ОУ

2 и с верхней по схеме обкладкой конденсатора 5 памяти. Нижняя по схеме обкладка конценсатора памяти через переменный резистор, вхоцящий в состав регулируемого, источника напряжения уставки 6 присоединена к общей шине схемы.

Параллельно этому переменному резистору присоединен контактный ключ 7. К выходу ограничительной цепи 8 присоединен своим входом одновибратор 9, выхоц которого связан со входом счетного триггера 10.

Инверсный и прямой выходы счетного триггера 10 присоединены соответственно к обмоткам магнитоуправляемых реле 11, 12. Устройство управления зарядом аккумуляторной батареи имеет цва выхода—

Вых. 1 и Вых. 2.

Прецлагаемое устройство управления зарядом аккумуляторной батареи работает следующим образом.

Исходно контактный ключ 3 замкнут, конденсатор 5 памяти разряжен, контактный ключ 7 разомкнут, триггер 10 установлен в состояние, при котором на его прямом выходе присутствует низкий уровень напряжения (логический нуль), а на инверсном — логическая единица { высокий уровень напряжения),вследствие чего обмотка магнитоуправляемого реле 11 находится под напряжением.

С момента поцачи исследуемого напряжения, указанной на схеме полярности, через пассивный RC-фильтр 1 на неинвертирующий вход ОУ 2 начинается заряд конденсатора 5 памяти через полупроводниковы диод 4 выходным током ОУ. Поскольку диод 4 включен в цепь отрицательной обратной связи повторителя напряжения на ОУ, можно считать, что прямое падение напряжения. на диоде уменьшается в число раз, равное коэффициенту усиления Кц ОУ при разомкнутой петлаобрат5 80744 иои связи. При К„= 5, 10 ...10 напряг жение сдвига уровня выходного напряжения.0 с на конденсаторе 5 памяти относительно иходноГо 0 ничтоже;но мало и можно прииять U цк= 0 с, °

Как только исслецуемое напряжение, достигнув своего максимального значения н ачинает уменьш вться, изменяется знак выходного напряжения ОУ с положительного уровня на отрицательный уровень на — щ сыщения. Это приводит к тому, что потенциал на тактовом входе триггера одновибратора 9 изменяется с уровня логической единицы до нуля, и по этому перепаду напряжения происходит запуск одновибраторв. С целью получения более крутых фронтов выходных импульсов одновибратор выполнен на основе тактируемого фронтом

5R-триггера (возможно применение О или J K -триггеров). Перепад напряжения единица-нуль, поступающий нв тактовый вход триггера одновибратора с выхода ограничительной цепи, устанавливает его в исходное состояние. При этом на выходе дополнительного инвертора, подключенного к инверсному выходу триггера одновибратора появляется сигнал. логическая единица,который, воздействуя на установочный вхоц этого триггера, возвращает его в исходное состояние. Выходной импульс оцновибратора в заданный момент времени опрокидывает счетный триггер 10 в состояние, при котором исходно включенное магнитоуправляемое реле 11 обеспечивается, а реле 12 оказывается поц напряжени— ем, т.е. контактный ключ 3 разомкнут., а З ключ 7 — замкнут. При размыквнии ключа

3 ОУ перехоцит из режима повторителя напряжения (при запоминании напряжения

llS „) в режим компвратора, при кон макс

40 тором к его инвертирующему входу прилагается напряжение с конденсатора 5, а к неинвертирующему входу — напряжение контролируемой батареи. Замыкание ключа 7 приводит к тому, что резистор, определяющий величину напряжения уставки, оказывается звшунтированным.

6 6 тате чего одновибратор своего состояния не изменяет.

Qo тех пор пока напряжение аккумуляторной батареи уменьшаясь, не выйдет м пределы величины, определяемой напряжением уставки 0<<, состояние компаратора не изменится. В момен времени, когда напряжение батареи становится меньше, чемф@1с ц „„„,„-Ц„ и изменяется нак рвз— ности напряжения на входах компаратора, снова происходит опрокидывание Koh488pBтора. При этом выходное напряжение компарвтора с положительного уровня ограничения изменяется нв отрицательный, что вызывает перепад напряжения единица-.нуль на входе триггера одновибратора, по которому происходит его запуск. Выходной импульс одновибратора опрокидывает триггер 10, вследствие чего. ключи 3 и 7 возвращаются в первоначальное положение.

Отключение батареи от зарядного ус — . тройства происходит по перепаду напряжения единица-нуль с прямого выхода триггера 10 (вых.1). По атому перепаду сра— батывает тактируемый фронтом J К -триггер управления (на чертеже не показан) . и, воздействуя на силовую цепь, отключает батареи.

Вых.2 предназначен для начальной установки схемы по команде с триггера управления (в момент закорачивания конден сатора памяти ) и может быть подключен ко входу цифрового воль-метра для регис— трации напряжения контролируемой батареи.

Напряжение установки определяется в начале процесса контроля путем изменения величины резистора.

Технико-экономический аффект выражается в ускорении процесса заряда, сокращении численности обслуживаемого персонала, косвенном увеличении количества выпускаемых аккумуляторов, обеспечении безопасности ирй работе с аккумуляторами.

Уменьшение напряжения на инвентируюшем входе ОУ (при замыкании ключа 7) на величину напряжения уетввки И приводит к изменению состояния компаратора, и напряжение на его выходе оказывается в области положительного уровня ограничения. Изменение потенциала на. выходе ОУ с отрицатетьного уровня ограничения йа положительный поступает через ограничительную цепь 8 на тактовый вход триггера одновибратора в виде перепаца напряжения нуль-единица, в резульФормула изобретени я

Устройство управления зарядом никельводородной аккумуляторной батареи, содер- жащее амплитудный детектор на основе операционного усилителя,. диода и хонденсатора памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функцио1 гвльных. возможностей устройства, в него введены источник напряжения уставки, включенный последовательно с конд нсатором памяти, два ключа, одновибратор

807446 и счетный триггер, причем один из ключей вк почен между выходом опреционного усилителя и диодом амплитудного детектора, другой ключ подсоединен парвллель— но источнику напряжения уставки, а цепь. управления этими ключами через одновибратор и счетный триггер связана с выхо— дом операционного усилителя.

Я

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Проектирование и применение операционных усилителей. Под ред. Хьюлема— ка А. 1974,"Мир", с. 382-389.

2. "Вестник Киевского политехнического института". Серия "Автоматика и приборостроение", 1974, М11, с. 99-101.

Составитеж И. Найдина редактор О. Малец Техред С.Мигунова Корректор Г. Решетник

Заказ ЗО7/82 Тираж 686 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного коми тета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д..4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4