RU1786594C

RU1786594C - Autonomous power supply of devices for mining communications and control

Info

Publication number: RU1786594C
Application number: SU914904642A
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Скляров; Иван Никитович Зрожевский; Владлен Александрович Никитенко
Priority date: 1991-01-22
Filing date: 1991-01-22
Publication date: 1993-01-07

Abstract

Использование: изобретение относитс к горной электротехнике и автоматике и может быть использовано дл электропитани аппаратуры св зи и управлени шахтных транспортных средств в случа х, когда аккумул торна батаре служит дл непрерывного питани нагрузки при временном отсутствии основного питающего источника. Сущность изобретени : в разрыв цепи между базами отключающего и регулирующего транзисторов включены дополнительные диоды, катодами к базам соответствующих транзисторов, а обща точка анодов соединена с анодом стабилитрона. При отсутствии скачков выходного напр жени источника посто нного тока часть тока в катушке реле, определ ема сигналом управлени , поступающего через светодиод, вл етс посто нной во времени величиной , а часть тока, определ ема сигналом, прошедшим через стабилитрон, по мере зар да батареи все врем повышаетс . Реле срабатывает при достижении током через стабилитрон величины, соответствующей напр жению полностью зар женной батареи . 1 ил, (Л СUsage: the invention relates to mining electrical engineering and automation and can be used to power communication equipment and control mine vehicles in cases where the battery serves to continuously supply the load with the temporary absence of the main power source. SUMMARY OF THE INVENTION: additional diodes, cathodes to the bases of the respective transistors are included in the open circuit between the bases of the trip and control transistors, and the common point of the anodes is connected to the anode of the zener diode. In the absence of jumps in the output voltage of the DC source, part of the current in the relay coil, determined by the control signal supplied through the LED, is a constant value in time, and part of the current determined by the signal passed through the zener diode, as the battery is charged rising all the time. The relay operates when the current through the zener diode reaches a value corresponding to the voltage of a fully charged battery. 1 silt, (L C

Description

Изобретение относитс к горной электротехнике и автоматике и может быть использовано дл электропитани аппаратуры св зи и управлени шахтных транспортных средств, в случа х, когда аккумул торна батаре служит дл непрерывного питани нагрузки при временном отсутствии основного питаю него источника.The invention relates to mining electrical engineering and automation and can be used to power communication equipment and control mine vehicles in cases where the rechargeable battery serves to continuously supply the load when the main power supply is temporarily absent.

Известен р д устройств бесперебойного питани нагрузки посто нным током, содержащих силовой питающий выпр митель, аккумул торную батарею, нагрузку, а также блоки управлени зар дом и разр дом аккумул торной батареи.A number of uninterrupted DC power supply devices are known, comprising a power supply rectifier, a battery, a load, and also control units for charging and discharging a battery.

Недостатком этих устройств вл етс неконтролируемый разр д аккумул торной батареи, что приводит к снижению надежности их работы из-за возможных переразр дов батареи до уровн ниже допустимого.The disadvantage of these devices is the uncontrolled discharge of the battery, which leads to a decrease in their reliability due to possible overdischarge of the battery to a level below the permissible level.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс автономный источник питани аппаратуры шахтной св зи и управлени , содержащий источник питани посто нного тока, аккумул торную батарею , измерительный резистор, систему управлени зар дом, делитель напр жени на терморезисторах, блок контрол разр да батареи.The closest to the proposed technical essence and the achieved result is an autonomous power supply for mine communication and control equipment, containing a DC power supply, a storage battery, a measuring resistor, a charge control system, a voltage divider for thermistors, a discharge control unit yes batteries.

VI 00VI 00

сх ел юsh eat yu

44

Недостатком известного устройства вл етс зависимость срабатывани реле переключени схемы с режима зар да батареи на режим ее подзар да не только от величины напр жени на ней, но и от скачков сигнала управлени в цепи обратной св зи (сигнала управлени , проход щего через светодиод), вл ющихс следствием скачков выхбДно го напр жени источника посто нного тока, или(и) скачков потребл емого от него тока, в случае, если нагрузка переменна .A disadvantage of the known device is the dependence of the actuation of the relay switching the circuit from the battery charge mode to its charging mode not only on the voltage on it, but also on the jumps of the control signal in the feedback circuit (control signal passing through the LED). resulting from surges in the output voltage of a direct current source, or (and) surges in the current consumed from it, in case the load is variable.

Это приводит к переводу в режим под- зар да недозар женной батареи, что снижает надежность устройства при обеспечении электроэнергией нагрузки при питании ее от батареи, в то врем , когда устройство не подключено к сетевому напр жению.This leads to the transfer to the recharging mode of an undercharged battery, which reduces the reliability of the device while providing electricity to the load when it is powered by the battery, while the device is not connected to the mains voltage.

Физические процессы, происход щие при этом в электрической схеме устройства, можно списать следующим образом. По мере зар да батареи напр жение на средней точке соединени терморезисторов, повыша сь , приводит к пробою стабилитрона, к по влению и росту тока через стабилитрон. Этот ток распредел етс по двум цеп м. Часть тока, проход щего через резистор, подключенный параллельно базово-коллек- торному переходу регулирующего транзистора , вызывает увеличивающеес на этом резисторе напр жение, прикрывающее эмиттерно-коллекторный переход этого транзистора, что приводит к некоторому уменьшению тока зар да батареи. Друга часть тока, проход щего через базово-эмит- терный переход транзистора, в коллекторной цепи которого включено реле переключени схемы в режим подзар да, вызывает, благодар приоткрыванию транзистора , по влению тока через катушку этого реле. При работе устройства в режиме зар да батареи по указанным цеп м распредел етс ток, не только проход щий через стабилитрон, но и ток сигнала управлени , проход щего через светодиод, что вызывает в катушке реле по вление тока , пропорционального суммарному эффекту этих токов.The physical processes that occur in the electrical circuit of the device can be written off as follows. As the battery charges, the voltage at the midpoint of the junction of the thermistors, increasing, leads to a breakdown of the zener diode, to the appearance and increase of the current through the zener diode. This current is distributed over two circuits. A part of the current passing through the resistor connected in parallel to the base-collector junction of the control transistor causes a voltage increasing on this resistor, which covers the emitter-collector junction of this transistor, which leads to a certain decrease in current battery charge. Another part of the current passing through the base-emitter junction of the transistor, in the collector circuit of which the relay switches the circuit to recharge mode, causes, by opening the transistor, the appearance of current through the coil of this relay. When the device is operating in battery charge mode, current is distributed over the indicated circuits, not only passing through the zener diode, but also the current of the control signal passing through the LED, which causes a current in the relay coil to be proportional to the total effect of these currents.

Если скачков выходного напр жени источника посто нного тока нет, то часть тока в катушке реле, определ ема сигналом управлени , поступающего через светодиод , вл етс посто нной во времени величиной, а часть тока, определ ема сигналом прошедшим через стабилитрон, по мере зар да батареи все врем повышаетс , Параметры схемы устройства подобраны так, что срабатывание реле происходит тогда, когда суммарный ток превысит некоторое пороговое значение, при котором токIf there is no jump in the output voltage of the DC source, then part of the current in the relay coil, determined by the control signal supplied through the LED, is a constant value in time, and part of the current determined by the signal passed through the zener diode, as the charge the batteries increase all the time. The device circuit parameters are selected so that the relay is activated when the total current exceeds a certain threshold value at which the current

через стабилитрон достигнет величины, соответствующей напр жению полностью зар женной батареи. В случае скачков сигнала управлени , проход щего черезthrough the zener diode, it reaches a value corresponding to the voltage of a fully charged battery. In case of jumps in the control signal passing through

светодиод, реле сработает при том же пороговом значении суммы токов в базе транзистора , но произойдет это при соответствии меньшем токе стабилитрона, соответствующем недозар женной батарее.the LED, the relay will operate at the same threshold value of the sum of the currents in the base of the transistor, but this will happen if a lower zener current corresponds to an uncharged battery.

Цель изобретени - повышение надежности работы устройства.The purpose of the invention is to increase the reliability of the device.

Поставленна цель достигаетс тем, что в автономном источнике питани , содержащем источник посто нного тока, состо щий из трансформатора, выпр мительного моста и сглаживающего конденсатора, измерительный резистор, систему управлени зар дом, состо щую из управл ющего транзистора , эмиттерно-базовый переход которого через задающий резистор подключен к измерительному резистору, стабилитрона, делител напр жени на подстроечном и измерительном терморезисторах, точка соединени которых подключена к аноду стабилитрона , отключающего транзистора, подключенного эмиттером к минусу, а коллектором - через реле к плюсу источника посто нного тока, причем, замыкающийThis goal is achieved by the fact that in an autonomous power source containing a constant current source, consisting of a transformer, a rectifier bridge and a smoothing capacitor, a measuring resistor, a charge control system, consisting of a control transistor, the emitter-base transition of which the driving resistor is connected to a measuring resistor, a zener diode, a voltage divider on the tuning and measuring thermistors, the connection point of which is connected to the anode of the zener diode, which disconnects a transistor connected to the minus by the emitter, and by the collector through the relay to the plus of the DC source, and,

контакт реле подключен параллельно под- строечному терморезистору, аккумул торную батарею, параллельно которой через собственный замыкающий контакт подключено устройство контрол зар да, регулирующий транзистор, база которого соединена через резистор с коллектором и минусом источника посто нного тока и через светодиод-с коллектором управл ющего транзистора , а эмиттер - с измерительнымthe relay contact is connected in parallel with the trimmer thermistor, a rechargeable battery, in parallel with which a charge control device is connected via its own make contact, the regulating transistor, the base of which is connected through the resistor to the collector and the negative of the DC source and through the LED-to collector of the control transistor and the emitter with measuring

терморезистором и катодом первого разв зывающего диода, анод которого подключен к точке соединени устройства контрол разр да и собственного замыкающего контакта , нагрузку, подключенную одним концом к плюсу аккумул торной батареи, подстроечному терморезистору и через измерительный резистор к плюсу источника посто нного тока, а другим концом через второй и третий разв зывающие диоды, соединенные анодами - к аноду первого разв зывающего диода и к отрицательному выводу источника посто нного тока, в разрыв цепи между базами отключающего и регулирующего транзисторов включены дополнительные диоды, катодами к базам соответствующих транзисторов, а обща точка анодов соединена с катодом стабилитрона the thermistor and the cathode of the first decoupling diode, the anode of which is connected to the connection point of the discharge control device and its own make contact, the load connected at one end to the plus of the battery, the trimmer thermistor and through the measuring resistor to the plus of the DC source, and the other end through the second and third decoupling diodes connected by anodes to the anode of the first decoupling diode and to the negative output of the DC source, disconnect the circuit between the bases guide and regulating transistors included additional diodes, the cathodes to the bases of respective transistors, and the total point of the anodes is connected to the cathode of the zener diode

На чертеже представлена схема предлагаемого автономного источника.The drawing shows a diagram of the proposed autonomous source.

Автономный источник питани содержит источник посто нного тока 1, состо щий из трансформатора 2, выпр мительного моста 3, сглаживающего конденсатора 4, измерительный резистор 5, систему управлени зар дом 6, состо щую из управл ющего транзистора 7, задающего резистора 8, стабилитрона 9, делител напр жени на подстрочном 10 и измерительном 11 терморезисторах , отключающего транзистора 12, реле 13 с его замыкающим контактом 14, аккумул торную батарею 15, устройство контрол разр да 16с его замыкающим контактом 17, регулирующий транзистор 18, резистор 19, светодиод 20, три разв зывающих диода 21, 22, 23, нагрузку 24, и два дополнительных диода 25 и 26.The self-contained power supply comprises a direct current source 1, consisting of a transformer 2, a rectifier bridge 3, a smoothing capacitor 4, a measuring resistor 5, a charge control system 6, consisting of a control transistor 7, a driving resistor 8, a zener diode 9. voltage divider for interlinear 10 and measuring 11 thermistors, tripping transistor 12, relay 13 with its make contact 14, battery 15, discharge control device 16 with its make contact 17, regulating transistor 18, resist Op 19, LED 20, three decoupling diodes 21, 22, 23, load 24, and two additional diodes 25 and 26.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

В исходном состо нии аккумул торна батаре 15 разр жена, устройство контрол разр да 16 отключено, его замыкающий контакт 17 разомкнут.In the initial state, the battery 15 is discharged, the discharge monitoring device 16 is disconnected, its make contact 17 is open.

При подаче питани на источник 1 посто нного тока подаетс напр жение на нагрузку 24 и устройство контрол разр да 16, которое срабатывает, замыкает свой замыкающий контакт 17 и подключает аккумул торную батарею 15 на зар д через регулирующий транзистор 18. Ток зар да поддерживаетс посто нным и равным номинальному при помощи обратной св зи на управл ющем транзисторе 7, проводимость которого зависит от величины сигнала рассогласовани между напр жением на изме- рительном резисторе 5 и опорного напр жени на эмиттер-базовом переходе транзистора 7.When power is supplied to the constant current source 1, a voltage is applied to the load 24 and the discharge control device 16, which is activated, closes its make contact 17 and connects the battery 15 to charge through the control transistor 18. The charge current is maintained constant and equal to the nominal by feedback on the control transistor 7, the conductivity of which depends on the value of the error signal between the voltage on the measuring resistor 5 and the reference voltage on the emitter-base junction of the trans 7 stories.

С увеличением тока зар да проводимость управл ющего транзистора 7 увеличиваетс и регулирующий транзистор 18 призакрываетс , уменьша при этом ток зар да до номинального значени . Дополнительный диод 25 в процессе зар да аккумул торной батареи не позвол ет управл ющему сигналу от управл ющего транзистора 7 поступать на базу транзистора 12. При этом реле 13 отключено, его контакт 14 разомкнут и стабилитрон 9 закрыт.As the charge current increases, the conductivity of the control transistor 7 increases and the control transistor 18 closes, while decreasing the charge current to a nominal value. An additional diode 25 during the charging of the battery does not allow the control signal from the control transistor 7 to arrive at the base of the transistor 12. In this case, the relay 13 is disconnected, its contact 14 is open and the zener diode 9 is closed.

По мере зар да аккумул торной батареи 15 потенциал, смещающий транзистор 7, уменьшаетс и счетодиод 20 гаснет, что свидетельствует об окончании зар да.As the battery 15 is charged, the potential biasing the transistor 7 decreases and the count diode 20 goes out, indicating the end of the charge.

После зар да аккумул торной батареи 15 до величины напр жени , при котором стабилитрон 9 открываетс и начинает проводить ток, дополнительный диод 25 открываетс и напр жение на базе регулирующего транзистора 18 измен етс так, что этот транзистор призакрываетс . Это приводит к понижению тока зар да до величины ниже номинальной. Одновременно с этим открываетс дополнительный диод 26 и при достижении транзистором 12 режимаAfter charging the battery 15 to a voltage at which the zener diode 9 opens and starts to conduct current, an additional diode 25 opens and the voltage at the base of the regulating transistor 18 changes so that this transistor closes. This leads to a decrease in the charge current to a value below the nominal. At the same time, an additional diode 26 opens and when the transistor 12 reaches the mode

насыщени , реле 13 срабатывает и замыкает свой контакт 14, что приводит к увеличению тока через стабилитрон 9 и еще большему призакрыванию регулирующего транзистора 18 и снижению тока зар да доsaturation, the relay 13 is activated and closes its contact 14, which leads to an increase in current through the zener diode 9 and even more closing the control transistor 18 and reduce the charge current to

0 величины подзар да. Шунтирование контактом 14 подстроечного терморезистора 10 исключает повторное включение схемы на зар д номинальным током.0 recharge value yes. Shunting by pin 14 of the trimmer thermistor 10 eliminates the re-inclusion of the circuit to charge the rated current.

В случае повышени температуры окру5 жающей среды свыше допустимого уровн , измерительный терморезистор 11 увеличивает свое сопротивление, что приводит к повышению напр жени на нем до уровн пробо стабилитрона 9 при более низкомIf the ambient temperature rises above an acceptable level, the measuring thermistor 11 increases its resistance, which leads to an increase in the voltage across it to the breakdown level of the zener diode 9 at a lower

0 уровне напр жени на аккумул торной батарее 15. Аккумул торна батаре при этом переводитс в режим подзар да до достижени на ней номинального уровн напр жени , что способствует защите аккумул 5 торной батареи от перезар да при повышенной температуре окружающей среды.0 voltage level to the battery 15. In this case, the battery is switched to recharge mode until it reaches the nominal voltage level, which helps protect the battery 5 from overcharging at elevated ambient temperatures.

При исчезновении напр жени питани нагрузка 24 питаетс от аккумул торной батареи 15, а схема управлени зар дом воз0 вращаетс в исходное состо ние, т.е. реле 13 размыкает свой контакт 14.When the supply voltage disappears, the load 24 is powered by the battery 15, and the charge control circuit returns to its initial state, i.e. relay 13 opens contact 14.

Питание нагрузки 24 от аккумул торной батареи 15 происходит до тех пор, пока она не разр дитс до уровн срабатывани уст5 ройства 16 контрол разр да, которое своим замыкающим контактом 17 отключит аккумул торную батарею от всей внешней цепи. Новое подключение аккумул торной батареи возможно только при по вленииThe load 24 is powered by the battery 15 until it is discharged to the level of operation of the discharge monitoring device 16, which disconnects the battery from the entire external circuit with its make contact 17. A new connection of the battery is only possible if

0 напр жени питающей сети.0 mains voltage.

Разв зывающий диод 22 служит дл автоматического переключени питани нагрузки от аккумул торной батареи при исчезновении напр жени сети, а так жеThe decoupling diode 22 serves to automatically switch the load supply from the battery when the mains voltage fails, as well as

5 преп тствует зар ду батареи от источника тока мину цепь регулирующего транзистора .5 interferes with the charging of the battery from the current source by the mine of the control transistor circuit.

Диоды 21 и 23 служат дл предотвращени питани от аккумул торной батареиDiodes 21 and 23 are used to prevent battery power.

0 элементов электрической схемы устройства после исчезновени напр жени источника тока.0 elements of the electrical circuit of the device after the voltage of the current source disappears

Таким образом, техническое решение, заложенное в предлагаемое устройство,Thus, the technical solution embedded in the proposed device,

5 обеспечивает независимость цепи включени отключающего транзистора от скачков напр жени на выходе источника тока или скачков потребл емого от него тока при наличии переменной по величине нагрузки. Кроме того, эти диоды не нарушают соотношение потенциалов на базах регулирующего и отключающего транзисторов при работе обеих от сигнала, поступающего через стабилитрон и обеспечивают одинаковую температурную компенсацию сигналов на базах транзисторов.5 ensures that the switching transistor's switching circuit is independent of voltage surges at the output of the current source or surges of the current consumed from it in the presence of a variable load. In addition, these diodes do not violate the ratio of potentials on the bases of the regulating and disconnecting transistors when both are working from the signal coming through the zener diode and provide the same temperature compensation of the signals at the bases of the transistors.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A self-contained power supply source for mine communication and control equipment, comprising a direct current source consisting of a transformer, a rectifier bridge and a smoothing capacitor, a measurement resistor, a charge control system consisting of a control transistor whose emitter-base junction through a master resistor connected to a measuring resistor, a zener diode, a voltage divider on a trimmed and measuring thermistors, the connection point of which is connected to the anode it, the disconnecting transistor, connected by the emitter to the minus, and the collector through the relay to the plus of the direct current source, and the closing contact of the relay is connected in parallel with the trimmer thermistor, an accumulator battery, in parallel with which a discharge control device is connected via its own making contact a transistor whose base is connected through a resistor to the collector and minus

DC source and through the LED with the collector of the control transistor, and the emitter with the measuring thermistor and the cathode of the first decoupling diode, the anode of which is connected to the connection point of the discharge control device and its own make contact, the load connected at one end to the plus of the battery, the tuned thermistor and through the measuring resistor to the plus of the DC source, and the other end through the second and third decoupling diodes connected by anodes to the anode of the of a decoupling diode and negative

output of a direct current source, characterized in that, in order to increase reliability, additional diodes are included in the open circuit between the bases of the trip and control transistors, the cathodes are connected to the bases of the respective transistors, and the common point of the anodes is connected to the zener diode cathode.