Устройство для контроля остаточной емкости гальванического элемента Советский патент 1986 года по МПК H01M10/48 

Изобретение относится к средствам контроля параметров малогабаритных гальванических элементов, используемых для питания электронных часов, микрокалькуляторов и других подобных приборов с автономным питанием.

Цель изобретения - формирование режима контроля не сопровождающегося разрядом элемента, т. е. сохранение его энергии в процессе контроля и повышение точности процесса контроля.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства (где U,, - амплитуда импульса, Е-ЭДС элемента; т - время, характеризующее искажения импульса).

Устройство, контролирующее элемент (фиг. 1), содержит генератор 1 эталонной частоты, делитель 2 частоты, схему 3 управления измерением, источник 4 напряжения, ограничивающий резистор 5, интегратор 6, аналоговый инвертор 7, схему 8 сравнения, компаратор 9, инвертор 10, логические схемы и 11 и 12, счетчик 13 импульсов, дешифратор 14 и цифровой индикатор 15, а также переключатели 16 и 17 с положениями 16.1 - 16.3 и 17.1 - 17.3.

Генератор 1 эталонной частоты вырабатывает сигнал прямоугольной формы частотой 100 кГц, стабилизированный кварцевым резонатором, служащий для синхронизации работы всего устройства и выделения калиброванного по длительности измерительного импульса. Делитель 2 частоты имеет несколько выходов с различными коэффициентами деления, предназначенных для расширения диапазона измерений. Схема 3 управления выделяет калиброванный по длительности (т „, фиг. 2) импульс, получаемый с делителя 2 частоты, и управляет работой источника 4 напряжения, с которого измерительный импульс U,, положительной полярности в два-три раза превышающий по амплитуде ЭДС Е (фиг. 2) через ограничивающий резистор 5 под.ается на контролируемый элемент, искаженный сигналом с которого поступает на интегратор 6, имеющий постоянную времени в 10-100 раз больше длительности измерительного импульса, и аналоговый инвертор 7, выходы которых подключены к схеме 8 сравнения.

Таким образом, на выходе схемы сравнения исключается постоянная составляющая ЭДС контролируемого элемента и отпадает необходимость в ее компенсации при каждой смене контролируемого элемента.

Искаженный сигнал с выхода схемы 8 сравнения поступает на компаратор 9, который преобразует его в дискретную форму. Длительность этого сигнала больше длительности измерительного импульса на величину затягивания его среза. Этот сигнал поступает на логическую схему U 11, на другой вход которой через инвертор 10 подается эталонный измерительный импульс. В

результате на выходе схемы U 11 выделяется разностный сигнал, характеризующий величину искажения среза эталонного измерительного импульса, и, следовательно, отражающий величину остаточной емкости элемента. Этот импульс поступает на вход схемы и 12, на первый вход которой непрерывно подается сигнал прямоугольной формы с делителя 2 частоты, имеющий период в 10 -Ш - раз меньше длительности

измерительного импульса. За время действия разностного сигнала на втором входе схемы и 12 на ее выходе появляется серия импульсов, которая подается на счетчик 13 импульсов, информация с последнего через дешифратор 14 поступает на цифровой индикатор 15.

Устройство работает следующим образом. Генератор 1 эталонной частоты генерирует высокочастотные колебания прямоугольной формы со скважностью равной двум,

стабилизированные по частоте кварцевым резонатором. Эти колебания подаются на делитель 2 частоты, имеющий несколько выходов с переменными коэффициентами деления, с целью реализации различных режимов измерения в зависимости от типа галь

ванического элемента. Выбор режима производится установкой переключателей 16 и 17 в положение 16.1 и 17.1 при малой степени разряженности эле.мента и в положение 16.2 и 17.2 или 16.3 и 17.3 при большей степени разряженности элемента. Сигнал с переключателя 16 подается на схему 3 управления измерением, которая обеспечивает выделение одного импульса длительности Тп (фиг. 2), управляющего работой источника 4 напряжения, соединенного через ограничительный резистор 5 с контролируемым элементом.

В экспериментах используются импульсы с ,1 с. Известно, что величина остаточной емкости химического источника тока корректируется с величиной его внутренней диэлектрической емкости и активным сопротивлением, причем чем меньше величина остаточной емкости, тем больше его диэлектрическая емкость и внутреннее сопротивление. Ввиду этого у частично разряженного элемента повышается величина диэлектрической емкости и форма импульса на таком химическом источнике тока искажается (фиг. 2) и чем более разряжен элемент, тем больше величина искажения, т. е. тз (фиг. 2). Для измерения значения т составлена цепь, состоящая из интегратора 6, аналогового инвертора 7, схемы 8 сравнения, компаратора 9. Параллельное включение интегратора 6, имеющего постоянную времени много больше длительности измерительного импульса, с аналоговым инвертором, включенных на схему сравнения,

запрещает прохождение постоянной состав- ляюнлей ЭДС гальванического элемента на вход компаратора, который выделяет полную длительность искаженного импульса.

С выхода компаратора сигнал подается на логическую схему U 11, второй вход которой соединен через инвертор 10 со схемой управления, и таким образом на выходе этой схемы и получает сигнал, длительность которого соответствует Т (фиг. 2).

Для измерения величины f сформирована цепь, состоящая из логической схемы и 12, счетчика 13 импульсов, дешифратора 14 и цифрового индикатора 15.

В соответствии с изложенным, показания цифрового индикатора равны или близки к нулю в случае контроля элементов питания с номинальной величиной остаточной емкости (TI, фиг. 2). И соответственно, чем меньше величина остаточной емкости, тем выше показания цифрового индикатора 15, что устанавливается предварительной калибровкой.

Таким образом, процесс контроля обеспечивается без разряда элемента, что обеспечивается подачей на положительный электрод элемента неразрушаюш.его импульса положительной полярности с повышением точности результата за счет выделения измерительного импульса из сигнала калиброванного генератора эталонной частоты.

Формула изобретения

Устройство для контроля остаточной емкости гальванического элемента, содержащее выходные клеммы для подключения контролируемого элемента, генератор эта,

О а)

лонной частоты, индикаторную цепь, состоя- шую из последовательно включенных счетчика импульсов, дешифратора и индикатора, схему управления измерением и схему сравнения, отличающееся тем, что, с целью

сохранения энергии элемента в процессе контроля и повышения точности, в устройство введены источник напряжения, формирующий однополярные положительные импульсы, превышающие ЭДС контролируемого элемента, два переключателя, делитель частоты, две схемы И, инвертор, компаратор, интегратор и аналоговый инвертор, причем положительная выходная клемма через ограничивающий резистор соединена с источником напряжения, вход которого соединен со схе-5 мой управления, связанной через один переключатель с одними выходами делителя частоты, соединенного по входу с генератором эталонной частоты, делитель частоты другими выходами через другой переключатель соединен с первой логической схемой И, выход которой соединен с индикаторной цепью, второй вход этой схемы И соединен с выходом другой схемы И, один из входов которой через инвертор соединен с выходом схемы управления, а другой вход этой схе5 мы И соединен с выходом компаратора, соединенного по входу с выходом схемы сравнения, схема сравнения по одному входу соединена с выходом интегратора, а по другому входу с выходом аналогового инвертора, а входы интегратора и аналогового инвертора

0 подсоединены к контролируемому элементу.

Г/

/7

Изобретение относится к системам контроля параметров малогабаритных гальванических элементов (ГЭ), используемых в приборах с автономным питанием. Цель изобретения - сохранение энергии элемента в процессе контроля и повышение его точности. Генератор 1 эталонной частоты генерирует высокочастотные колебания прямоугольной формы со скважностью, равной двум, стабилизированные по частоте кварцевым резонатором. Колебания подаются на делитель 2 частоты, обеспечивающий различные ж режимы измерения в зависимости от типа ГЭ. При малой степени разряженности ГЭ переключатели 16 и 17 устанавливаются в положение 16.1 и 17.1, при большой - в положение 16.2 и 17.2 и т. д. Схема 3 управления измерением выделяет один импульс, управляюцдий работой источника 4 напряжения. Форма измерительного импульса на ГЭ искажается и зависит от степени его разряженности. Для измерения величины искажения составлена цепь из интегратора 6, аналогового инвертора 7, схемы 8 сравнения и компаратора (К) 9. К 9 выделяет полную длительность искаженного импульса. С выхода К 9 сигнал подается на логическую схему И 11, на выходе которой получают сигнал, длительность которого соответствует времени искажения измерительного импульса на ГЭ. Для измерения величины искажения сформирована цепь, состоящая из логической схемы И 12, счетчика 13 импульсов, дешифратора 14 и цифрового индикатора 15. Чем меньше величина остаточной емкости, тем выше показания индикатора. Таким образом контроль ГЭ без разряда обеспечивается подачей на положительный электрод импульса положительной полярности, а точность измерения повышается за счет выделения измерительного импульса из сигнала калиброванного генератора эталонной частоты. 2 ил. SS (Л ISD со 05 ел 05 QO