Устройство для индикации конца заряда аккумулятора Советский патент 1992 года по МПК H01M10/42 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации электрических аккумуляторов и в других устройствах, требующих высокой точности измерения давления в широком диапазоне температур и механических нагрузок.

Известно устройство для индикации конца заряда аккумулятора, выполненное в виде полой пробки с крышкой и размещенным в ней пьезо- датчиком.

Наиболее близким к изобретению является устройство, общими признаками которого с предлагаемым устройством являются полая пробка с крыш- : кой и размещенными в ней двумя пье- зодатчиками, подключенными к внеш- нему электронному блоку, состоящему из схемы запоминания уровня электрического сигнала, подключенной входом к второму пьезодатчику, выходом к первому входу схемы суммирования, второй вход которой подключен к первому пьезодатчику, с выхода которой снимается сигнал окончания заряда.

Однако это устройство характеризуется существенной зависимостью точности определения момента конца заряда от технических нагрузок (вибел

со to

Јь

рация, линейные или ударные ускорения, не приводящие к разрушению) на устройство или на конструкцию, с которыми оно сопряжено (аккумулятор, газовая магистраль и т.д.), ограничивающей применение индикатора такого типа на подвижных транспортных средствах, вращающихся платформах, объектах, движущихся с ускорениями и т.д., а также неполной компенсацие приращений электрических сигналов, вызванных нагреванием пьезоэлементов из-за различной удаленности первого и второго пьезодатчиков от плоско- сти пробки. Тепловое сопротивление материала крышки пробки и отдача тепла пробкой в окружающее пространство приводит к тому, что температура, а следовательно, приращение электри- ческих сигналов за счет теплового дрейфа для первого и второго пьезодатчиков будут различны. Это внесет дополнительные погрешности в работу устройства. Эта погрешность будет тем выше, чем больше разность температур окружающей среды и конструкции, с которой устройство индикации сопряжено. .

Цель изобретения - расширение об- ласти применения устройства за счет снижения влияния механических воздействий и колебаний температуры окружающей среды на точность его работы.

Цель достигается изменением кон- струкции устройства для индикации конца заряда аккумулятора таким образом, что первый и второй его пье- зодатчики обращены пьезоэлементами в сторону полости пробки и находится На равном удалении от нее, при этом постоянный магнит второго пьезодат- чика закреплен на упругой диафрагме внутри регулировочного стакана, имеющего резьбу на наружной цилинд- рической поверхности и установленного в резьбовое соединение крышки пробки над пьезоэлементом второго пьезодатчика, причем в торцовой части регулировочного стакана имеется шлиц, позволяющий изменить положение стакана и находящегося в нем постоянного магнита относительно пьеэоэлемента второго пьезодатчика.

Указанные изменения позволят устранить погрешности определения мо- ,мента заряда аккумулятора, обусловленные механическими воздействиями на устройство индикации и погрешност

,. 0

0

5

вызванные разностью температур окружающей среды и конструкции, с которой устройство индикации сопряжено.

На фиг. 1 схематически показано предлагаемое устройство индикации, на фиг. 2 - механизм компенсации действия нагрузок на показания индикатора.

Устройство состоит из полой пробки 1, снабженной хвостовиком 2 с резьбой и центральным отверстием 3, крышкой 4 с отверстием 5 для выхода газа. В полости 6 крышки k размещен упругий чувствительный элемент 7, выполненный в виде мембраны, на элементе 7 установлен постоянный магнит 8, так, что прогиб упругого чувствительного элемента 7 под давлением газов, поступающих в полость 6 из полости пробки через канал 9, приводит к перемещению постоянного магнита 8.

В крышке k вмонтированы два пьезодатчика: пьезоэлемент 10 первого пьезодатчика с ферромагритной пластиной 11, обращенной в сторону постоянного магнита 8 и контактной пластиной 12, предназначенной для съема сигнала с пьезоэлемента 10 первого пьезодатчика, роль другой контактной пластины выполняет ферромагнитная пластина 11, а изолирующая прокладка 13 отделяет корпус крышки k от контактной пластины 12, пьезоэлемент имеет токовыводы 1. Пьезоэлемент 15 второго пьезодатчика обращен ферромагнитной пластинкой 1C в сторону постоянного магнита 17, закрепленного на другой мембране 18 внутри регулировочного стакана 19, имеющего шлиц 20 под отвертку в своей верхней торцовой части. Поступательное движение регулировочного стакана 19 передается постоянному магниту 17, при этом изменяется степень его магнитного взаимодействия с ферромагнитной пластинкой 16. Контактная пластинка 21 и ферромагнитная пластинка 16 предназначены для съема сигналов с пьезоэлемента 15 второго пьезодатчика. Изолирующая прокладка 22 отделяет корпус крышки k от контактной пластинки 21. Токовыводы, предназначены (И и 23) для съема пьезонапряжений с пьезо- элементов 10 и 15 первого и второго пьезодатчиков. Токовывод Т1 сое

динен с входом 2 схемы суммирования электрических сигналов 25, а то ковывод 23 с входом схемы запоминания уровня электрического сигнала 26, выход которой соединен с входом 27 схемы 25. Сигнал Окончания заряда формируется по окончании заряда аккумулятора и присутствуют на выходе 28 схемы суммирования 25.

Устройство работает следующим образом.

Под действием повышенного давления выделяющихся при заряде газов прогибается упругий чувствительный элемент 7, что приводит к перемещению постоянного магнита 8 к ферроманитной пластинке 11. В результате взаимодействия магнитных потоков постоянного магнита 8 и ферромагнитно пластинки 11 последняя стремится пртянуться к постоянному магниту 8, оказывая на пьезоэлемент 10 первого пьезодатчика растягивающее действие что приводит к снятию с контактных пластин 12 и 11 пьезоэлемента электческого заряда, нарастающего по абсолютной величине по мере нарастания давления, который поступает на вход 2 схемы суммирования 25. На вход 27 схемы суммирования 25 поступает противоположный по знаку электрический сигнал о выходе схемы запоминания уровня 26. Вращением регулировочного стакана 19 осуществляется предварительная настройка данного устройства на определенное давление, соответствующее концу заряда аккумулятора. Поступательное движение регулировочного стакана 19 приводит к изменению степени взаимодействия магнитных потоков постоянного магнита 17 и ферромагнитной пластинки 16, а следовательно, изменяется сила растягивающего действия на пьезоэлемент 15 второго пьезодатчика и величина электрического заряда снятого с него.

После настройки на определенное давление, которое точно определяет момент конца заряда, регулировочный стакан 19 фиксируется. Электрический сигнал с пьезоэлемента 15 поступает на вход схемы запоминания уровня электрического сигнала 26.

Процесс заряда аккумулятора, находящегося в системе, подвержен ноймеханичееким воздействиям, будет сопровождаться линейными ускорени

0

5

Q 5 0

5

0

5

0

5

ями устройства, которые, при налимий составляющей ускорения, направленной вдоль осевой линчи устройства индикации, привелут к смешению постоянных магнитов 8 и 17 относительно ферромагнитных пластинок 11 и 16 соответственно. Это приведет к изменению степени взаимодействия их магнитных потоков и, следовательно, к изменению величин электрических сигналов, снимаемых с соответствующих пьезоэлементов. Благодаря тому, что линейные ускорения устройства будут вызывать приблизительно равные смещения постоянных.магнитов как первого так и второго пьезо- датчиков, электрические сигналы, поступающие на входы 2 и 27, схемы суммирования 25 будут получать одинаковые приращения, которые компенсируются в схеме суммирования 25. Механизм компенсации действия механических нагрузок на показания индикатора поясняется на фиг,2, где 29, 30 постоянные магниты первого и второго пьезодатчиков, 31, 32 - пьезоэлементы первого и второго пьезодатчиков с ферромагнитными пластинами 33, З соответствено. При этом X X, + АХ ; X1 X + ДХ ;

t чi-

АХ1 дх.

Процесс заряда аккумулятора сопровождается выделением большего количества тепловой энергии, что приводит к нагреванию корпуса аккумулятора и данного устройства, а следовательно, и к нагреванию пьезоэлементов. При этом изменяются электрические характеристики пьезоматериа- ла. Наличие в конструкции двух пьезоэлементов, расположенных на равном удалении от источника тепла (от полости пробки), приведут к тому, что электрические сигналы, поступающие на входы 2 и 27 схемы суммирования 25, получают приращение более точно совпадающее по абсолютной величине, чем это достигается в прототипе, а следовательно, при этом обеспечивается более полная компенсация этих приращений в схеме суммирования 25. Наиболее явно это преимущество предлагаемой конструкции перед прототипом проявляется при существенных различиях температур аккумуляторах и окружающей среды.

Предлагаемое устройство может работать в автоматических системах,

подверженных значительным воздействиям (вибрация, линейные или ударные ускорения), за счет того, что в данном устройстве происходит ком- пенсация возникающих при этом приращений электрических сигналов пье- зодатчиков, выэыванных смещениями и постоянных магнитов относительно соответствующих ферромагнитных пласти- нок. При этом рабочие температуры систем и окружающей среды, а также измеряемые давления могут значительно измениться и отличаться на различных объектах контроля, за счет того, что в данном устройстве происходит более полная компенсация теплового дрейфа электрических сигналов пьезодатчиков и имеется возможность с помощью регулировочного стакана 17 производить настройку данного устройства на требуемое давление.

Формула изобретения

Устройство для индикации конца заряда аккумулятора, выполненное в виде полой пробки с крышкой и размещенными в ней двумя пьезодатчиками,

5 0

5

подключенными к внешнему электронному блоку, состоящему из схемы запоминания уровня электрического сигнала, подключенной входом к второму пьезо- датчику, выходом - к первому входу схемы суммирования, второй вход которой подключен к первому пьелодатчи- ку, с выхода которой снимается сигнал окончания заряда, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, первый и второй пьезодатчики обращены пьезоэлементами в сторону полости пробки и находятся на равном удалении от нее, при этом постоянный магнит второго пьезодатчика закреплен на упругой диафрагме внутри регулировочного стакана, имеющего резьбу на наружной цилиндрической поверхности и установленного в крышке пробки над пье- зоэлементом второгопьезодатчика, причем в верхней торцевой части регулировочного стакана имеется гюиц, с помощью которого можно изменять положение стакана и находящегося в нем постоянного магнита относительно пьезоэле- мента второго пьезодатчика.

-я(N1

СК n о

Г-.

CM

to

3

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации электрических аккумуляторов. Целью изобретения является расширение области применения. Устройство выполнено в виде полой пробки с резьбой и центральным отверстием, снабженной крышкой с отверстием для выхода газа. В полости крышки размещена мембрана с установленным на ней постоянным магнитом. Аналогичная мембрана с постоянным магнитом установлена внутри регулировочного стакана с резьбой, размещенного также внутри стакана. Устройство содержит два пьезодатчика, расположенных в сторону полости пробки на равном от нее удалении и обращенных в сторону соответствующих постоянных магнитов. Показания одного из пьезодатчиков используются в качестве эталонного для сравнения в процессе заряда с изменяющимися показаниями второго пьезодатчика. Устройство исключает погрешности в результате механических и температурных воздействий. 2 ил. с SS (О