ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ПОДЗАРЯДА ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА Российский патент 2022 года по МПК H02N1/00 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, в частности к микроэлектромеханическим генераторам, преобразующим энергию механических колебаний в электрическую энергию, и может быть использовано для подзаряда химического источника тока.

Известен электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока (Электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока [Текст]: пат. 2528430 С2 Рос. Федерация: МПК H02N 1/00 / Драгунов В.П., Доржиев В.Ю.; заявитель и патентообладатель Новосибирск, гос. техн. унив. - №2013101854/07; заявл. 15.01.13; опубл. 20.09.14, Бюл. №26. - 5 с.: ил.). Катод первого диода соединен с постоянным конденсатором, катодом стабилитрона и первым переменным конденсатором, второй электрод первого переменного конденсатора соединен с анодом второго диода и вторым переменным конденсатором, катод второго диода подключен к отрицательному полюсу химического источника тока и соединен с анодом третьего диода, катод третьего диода соединен со вторым электродом второго переменного конденсатора и анодом первого диода, положительный полюс химического источника тока соединен с анодом стабилитрона и вторым электродом постоянного конденсатора.

Однако указанное устройство способно работать только при глубине модуляции емкости переменных конденсаторов не менее 1,618, что не позволяет генератору работать при малых амплитудах внешних механических колебаний.

Кроме того, известен электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока (Электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока [Текст]: пат. 2692092 С1 Рос. Федерация: МПК H02N 1/00 / Драгунов В.П., Синицкий Р.Е., Остертак Д.И.; заявитель и патентообладатель Новосибирск, гос. техн. унив. - №2018100709; заявл. 10.01.18; опубл. 21.06.19, Бюл. №18. - 8 с.: ил.), являющийся прототипом предлагаемого изобретения и содержащий три диода, два переменных конденсатора, стабилитрон и источник напряжения. Катод первого диода соединен с постоянным конденсатором, катодом стабилитрона и первым переменным конденсатором, второй электрод первого переменного конденсатора подключен к отрицательному полюсу источника напряжения, анод второго диода соединен со вторым переменным конденсатором и подключен к положительному полюсу источника напряжения, катод второго диода подключен к отрицательному полюсу химического источника тока и соединен с анодом третьего диода, катод третьего диода соединен со вторым электродом второго переменного конденсатора и анодом первого диода, положительный полюс химического источника тока соединен с анодом стабилитрона и вторым электродом постоянного конденсатора.

Однако при работе данного генератора при малых амплитудах внешних механических колебаний, вызывающих модуляцию емкости переменных конденсаторов менее 1,618, электрический ток, подзаряжающий химический источник тока постепенно уменьшается и при заряде постоянного конденсатора до некоторого постоянного напряжения становится равным нулю. Таким образом, прекращается подзаряд химического источника тока в данном режиме работы генератора.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является усовершенствование конструкции, позволяющее генератору непрерывно осуществлять подзаряд химического источника тока независимо от режима работы генератора.

Поставленная задача достигается тем, что в известный электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока, содержащий постоянный конденсатор, первый диод, первый переменный конденсатор, соединенный с катодом первого диода и постоянным конденсатором, а вторым электродом подключенный к отрицательному полюсу источника напряжения, второй диод, подключенный анодом к положительному полюсу источника напряжения, а катодом подключенный к отрицательному полюсу химического источника тока, второй переменный конденсатор, соединенный с анодом второго диода и подключенный к положительному полюсу источника напряжения, третий диод, соединенный катодом со вторым электродом второго переменного конденсатора и анодом первого диода, а анодом соединенный с катодом второго диода и подключенный к отрицательному полюсу химического источника тока, стабилитрон, соединенный катодом с первым переменным конденсатором, катодом первого диода и постоянным конденсатором, а анодом соединенный с постоянным конденсатором и подключенный к положительному полюсу химического источника тока введен резистор, соединенный с катодом стабилитрона, катодом первого диода, первым выводом постоянного конденсатора, первым выводом первого переменного конденсатора, а вторым выводом соединенный с анодом стабилитрона, вторым выводом постоянного конденсатора и подключенный к положительному полюсу химического источника тока.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого электростатического микроэлектромеханического генератора для подзаряда химического источника тока.

Предлагаемый генератор содержит диоды 1-3; переменные конденсаторы 4, 5; стабилитрон 6, постоянный конденсатор 7 и резистор 8. Катод диода 1 соединен с катодом стабилитрона 6, постоянным конденсатором 7, переменным конденсатором 4 и резистором 8, второй электрод переменного конденсатора 4 подключен к отрицательному полюсу источника напряжения, анод диода 2 и переменный конденсатор 5 подключены к положительному полюсу источника напряжения, катод диода 2 подключен к отрицательному полюсу химического источника тока и соединен с анодом диода 3, катод диода 3 соединен со вторым электродом переменного конденсатора 5 и анодом диода 1, второй электрод постоянного конденсатора 7 соединен с анодом стабилитрона 6, резистором 8 и подключен к положительному полюсу химического источника тока.

Предлагаемый генератор работает следующим образом. Под действием внешних механических колебаний емкость переменных конденсаторов 4 и 5 изменяется в противофазе, глубина модуляции емкости при этом зависит от амплитуды внешних механических колебаний. При увеличении емкости переменного конденсатора 4 (уменьшении емкости переменного конденсатора 5) через диоды 1 и 2 течет ток, создаваемый источником напряжения, и переменный конденсатор 4 заряжается. При уменьшении емкости переменного конденсатора 4 (увеличении емкости переменного конденсатора 5) переменный конденсатор 4 разряжается через химический источник тока (течет ток подзаряда), а постоянный конденсатор 7 подзаряжается. Таким образом, с каждым новым циклом напряжение на конденсаторе 7 растет.

При глубине модуляции емкости переменных конденсаторов более 1, но менее 1.618, с каждым последующим циклом приращение заряда конденсатора 7 уменьшается. Постоянный конденсатор 7 разряжается через резистор 8, тем самым не позволяя генератору зарядить постоянный конденсатор 7 до некоторого постоянного напряжения и прекратить генерацию тока, подзаряжающего химический источник тока. Сопротивление резистора 8 и емкость постоянного конденсатора 7 задают скорость разряда постоянного конденсатора 7.

При глубине модуляции емкости переменных конденсаторов более или равной 1.618, с каждым последующим циклом приращение заряда конденсатора 7 увеличивается. В результате в течение нескольких циклов работы генератора после подключения его к химическому источнику тока постоянный конденсатор 7 зарядится до напряжения стабилизации стабилитрона 6.

Таким образом, за счет введения резистора, предлагаемый электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока позволяет непрерывно осуществлять подзаряд химического источника тока независимо от режима работы генератора.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к микроэлектромеханическим генераторам, преобразующим энергию механических колебаний в электрическую энергию, и может быть использовано для подзаряда химического источника тока. Повышение надежности работы микроэлектромеханического генератора является техническим результатом изобретения, который достигается за счет того, что электростатический микроэлектромеханический генератор содержит постоянный конденсатор, первый диод, первый переменный конденсатор, соединенный с катодом первого диода и постоянным конденсатором, а вторым электродом подключенный к отрицательному полюсу источника напряжения, второй диод, подключенный анодом к положительному полюсу источника напряжения, а катодом подключенный к отрицательному полюсу химического источника тока, второй переменный конденсатор, соединенный с анодом второго диода и подключенный к положительному полюсу источника напряжения, третий диод, соединенный катодом со вторым электродом второго переменного конденсатора и анодом первого диода, а анодом соединенный с катодом второго диода и подключенный к отрицательному полюсу химического источника тока, стабилитрон, соединенный катодом с первым переменным конденсатором, катодом первого диода, резистором и постоянным конденсатором, а анодом соединенный с резистором и постоянным конденсатором и подключенный к положительному полюсу химического источника тока. 1 ил.

Электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока, содержащий постоянный конденсатор, первый диод, первый переменный конденсатор, соединенный с катодом первого диода и постоянным конденсатором, а вторым электродом подключенный к отрицательному полюсу источника напряжения, второй диод, подключенный анодом к положительному полюсу источника напряжения, а катодом подключенный к отрицательному полюсу химического источника тока, второй переменный конденсатор, соединенный с анодом второго диода и подключенный к положительному полюсу источника напряжения, третий диод, соединенный катодом со вторым электродом второго переменного конденсатора и анодом первого диода, а анодом соединенный с катодом второго диода и подключенный к отрицательному полюсу химического источника тока, стабилитрон, соединенный катодом с первым переменным конденсатором, катодом первого диода и постоянным конденсатором, а анодом соединенный с постоянным конденсатором и подключенный к положительному полюсу химического источника тока, отличающийся тем, что в него введен резистор, соединенный с катодом стабилитрона, катодом первого диода, первым выводом постоянного конденсатора, первым выводом первого переменного конденсатора, а вторым выводом соединенный с анодом стабилитрона, вторым выводом постоянного конденсатора и подключенный к положительному полюсу химического источника тока.