Устройство для измерения внутреннего сопротивления электрохимического источника тока Советский патент 1978 года по МПК H01M10/48 G01R27/02 

1

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в системах контроля и управления электрохимическими источниками тока для измерения внутреннего сопротивления.

Известны устройства для определения внутреннего сопротивления химического источника тока, обеспечивающие измерение величин тока и напряжения при работе последнего на нагрузку и последующего вычисления по формуле искомой величины 1.

Недостатками известного решения являются большое время измерения, сложность создания устройства для автоматического измерения внутреннего сопротивления, необходимость иметь математическое описание вольтамперной характеристики источника тока.

Известно также устройство для измерения внутреннего сопротивления аккумулятора путем сравнения измеряемого сопротивления с образцовым с применением коммутации зарядного или разрядного тока с поочередным подключением двух запоминающих конденсаторов к аккумулятору, для чего напряжение аккумулятора в период прохождения импзльсов тока подают на один конденсатор, а в период отсутствия тока - на другой и по разности напряжений конденсаторов определяют искомое сопротивление 2.

Это устройство содержит последовательно

соединенные реостат и шунт, подключенные к силовым зажимам источника тока, три коммутирующих элемента, генератор, два запоминающих конденсатора и измерительный прибор.

Недостатком известного решения является невозможность измерения внутреннего сопротивления источника тока при работе последнего на переменную рабочую нагрузку, так

как изменение значения напряжения на силовых зажимах, вызванное изменением рабочей нагрузки, приводит к ложным показаниям измерительного прибора.

Целью изобретения является повышение

точности измерения при условии работы источника на нагрузку.

С этой целью устройство снабл ено тремя операционными усилителями, двумя конденсаторами и трансформатором с двумя первич-ными и одной вторичной обмотками, прнчем шунт и измерительная нагрузка подключены через конденсаторы к неинвертирующим входам двух соответствующих операционных усилителей, к выходам которых подсоединены две

первичные обмотки трансформатора и переменные резисторы, соединенные с инвертирующим входом соответствующего операционного усилителя, а вторичная обмотка трансформатора подключена к неинвертирующему входу третьего операционного усилителя, выход

которого через выпрямитель соединен с измерительным прибором и через переменный резистор с его инвертирующим входом.

Схема устройства для измерения внутреннего сопротивления электрохимического источника тока приведена на чертеже. Контролируемый источник тока 1 имеет силовые зажимы 2, 3. Устройство содержит последовательно соединенные рабочую нагрузку 4 и шунт 5, подключенные к силовым зажимам 2, 3, генератор 6, управляющий коммутирующим элементом 7, источник стабилизированного напряжения на стабилитроне 8, питающий неременный резистор 9, движок которого соединен с базой транзистора 10, образующего совместно с резистором 11 цепь измерительной нагрузки, конденсатор 12, соединяющий силовой зажим 2 с неинвертирующнм входом операционного усилителя 13, инвентирующий вход которого соединен с выходом через резистор 14, трансформатор 15, содержащий две первичные и одну вторичную обмотки, одна первичная обмотка которого подключена к выходу усилителя 13, а вторая обмотка через конденсатор 16 - к неинвертирующему входу операционного усилителя 17, выход которого соединен через резистор 18 с его инвертирующим входом и с выходом выпрямителя 19, выход вынрямителя 19 подключен к измерительному прибору 20. Устройство содержит операционный усилитель 21, неинвертирующий вход которого соединен через конденсатор 22 с измерительной клеммой щунта 5, а выход через резистор 23 - с его инвертирующим входом и (Второй первичной обмоткой трансформатора 15.

Устройство работает следующим образом.

Электрохимический источник тока 1 силовыми зажимами 2, 3 подключают к рабочей нагрузке 4 через щунт 5. С помощью генератора 6 и коммутирующего элемента 7 периодически замыкают и размыкают цепь иитания стабилитрона 8 и переменного резистора 9, с движка которого на базу транзистора 10 подают управляющее нанряжение. Транзистор 10 синхронно с коммутирующим элементом 7 переходит из непроводящего состояния в нроводящее и при постоянном напряжении на базе ток в цепи: эмиттер-коллектор и резистор 11 - имеет величину, не зависящую от напряжения на зажимах 2, 3. Под воздействием периодически подключаемой и отключаемой измерительной нагрузки Д/ на зажимах 2, 3 возникает переменное напряжение , величина которого пропорциональна внутреннему сопротивлению источника тока 1 и которое через конденсатор 12 ностунает на инвертирующий вход усилителя 13. С помощью резистора 14, включенного в цепь отрицательной обратной связи усилителя 13, регулируют коэффициент усиления последнего. С выхода усилителя 13 напряжение через трансформатор 15 и конденсатор 16 постунает на инвертирующий вход операционного усилителя 17, коэффициент усиления которого-регулируют резистором 18, .подключенным между инвертирующим входом и выходом. Напряжение с выхода усилителя 17 через выпрямитель 19 подают на измерительный прибор 20, показание которого пропорционально величине внутреннего сопротивления источника тока 1. Использование двух стзпеней усиления переменной составляющей напряжения на зажимах 2, 3 позволяет выбрать величину измерительной нагрузки значительно меньщей значения номинальной рабочей нагрузки на источник тока.

Для исключения влияния изменения напряжения на зажимах 2, 3 под воздействием переменной рабочей нагрузки 4 напряжение с

измерительного выхода щунта 5 нодают на инвертирующий вход операционного усилителя 21 через конденсатор 22.

Напряжение с выхода усилителя 21, пропорциональное переменной составляющей тока

рабочей нагрузки источника, нодают на одну первичную обмотку трансформатора 15. На вторую первичную обмотку трансформатора 15 поступает напряжение, пропорци-ональное переменной составляющей напряжения на зажимах 2 и 3.

Указанные первичные обмотки соединяют друг с другом последовательно-встречно, и, таким образом, изменение напряжения на зажимах 2, 3 источника 1 под воздействием изменения рабочей нагрузки 4 на последний может быть скомпенсировано регулированием коэффициентов усиления усилителей 13 и 21 изменением соответственно резисторов 14 и 23. РГспользование предложенного устройства

измерения внутреннего сопротивления электрохимического источника тока позволяет непрерывно контролировать работоспособность источника при эксплуатации его в рабочем режиме, что повыщает надежность источника тока за счет использования сигнала, пропорционального внутреннему сопротивлению, в качестве регулирующего при построении регуляторов работы последнего. При соответствующем выборе частот подключения измерительной нагрузки могут быть раздельно измерены полное внутреннее сопротивление, омическая составляющая и поляризационная составляющая, как разность полного и омического внутреннего сопротивления источника тока.

Измерение указанных составляющих имеет важное значение при проведении научно-исследовательских и экспериментальных работ с электрохимическими источниками тока.

Формула изобретения

Устройство для измерения внутреннего сопротивления электрохимического источника тока, содержащее генератор, связанный с коммутирующим элементом, измерительную нагрузку, щунт и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения при условии работы источника на нагрузку, оно снабжено тремя операционными усилителями, двумя конденсаторами и трансформатором с двумя нервичными и

одной вторичной обмотками, причем шунт и измерительная нагрузка подключены через конденсаторы к инвертирующим входам двух соответствующих операционных усилителей, к выходам которых подсоединены две первичные обмотки трансформатора и переменные резисторы, соединенные с инвертирующим входом соответствующего операционного усилителя, а вторичная обмотка трансформатора подключена к инвертирующему входу третьего операционного усилителя, выход которого через выпрямитель соединен с измерительным прибором и через переменный резистор с его инвертирующим входом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №385364, кл. Н OIM 10/48, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 199942, кл. Н 01М 10/48, 1965.