RU1774277C - Устройство контрол напр жени - Google Patents

Abstract

Использование: в приборах дл  измерени  и индикации заданного уровн  напр жени , в устройствах допускового контрол  напр жени  различных источников, в частности аккумул торных батарей. Сущность изобретени : устройство содержит рези- стивный делитель 1 напр жени , состо щий из резисторов 2 и 3 и соединенный с клеммами 4 первого источника напр жени , цепочку 5 из резистора 6 и светодиода 7, п-р-п-транзисторы 8, 9, диоды 10, 11, полевые транзисторы 12, 13,14, стабилитрон 15, резисторы 16, 17, 18, 19, второй резистив- ный делитель 20 напр жени , состо щий из резисторов 21,22, вы воды которого подключены к клеммам 23 второго источника напр жени . 3 ил.

Description

4нг. 1

Изобретение относитс  к устройствам измерени , а именно к приборам дл  измерени  и индикации заданного уровн  напр жени , и может быть использовано в устройствах допускового контрол  напр жени  различных источников, в частности аккумул торных батарей.

Известно устройство контрол  напр жени  1, содержащее резистивный делитель напр жени , выводами соединенный с клеммами источника напр жени , цепочку, состо щую из последовательно включенных резистора и источника опорного напр жени , соединенного с общей шиной устройства и минусовой шиной источника напр жени .

Недостатком указанного устройства  вл етс  низка  точность контрол  и невысока  термостабильность (см. фиг. 3).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство 2, содержащее резистивный делитель напр жени , выводы которого соединены с шинами первого источника напр жени , цепочку, состо щую из последовательно соединенных резистора и светодиода, подключенного к резистору своим анодом, и два л-р-п-транзистора,, эмиттеры которых объединены.

Как отмечаетс  в описании указанного устройства погрешность измерени  состав- л ет не менее +10%, т.е. поле допуска погрешности 20% при высокой температурной погрешности, что в большинстве практических применений оказываетс  неприемлемой . Кроме того, при применении, в частности, в переносных измерительных приборах двух (или более) аккумул торных батарей возникает необходимость обеспечени  контрол  разр да любого из примен емых аккумул торов с тем, чтобы по достижении критического потенциала при разр де любой из батарей используемые батареи аккумул торов установить на режим зар да или подзар да, не допуска  возможности переразр да любой из батарей, который приводит к резкому снижению емкости переразр жаемой батареи и количеству рабочих циклов зар д-разр д.

Цель изобретени  - повышение точности контрол  и расширение области применени .

Соответствие за вл емого технического решени  критерию существенные отличи  определ етс  тем, что благодар  признакам, отличающим предложенный объект от прототипа, а именно введени  двух диодов, трех полевых транзисторов, стабилитрона, четырех резисторов, второго резистивного делител  напр жени  и осуществлени  соответствующих необходимых св зей, у него значительно повысилась точность , а также по вилась возможность индикации разр да аккумул торов при любом

количестве источников питани .

Данные свойства, обусловившие достижение цели, отсутствуют у всех известных устройств аналогичного назначени .

На фиг. 1 представлена электрическа 

0 схема устройства контрол  напр жени ; на фиг. 2 - выходные характеристики устройства; на фиг. 3 - выходна  характеристика устройства-п рототи п а.

Устройство контрол  напр жени  со5 держит резистивный делитель 1 напр жени , состо щий из резисторов 2 и 3 и соединенный с клеммами 4 первого источника напр жени , цепочку 5, состо щую из последовательно соединенных резистора 6

0 и светодиода 7, подключенного к резистору своим анодом, два п-р-п-транзистора 8 и 9, эмиттеры которых объединены, два диода 10и 11,три полевых транзистора 12,13 и 14, стабилитрон 15, четыре резистора 16, 17, 18

5 и 19 и второй резистивный делитель 20 напр жени , содержащий резисторы 21, 22, выводы которого подключены к клеммам 23 второго источника напр жени . Минусова  шина последнего соединена с общей

0 шиной устройства, минусовой шиной первого источника напр жени  и через стабилитрон 15 с эмиттером первого и второго п-р-п-транзисторов 8 и 9, коллекторы которых через цепочку 5 из резистора 6 и свето5 диода 7 соединены с катодами первого и второго диодов 10 и 11 и со стоком первого полевого транзистора 12, исток которого через резистор 16 соединен с его затвором и с первыми выводами резисторов 17, 18, 19.

0 Второй вывод резистора 17 соединен с базой первого п-р-п-транзистора 8 и со стоком второго полевого транзистора 13,затвор которого подключен к среднему выводу первого резистивного делител  1, а исток - к

5 эмиттеру первого п-р-п-транзистора 8, ис- .току третьего полевого транзистора 9 и второму выводу резистора 18. Второй вывод резистора 19 подключен к базе второго п-р- п-транзистора 9 и стоку третьего полевого

0 транзистора 14, затвор которого подключен к среднему выводу второго резистивного делител  20 напр жени . Положительные клеммы 4,23 первого и второго источников напр жени  соединены соответственно с

5 анодами диодов 10, 11.

Устройство контрол  напр жени  работает следующим образом.

Напр жение контролируемых источников питани  через диоды 10 и 11, вклгачен- ныев пр мом направлении, подаетс  через

резистор 6 и светодиод 7 на коллекторы п-р-п-транзисторов 8 и 9 и на сток полевого транзистора 12, работающего при наличии резистора 16 в цепи истока транзистора в режиме стабилизатора тока, проход щего через резисторы 17, 18 и 19. При этом стабилитрон 15 формирует относительно общей шины устройства опорное напр жение на истоках полевых транзисторов 13 и 14 и эмиттерах п-р-п-транзисторов 8 и 9. Со средних выводов резистивных делителей 1 и 20 напр жение ивточников питани  подаетс  соответственно на затворы полевых транзисторов 13 и 14.

В исходном состо нии, когда напр же- ни  источников питани  имеют значени  выше заданного и потенциалы затворов полевых транзисторов 13 и 14 имеют положительные значени  относительно истоков, сопротивление переходов сток - исгок минимально , переходы база - эмиттер п-р-п- транзисторов 8 и 9 зашунтированы и токи резисторов 17 и 19 протекают через полевые транзисторы 13 и 14. При этом переходы коллектор - эмиттер п-р-п-транзисторов 8 и 9 закрыты, ток через цепочку, состо щую из резистора 6 и светодиода 7, не течет и светодиод не светитс .

По мере снижени  напр жени  любого из источников питани  потенциалы средних точек резистивных делителей 1 и 20 напр жений , а соответственно и потенциалы затворов полевых транзисторов 13 и 14 снижаютс , переход  к отрицательному значению относительно истоков и увеличи- ва  сопротивление перехода сток - исток.

По достижении потенциалом любого из затворов значени  напр жени  отсечки сопротивление перехода сток - исток резко возрастает и ток резисторов 17 и 19 начина- ет протекать через переход база - эмиттер соответствующего n-p-n-тоанзистора. При этом открываетс  переход коллектор - эмиттер n-p-n-транзистора и начинает протекать ток через светодиод 7, сигнализиру  о том, что напр жение одного из источников достигло критического значени  и необходима установка источников питани  в режим зар да или подзар да. Кроме того, в случае питани  от данных источников пере- носной измерительной аппаратуры свечение светодиода 7 сигнализирует о возможном увеличении погрешности измерений за счет пониженного напр жени  питани .

Аналогична  сигнализаци  происходит и при пропадании напр жени  питани  одного из источников,

Диодна  сборка, состо ща  из диодов 10 и 11, необходима дл  того, чтобы питание

устройства контрол  напр жени  всегда осуществл лось от наименее разр женного источника питани  с большим потенциалом, улучша  выходные характеристики устройства .

На фиг. 2 представлены выходные характеристики устройства, из которых следует , что точность установлени  момента срабатывани  составл ет 5 мВ при пороге срабатыванитл/ В, т е. относительна  точность срабатывани  составл ет

ACp, -ioO% 0,072%.

/ D

Изменение напр жени  срабатывани  от изменени  напр жени  питани  составл ет 50 мВ, т.е. относительна  погрешность л .50мВ

А пит

7 В

-100% 0,J

Изменение порога срабатывани  от изменени  температуры составл ет 0,08 В, т.е. относительна  погрешность

At0 8 - 100% 1,2%. / о

Обща  погрешность составл ет

ip+AJW+A А«

0,082 + 0,,,44%.

Следовательно, погрешность определени  порога срабатывани  устройства с учетом изменени  напр жени  питани  и температур л окружающей среды составл ет не более 1,5%, что значительно меньше погрешности аналога и прототипа, выходна  характеристика которых при т° 25°С представлена на фиг. 3.

Из характеристики видно, что точного порога срабатывани  у устройства контрол  напр жени  нет, так как начало возрастани  тока светодиода (точка 1) еще не озна-i чает, что оператор при таких значени х тока обнаружит свечение светодиода, которое зависит от экземпл ра светодиода, угла зрени , разброса характеристик, освещенности помещени  и т.д. С достаточной степенью точности можно считать, что момент загорани  светодиода можно надежно зафиксировать при изменении тока светодиода в пределах 0,1-0,6 мА (точки 1 и 2 фиг. 3). В таком случае погрешность определени  порога срабатывани  определ етс  как

А ср.

AUCP. U2-U1 (Uz-Ul)-2

U

ср.

и

ср

(U2+Ui)

где 1)2 - напр жение источника при токе светодиода 0,6 мА;

Ui - напр жение источника при токе светодиода 0.1 мА;

,. U2 +1Н - UCpj

д- 11шттйгга2 т-е-составл ет около 20%, что подтверждаетс  данными и в описании устройства по авт. св. № 1068825 (±10%, что составл ет поле допуска в 20%).

Точность формировани  порога срабатывани  устройства можно повысить, если вместо задающего токового резистора 18, задающего ток стабилитрона, установить дополнительный стабилитрон, При этом обща  погрешность порога срабатывани  не превышает 1,1%.

На предпри тии-за вителе были изго- товлены макетные образцы устройства контрол  напр жени , которые показали высокую эффективность их использовани , малую погрешность и высокую стабильность порога срабатывани .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство контрол  напр жени , содержащее резистивный делитель напр жени , выводы которого соединен с шинами первого источника напр жени , цепочку, состо щую из последовательно соединенных резистора и светодиода, подключенноцелью повышени  точности и расширени  области применени , в него дополнительно введены два диода, три полевых транзистора , стабилитрон, четыре резистора и второй резистивный делитель напр жени , выводы которого подключены к шинам второго источника напр жени , минусова  шина которого соединена с общей шиной устройства, минусовой шиной первого источника напр жени  и через стабилитрон с эмиттерами первого и второго n-p-n-транзисторов, коллекторы которых через цепочку из светодиода и резистора соединены с катодами первого и второго диодов и стоком первого полевого транзистора, исток которого через первый дополнительный резистор соединен с его затвором и первыми выводами второго , третьего и четвертого дополнительных резисторов, второй вывод третьего дополнительного резистора соединен с базой первого n-p-n-транзистора и стоком второго полевого транзистора, затвор которого подключен к среднему выводу первого рези- стивного делител , а исток - к эмиттеру первого n-p-n-транзистора, истоку третьего полевого транзистора и второму выводу второго дополнительного резистора, второй вывод четвертого дополнительного резистора подключен к базе второго п-р-п-тран- зистора и стоку третьего полевого транзистора, затвор которого подключен к среднему выводу второго резистивного делител  напр жени , положительные шины первого и второго источников напр жени 

   го к резистору своим анодом, два n-p-n-транзистора, эмиттеры которых объе- 35 соединены соответственно с анодами пер динены, отличающеес  тем. что, с вого и второго диодов.

   3 4 S 0 ле ,9 V vs. 8 9 Ю

   0

   0

   5

   5

   0

   целью повышени  точности и расширени  области применени , в него дополнительно введены два диода, три полевых транзистора , стабилитрон, четыре резистора и второй резистивный делитель напр жени , выводы которого подключены к шинам второго источника напр жени , минусова  шина которого соединена с общей шиной устройства, минусовой шиной первого источника напр жени  и через стабилитрон с эмиттерами первого и второго n-p-n-транзисторов, коллекторы которых через цепочку из светодиода и резистора соединены с катодами первого и второго диодов и стоком первого полевого транзистора, исток которого через первый дополнительный резистор соединен с его затвором и первыми выводами второго , третьего и четвертого дополнительных резисторов, второй вывод третьего дополнительного резистора соединен с базой первого n-p-n-транзистора и стоком второго полевого транзистора, затвор которого подключен к среднему выводу первого рези- стивного делител , а исток - к эмиттеру первого n-p-n-транзистора, истоку третьего полевого транзистора и второму выводу второго дополнительного резистора, второй вывод четвертого дополнительного резистора подключен к базе второго п-р-п-тран- зистора и стоку третьего полевого транзистора, затвор которого подключен к среднему выводу второго резистивного делител  напр жени , положительные шины первого и второго источников напр жени 

   5 соединены соответственно с анодами пер вого и второго диодов.

   3 4 г 6 s.e sf 7 z/ гг. & 9 w

   Јnz --/Ј.

   er,.-wЈ

   ,Юв

   Ј°- 4s°e

   Фиг. 2

   fHffj2j)

   i/

   ti, /,&fifc

   Фиг. 3

   Ј f&S

   г, о