Устройство для индикации конца заряда аккумулятора Советский патент 1993 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, автономности работы и малого энергопотребленияЦель изобретения - расширение области применения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для индикации конца заряда аккумулятора, выполненном в виде полой пробки с крышкой и размещенными в ней двумя пьезодатчиками, каждый из которых состоит из упругого чувствительного элемента с укрепленным на нем источником магнитодвижущей силы и пьезоэлемемта, подключенного к внешнему электронному блоку, состоящему из схемы запоминания уровня электрического сигнала, подключенной входом к пьезоэлементу второго пьезодатчика, а выходом - к первому входу схемы

суммирования, второй вход которой подключен к пьезоэлементу первого пьезодатчика, с выхода схемы суммирования снимают сигнал окончания заряда, источник магнитодвижущей силы первого и второго пьезодатчиков выполнен в виде электромагнита, при этом обмотка электромагнита первого пьезодатчика соединена с клеммами для подключения источника нерегулируемого напряжения, а обмотка электромагнита второго пьезодатчика - с клеммами для подключения к источнику регулируемого напряжения.

Выполнение источника магнитодвижущей силы пьезодатчиков в виде электромагнита позволяет исключить потребление электроэнергии и интегрирование некомпенсированных паразитных приращений электрических сигналов пьезодатчиков в перерывах между зарядами аккумулятора в автоматическом режиме. При каждом включении устройства в схеме запоминания уровня электрического сигнала, автоматиче00

8

ел о

XI

ски устанавливается порог срабатывания

устройства, пропорциональный величине напряжения регулируемого .источника. Кроме того, исключение из конструкции устройства регулировочного винта, ограничивающего свободу перемещения магнита второго пьезодатчика, позволяет обеспечить более полную компенсацию сигналов первого и второго пьезодатчиков, обусловленных механическими воздействиями на устройство индикации или на конструкцию, с которой оно сопряжено,

Все это позволяет, использовать предлагаемое устройство для индикации конца заряда аккумулятора в системах электроснабжения долговременных автономных объектов и других системах, работающих в автоматическом режиме и требующих высокой точности измерения давления и малого энергопотребленияч :

На чертеже схематически показана конструкция предлагаемого, устройства индикации конца заряда аккумулятора.

Устройство состоит из полой пробки 1, снабженной хвостовикрм 2 с резьбой и цен- тральным отверстием 3, и крышки 4 с двумя полостями 5 и 6. Полость 5 сообщается с полостью пробки 1 и разделена упругим чувствительным элементом 7, на котором установлен электромагнит 8 так, что прогиб упругого элемента 7 под давлением газов, поступающих в полость 5 из полости пробки 1, приводит к перемещению электромагнита 8, Токовыводы 9 обмотки электромагнита 8 через отверстие в крышке 4 соединены с клеммами: 10 для подключения источника нерегулируемого напряжения. В полости 5 размещен также пьезоэлемент первого пьезодатчика, состоящий из ферромагнитной пластины 11, обращенной в сторону электромагнита 8, пьезоэлектрической пластины 12, контактной пластины 13, предназначенной для съема сигнала с пьезоэлектрической пластины 12, роль второй контактной пластины пьезоэлемента выполняет ферромагнитная пластина 11. Изолирующая прокладка 14отделяет пластину 13 от крышки 4. Пье- зонапряжение с пьезоэлемента первого пьезодатчика снимается с помощью токо- выводов 15.

Пьезоэлемент второго пьезодатчика расположен в полости 6, изолированной от полости пробки 1, и состоит из ферромагнитной пластины 16, пьезоэлектрической пластины 17, контактной пластины 18 и то- ковыводов 19. Изолирующая прокладка 20 отделяет пластину 18 от крышки 4. В полости 6 со стороны ферромагнитной пластины 16 расположен упругий чувствительный элемент 21 второго пьезодатчика, выполненный в виде мембраны с размещенным на ней электромагнитом 22. Токовыводы 23 обмотки электромагнита 22 через отверстие в крышке 4 соединены с клеммами 24 для 5 подключения к источнику регулируемого напряжения Vper- Регулировкой напряжения Vper устанавливается порог срабатывания устройства. Токовыводы 15 первого пьезодатчика соединены с входом 25 схемы сум- Ю мирования электрических сигналов 26, а токовыводы 19 второго пьезодатчика - со .входом схемы запоминания уровня электрического сигнала 27,выход которой соединен со входом 28 схемы 26.. 15 Сигнал Окончание заряда формируется по окончании заряда аккумулятора и присутствует на выходе 20 схемы суммирования 26. Устройство работает следующим образом. -. . .. ::... -. .. :.

0 До начала заряда (или измерения давления в газовой магистрали) электронный блок устройства и источники напряжения V и Vper выключены. При подаче питания устройства в результате взаимодействия

5 магнитных потоков электромагнитов 8 и 22 и ферромагнитных пластин .1Т и 1.6 соответственно между ними возникают силы взаимного притяжения. На пьезоэлектрические пластины 12 и 17 действуют силы растяже0 ния f и Fper соответственно, при этом параметры пьезодатчиков выбраны таким образом, что /F/ .на момент включения устройства. С пьезоэлементов первого и второго пьезодатчиков снимаются

5 электрические заряды, пропорциональные величинам сил и соответственно. Электрический заряд, снимаемый с пьезоэлемента второго пьезодатчика, запоминается в схеме 27, Электрический заряд,

0 снимаемый с пьезоэлемента первого пьезодатчика, поступает на вход 25 схемы 26, на вход 28 которой с вывода схемы 27 поступает противоположный по знаку электрический сигнал, пропорциональный, силе Fper.

5 Под действием повышенного давления выделяющихся при заряде газов прогибается упругий элемент 7, что приводит к перемещению электромагнита 8 к ферромагнитной пластине 11 и увеличению силы

0 растяжения пьезоэлектрической пластины .12. В момент величина заряда, снятого в первого пьезодатчика, оказывается равной величине заряда, снятого со второго пьезодатчика при включении

55 устройства, при этом на выходе 29 схемы 26 формируется сигнал Окончание заряда.

Изменение напряжения Vper приводит к пропорциональному изменению силы Fper, а следовательно, позволяет выбирать требу- емы й порог срабатывания устройства. Поеле настройки на определенное давление, которое точно определяет момент конца заряда, регулируемое напряжение Vper фиксируется.

При снятии напряжения питания устройства схемы суммирования 26 и запоминания 27 обнуляются. После повторной подачи напряжения питания в устройстве восстанавливается состояние, соответству-: ющее давлению газов в аккумуляторе.

Процесс заряда аккумулятора, находящегося в системе, подверженной механическим воздействиям, будет сопровождаться линейными ускорениями устройства, которые при наличии составляющей ускорения, направленной вдоль осевой линии устройства индикации., приведут к смещению электромагнитов 8 и 22 относительно ферромагнитных пластин 11 и 16 соответственно. Это приведет к измене-нию степени взаимодействия их магнитных потоков; и, следовательно, к изменению величин электрических сигналов, снимаемых с соответствующих пьезоэлёмёнтов.

Благодаря тому, что лишенные ускорения устройства будут вызывать приблизительно равные смещения электромагнитов как первого, так и второго пьезодатчиков электрические сигналы, поступающие на входы 25 и 28 схемы суммирования 26, будут получать одинаковые приращения, которые компенсируются в схеме 26. . . Предлагаемое устройство может работать в системах электроснабжения долговременных автономных объектов и других системах, работающих в автоматическом режиме и требующих высокой точности измерения давления и малого энергопотребления, за счет отсутствия потребления энергии и исключения интегрирования некомпенсированных паразитных приращений электрических сигналов пьезодатчиков в перерывах между замерами давления, а также в автоматических системах, подверженных значительным механическим воздействиям, за счет того, что в данном устройстве происходит компенсация возникающих при этом приращений сигналов пьезодатчиков, вызванных смещениями их

электромагнитов относительно соответствующих ферромагнитных пластин.

Формула изобретения Устройство для индикации конца заряда аккумулятора, выполненное в виде полой пробки с крышкой и:; размещенными в ней двумя пьезодатчиками, каждый из которых состоит из упругого чувствительного элемента с укрепленным на нем источником

магнитодвижущей силы и пьезоэлемента, подключенного к внегинему электронному блоку, состоящему из схемы запоминания уровня электрического сигнала, подключенной входом к пьезоэлементу второго пьезодатчика, выходом - к первому входу схемы суммирования, второй вход которой под- ключен к пьезоэлементу первого пьезодатчика, а с выхода схемы суммирования снимают сигнал окончания заряда,; о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, источник магнитодвижущейся силы первого и второго пьезодатчиков выполнен в виде электромагнита, причем обмотка электромагнита первого пьезодатчика соединена с клеммами для подключения источника нерегулируемого напряжения, а обмотка электромагнита второго пьезодатчика с клеммами для подключения к источнику регулируемого напряжения,

Использование: при эксплуатации аккумуляторов и в других устройствах, требующих высокой точности измерения давления в широком диапазоне температур, автономности работы и малого энергопотребления. Сущность изобретения: устройство содержит полую пробку с крышкой, в которой размещены два пьезодатчика, каждый из которых содержит упругий чувствительный элемент с электромагнитом, электронный блок, состоящий из схем суммирования электрических сигналов и схемы запомина- ,ния уровня электрического сигнала. Электромагниты пьезодатчиков питаются от нерегулируемого и регулируемого источников напряжения соответственно. 1 ил.