Устройство для контроля остаточной емкости малогабаритного гальванического элемента Советский патент 1988 года по МПК H01M10/48 

00

Од

136

обеспечивают формирование серии импульсов, длительность которой определяется временем заряда диэлектрической емкости контролируемого элемента до заданного уровня порогового напря

жения, а число импульсов в серии пропорционально величинеостаточной емкости контролируемогоэлемента и подсчитывается счетчикомИ пульсов индикаторной цепи. 1 ил о

Изобретение относится к электротехнической промьшшенности, к средствам контроля параметров малогабаритных гальванических элементов. , Цель изобретения - сократить время контроля остаточной емкости гальванических элементов и повысить,точность измерений. Устройство содержит генератор 4 тока, обеспечивающий питание контролируемого элемента зарядным токовьм импульсом заданной величины и длительности, компаратор 8, один вход которого подключен к источнику 15 порогового напряжения, другой вход - к выходу схемы 7 сравнения, а выход подключен к входу трехвходовой логической схемы И 9. Компаратор 8 и трехвходовая логическая схема И 9 i (Л

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

Целью изобретения является сокращение времени контроля и повышение точности измерений остаточной емкости малогабаритных гальванических элементов.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство, контролирующее остаточную емкость гальванического-элемента, содержит клеммы для подключен ния контролируемого элемента, генератор 1 эталонной частоты, делитель 2 частоты, схему 3 управления измерениями, генератор 4 тока, интегратор 5, аналоговый инвертор 6, схему 7 сравнения, компаратор 8, логическую схему И 9, счетчик 10, дешифратор 11 и индикатор 12, переключатели 13 и 14 с положениями 13.1-13.3 и,14.1-14.3, источник 15 порогового напряжения.

Генератор 1 эталонной частоты вырабатывает сигнал прямоугольной формы

частоты 100 кГц, стабилизированный кварцевым резонатором.

Схема 3 управления измерениями выделяет калиброванный по длительности () импульс из серии импульсов, поступающих с делителя 2 частоты, который управляет работой генератора 4 тока.

Генератор 4 тока обеспечивает формирование положительного зарядного токового импульса, протекающего чере контролируемый гальванический элемент, с заданной величиной „ и длительностью Zff .

За время протекания зарядного им- пульса тока напряжение контролируемо

f

g

„

0

5

5

го гальванического элемента возрастает линейно во времени. Этот сигнал поступает на вход интегратора 5, имеющий постоянную времени интегрирования в 10-100 раз большую, чем длительность измерительного импульса, и на вход аналогового инвертора 6. С выхода интегратора 5 и инвертора 6 сигналы поступают на входы схемы 7 сравнения, в которой производится вычитание постоянной составляющей нап- ряжения контролируемого элемента, чем обеспечивается компенсация ЭДС контролируемых элементов при каждой их смене, в том числе элементов с различной ЭДС.

Линейно нарастающий от нуля до некоторой в еличины сигнал с выхода схемы 7 сравнения поступает на один вход компаратора 8. На второй вход компаратора 8 подается тороговое напряжение с источника 15 порогового напряжения.

Запрещающий сигнал низкого уровня с инверсного выхода компаратора 8, формируемый в момент равенства напряжений на его входах, поступает на один из входов логической схемы И 9. На второй вход схемы И 9 подается . разрешающий сигнал с выхода схемы 3 управления измерениями, совпадающий с передним фронтом зарядного импульса тока, протекающего через контролируемый гальванический элемент.

На третий вход схемы И 9 непре- . рывно подается сигнал прямоугольной формы с выходов делителя 2 частоты через переключатель 14 с периодом следования импульсов в 10 - 10 раз меньше длительности зарядного импульса тока tj, .

С выхода схемы И 9 серия импульсов, число которых характеризует остаточную емкость контролируемого гальванического элемента, поступает

на вход счетчика 10, информация с выхода которого через дешифратор 11 поступает на цифровой индикатор 12.

Устройство работает следующим об- разом

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 различными коэффициентами деления основной частоты генератора 1 эталон- ной частоты для обеспечения требуемого диапазона и соответствующего режима измерения остаточной емкости в зависимости от типа гальванического элемента.

Выбор режима измерений производится установкой переключателей 13 и 14 в положения 13.1 и 14„1 при минимальной степени разряженности элемента и в положения 13.3 и 14.3 при макси- мальной степени разряженности контролируемого элемента.

Сигнал с переключателя 13 поступает на вход схемы 3 управления измерениями, которая обеспечивает вьщеление одного калиброванного по длительности импульса (€,,), который поступает на вход генератора 4 тока и управляет его работой. Генератор 4 тока соединен по вькоду через положительную выходную клемму с контролируемым элементом. В течение действия калиброванного импульса, поступающего со схемы 3 управления измерениями, ге- нерат-ор 4 тока формирует зарядный импульс тока, протекающий через контролируемый гальванический элемент с заданной величиной . 1, и длительностью

С началом протекания зарядного .токового импульса напряжение на элементе линейно нарастает в сторону больших значений от величины ЭДС.

Величина остаточной электрической емкости элемента и его внутренняя диэлектрическая емкость коррелированы, т.е. зависимы, причем чем меньше остаточная электрическая емкость элемента, тем больше его диэлектрическая емкость. Однако от величины остаточной электрической емкости зависит и внутреннее сопротивление гальванического элемента.

g

5 0

5

0

5

5

0

Контроль остаточной емкости гальванического элемента в устройстве обеспечивается путем измерения внутренней диэлектрической емкости элемента, заряжаемой постоянным током, формируемым генератором 4 тока в цепи гальванического элемента.

При заряде диэлектрической емкости постоянным током исключается влия-. ние на скорость нарастания напряжения внутреннего сопротивления гальванического элемента, поскольку величина падения напряжения на внутреннем сопротивлении постоянна (зарядный ток в цепи контролируемого элемента в процессе измерений остается постоянным) и мала (сопротивление цепи генератора 4 тока значительно больше внутреннего сопротивления гальванического элемента) .

Скорость нарастания напряжения, на контролируемом гальваническом элемента определяет момент срабатывания компаратора 8, т.е. момент достижения на выходе схемы 7 сравнения величины порогового напряжения Е„с,р , подаваемого на второй вход компаратора 8 с источника 15 порогового напряжения. Интервал времени Z от начала протека- ния через контролируемый элемент зарядного токового импульса до момента срабатывания компаратора 8 характеризует остаточную емкость контролируемого элемента питания, причем чем сильнее разряжен элемент, тем больше

().

Для формирования интервала времени Г составлена цепь, которая содержит компаратор 8, подключенный по одному входу к выходу схемы 7 сравнения, а по другому - к источнику 15 порогового напряжения, трехвходовую логическую схему И 9, подключенную по одному входу к инверсному выходу компаратора 8, а по другому- входу - к выходу схемы 3 управления измерениями. На третий вход схемы И 9 непрерывно подаются импульсы эталонных частот с делителя 2 частоты.

Схема 3 управления измерениями формирует сигнал, который разрешает включение генератора 4 тока по переднему фронту и одновременно по тому же фронту разрешает прохождение импульсов эталонных частот с выходов делителя 2 частоты через переключатель 14 на выход схемы И 9.

Схема И 9 пропускает через себя импульсы эталонных частот только до момента срабатывания компаратора 8, после чего сигнал с инверсного выхода компаратора 8, поступающий на один из входов схемы И 9, запрещает прохождение импульсов. Таким образом, на выходе схемы И формируется серия импульсов, причем длительность серии импульсов равна Т, а количество импульсов в серии определяет величину остаточной емкости контролируемого гальванического элемента.

Количество импульсов в серии под- считьшается счетчиком 10 импульсов, цифровой код с выхода которого через дешифратор 11 поступает на цифровой индикатор 12.

В соответствии с изложенным показания цифрового индикатора 12 минимальны при контроле элементов питания с номинальной величиной остаточной емкости, соответственно, чем меньше величина остаточ,ной емкости гальвани- ческого элемента, тем вьше показания цифрового индикатора 12. Соответствие показаний индикатора 12 величинам остаточной емкости устанавливается в процессе калибровки.

Таким образом, процесс контроля остаточной емкости гальванических элементов производится без разряда элемента за время, не превьш1ающее длительности зарядного токового импульса (,05 - 0,1) с повьш1енной точностью измерений за счет использования генератора тока, который исключает влия т ние на результаты контроля внутреннего сопротивления контролируемого галь ванического элемента.

Формула изобрет.ения

Устройство для контроля остаточной

f

емкости малогабаритного гальваничес-

0

5

0

25

. .

чЬ

30

35

кого элемента, содержащее генератор эталонной частоты и делитель частоты, соединенные последовательно два переключателя режимов измерения, подключенных к выходам делителя частоты, схему управления измерениями, подключенную по входу через контакты одного из переключателей к выходам делителя частоты, индикаторную цепь, состоящую из последовательно включенных счетчика импульсов, дешифратора и индикатора, схему сравнения, интегратор и аналоговый инвертор, подключенные выходами к входам схемы сравнения, компаратор, логическую схему И и выходные клеммы для подключения контролируемого гальванического элемента, , , причем положительная выходная клемма соединена с интегратора и аналогового инве ртора, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени измерений и повьш1ения точности контроля, в устройство дополнительно введены генератор тока, формирующий положительные зарядные токовые импульсы, и источник порогового напряжения, логич:еская схема И выполнена трехвходовой, а компаратор - с двумя входами и инверсным выходом, причем положительная выходная клемма соединена с выходом генератора тока, связанного по входу с выходом схемы управления измерениям, компаратор одним входом соединен с выходом схемы сравнения, другим - с выходом источника порогового напряжения, логичес-г. кая схема И одним входом связана через контакты другого переключателя с вьпсодами делителя частоты, вторым входом - с выходом схемы управления измерениями, третьим входом - с инверсным выходом компаратора, а выход логической схемы И соединен с входом счетчика импульсов измерительной цепи.