Счетчик ампер-часов Советский патент 1986 года по МПК G01R11/34 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах энергопитания постоянного тока.

Цель изобретения - повьшение надежности работы счетчика ампер-часов за счет анализа начального состояния аккумуляторной батареи,

На чертеже представлена струк- схема счетчика ампер-часов.

Счетчик ампер-часоч включает источник 1 питания с исполнитель- нь1м устройством и.балластной нагрузкой, подключенный через шунт 2 к аккумулятор ной батарее 3, усилитель 4 постоянного тока, преобразователь 5 напряжение-частота, двоичный счетчик 6 с входами 7 и 8 сброса, первая 9, вторая 10 и третья П схемы совпадения, реверсивный счетчик 12 с входами 13 и 14 сброса и записи соответственно, дешифраторы 15 и 16 состояний счетчика 12, анализатор 17 начального состояния аккумуляторной батареи с входами 18 и 19, устройство 20 записи, устройство 21 сброса, первый триггер 22 с входами 23-27 и выходами 28 и 29, второй триггер 30 с входами 31-34 и выходом 35, третий триггер 36, знаковый триггер 37, первый 38 и второй 39 одновибраторы элемент ИЛИ 40.

Анализатор 17 включает в себя копаратор 41 напряжения одновибраторы 42 и 43, элементы НЕ 44 и 45, элементы И 46 и 47 и элемент ШШ 48

Первый выход аккумуляторной батареи 3 подключен к первому входу источника 1 питания и к входу 18 анализатора 17, второй выход аккумуляторной батареи 3 подключен через шунт 2 к второму входу источника 1 питания, входа усилителя 4 постоянного тока подключены параллельно шунту 2, выход усилителя 4 подключен к последовательно включенным преобразователю 5 напряжение - частота, счетчику 6 импульсов, уст рой- ству 20 записи н реверсивному счетчику 12 импульсов, а также к последовательно включенным знаковому тригеру 37, первому одиовибратору 38, первому элементу ИЛИ 40, второму од новибратору 39, третьему триггеру 36, третьей схеме 11 совпадения и к первому триггеру 22, первый и второй выходы которого подключены к вхдам первой 9 и второй 10 схем совпа42

дения, вторые входы которых подклю-t чены к выходу счетчика 6 импульсов, а выходы которых подключены к счетным входам реверсивного счетчика 12,

выходы которого подключены к дешифраторам 15 и 16 состояний, выход первого дешифратора 15 состояний подключен к пятым входам 27 и 34 триггеров 22 и 30, выход дешифратоР 16 подключен к первому входу 23 триггера 22 и к первому входу устройства 21 сброса, первый выход которого подключен к входу 19 анализатора 17, второй выход - к входу

7 счетчика 6 и входу 13 счетчика 12 импульсов, кроме того, выход устройства 20 записи подключен к второму входу третьего триггера 36 и - первому входу 31 второго триггера

30, входу 8 сброса счетчика 6 и к четвертому 26 входу триггера 22, вход второго одновибратора 39 подключен к второму входу третьей схемы 11 совпадения, выход 28 первого

триггера 22 подключен к первому управляющему входу источника I пи- .тания, второй управляющий вход которого подключен к выходу 35 второго триггера 30. Вход 18 анализато-. ра г7 является первым входом компаратора 41, второй вход которого подключен к входной клемме счетчика ампер-часов, выход компаратора 41 подключен k последовательно включенным элементу НЕ 45,элементу

И 47 и входу 33 триггера 30, а также к последовательно включенным элементу И 46, элементу ИЛИ 48 и к второму входу элемента РШИ 40, и кроме того,к входу одновибратора 43, выход которого подключен к второму входу устройства 21 сброса, выход элемента ИЛИ 48 подключен к входу 32 триггера 30 и к входу 25 тригге ра, 22. Вход 19 анализатора 17 является входами элемента НЕ 44 и одновибратора 42, выход которого подключен к второму входу устройства 20 записи, а выход элемента НЕ 44 подключен к вторым входам элементов

И 46 и 47.

Счетчик ампер-часов работает следующим-образом.

ПРИ включении питания счетчика ампер-часов устройство 21 вырабатывает в начальный момент импульс сброса, который подается с одного из его выходов на входы 7 и 13 сброса счетчиков 6 и 12, устанавливая

их в нулевое состояние, а с друге го его выхода подается короткий импульс низкого уровня напряжения, сформированный из переднего фронта импульса сброса, на вход 19 анализатора, позволяя ему определить начальное состояние батареи 3. Этот импульс запускает одновибратор 42 для получения на его выходе импульса высокого уровня напряжения калиброванной длительности, который поступает на один из входов уст ройства 20 записи. Инвертированный импульс элементом НЕ 44 поступает на элементы И 46 и 47, на вторые входы которых подается прямой и инвертированный элементом НЕ 45 уровень напряжения с выхода компаратора 41, который зависит от состояния батареи 3, Если напряжение на входе 18 меньше Up , т.е. батарея 3 либо полностью разряжена, либо недопустима работа ее на разряд, на выходе компаратора 41 устанавливается высокий уровень напряжения .

Анализатор 17 и устройство 20 оценивают три возможных состояния батареи «3: нулевой, полной и частичной емкости. При нулевой емкости батареи 3 импульс с выхода элемента НЕ 44 пропускается только элементом 46 и через элемент ИЖ 48 поступает на вход 32 триггера 30 и вход 25 триггера 22, устанавливая на выходе 35 триггера 30 логический О, а на выходе 28 триггера 22 логическую 1. Тем самым батарея 3 подключается к источнику I питания для ее заряда, а счетчики 6 и 12 устанавливаются для накопления импульсов. с преобразователя 5 напряжение-.ча- стота после окончания импульса сброса. Батарея 3 начинает заряжаться и напряжение, усиленное усилителем 4 на шунте 2, преобразуется в соответствующую току заряда частоту преобразователем 5, а счетчики 6 и 12

подсчитывают число импульсов, соответствующих количеству полученного батареей 3 электричества. Импульсы с выхода элемента ИЛИ 48 через элемент ИЛИ 40 запускают также задним. фронтом одновибратор 39. Импульс с одновибратора устанавливает на выходе триггера 36 высокий уровень напряжения, но так как этот уровень появляется на входе схемы I1

211654 -

позже импульса на втором входе, то схема И не срабатывает. Это необходимо для того, чтобы после разряда батареи возвращать импульсом

5 с одновибратора 38 триггер-22 в положение, обеспечивающее счетчику 12 суммирование импульсов.

При низком уровне напряжения на выходе компаратора 41 импульс с вы10 хода элемента НЕ 44 пропускается только элементом 47 и триггер 30 устанавливается в состояние логической I на его выходе 35, заставляя исполнительное устройство точника 1 питания подключить акку- муляторную батарею 3 для разряда на балластную нагрузку. Происходит разряд батареи 3. Счетчик 6 подсчи- тьшает число импульсов с преобразо2Q вателя 5, соответствукяцих току разряда батареи 3 после окончания импульса сброса. Через некоторое время на выходе счетчика 6 появляется импульс, который поступает на вто25 Р°й вход устройства 20, первьй вход которого подключен к одновибратору 42. Если в момент прихода импульса со счетчика 6 на втором ходе устройства 20 установлен высокий уро-- вень напряжения, то на выходе устройства 20 появляется импульс, который соответствует тому, что батарея 3 способна обеспечить нормальную. работу в течение определенного времени .

Этот импульс позволяет установить счетчик 12 через вход 14 записи в состояние, соответствующее полной емкости батареи 3, на выходе триггеров 30 и 36 устанавливается низ кий уровень напряжения, счетчик 6 сбрасывается в нулевое состояние, на выходе 29 триггера 22 устанавливается логическая 1, а на выходе 28 этого триггера - логичес кий О. Тем самым батарея 3 прекращает разряжаться на балластную нагрузку, а счетчик 2 устанавли- о вается в режим вычитания импульсов. Во время разряда на выходе знако50 вого триггера 37 устанавливается логический О, а.по окончании - логическая 1. В момент перехода из состояния О в состояние 1 одновибратор 38 формирует корот55 кий импульс, который пройдя элемент ИЛИ 40, запускает задним фрои- том одновибратор 39, который выра- батьшает также короткий импульс.

устанавливающий на выходе триггера 36 высокий уровень напряжения. Так как импульс с одновибратора 38 приходит раньше, чем появится высокий уровень на выходе триггера, схема II совпадения не срабатывает, триггер 22 не изменяет свое состояние. Схема 11 сработает лишь при следующем импульсе с одновибратора 38, т.е. при следующем разряде батареи 3.

Если в момент прихода импульса со счетчика 6 на втором входе устройства 20 уже установлен низкий уровень напряжения, то устройство 20 не срабатывает, и батарея 3 продолжает разряжаться до тех пор, пока на выходе компаратора 41 не появится высокий уровень напряже- ния.

В момент перехода из состояния О в 1 одновибратор A3 вырабатывает короткий импульс, который че рез элемент ИЛИ 48 устанавливает на выходе 35 триггера 30 логический О, на выходе 29 триггера 22 - логическую 1, на выходе 28 - логический на выходе триггера 36 - высокий уровень напряжения. Разряд прекращается, на выходе одновибратора 38 появляется импульс с задержкой относительно импульса с одновибратора 43, так как время переключения исполнительного устройства источника 1 питания значительно больше, чем время переключения логических элементов счетчика, Этот импульс проходит через схему П совпадения, подтверадая установку ца выходе 28 триггера 22 логической 1. Исполнительное устройство подключает батарею 3 на заряд. Импульс с одновибратора 43 поступает на устройство 21, позволяя ему обнулить счетчики 6 и 12, однако на втором выходе устройства 21 импульс не появляется, т.е. не воздействует на анализа-: тор 17.

При достижении состояния счетчика 12, соответствующего полному заряду батареи 3, дешифратор 15 вы- рабатьюает импульс, устанавливающий на выходе 29 триггера 22 логическую 1, на выходе 28 - логический О, а на выходе триггера 30 подтверждается логический О.

0

5

0

5

Схема 9 совпадения открывается, а схема 10 закрывается осуществляя- возможность считывания импульсов с :накопленного значения счетчика 12, что означает готовность работы счет-, чика ампер-часов в режиме разряда батареи 3. В режиме полного разряда батареи 3 происходит считывание импульсов из счетчика 12 того момента, когда его значение соответствует нулевой емкости батареи, и на выходе дешифратора 16 появляется цмпульс, поступающий на вход 23 триггера 22 и устройство 21, На выходе 29 триггера 22 появляется логическая 1, а устройство 21 обнуляет счетчики 6 и 12, но не воздействует на анализатор 17. Батарея 3 подключается на заряд и счетчик 12 в режим накопления импульсов.

При частичном разряде батареи 3, т.е. когда значение счетчика 12 не достигает состояния нулевой емкости, одновибратор 38 по окончании разряда через элемент ИЛИ 40 и схему 11 устанавливает на выходе 28 триггера 22 логическую 1, и счет-- чик ампер-часов готов к режиму заряда батареи 3. Прохождение импульса с одновибратора 38 через схему 11 возможно потому, что на выходе триггера 36 устанавливается высокий уровень напряжения, устанавливаемый одновибратором 39 при воздействии импульсов с элемента ИЛИ 48 при нулевой или частичной емкости и импульса с одновибратора 38 при полной емкости во время анализа состояния батареи 3.

Неполадки в системе, вызьшающие пропадание питания счетчика ампер- часов, позволяют анализатору 17 оценить начальное состояние батареи 3 во время включения питания. В остальных случаях анализатор I7 не принимает участия в работе. Таким образом, введение элемента ИЛИ, элемента совпадения, триггера и одновибратора значительно повьш1ает надежность работы счетчика ампер-часов.

Формула изобретения

Счетчик ампер-часов, содержащий .Г источник питания, аккумуляторную батарею, первьй выход которой соединен с первым входом источника питания, усилитель постоянного тока.

0

5

0

5

0

7

входа которого соединены с шунтом, подключенным между вторым выходом аккумуляторной батареи и вторым входом источника питания, преобразователь напряжение - частота, вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом преобразователя напряжение частота, первая и вторая схемы совпадения, первые входы которых соединены с выходом счетчика импульсов реверсивный счетчик импульсов j входы которого соединены с выходами первой и второй схем совпадения, певый и второй дешифраторы состояний счетчика, подключенные к выходам реверсивного счетчика импульсов, знаковый триггер, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, первый триггер, два из входов которого соединены е выходами первого и второго дешифраторов состояний реверсивного счетчика импульсов, первый выход - с вторым входом второй схемы совпадения .и третьим входом источника питания,а второй выход - с вторым входом первой схемы совпадения, второй триггер, один из входов которого соединен с выходом первого дешифратора состояний, а выход - с четвертым входом источника питания, анализатор начального состояния аккумуляторной батареи, первый вход которого соединен с ее первым выходом, устройство сброса, вход которого соединен с выходом второго дешифратора состояний реверсивного счетчика импульсов, первый выход - с первьм входом сброса счетчика импульсов и входом сброса реверсивного счетчика импульсов, а второй выход - с вторым входом анализатора, устройство записи, выход которого соединен с входом записи реверсивного счетчика импульсов, первый одновибратор, вход которого соединен с выходом знакового триггера, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения надежности работы, в него введены элемент ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу первого

ВНИКЛИ Заказ 636/49

Филиал ШШ TlaTear, ГлУжгород, ул Проектная, 4

1654 8

одновибратора, второй одновибратор, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ,третий триггер, первый вход которого соединен с; выходом уст

5 ройства записи, второй вход - с выходом второго одновибратора, третья схема совпадения, первьй вход которой соединен с выходом третьего триггера, второй вход - с выходом элемента

10 ИЛИ, а выход - с третьим входом первого триггера, выход устройства записи соединен также с четвертым входом первого триггера, вторым входом второго триггера и вторым входом

15 сброса электронного счетчика, а анализатор начального состояния аккумуляторной батареи включает в себя компаратор напряжения, первый вход которого является первым входом ана-

20 лизатора и подключен к первому выходу аккумуляторной батареи, второй вход - к входной клемме устройства, первый элемент НЕ, вход которого подключен к выходу компаратора на25 пряжения, первый элемент И, первый вход которого подключен к выходу компаратора напряжения, второй элемент НЕ, вход которого является вторым входом анализатора и подклю30 чен к второму выходу устройства сброса, а выход - к второму входу первого элемента И, второй элемент И, первый вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, второй вход - к выходу второго элемента НЕ, а выход - к третьему входу второго триггера, третий одновибратор, вход которого подключен к выходу компаратора напряжения, а выход - к второму входу устройства сброса, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом третьего одновибратора, второй вход- с выходом первого элемента И, а выход - с вторым входом первого элемента ИЛИ, четвертьм входом второго триггера и пятьм входом первого триггера, четвертый одновибратор, вход которого соединен с вторым выходом устройства сброса, а выход - с первым входом устройства записи, второй вход которого соединен с выходом счетчика импульсов.

35

40

45

50

Тираж 730 Подписное

Изобретение может быть использовано в системах энергопитания постоянного тока. Цель изобретения - повышение Надежности работы за счет анализа начального состояния аккумуляторной батареи. Устройство содержит источник I питания с исполнительным устройством и балластной нагрузкой, шунт 2, аккумуляторную батарею 3, усилитель 4 постоянного тока, преобразователь 5 напряжение- частота, двоичный счетчик в с вхо- -дами 7 и 8 с.броса схемы 9, 10 и 11 совпадения, реверсивный счетчик,12 с входами 13 и 14 сброса и записи соответственно, дешифраторы 15 и 16, анализатор 17 начального состояния аккумуляторной батареи (f входами 18 и 19, устройства 20 и 21 записи и сброса соответственно, триггеры 22, 30 и 36, знаковый триггер 37, одновибраторы 38 и 39 и элемент ИЛИ 40. Анализатор 17 включает в себя компаратор 41 напряжения,, одновибраторы 42, 43, элементы НЕ 44 и 45, элементы И 46 и 47 и элемент ИЛИ 48,.Введение в устройство элемента ИЛИ 40, триггера 36,iсхемы П совпадения, элемента НЕ 45, одновибратора 42, элемента ИЛИ 48 и конкретное выполнение анализатора 17 начального состояния аккумуляторной батареи позволяет анализировать начальное состояние аккумуляторной батареи, 1 ил.