Устройство для защиты искробезопасной аккумуляторной батареи от глубокого разряда Советский патент 1986 года по МПК H02H7/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во взрывоопасных средах предприятий горной, нефтехимической и газовой промышленности, в частности для создания автономных искробез- опасных систем питания, устройств автоматики, геофизических приборов, используемых в условиях горных выработок, опасных по газу или пыли.

Цель изобретения - повышение надежности срабатывания и помехоустойчивости устройства.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит искробезопасную аккумуляторную батарею 1, состоящую из нескольких аккумуляторов с ограничительными резисторами 2, первого, второго и третьего резистивных делителей 3-5 напряжения соответственно. Делитель 3 подключен к ограничительному резистору 2 и минусовой клемме батареи, делитель 4 подключен к выходным клеммам батареи, а делитель 5 - к выходу стабилизатора 6. Средние точки делителей 3-5 подключены к входам дифференциального усилителя, выполненного на резисторах 7-10 и операционном усилителе 11. Выходом усилитель подключен к входу сумматора, выполненного на резисторах 12-15 и операционном усилителе 16. На этот же вход сумматора через резистор 14 подается напряжение смещения с резисторов 17 смещения, подключенных к выходу стабилизатора 6 напряжения. Выходом сумматор подключен к пороговому устройству, собранному на резисторах 18-21, операционном усилителе 22 и стабилитроне 23. Выход порогового устройства соединен с входом ключа 24, включенного последовательно с нагрузкой 25.

Устройство работает следующим образом.

При замкнутом ключе 24 ток, протекающий через нагрузку 25, вызывает падение напряжения на резисторах 2. Это напряжение через делители 3 и 4 подается на вход дифференциального усилителя напряжения, реализованного на резисторах 7-10 и операционном усилителе 11. Усиленное напряжение с выхода дифференциального усилителя подается на вход сумматора, выполненного на элементах 12-16. На другой вход сумматора подается выходное напряжение аккумуляторной батареи. Алгебраическая сумма усиленного напряжения и выходного напряжения батареи с выхода сумматора подается на вход порогового элемента, собранного на резисторах 18-21, операционном усилителе 22 и стабилитроне 23, где сравнивается с опорным напряжением, создаваемым стабилитроном 23. При равенстве суммарного напряжения с опорным изменяется уровень выходного напряжения операционного усилителя 22, что вызывает срабатывание ключа 24 и от.ключение нагрузки 25.

При этом ввиду наличия дифференциального усилителя напряжение на выходе сумматора определяется при равенстве резисторов делителей 3 и 4 по следующей формуле:

U.,,.,,: -.RjirE6-nR2lH+ InRz ,

Kl2 L Kl5-

где R2,(J)

Ri2, Ri5 - величина сопротивлений резисторов 2, 12 и 15;

ЕО - суммарная ЭДС аккумуляторов; п - количество аккумуляторов, а соответственно и ограничительных резисторов в батарее; 111 - ток в нагрузке; КУ - коэффициент усиления дифференциального усилителя.

Аналогично, как и в известном устройстве, для того, чтобы UBUX оставалось постоянным при изменяющемся токе нагрузки, должно выполняться условие:

-UR2J.. const.

2К15

Откуда

J,,R2() const.(2)

.К 15

Выражение (2) при изменяющемся токе нагрузки справедливо лишь при выполнении условия

JRjliJlii г п

,)р - Ь - и

-п а

(3)

30 Откуда

R,,5().

Ку

С учетом выражения (3) равенство (1) принимает вид

35

(4)

Из выражения (4) видно, что чем боль- ще коэффициент усиления, тем больше напряжение на выходе сумматора. Таким образом, изобретение позволяет за счет введения дополнительного усилителя увеличить значение выходного напряжения сумматора, а следовательно, повысить помехоустойчивость порогового элемента и надежность

его срабатывания, увеличив опорное напряжение до значения, значительно превышающего уровень помех.

Формула изобретения

Устройство для защиты искробезопас- ной аккумуляторной батареи от глубокого разряда по авт. св. № 1094102, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности срабатывания помехоустойчивости устройства, в него дополнительно введены дифференциальный усилитель напряжения с тремя резистивными делителями напряжения, каждый из которых выполнен из двух

последовательно соединенных резисторов, делитель напряжения, выполненный в виде двух резисторов смещения, и стабилизатор напряжения, подключенный входом к выходным клеммам аккумуляторной батареи, а выходом - к выводам питания дифференциального усилителя напряжения, сумматора и порогового элемента, к резисторам смещения и к третьему резистивному делителю напряжения, при этом инвертирующий вход дифференциального усилителя напряжения подключен к средней точке первого резистивного делителя напряжения,

подсоединенного первым выводом к точке соединения ограничительного резистора и плюсовой клеммы батареи, а вторым - к минусовой клемме батареи, неинвертирующий вход дифференциального усилителя подключен к средним точкам второго и третьего резистивных делителей напряжения, второй резистивный делитель напряжения подключен к выходным клеммам аккумуляторной батареи, а выход дифференциального уси- лителя напряжения и средняя точка резисторов смещения подключены к неинвертирующему входу сумматора.

Изобретение предназначено для защиты искробезопасной аккумуляторной батареи от глубокого разряда и может быть использовано во взрывоопасных средах. Цель изобретения - повышение надежности срабатывания и помехоустойчивости устройства. Поставленная цель достигается тем, что дополнительно введены дифференциальный усилитель напряжения (ДУН) с тремя резис- тивными делителями 3-5 напряжения, делитель напряжения, выполненный в виде двух резисторов 17 смещения., и стабн.миза- тор напряжения. Прп за.мкнуто.м ключе 24 ток, текущий через нагрузку 25, вызывает падение напряжения на резисторах 2. Это напряжение усиливается на ДУН и поступает на вход сумматора, на другой вход которого подается выходное напряжение аккумуляторной батареи. Равенство суммар1 ого напряжения опорному уровню напряжения вызывает срабатывание ключа 24 и отключение нагрузки 25. Введение ДУН увеличивает значение выходного напряжения сумматора, повышая помехоустойчивость порогового элемента и надежность его срабатывания. Изобретение является усоверп1ен- ствованием основного авт. св. № 1094102. 1 ю. (Л ю оо СП) ел 00 NJ