УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ Российский патент 2016 года по МПК H01M2/06 H01M10/12 

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в устройствах электропитания электронных приборов на основе химических источников тока.

Известны устройства электропитания, содержащие расположенные вдоль одной оси и электрически соединенные последовательно химические источники тока, преимущественно цилиндрической формы, размещенные в удлиненном корпусе, на одной из торцевых граней которого закреплен выводной контакт одной полярности, а на другой грани - выводной контакт другой полярности, электрически соединенные с соответствующими выводами первого и последнего химического источника тока (например, EP 0768724 A2, 1997).

Такие устройства имеют низкую эксплуатационную надежность, поскольку в случае их неправильной ориентации при установке в отсек электропитания электронного прибора («перепутывание» полярности) возможен выход из строя как самого устройства, так и электронного прибора.

Известно устройство электропитания, в котором устройство электропитания не может быть ошибочно соединено (не в той полярности) с приемными контактами за счет выполнения выводных контактов в виде борнов, один из которых по форме отличается от другого, имеющего иную полярность (WO 2001/67529 A1, 2001). Однако при этом не устраняется возможность по крайней мере кратковременного контактирования выводных контактов с приемными контактами в случае неправильной ориентации устройства при его установке в отсек электропитания.

Известно также устройство электропитания, содержащее по меньшей мере один химический источник тока с держателем, в котором выполнен радиальный желоб, что уменьшает вероятность неправильной установки устройства электропитания в отсек электропитания электронного прибора (WO 2011/062878 A3, 2011). Однако это усложняет и удорожает устройство электропитания и снижает его универсальность.

Известные устройства электропитания не обладают высокими функциональными возможностями, поскольку предназначены для установки в отсеки электропитания какого-то одного конструктивного типа.

Из известных устройств наиболее близким к заявленному является устройство электропитания электронных приборов, содержащее имеющий боковую поверхность и две торцевые грани корпус и размещенный в нем по меньшей мере один химический источник тока, выводы разной полярности которого соединены с размещенными на корпусе соответствующими выводными контактами, образующими по меньшей мере две пары выводных контактов разной полярности, топология (расположение, площадь и форма) которых выбрана из условия обеспечения возможности их электрического контакта с соответствующими приемными контактами электронного прибора при установке устройства электропитания в отсек электропитания электронного прибора вне зависимости от ориентации устройства электропитания (RU 22589 U1, 2002). В этом устройстве пары выводных контактов закреплены на торцевых гранях корпуса, при этом выводные контакты одной полярности расположены один напротив другого. Расположение, площадь и форма выводных контактов на противоположных торцевых гранях корпуса выбраны из условия непересечения фигур вращения, образуемых траекториями движения выводных контактов разной полярности при произвольном повороте корпуса вокруг его продольной оси. Это повышает эксплуатационную надежность такого устройства, позволяя устанавливать его в отсек электропитания вне зависимости от ориентации торцевых граней его корпуса относительно приемных контактов. При этом обеспечивается возможность дублирования электрического контактирования выводных контактов с соответствующими приемными контактами электронного прибора.

Однако его функциональные возможности ограничены. Устройство с обеспечением его высокой эксплуатационной надежности может быть использовано только в отсеках электропитания с торцевым размещением приемных контактов.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании устройства электропитания электронных приборов, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в расширении функциональных возможностей устройства за счет возможности его использования для электропитания электронных приборов практически с любым размещением приемных контактов, с одновременным обеспечением надежного электрического контакта выводных контактов с приемными контактами вне зависимости от ориентации устройства в отсеке электропитания.

Это достигается тем, что в устройстве электропитания электронных приборов, содержащем имеющий боковую поверхность и две торцевые грани корпус и размещенный в нем по меньше мере один химический источник тока, выводы разной полярности которого соединены с размещенными на корпусе соответствующими выводными контактами, образующими по меньшей мере две пары выводных контактов разной полярности, расположение и топология которых выбраны из условия обеспечения возможности их электрического контакта с соответствующими приемными контактами электронного прибора при установке устройства электропитания в отсек электропитания электронного прибора вне зависимости от ориентации устройства электропитания, каждый из выводных контактов выполнен в форме полосы, охватывающей по меньшей мере часть боковой поверхности корпуса и образующей фигуру, продольная ось которой ориентирована вдоль продольной оси корпуса, при этом выводные контакты одной полярности разных пар расположены на одинаковом расстоянии от центральной плоскости, перпендикулярной продольной оси корпуса. Полосы выводных контактов могут быть выполнены непрерывными, охватывающими боковую поверхность корпуса по всему ее периметру. Продольная ось фигур, образованных полосами выводных контактов, может совпадать с продольной осью корпуса. На каждой из торцевых граней корпуса может быть размещена по меньшей мере одна пара дополнительных выводных контактов разной полярности, соединенных с соответствующими выводами химического источника тока, при этом дополнительные выводные контакты одной полярности на одной из торцевых граней корпуса расположены напротив соответствующих дополнительных выводных контактов другой полярности на его другой торцевой грани. Топология дополнительных выводных контактов может быть выбрана из условия непересечения фигур вращения, образуемых траекториями движения дополнительных выводных контактов разной полярности, расположенных на одной и той же торцевой грани корпуса, при произвольном повороте корпуса вокруг его продольной оси. Выводные контакты одной полярности могут быть расположены у торцевых граней корпуса и совмещены с соответствующими дополнительными выводными контактами, расположенными у краев торцевых граней корпуса. Химические источники тока могут быть выполнены каждый в виде аккумуляторной батареи. При этом устройство электропитания может быть снабжено расположенным на корпусе разъемным соединителем с внешним блоком заряда. Блок заряда может быть размещен и внутри корпуса, при этом устройство снабжено расположенным на корпусе разъемным соединителем с внешней электрической сетью. В корпусе может быть размещен соединенный с аккумулятором блок управления и контроля заряда-разряда, выполненный с обеспечением возможности подключения к блоку заряда. В корпусе может быть размещен связанный с блоком управления контроля заряда-разряда блок памяти о режимах заряда-разряда. В корпусе может быть размещен также связанный с блоком управления контроля заряда-разряда блок индикации, соединенный с расположенным на внешней стороне корпуса элементом индикации.

Указанный технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.

На фиг. 1 показан общий вид варианта конструкции устройства с двумя парами кольцевых выводных контактах на боковой поверхности корпуса. На фиг. 2 показано в разрезе устройство с двумя парами выводных контактов и с размещенными в корпусе четырьмя последовательно соединенными источниками тока. На фиг. 3 показан общий вид варианта конструкции устройства с размещением выводных контактов на боковой поверхности корпуса и на его торцевых гранях, а на фиг. 4 - его вид с торца корпуса. На фиг. 5 показана структурная блок-схема устройства с встроенными электронными блоками.

Устройство электропитания электронных приборов содержит корпус 1, имеющий боковую поверхность и две торцевые грани, при этом корпус 1 выполнен преимущественно удлиненным, он может быть выполнен цилиндрическим, в виде прямоугольного параллелепипеда, а также любой иной формы, например округлым. Его торцевые грани преимущественно выполнены плоскими, параллельными одна другой и перпендикулярными его продольной оси или наклонными к ней, или выполнены иной формы, например округлыми. В корпусе 1 размещен по меньшей мере один химический источник 2 тока. Химические источники 2 тока размещены преимущественно последовательно вдоль продольной оси корпуса 1 (фиг. 2), но могут быть размещены и иным образом, например вокруг продольной оси корпуса 1, наклонно к его продольной оси, а также быть сгруппированными в несколько батарей. Выводы 3 разной полярности химических источников 2 тока соединены с размещенными на корпусе 1 соответствующими выводными контактами 4 и 5, которые образуют по меньшей мере две пары таких контактов. Их расположение и топология выбраны из условия обеспечения возможности их электрического контакта с соответствующими приемными контактами электронного прибора при установке устройства в отсек электропитания, вне зависимости от ориентации устройства (приемные контакты на чертежах не показаны). Каждый из выводных контактов 4 выполнен в форме полосы, охватывающей по меньшей мере часть боковой поверхности корпуса 1 и образующей фигуру, продольная ось которой ориентирована вдоль, а в частном случае совпадает с продольной осью корпуса 1 (фиг. 1-4). Полосы выводных контактов 4, 5 выполнены, например, в виде металлической пленки. Они могут быть выполнены в частном случае непрерывными, охватывающими боковую поверхность корпуса 1, по всему ее периметру (фиг. 4). Однополярные выводные контакты 4, 5 разных пар расположены на одинаковом расстоянии от центральной плоскости, перпендикулярной продольной оси корпуса 1. На каждой из торцевых граней корпуса 1 может быть размещена по меньшей мере одна пара дополнительных выводных контактов 6, 7 разной полярности (фиг. 3), соединенных с соответствующими выводами 3 химического источника тока 2. Эти выводные контакты 6, 7 могут быть выполнены в виде металлической пленки, часть из них может быть выполнена в виде фигурных борнов или объемных металлических площадок, в том числе подпружиненных. При этом дополнительные выводные контакты 6, 7 одной полярности на одной из торцевых граней корпуса 1 расположены напротив соответствующих дополнительных выводных контактов другой полярности на его другой торцевой грани. Топология дополнительных выводных контактов 6, 7 разной полярности выбрана преимущественно из условия непересечения фигур вращения, образуемых траекториями движения дополнительных выводных контактов 6, 7 разной полярности, расположенных на одной и той же торцевой грани корпуса 1, при произвольном повороте корпуса 1 вокруг его продольной оси. Возможен конструктивный вариант устройства, при котором выводные контакты одной полярности 4 или 5 расположены на боковой поверхности корпуса у его торцевых граней и совмещены с соответствующими дополнительными выводами 6 или 7, расположенными у краев торцевых граней корпуса 1 (на чертежах не показано). Корпус 1 выполнен преимущественно из диэлектрического материала, но может быть выполнен и металлическим, при этом он снабжен диэлектрическими прокладками, изолирующими его от выводных контактов 4-7 (на чертежах не показано). При размещении в корпусе 1 нескольких химических источников тока 2 выводы 3 от каждого из них могут быть дополнительно выведены посредством электрических проводников на поверхность корпуса 1, преимущественно на одну из его торцевых граней, с образованием блока выводных контактов контроля (на чертежах не показано). Химические источники тока 2 в устройстве преимущественно выполнены каждый в виде аккумуляторной батареи. При этом устройство может быть снабжено размещенным на корпусе 1 разъемным соединителем 8 с внешним блоком заряда. Блок 9 заряда может быть размещен и внутри корпуса 1. В корпусе 1 может быть размещен соединенный с химическим источником тока (аккумуляторной батарей или несколькими аккумуляторными батареями) 2 блок 10 управления и контроля заряда-разряда, выполненный с обеспечением возможности подключения к внешнему или внутреннему блоку 9 заряда (фиг. 5). В нем могут быть также размещены связанные с блоком 10 управления и контроля заряда-разряда блок 11 памяти о режимах заряда-разряда и блок 12 индикации, соединенный с расположенным на внешней стороне корпуса 1 элементом индикации, например светодиодом, светоизлучающей матрицы и/или звукоизлучающего элемента (на чертежах не показан). Соответствующие выводы электронных блоков 10-12 преимущественно выведены посредством электрических проводников на внешнюю поверхность корпуса 1 (на чертежах не показано) для возможности подключения внешних измерительных приборов.

При установке устройства электропитания в предназначенные для них отсеки электропитания электронных приборов различной конструкции нет необходимости обращать внимание на его ориентацию относительно приемных контактов, что обеспечивает его широкие функциональные возможности. При этом непринципиально, какой стороной боковой грани или какой из сторон торцевых граней устройство устанавливается в отсек электропитания. Это особенно важно в экстремальных условиях, например в темноте или неожиданно возникших экстремальных ситуациях. Устройство может быть установлено в отсеки электропитания как с продольным расположением приемных контактов, так и с торцевым, с гарантией соответствия полярности выводных контактов 4-7 и соответствующих приемных контактов вне зависимости от ориентации устройства при установке. Эксплуатационная надежность устройства может быть дополнительно повышена за счет предусмотренной возможности дублирования выводных контактов 4-7. Заряд химических источников тока 2, выполненных в виде аккумуляторов, осуществляется, например, посредством размещенного в корпусе 1 бока 9 заряда. Наличие блока 12 индикации с элементом индикации позволяет своевременно принять меры к пополнению электрической емкости устройства. Конструкция устройства позволяет обеспечить внутренний контроль и внешнюю индикацию процесса заряда-разряда, а также контроль его параметров в процессе его эксплуатации посредством электронных блоков 10-12. Это дополнительно повышает его функциональные возможности.

Устройство электропитания, выполненное в соответствии с изобретением, обладает широкими функциональными возможностями, позволяя устанавливать его в предназначенные для него различные отсеки электропитания электронных приборов, с обеспечением высокой эксплуатационной надежности, не обращая внимания на его ориентацию относительно приемных контактов.

Изобретение относится к области электротехники. Устройство электропитания содержит корпус (1), в котором размещен по меньшей мере один химический источник тока (2), который может быть выполнен в виде аккумулятора, выводы (3) разной полярности которого соединены с размещенными на боковой поверхности корпуса (1) соответствующими выводными контактами (4), (5), образующими по меньшей мере две пары таких контактов разной полярности. При этом на каждой из торцевых граней корпуса (1) может быть размещена по меньшей мере одна пара дополнительных выводных контактов (6), (7) разной полярности. Расположение и топология выводных контактов (4), (5) и дополнительных выводных контактов (6), (7) выбраны из условия обеспечения возможности их электрического контакта с соответствующими приемными контактами электронного прибора при установке устройства в отсек электропитания вне зависимости от ориентации устройства относительно приемных контактов. Каждый из выводных контактов (4), (5) выполнен в форме полосы, охватывающей по меньшей мере часть боковой поверхности корпуса (1) и образующей фигуру, продольная ось которой ориентирована вдоль продольной оси корпуса (1), при этом выводные контакты (4), (5) одной полярности разных пар расположены на одинаковом расстоянии от центральной плоскости, перпендикулярной продольной оси корпуса (1). Такая конструкция устройства обеспечивает повышение надежности электрического контакта выводных контактов с приемными контактами вне зависимости от ориентации устройства в отсеке электропитания, что является техническим результатом изобретения. 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство электропитания электронных приборов, содержащее имеющий боковую поверхность и две торцевые грани корпус и размещенный в нем по меньше мере один химический источник тока, выводы разной полярности которого соединены с размещенными на корпусе соответствующими выводными контактами, образующими по меньшей мере две пары выводных контактов разной полярности, расположение и топология которых выбраны из условия обеспечения возможности их электрического контакта с соответствующими приемными контактами электронного прибора при установке устройства электропитания в отсек электропитания электронного прибора вне зависимости от ориентации устройства электропитания, отличающееся тем, что каждый из выводных контактов выполнен в форме полосы, охватывающей по меньшей мере часть боковой поверхности корпуса и образующей фигуру, продольная ось которой ориентирована вдоль продольной оси корпуса, при этом выводные контакты одной полярности разных пар расположены на одинаковом расстоянии от центральной плоскости, перпендикулярной продольной оси корпуса.

2. Устройство электропитания по п. 1, отличающееся тем, что полосы выводных контактов выполнены непрерывными, охватывающими боковую поверхность корпуса по всему ее периметру.

3. Устройство электропитания по п. 1, отличающееся тем, что продольная ось фигур, образованных полосами выводных контактов, совпадает с продольной осью корпуса.

4. Устройство электропитания по п. 1, отличающееся тем, что на каждой из торцевых граней корпуса размещена по меньшей мере одна пара дополнительных выводных контактов разной полярности, соединенных с соответствующими выводами химического источника тока, при этом
дополнительные выводные контакты одной полярности на одной из торцевых граней корпуса расположены напротив соответствующих дополнительных выводных контактов другой полярности на его другой торцевой грани.

5. Устройство электропитания по п. 4, отличающееся тем, что топология дополнительных выводных контактов выбрана из условия непересечения фигур вращения, образуемых траекториями движения дополнительных выводных контактов разной полярности, расположенных на одной и той же торцевой грани корпуса, при произвольном повороте корпуса вокруг его продольной оси.

6. Устройство электропитания по п. 4, отличающееся тем, что выводные контакты одной полярности расположены у торцевых граней корпуса и совмещены с соответствующими дополнительными выводными контактами, расположенными у краев торцевых граней корпуса.

7. Устройство электропитания по п. 1, отличающееся тем, что химические источники тока выполнены каждый в виде аккумуляторной батареи.

8. Устройство электропитания по п. 7, отличающееся тем, что оно снабжено расположенным на корпусе разъемным соединителем с внешним блоком заряда.

9. Устройство электропитания по п. 7, отличающееся тем, что блок заряда размещен внутри корпуса, при этом устройство снабжено расположенным на корпусе разъемным соединителем с внешней электрической сетью.

10. Устройство электропитания по п. 7, отличающееся тем, что в корпусе размещен соединенный с аккумулятором блок управления и контроля заряда-разряда, выполненный с обеспечением возможности подключения к блоку заряда.

11. Устройство электропитания по п. 10, отличающееся тем, что в корпусе размещен связанный с блоком управления контроля заряда-разряда блок памяти о режимах заряда-разряда.

12. Устройство электропитания по п. 10, отличающееся тем, что в корпусе размещен связанный с блоком управления контроля заряда-разряда блок индикации, соединенный с расположенным на внешней стороне корпуса элементом индикации.