Устройство управления зарядом никель- ВОдОРОдНОй АККуМуляТОРНОй бАТАРЕи Советский патент 1981 года по МПК H02J7/00 

жевня на заданную величину от максимального его значения конгролируемой батареи. Использование амплитудных детекторов для такой цели без изменения их схемы практически невозможно. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения экстремума, прецставляющее собой зкстремум-детектор ко мпар я торного типа, в котором введена 1ОО%-ная отрица1 льная обратная связь по заряду накопительного конденсатора, и содержащее дифференциальный усилитель, преобразователь напряжение-ток, ключи, накопительный конденсатор (конденсатор памяти источник компенсирующего тока, буферны каскад,усилитель-ограничитель (УО) и ждущий мультивибратор (ЖМ). Это устро ство предназначено для определения экстремальных значений периодического сигнала в широком частотном диапазоне при малом времени выборки 2. Однако обладая высокими метрологичес кими характеристиками, устройство не псйзволяет контролировать момент отклонения измеряемого (контролируемого)напряжения от экстремального на заданную величину. Цель изобретения - расширение функциональньос возможностей устройства для опреаеления экстремального значения кон тролируемого напряжения, а именно получение возможности задавать допустимое отклонение контролируемого напряжения от его экструмума. Поставленная цель достигается тем, что в амплитудный детектор на основе операционнго усилителя (ОУ), диода и конценсатора памяти, введены одновибратар, источник напряжения ycтaнoвки вклю ченный последовательно с конденсатором памяти счетный триггер и два Ьонтактны ключа, причем один из ключей включен мехсду выходом ОУ и диодом амплитудного детектора, другой - подключен пара ллельно иcтoчIiикy напряжения уставки, а цепь управления этими ключами через од новибратор и счетный триггер связана с выходом операционного усилителя. На чертеже схематически изображено устройство управления зарядом никельводородной аккумуляторной батареи. Устройство содержит пассивный 1 Сфильтр 1, операционный усилитель (ОУ) 2, контактный ключ 3, полупроводниковы диод 4, конденсатор 5 памяти, регулируемый источник 6 напряжения уставки, контактный ключ 7, ограничительную цепь 8, одновибратор 9,счетный триггер 10, обмотки реле II и 12 с мйгнигоуправляемыми контактами, УЗЛЫ устройства управления зарядом аккумуляторной батареи связаны между. собой следующими соединениями. Ко входному зажиму устройства, на который подается напряжение контролируемой батарей, через пассивный РС-фильтр I присоединен своим неинвертирующим входом ОУ 2. Выход ОУ соединен параллельно с ограничительной цепью 8, образованной двухполюсником, составленным из последовательно соединенных резистора и полупроводникового стабилитрона, и через контактный ключ 3-е анодом полупроводникового диода 4. Катод диода 4 соединен одновременно с инвертирующим входом ОУ 2 и с верхней по схеме обкладкой конденсатора 5 памяти. Нижняя по схеме обкладка конденсатора памяти через переменный резистор, входящий в состав регулируемого источника напряжения уставки 6 присоединена к общей шине схемы. Параллельно этому переменному резистору присоединен контактный ключ 7. К выходу ограничительной цепи 8 присоединен своим входом одновибратор 9, выход которого связан со входом счетного триггера 10. Инверсный и прямой выходы счетного триггера 10 присоединены соответственно к обмоткам магнитоуправляемых реле 11, 12. Устройство управления зарядом аккумуляторной батареи имеет два выхода Вых. 1 и ВыХч 2. Предлагаемое устройство управления зарядом аккумуляторной батареи работает следующим образом. Исходно контактный ключ 3 замкнут, конденсатор 5 памяти разряжен, контактный ключ 7 разомкнут, триггер 1О установлен в состояние, при котором на его прямом выходе присутствует низкий уровень напряжения (логический нуль), а на инверсном - логическая единица (высокий уровень напряжения) ,вследствие чего обмотка магнитоуправляемого реле 11 находится под напряжением.. С момента подачи исследуемого напряжения, указанной на схеме полярности, через пассивнь1Й RC-фильтр I на неинвертирующий вход ОУ 2 начинается заряд конденсатора 5 памяти через полупроводниковы1 диод 4 выходным током ОУ. Поскольку диод 4 включен в цепь отрицательной обратной связи повторителя напряжения на ОУ, можно считать, что прямое падение напряжения- на диоде уменьшается в число раз, равное коэффициенту усиления KUJ, ОУ при разомкнутой петлеобрат S.-IO... Ю напряной Связи. При К yjj жение сдвига уровня выходного напряжения U,,. на конденсаторе 5 памяти относительно входного Ug ничтондао мало и можно принять и g; Uj.,. Как только исслецуемое напряжение, аостигнув своего максимального значения начинает уменьшаться, изменяется знак выходного напряжения ОУ с положительного уровня на отрицательный уровень на сьшения. Это приводит к тому, что потенциал на тактовом входе триггера ооновибратора 9 изменяется с уровня логической единицы до нуля, и по этому перепацу наПряжения происходит запуск одновибратора. С целью получения более крутых фронтов выходных импульсов одновибратхзр выполнен на основе тактируемого фронтом SR-триггера (возможно применение О или К -триггеров). Перепад-напряжения ециница-нулц поступающий на тактовый вход триггера одновибратора с выхоаа ограничительной цепи, устанавливает его в исходное состояние. При этом на выходе дополнительного инвертора, подключенного к инверсному выходу триггера одновибратора появляе.тся сигнал логическая единица,который,воздействуя на установочный вход этого триггера, возвращает его в исходное состояние. Выходной импульс одновибратора в заданный момент времени опрокидывает счетный триггер 1О в состояние, при котором исходно включенное магнитоуправляемое реле 11 обеспечивает ся, а реле 12 оказывается под напряжени ем, т.е. контактный 1ШЮЧ 3 разомкнут, а ключ 7 - замкнут. При размыкании ключа 3 ОУ- переходит из режима повторителя напряжения (при запоминании напряжения; U Вх маис в режим компаратора, при котором к его инвертирующему входу прилагается напряжение с конденсатора 5, а К неинвертирующему входу - напря}кение кон тролируемой батареи. Замыкание ключа 7 приводит к тому, что резистор, определяю щий величину напряжения уставки, оказы веется защунтированным. Уменьшение напряжения на инвентирун) щем входе ОУ (при замыкании ключа 7) на величину напряжения уставки и приводит к изменению состояния компарато ра, и напряжение на его выходе оказывается в области положительного уроЬня . ограничения. Изменение потенциала навыходе ОУ с отрицательного уровня ограничения на положительный поступает через ограничительную цепь в на тактовый чвхоа триггера ооновибратора в виде- перепада напряжения нуль-единица, в резуль806 тате чего одновибратор своего состояния не изменяет. До тех пор пока напряжение аккумуляторной батареи уменьшаясь, не выйдет за пределы величины, определяемой напряжением уставки и uj., состояние компаратора не изменится. В момен: времени, когда напряжение батареи становится меньше, 4eM|Ugj(ltlUg gjyj- cJH изменяется нак раз ности напряжения на входах компаратора, снова происходит опрокидывание компаратора. При этом выходное напряжение ком-, паратора с положительного уровня ограничения изменяется на отрицательный, что вызывает перепад напряжения единица-нуль на входе триггера одновибратора, по которому происходит его запуск. Выходной импульс одновибратора опрокидывает триггер 10 , вследствие чего. ключи 3 и 7 возвращаются в первоначальное положение, . Отключение батареи от зарядного ус - тройства происходит по перепаду напряжения единица-нуль с прямого выхода триггера 10 (вьтх.). По этому перепаду батывает тактируемый фронтом 3 К -триггер управления (на чертеже не показан). и, воздействуя на силовую цепь, отклю чает батареи. Вых.2 гфецназначен для начальной установки схемы по команде с триггера управления (в момент закорачивания конденсатора памяти ) и может быть подключен ко входу цифрового- воль метра для регис грации напряжения контролируемой батареи. Напряжение установки определяется в начале процесса контроля путем изменения величины резистора. Технико-экономический эффект вьфажается в ускорении процесса заряда, сокращении численности обсл5живаемого персонала, косвенном увеличении количества выпускаемых аккумуляторов, обеспечении безопасности при работе с аккумуляторами. Формула изобретения Устройство управления зарядом никельводородной аккумуляторной батареи, содержащее амплитудный детектор на основе операционного усилителя, диода и конденсатора памяти, отличающееся тем, что , с целью расширения функциогальных возможностей устройства, в него введены источник напряжения уставки, включенный прследовательно с конденсатором памяти, два ключа, одновибратор

и счегный триггер, причем один из ключей узк/оочен межоу выходом опроционного усилителя и диодом амплигудного детектора, другой ключ подсоединен параллель jjio источнику напряжения уставки, а цепь управления этими ключами через ооновиб ратор и счетный триггер связана с выхо дом операционного усилителя.

Источники информации, принятые во вним.чние при экспертизе

1.Проектирование и применоние операционных усилителей. Под ред. Хьюлемака А, 1974 .Мир, с. 382-389.

2.Вестник Киевского политехнического института. Серия Автоматика и приборостроение, 1974, Noll, с. 99-1О1.