Устройство для измерения внутреннего сопротивления электрохимического источника тока Советский патент 1983 года по МПК H01M10/48 G01R27/02 

Изобретение относится к электротехнической .промышленности и может . быть использовано в системах контроля и управления состоянием электрохимических источников тока (ХИТ) в процессе эксплуатации, а также дПя измерения составляющих и полного внутреннего сопротивления ХИТ и т.д.

Известно.устройство для определения внутреннего сопротивления ХИТ, которое измеряет внутреннее сопротивление ХИТ путем сравнения измеряемого сопротивления с образцовым с применением коммутации зарядного или разрядного тока и поочередньой подключением двух запоминающих конденсаторов к ХИТ, для чего напряжения ХИТ в период прохождения импульсов тока подают на один конденсатор, а в период отсутствия тока на другой и по разности напряжений на 31тих конденсаторах определяют искомое сопротивление ClЭ.

Недостатком данного устройства -чвляется невозможность измерения внутреннего сопротивления ХИТ при его работе на рабочую нагрузку, имеюшую переменный характер, так как изменение величины напряжения ХИТ, вызванное изменением нагрузки, приво

дит к ложным показаниям измерительного прибора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, Содержащее генератор, . связанный с коммутирующим элементом, измерительную нагрузку на транзисторе , подключенную к ХИТ, измерительный шунт,измерительный блок, три

10 операционных усилителя с конденсаторами на неинвертирующих входах и трансформатор с двумя первичными встречно включенными обмотками, при этом шунт подключен к одному,

15 а измерител ная нагрузка - к другому конденсатору двух операционных усилителей, выходы которых электрически связаны с первичными обмотками трансфогматора и переменными

20 резисторами, соединенными с инвертирующим входом соответствующего усилителя , а вторичная обмотка трансФорматора подключена к конденсатору йгретьего усилителя, выход которого

25 через выпрямитель соединен с измерительным блоком и через переменили резистор с его инвертирующим входом 2.

Недостатком известного устройст30 ва является невысокая точность. большая длительность неоперативност и сложность процесса измерения внутреннего сопротивления ХИТ. Цель изобретения - повышение точ ности, оперативности и упрощение измерения внутреннего сопротивления |хит в эксплуатационных режимах с переменной нагрузкой. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для измерения внутреннего сопротивления ХИТ, содержащем измерительную нагрузку, управляющий вход которой электрически свя зан с выходом задающего генератора, а силовые выходы - с выводами ХИТ, измерительный шунт и измерительный блок, также связанн ый с выводами ХИТ дополнительно имеется регулятор выходного сигнала задающего генератора, причем вход регулятора подключен к выходу измерительного шунта в цепи хит, при этом регулятор содержит последовательно соединенн1ьае амплитудный детектор на входе, усилитель отклонения сигнала детектора от его установленного значения и аналоговый перемножитель на выходе, один вход которого подключен к выходу генератора,, а выход - к управляющему входу измерительной нагрузки. Кроме того, усилитель отклонения выполнен в виде интегратора,а аналоговый перемножитель - в виде усилителя переменного тока с управляемым коэффициентом усиления. На чертеже изображена схема устройству для измерения внутреннего сопротивления ХИТ. Контролируемый ХИТ 1 имеет силовы выводы 2 и 3, к которым через измерительный шунт 4 устройства подключена рабочая нагрузка 5. Устройство содержит также измерительный блок 6, амплитудный детектор 7, усилитель или интегратор 8, аналоговый перемножитель 9, который осуществляет йеремножение- сигналов усилителя 8 и задающего генератора 10 К выходу перемножителя 9 подключен управляющий вход измерительной нагрузки, которая состоит из транзист ра 11 и резистора 12, включенного в цепь эмиттера. Соединенные последовательно детектор 7, усилитель 8 и пёремножитель.9 составляют регуля тор 13 амплитуды выходного сигнала генератора 10. Вход детектора 7 под ключен к выводу 3 ХИТ, к которому так же подключен измерительный блок 6. Если генератор 10 выполнен управляемым, то его вход подключен к выходу усилителя 8, а выход генератора 10 непосредственно подключен к б зе транзистора 11, что обозначено на чертеже пунктиром. В этом случае перемножитель 9 отсутствует. Измеi рительная нагрузка связанна с выводами 2 и 3 ХИТ через шунт 4. Устройство работает следующим об разом. К ХИТ 1 подключают рабочую нагрузку 5 через шунт 4 устройства. Нагрузка 5 в общем случае имеет переменньгй характер, который свойственен для эксплуатационного режима ХИТ 1. Генератор 10 формирует управляющие сигналы .O(t) на базу тран зистора 11 через перемножитель 9, ти сигналы имеют постоянную амплитуду и определенную частоту. В результате в цепи измерительной нагрузки и ХИТ 1 возникают колебания тока Ai. Резистор 12 предназначен для задания амплитуды тока dig . Транзистор 11 работает в линейном режиме усиления переменной составляющей тока базы. Режим по постоянному току обеспечивается выходными цепями перемножителя 9. Под. воздействием тока на выводах 2 и 3 ХИТ возникает переменная составляющая напряжения ди , которая подается на вход измерительного блока б. Кроме того, возникает переменная составляющая тока ./Ji , которая посредством измерительного шунта 4 подается на вход амплитудного детектора 7. Величины амплитуд uU и ui определяются током Д1о внутренним сопротивлением 2 ХИТ 1 и сопротивлением на; грузки 5, при этом 2 ли/ЛЛ где дУ - амплитуда переменного напряжения UU ; ДЗ - амплитуда переменного тока i . Амплитудный детектор 7 формирует GигнaлlЦJ. ( пропорциональный амплитуде aJ Ц аЗ- , (2) где KS - коэффициент усиления детектора 7. Сигнал подаефся на один вход усилителя 8 рассогласования, на другой вход которого подается эталонное напряжение сравнения UQ при этом U2 4(Uo-u,; U) (и -U.)di U) в случае интегратора 8, где U2 выходное напряжение усилителя или интегратора 8; К(, - коэффициент усилителя 8, т - постоянная времени интегратора 8, Аналоговый перемножитель 9 осуществляёт перемножение выходного сигнала. (JCt) генератора 10 и сигнала I/., усилителя или интегратора 8, при это Uj. UrjUlt),

где Uj - выходное напряжение перемножителя 9, изменяющееся по закону- U(i .

Аналоговый перемножитель 9 может быть выполнен по известной схеме усиителя переменного тока с управляеым коэффициентом усиления.

I Напряжение J(t) генератора 10 может 1зменяться по гармоническому закону или по симметричному прямоугольному закону с постоянной амплитудой. В соответствии с выражением (5) амплитуда сигнала пропорциональна величине. (Jg на выходе усилителя или интегратора 8. Под действием переменного напряения Oj в цепи резистора 12 протекает переменный ток aip , который задает колебания напряжения йО на выводах ХИТ 1.

В соответствии с изложенным выше следует, что регулятор 13 совместно с измерительной нагрузкой и шунтом 4 образуют замкнутую систему автоматической стабилизации напряжения Щ . Эта система является статической, если используется усили:гель 8, или астатической, если используется интегратор 8. Установившаяся ошибка регуирования для статической система), как известно, зависит от коэффициента усиления соответствующей разомкнутой системы и может быть установлена достаточно малой путем выбора величины этого коэффициента. В астатической системе установившаяся свяиг ка регулирования отсутствует.

Вследствие стабилизации напряжения Ui стабилизируется и амплитуда Д 3. тока ui в различных рабочих режимах ХИТ 1, обусловленных изменением рабочей нагрузки 5, что следует из уравнения(2).

При изменении величины нагрузки 5 регулятор 13 изменяет амплитуду напряжения .Uj всегда таким образом, чтобы напряжение О оставалось стабиль ным и равным напряжению UQ

Из уравнения (1) следует, что при постоянной величине лЗ измеряемое сопротивление 2 с точностью до коэффициента Л/лЗ пропорционально амплитуде ли переменного напряжения ли как в случае гармонического, так и в случае прямоугольного сигнала тока измерительной нагрузки. Поэтому переменное напряжение ди подается на закрытый вход измерительного блока 6, который выделяет амплитуду uU , например, путем детектирования, чю- которой производится определение сопротивления Z . Блок 6 может иметь стрелочный или цифровой индикатор величины Z .

Путем изменения частоты генератора 10 можно измерять составляющие

полного сопротивления ХИТ, а также его частотную характеристику. Если генератор 10 выполнен управляемым по амплитуде то на его вход непосредственно подается сигнал с выхода 5 усилителя или интегратора 8, а его непосредственно связан с баГЗоЙ .транзистора 11 без использования перемножителя 9.

10 Использование предлагаемого устройства измерения внутреннего сопро:тивления ХИТ позволяет более точно; .оперативно и просто контролировать работоспособность и данные о состоя15 НИИ ХИТ при эксплуатации в рабочих режимах с переменной нагрузкой. Это повышает надежность и длительность функционирования ХИТ, а также объектов, в состав которых входятХИТ,

2Q за счет использования данных о сопротивлении Z, которые применяются при управлении источника регулирующей аппаратурой.

25

Формула изобретения

1.Устройство дляизмерения внутреннего сопротивления электрохимического источника тока, содержащее

генератор, управляемую измерительную нагрузку, измерительный шунт и измерительный блок, связанный с выIводами источника тока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оперативности и упрощения измерения в эксплуатационных режимах с переменной нагрузкой, о.но дополнительно имеет регулятор выходного сигнала генератора, при

этом вход регулятора подключен к выходу шунта в цепи источника тока, а сам регулятор содержит последовательно соединенные амплитудный детектор на входе, усилитель отклонения

сигнала детектора от его установленного значения и аналоговый перемножитель на выходе, один вход которого подключен к выходу генератора, а выход - к управляющему входу измерительной Нагрузки.

2.Устройство по п.1, о т л ич а ю щ ё е-с я тем, что усилитель отклонения выполнен в виде интегратора, а аналоговый перемножитель в виде усилителя переменного тока

с управляегФам коэффициентом усиления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 199942, кл. Н 01 М 10/48, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР 600641, кл. Н 01 М 10/48, 1978.