Устройство для индикации напряжения аккумулятора Советский патент 1981 года по МПК H01M10/48 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам контроля состояния источников тока, и может быть использовано для контроля степени заряда аккумуляторной батареи при номинальной нагрузке.

Известно устройство контроля- напряжения гальванически связанных химических источников . Схемы сравнения с опорньили источниками - резисторными делителями выполнены на транзисторах 1 .

Однако данное устройство характеризуется недостаточной точностью контроля и простотой настройки. Это обусловлено тем, что резисторные делители в нем требуют индивидуального подбора в широком диапазоне вследствие разницы напряжения перехода эмиттер-база I транзисторов схем сравнения. Кроме того, сравнение идет относительно общей шины, к которой подключены эмиттеры транзисторов схем сравнения, что не позволяет обеспечить точность контроля.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для индикации напряжения аккумулятора содержащее в каждой из т, по числу уровней индикации, ячеек транзисторный ключ

с элементом индикации и токоограничительным резистором в коллекторной цепи, а также резисторный делитель в цепи базы с последовательно включенным со стороны коллекторного питания стабилитроном, дополнительно содержит транзистор, включенный эмиттерным повторителем по отношению к транзисторному ключу, и диод, вклю0 ченный последовательно со стабилитроном в цепь базы эмиттерного повторителя, при этом коллектор транзисторного ключа ячейки с большим уровнем индицируемого напряжения подклю15 чей к базам эмиттерных повторителей ячеек с меньшим уровнем индицируемого напряжения через дополнительные диоды 2.

Однако и в этом устройстве для ин-г

20 дикации напряжения аккумулятора

проблема повышения точности контроля и упрощения настройки решена не полностью. Это обусловлено тем, что здесь также требуется подбор резис25 торных делителей и не обеспечивается полная компенсация климатических уходов стабилитронов и переходов транзисторов. При этом сравнение идет также относительно общей шины,

30 что снижает точность порогов вклюения из-за значительного влияния азовых уровней включения по сравению с контролируеь ым напряжением. то обусловлено малой относительной ередачей контролируемого напряжеия цепи базы транзистора сравнения уровней.

Цель изобретения - повышение точности контроля и упрощение настройки.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для индикации напряжения аккумулятора, содержащее в каждой из т, по числу уровней индикации, ячебк ключ на составном транзисторе, коллекторы которого через элемент индикации подключены .к общей шине контролируемого источника тока, диоды, через которые коллектор выходного транзистора каждого ключа соединен с базами входных транзисторов и ключей ячеек с меньшим уровнем индикации, резисторный делитель в цепи базы входного транзистора каждого ключа, дополнительно содержит т-1 транзисторов сравнения уро-вней противоположного типа проводимости по отношению к транзисторам ключа, термокомпенсированный повторитель, дополнительный эмиттерный повторитель на транзисторе того же типа проводимости, что и транзисторы сравнения уровней, регулируемый источник напряжения относительно общей шины, на термокомпенсированном стабилитроне, дополнительные резисторные делители, включенные между шинами контролируемого источника, при этом коллекторы транзисторов сравнения уровней соединены с базовыми делителями ключей, базы подключены к средним точкам дополнительных резисторных делителей, эмиттеры соединены и подключены к выходу термокомпенсированного повторителя, вход которого подключен через дополнительный эмиттерный повторитель к выходу регулируемого источника напряжения.

Па чертеже представлена принципиальная схема устройства для индикации напряжения аккумулятора.

Устройство состоит из га однотипных ячеек по числу индицируемых уровней, запитанных от контролируемого источника - аккумулятора. Каждая ячейка содержит ключ 1 на составном транзисторе с элементом 2 индикации в качестве общей коллекторной нагрузки, базовый делитель 1 ключа из резисторов 3 и 4, диоды 5, связывающие коллектор выходного транзистора ключа 1 ячейки с большим уровнем с базами входных транзисторов ключей 1 с меньшим уровнем напряжения индикации, при этом базовый делитель ключа 1 первой ячейки подключен к шинам контролируемого источника, а в остальных т-1 ячейках к коллектору транзистора 6 сравнения уровней, ба-: за которого подключена к делителю

контролируемого источника из резисторов 7 и 8, а эмиттеры транзисторов б всех ячеек соединены и подключены к выходу термокомпенсированного повторителя 9 (например, на эмиттерном повторителе), вход последнего через дополнительный эмиттерный повторител 10 на транзисторе того же типа проводимости, что и транзисторы 6 сравнения уровней, подключен к регулируемому делителю 11, запитанному от прецизионного источника на термокомпенсированном стабилитроне 12 с балластным резистором 13.

Устройство для индикации напряжвг НИН аккумулятора работает следующим образом.

При пониженном (ниже допустимого уровня) напряжении и номинальной нагрузке на клеммах аккумуляторной батареи светится индикаторная лампа 2 ячейки с наименьшим уровнем индикации. Транзисторь) ключа 1 открыты за счет тока, протекающего в базу входного транзистора с делителя из резисторов 3 , 4,, Во всех остальных ячейках ключа 1 закрыты, т.е. закрыты по эмиттерам транзисторы 6. Это обусловлено тем, что напряжение, которое передается повторителями 9 и 10 с делителя 11 прецизионного источника 12, имеет уровень выше, чем напряжение делителей из резисторов 7 и 8. При этом повторитель 9 передает напряжение со входа на выход без изменения величины его с большой точностью при изменении температуры окружающей среды. Следовательно уровни напряжений эмиттеров транзисторов 6 и эмиттера-повторителя 10 всегда равны и образуют дифференциальный каскад, в котором отпирание транзистора б возможно только при превышении потенциала базы последнего уровня напряжения,снимаемого с делителя 11. При изменении напряжения на аккумуляторе напряжение, передаваемое в базы транзисторов 6, пропорционально величине отношения плеч делителей из резисторов 7 и 8. При превышении напряжением на базе транзистора 6/2 уровня напряжения с делителя 11, транзистор б открывается на ключ и через базовый делитель из резисторов 3/j 4 J открывает ключ Ij. Индикаторная лампа 2 засветится и одновременно через диод 5 выходной транзистор ключа 1г шунтирует переходы (подключает базу ключа к плюсу контролируемого источника) ключа l-i. Последний выключается, лампочка 2 в нем гаснет. При превышении порога отпирания напряжением с делителя 11 в базе транзистора 6 все транзисторы в последней ячейке открываются, индикаторная лампа 2 гп засветится и через диоды 5 шунтируются эмиттернобазовые переходы ключей 1 всех ячеек с меньшим уровнем индикации, за счет чего все ключи ячеек удерживаются в закрытом состоянии, а их лампочки будут гореть. При понижении уровня напряжения от максимального к меньшему уровню устройство работает в обратном порядке. При выключении старшей по у ню напряжения ячейки, освобождаетс для включения только одна соседняя ячейка с меньшим уровнем включения Подбора резисторов в делителях из резисторов 7 и 8 не требуется, достаточно выбрать их отношение ра четным путем с учетом уровней инди ции. Для обеспечения максимальной точности и термостабильности нужно устанавливать высокостабильные непроволочные резисторы типа С2-14Г1. С2-29 или резистивную пленочную матрицу, а в качестве транзисторов 6 сравнения уровЕшй и повторителя 10 использовать единую интегральную микросхему - набор транзис торов типа 1НТ251. При этом обеспечивается точная термокомпенсация переходов эмиттер-база дифферен циально включенных схем сравнения уровней. С этой же целью повторител 9 можно выполнить на интегральной микросхеме операционного усилителя типа 140 УДб, 551 УД1А, и. т.д., включив его по схеме повторителя на ряжения, что не усложняет схему устройства. Таким образом, за счет предлагае мого устройства для индикации напр жеэия аккумулятора обеспечивается высокая термостабильность и больша четкость при переключении ячеек за счет дополнительного усиления в тра зисторе 6 сравнения уровней, что по вышает точность работы устройства при простоте настройки, так как не требуется подбирать ни один элемент . Формула изобретения Устройство для индикации напряже ния аккумулятора, содержащее в каждоп из т, по числу уровней индикации ячеек ключ на составном транзисторе, коллекторы которого через элемент индикации подключены к общей шине кг- нтролируемого источника, диоды, через которые коллектор выходного транзистора каждого ключа соединен с базами входных транзисторов ключей ячеек с меньшим уровнем индикации, резисторный делитель в цепи базы входного транзистора каждого ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля и упрощения настройки, в него введено т-1 транзисторов сравнения уровней противоположного типа проводимости по отношению к транзисто рам ключа, термокомпс ысированный повторитель, дополни .ельг1Ый эмиттерный повторитель на транзисторе того же типа проводимости, что и транзисторы сравнения уровней, регулируемый относительно общей шины источник нап|ряжения на териокомпенсированном стабилитроне, дополнительные резисторные делители, включенные между шинами контролируемого источника, при этом коллекторЕл транзисторов сравнения уровней соединены с базовыми делителями ключей, базы подключены к средним точкам дополнительных резисторных делителей, эмиттеры соединены и подключены выходу термокомпенсированного повторителя, вход которого подключен через дополнительный эмиттеряый повторитель к выходу регулируемого источника напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 594552, кл. Н 01 М 10/48, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР о заявке 2708874/07,кл. Н 01М10/42, 1979.