Устройство для испытания полупроводниковых солнечных батарей Советский патент 1981 года по МПК G01R31/36 

(S) УСТРОЙСТВО для ИСПЫТАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения вольтамперны характеристик солнечных батарей при наземных испытаниях батарей и их эле ментов в процессе производства. Наиболее близким к предлагаемому технической сущности является устройство для испытания полупроводниковых солнечных батарей, содержащее источник питания, соединенный с регулятором и коммутатором, первый из которых соединен с осветителем и. датчиком температуры, а второй - t датчиком температуры, блоком измерения, характеристик и солнечной бэтареей, которая соединена с датчиком темпера туры и осветителем О Недостатком устройства является отсутствие ограничения тока источника питания при подключении к нему солнечной батареи и связаннре с этим механическое разрушение элементов ба тареи. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение надежности и быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее источник питания, выход которого соединен со входом коммутатора, второй вывод которого соединен с выводом блока измерения характеристик, а третий вывод соединен с выводом солнечной батареи, вход которой соединен с выходом осветителя, а выход .- со входом датчи ка температуры, выход которого соединен со входом рёгулятора, введены источник опорного напряжения, элемент сравнения, усилитель , программно-временной блок и цифро-аналоговый преобразователь, причем второй вывод блока измерения характеристик соединен с выводом осветителя , вход соединен с выходом датчика температуры, а выход соединен с первым и вторым входами программно-временного блока, Bi - выводы которого соединены с соответствующими выводами блока измерения характеристик, второй выход которого соединен со входом источника опорного напряжения , выход которого соединен со входом цифро-аналогового преобразователя и вторым входом регулятора, выхо которого соединен со входом элемента сравнения, выход которого соединен со входом усилителя, а второй вход - с выходом цифро-аналогового преобразова теля , второй выход которого соединен с третьим входом программно-временного блока, выход которого соединен со вторым входом цифро-аналогового преобразователя, а четвертый вход с выходом усилителя и третьим входом регулятора, второй выход которого со единен со входом источника питания. Кроме того, цифро-аналоговый преобразо ватель содержит счетчик и делитель, причем второй вход и второй выход цифро-аналогового преобразователя соединены соответственно со входом и выходом счетчика, второй выход которо го соединен со входом делителя, второ ВХОД И выход которого соединены соот ветственно со входом и выходом цифроаналогового преобразователя. При этом программно-временный бло содержит генератор, первый и второй элемент И, элемент ИЛИ, делитель частоты и инвертор, причем первый и второй вход первого элемента И соеди нены соответственно с первым и четвертым входом программно-временного блока, третий вход соединен с генера тором и входом второго элемента И, а выход соединен со входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с выходом программно-временного блока, а второй вход соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с . выходом второго элемента И, а В1 выводы - с соответствующими 85 выводами программно-временного блока, трет вход которого соединен со вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом делителя частоты, вход которого соединен со вторым входом программио-временного блока. На чертеже приведена структурная схема устройства. Устройство содержит источник 1 пи тания, осветитель 2, блок 3 измерени характеристик, коммутатор k, регулятор 5, датчик 6 температуры, источни 7 опорного напряжения, элемент 8 сравнения, усилитель 9, программновременный блок 10 и цифро-аналоговый преобразователь 11. Программно-временный блок 10 содержит генератор 12, первый элемент И 13, второй элемент И Н, элемент ИЛИ 15, инвертор 16, делитель 17 частоты. Цифро-аналоговый преобразователь содержит делитель 18 и счетчик 19. Устройство соединено с испытываемой полупроводниковой солнечной йатареей 20. Устройство работает следующим образом. Источник 7 опорного напряжения на входе регулятора 5 устанавливает напряжение, пропорциональное температуре, при которой производятся испытания солнечной батареи. Одновременно это напряжение воздействует на делитель 18. Устанзвливается также коэффициент деления частоты по выводам В| делителя 17 частоты, чем обеспечивается установка времени нагрева испытываемой солнечной батареи до заданного значения температуры. При отсутствии управляющего сигнала на входах элемента И 13 и инвертора 16 импульсы от генератора 12 через элемент И 1 4 проходят на делитель частоты 17 и после деления поступают на счетчик 19 через элемент ИЛИ 15. Счетчик изменяет свои состояния и управляет делителем 18 таким образом, что выходное напряжение цифро-аналогового преобразователя 11 с течением времени уменьшается до нуля. Это линейно-падающее напряжение пропорциональное д Т 3 W А U.T 2, - заданное приращение температуры во времени (т.е. заданная скорость нагрева испытываемой батареи) ; Т значение заданной температуры испытываемой батареи; Тц - значение начальной температуры испытываемой батареи, поступает на вход элемента сравнения В, на другой вход которого поступает напряжение с выхода регулятора 5, пропорциональное ДТ где 4.Т - истинное приращение температуры во времени (т.е.. истинная скорость нагрева испытываемой батареи); Ту,- истинная температура испытываемой батареи, которая выделяется регулятором 5, осуществляющим сравнение напряжения источника опорного напряжения 7 и датчика температуры. 5 На йыходе элемента сравнения 8 формируется напряжение, пропорциональное отклонению от заданной скоpoctи нагрева, т.е. пропорциональное л(дТ) адТ - дТ, которое усиливается усилителем 9 и подается на вход регу лятора 5. который управляет величиной тока источника 1 испытания, проходящего через коммутатор k и солнеч ную батарею 20, тем самым компенсируя отклонения от заданной скорости нагрева солнечной батареи при испытаниях. По истечении времени разогрева испытываемой батареи на выходе цифро-аналогового преобразователя 11 напряжение становится равным нулю и программно-временной блок 10 прекращает выдачу импульсов на цифроаналоговый преобразователь 11, так как с выхода счетчика 19. закрывается элемент И k, пропускавший ранее импульсы генератора 12 на делитель частоты 17. Следовательно, на вход элемента сравнения 8 поступает только напряжение, пропорциональное йТ с выхода регулятора 5 (ДТь 0) и система регулирования переходит на режим поддержания заданной скорости нагрева в режим поддержания заданной температуры, jo при котором можно снимать вольтампер ные характеристики батареи. Включается блок 3 измерения характеристик, который управляет коммутатором и осветителем 2. Коммутато k на время светового импульса отключает источник 1 питания от солнечной батареи и подключает к ней измерител ные входы блока 3 изменения характеристик. Одновременно включается импульсный осветитель, обеспечивающий во времени световой поток трапецеидальной формы. В течение действия светового импульса, блок измерения характеристики 3 устанавливает заданные значения нагрузки на испытываемую батарею 20 и регистрирует ток и напряжение. По истечении времени действия светового импульса по сигналу импульс ного осветителя 2 блок 3 измерения характеристик отключает измерительные входы от солнечной батареи и подключает источник 1 питания к батарее. Тем самым, система регулирования температуры снова включается в режим под держания заданного значения температуры испытываемой батареи. 8 Для ускорения разогрева испытываемых солнечных батарей, когда , т.е. TH TH напряжение на выходе усилителя 9 открывает элемент И 13 и импульсы от генератора 12 через элемент И 13, элемент ИЛИ 15, минуя делитель 17 частоты, поступают на вход счетчика 19 цифро-аналогового преобразователя 11. На выходе управляемого делителя 18 устанавливается напряжение, соответствующее условию дТз дТ, т.е. « Тц, при котором на выходе усилителя 9 устанавливается напряжение, меньшее или равное нулю, и элемент И 13 закрывается. Таким образом, перед измерением характеристик солнечных батарей, они нагреваются до заданной температуры с заданной скоростью, не превышающей предельную эксплуатационную, а после нагрева температура батарей поддерживается на заданном уровне. Формула изобретения 1. Устройство для испытания полупроводниковых солнечных батарей, соержащее источник питания, выход которого соединен со входом коммутатора. второи вывод которого соединен с выводом блока измерения характеристик, а третий выво соединен с выводом солнечной батареи, вход которой соединен с выходом осветителя, а выходсо входом датчика температуры, выход которого соединен со входом регулятора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения надежности и быстродействия в него введены источник опорного напряжения, элемент сравнения, усилитель, программно-временный блок и цифро-аналоговый преобразователь, причем второй вывод блока измерения характеристик соединен с выводом осветителя, вход соединен с выходом датчика температуры, а выход соединен с первым и вторым входами программно-временного блока, В1 выводы которого соединены с соответствующими выводами блока измерения характеристик, второй выход которого соединен со входом источника опорного напряжения, выход которого соединен со входом цифро-аналогового преобразователя и вторым входом регулятора, выход которого соединен со входом элемента сравнения, выход которого соединен со входом усилителя, а второй вход с выходом цифро-аналогового преобразователя, второй выход которого соединен с третьим выходом программновременного блока, выход которого соединен со вторым входом цифро-аналогового преобразователя, а четвертый вход - с выходом усилителя и третьим входом регулятора, второй выход кото рого соединен со входом источника питания. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что цифро-аналоговый преобразователь содержит . счетчик и делитель, Причем второй вход и второй выход цифро-аналоговог преобразователя соединены соответственно со входом и выходом счетчика, второй выход которого соединен со вх дом делителя, второй вход и выход которого соединены соответственно со входом и выходом цифро-аналогового преобразователя. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что программно временный блок содержит генератор, первый и второй элемент И, элемент ИЛИ, делитель частоты и- инвертор, причем первый и второй вход первого элемента И соединены соответственнос первым и четвертым входом программно-временного, блока, третий вход соединен с генератором и входом второго элемента И, а выход соединен со входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с выходом программновременного блока, а второй вход соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с выходом второго элемента И, а В1 выводы - с соответствующими Bi выводами программно-временного блока, третий вход которого соединен со вторым входом второго эле мента И, третий вход которого соединен с выходом делителя частоты, вход которого соединен со вторым входом программно-временного блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 509842, кл. G 01 R 27/28, 1974 (прототип).