RU20198U1

RU20198U1 - DEVICE FOR BATTERY CHARGING

Info

Publication number: RU20198U1
Application number: RU2001112620/20U
Authority: RU
Inventors: В.А. Герасимов
Original assignee: Герасимов Владимир Александрович
Priority date: 2001-05-07
Filing date: 2001-05-07
Publication date: 2001-10-20

Abstract

Устройство для измерения заряда аккумуляторной батареи, содержащее преобразователь напряжения в частоту, делитель частоты, двоично-десятичный счетчик, цифровой индикатор, включенные последовательно, а также токоизмерительный и балластный резисторы и входные выводы для подключения аккумуляторной батареи, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено коммутирующим и регулирующим элементами, регулятором тока разряда нуль-органом, логическим сумматором, согласующим усилителем, при этом входной положительный вывод, через включенные последовательно, коммутирующий и регулирующий элементы, балластный и токоизмерительный резисторы связан с отрицательным входным выводом для подключения аккумуляторной батареи, кроме того, выход коммутирующего элемента связан с первым входом нуль-органа, второй вход которого связан с первым источником опорного напряжения, при этом выход нуль-органа связан с первым входом логического сумматора, второй вход которого связан с источником управляющего сигнала, причем выход логического сумматора соединен с управляющим входом коммутирующего элемента, кроме того, выход согласующего усилителя связан с третьим входом нуль-органа, входом преобразователя напряжения в частоту или вторым входом регулятора лотка разряда, первый вход которого связан со вторым источником опорного напряжения, при этом выход регулятора тока связан с управляющим входом регулирующего элемента, причем вход согласующего усилителя подключен к входному отрицательному выходу.A device for measuring the charge of a battery containing a voltage to frequency converter, a frequency divider, a binary-decimal counter, a digital indicator connected in series, as well as current-measuring and ballast resistors and input leads for connecting the battery, characterized in that it is additionally equipped with a switching and regulating elements, a regulator of discharge current by a zero-organ, a logical adder, a matching amplifier, while the input is a positive output, through the included sequentially, switching and regulating elements, ballast and current-measuring resistors are connected to the negative input terminal for connecting the battery, in addition, the output of the switching element is connected to the first input of the zero-organ, the second input of which is connected to the first source of the reference voltage, while the output is zero body is connected to the first input of the logical adder, the second input of which is connected to the source of the control signal, and the output of the logical adder is connected to the control input switching about the element, in addition, the output of the matching amplifier is connected to the third input of the zero-organ, the input of the voltage converter to the frequency or the second input of the discharge tray regulator, the first input of which is connected to the second voltage reference source, while the output of the current regulator is connected to the control input of the regulatory element and the input of the matching amplifier is connected to the input negative output.

Description

20011126202001112620

. JipPJIPplMiijyu H 01 M 10./48, G 01 R 31/36. JipPJIPplMiijyu H 01 M 10./48, G 01 R 31/36

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШМЕРЕНИЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИDEVICE FOR MEASURING THE BATTERY OF A BATTERY

Полезная модель относится к устройствам для измерения остаточной емкости свинцовой аккумуляторной батареи.The utility model relates to devices for measuring the residual capacity of a lead battery.

Известно устройство для измерения заряда аккумуляторной батареи, содержащее входные выводы для подключения аккумуляторной батареи, термодатчик для установки в батарею, датчик тока, включенный последовательно с входными выводами и подсоединенный к усилителю, генератор импульсов, блок преобразования, запрограммированный серией графиков, отражающих зависимость ампер-часовой отдачи батареи в функции от тока разряда и температуры, блоки преобразования, управляемые ключи, два усилителя, функциональный усилитель, выпрямитель и автоматический аттенюатор (см. а.с.СССР № 1339695, кл. Н 01 М 10./48, G 01 R 31/36, 1987 г.A device for measuring the charge of a battery containing input terminals for connecting a battery, a temperature sensor for installation in a battery, a current sensor connected in series with input terminals and connected to an amplifier, a pulse generator, a conversion unit programmed with a series of graphs that reflect the dependence of the ampere-hour battery return as a function of discharge current and temperature, conversion units, controlled keys, two amplifiers, a functional amplifier, a rectifier and automatic cue attenuator (see. a.s.SSSR № 1,339,695, cl. H 01 M 10./48, G 01 R 31/36, 1987 g.

Недостаток этого устройства - конструктивная сложность.The disadvantage of this device is the structural complexity.

Известно также устройство для измерения заряда аккумуляторной батареи, содержащее преобразователь напряжения в частоту, делитель частоты, двоично-десятичный счетчик, цифровой индикатор, включенные последовательно, а также токоизмерительный и балластный резисторы и входные выводы для подключения аккумуляторной батареи (см. Евсеев А. Полезные схемы для радиолюбителей.Вып.2-М. Солон-Р, 1999, с. 188-196).There is also known a device for measuring the charge of a battery containing a voltage to frequency converter, a frequency divider, a binary-decimal counter, a digital indicator connected in series, as well as current-measuring and ballast resistors and input leads for connecting the battery (see Evseev A. Useful schemes for radio amateurs. Issue 2-M. Solon-R, 1999, p. 188-196).

В данном устройстве в режиме разряда аккумуляторная батарея подключается на балластный резистор, при этом напряжение с токоизмерительного резистора, пропорциональное току разряда, поступает на вход преобразователя напряжения в частоту. Импульсы напряжения с выхода этого преобразователя через делитель частоты поступают на вход двоично-десятичного счетчика, выход которого подключен к семисегментному индикатору.In this device, in the discharge mode, the battery is connected to a ballast resistor, while the voltage from the current-measuring resistor, proportional to the discharge current, is fed to the input of the voltage converter to the frequency. The voltage pulses from the output of this converter through the frequency divider are fed to the input of the binary-decimal counter, the output of which is connected to a seven-segment indicator.

которое аккумуляторная батарея отдала в режиме разряда к данному моменту времени.which the battery gave in discharge mode at a given point in time.

Это устройство имеет следующие недостатки.This device has the following disadvantages.

Момент окончания разряда батареи определяется моментом достижения напряжением на ее клеммах некоторой минимальной величины, которая зависит от режима разряда и регламентируется ГОСТ 959-91 Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные напряжением 12в для автотракторной и мотоциклетной техники и типовой Инструкцией по эксплуатации ЭУИЦ. 563410.001 ИЭ Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные емкостью свыше 30 А ч. Так, например, в режиме 10-часового разряда минимально-допустимое напряжение равно (для 12-вольтовой батареи) 10,2+0,05 В.The moment of the end of the battery discharge is determined by the moment when the voltage at its terminals reaches a certain minimum value, which depends on the discharge mode and is regulated by GOST 959-91 Lead-acid starter batteries with a voltage of 12 V for automotive and motorcycle equipment and typical Instructions for the operation of EUIC. 563410.001 IE Rechargeable lead starter batteries with a capacity of more than 30 Ah. So, for example, in the 10-hour discharge mode, the minimum allowable voltage is (for a 12-volt battery) 10.2 + 0.05 V.

Устройство- прототип не имеет специальных элементов и необходимых связей для обеспечения автоматического отключения режима разряда батареи, при снижении напряжения на ее клеммах ниже указанного минимального уровня приводит к сульфатации, необратимым изменениям и ухудшению качественных характеристик батареи.The prototype device does not have special elements and the necessary connections to ensure automatic shutdown of the battery discharge mode, when the voltage at its terminals is lower than the specified minimum level, it leads to sulfation, irreversible changes and deterioration in the quality characteristics of the battery.

Вторым недостатком устройства-прототипа является то, что величина тока разряда изменяется по мере снижения напряжения батареи при разряде. Вместе с тем, указанные документы требуют при измерении емкости батареи поддерживать ток разряда неизменным. Невыполнение этого, изменяет электротехнические процессы в батарее при разряде и снижает достоверность результатов измерения.The second disadvantage of the prototype device is that the magnitude of the discharge current changes as the battery voltage decreases during the discharge. However, these documents require that when measuring the battery capacity to maintain the discharge current unchanged. Failure to do so, changes the electrical processes in the battery during discharge and reduces the reliability of the measurement results.

Задача на решение которой направлено заявленное решение выражается в повышении достоверности результатов измерений и исключении возможности повреждения батареи при проведении замерных работ.The problem to which the claimed solution is directed is expressed in increasing the reliability of the measurement results and eliminating the possibility of damage to the battery during measurement work.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи выражается в обеспечении возможности «измерений при неизменной величине тока разряда и обеспечении автоматическогоThe technical result achieved by solving the problem is expressed in providing the possibility of "measurements at a constant value of the discharge current and providing automatic

отключения устройства при снижении напряжения на клеммах аккумулятора ниже минимального уровня, допустимого по условиям ее эксплуатации.turning off the device when the voltage at the battery terminals is lower than the minimum level acceptable under the conditions of its operation.

Для решения поставленной задачи, устройство для измерения заряда аккумуляторной батареи, содержащее преобразователь напряжения в частоту, делитель частоты, двоично-десятичный счетчик, цифровой индикатор, включенные последовательно, а также токоизмерительный и балластный резисторы и входные выводы для подключения аккумуляторной батареи, отличается тем, что оно дополнительно снабжено коммутирующим и регулирующим элементами, регулятором тока разряда, нуль-органом, логическим сумматором, согласующим усилителем, при этом входной положительный вывод, через включенные последовательно, коммутирующий и регулирующий элементы, балластный и токоизмерительный резисторы связан с отрицательным входным выводом для подключения аккумуляторной батареи, кроме того, выход коммутирующего элемента связан с первым входом нуль-органа, второй вход которого связан с первым источником опорного напряжения, при этом выход нуль-органа связан с первым входом логического сумматора, второй вход которого связан с источником управляющего сигнала, причем выход логического сумматора соединен с управляющим входом коммутирующего элемента, кроме того, выход согласующего усилителя связан с третьим входом нуль-органа, входом преобразователя напряжения в частоту и вторым входом регулятора тока разряда, первый вход которого связан со вторым источником опорного напряжения, при этом, выход регулятора тока связан с управляющим входом регулирующего элемента, причем вход согласующего усилителя подключен к входному отрицательному выводу.To solve this problem, a device for measuring the charge of a battery containing a voltage to frequency converter, a frequency divider, a binary-decimal counter, a digital indicator connected in series, as well as current-measuring and ballast resistors and input terminals for connecting the battery, is characterized in that it is additionally equipped with switching and regulating elements, a discharge current regulator, a zero-organ, a logic adder, a matching amplifier, while the input position the output terminal, through series-connected switching and regulating elements, ballast and current-measuring resistors, is connected to the negative input terminal for connecting the battery; in addition, the output of the switching element is connected to the first input of the zero-organ, the second input of which is connected to the first reference voltage source, wherein the output of the null-organ is connected to the first input of the logical adder, the second input of which is connected to the source of the control signal, and the output of the logical adder is connected to the input of the switching element, in addition, the output of the matching amplifier is connected to the third input of the zero-organ, the input of the voltage to frequency converter and the second input of the discharge current regulator, the first input of which is connected to the second source of the reference voltage, while the output of the current regulator is connected to the control the input of the regulatory element, and the input of the matching amplifier is connected to the input negative terminal.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию новизна, а их совокупность указывает наA comparative analysis of the features of the claimed solution with the signs of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of novelty, and their combination indicates

причинно-следственную связь направленную на достижение технического результата, обеспечивающего решение поставленной задачи.causal relationship aimed at achieving a technical result that provides a solution to the problem.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства.In FIG. 1 shows a functional diagram of the device.

На чертежах показаны преобразователь 1 напряжения в частоту, делитель 2 частоты, двоично-десятичный счетчик 3, цифровой индикатор 4, токоизмерительный резистор 5, балластный резистор 6, коммутирующий элемент 7, регулятор 8 тока разряда, регулирующий элемент 9, нуль-орган 10, логический сумматор 11 и согласующий усилитель 12.The drawings show a voltage to frequency converter 1, a frequency divider 2, a binary decimal counter 3, a digital indicator 4, a current measuring resistor 5, a ballast resistor 6, a switching element 7, a discharge current regulator 8, a regulating element 9, a zero-organ 10, a logical adder 11 and matching amplifier 12.

Как преобразователь 1 напряжения в частоту может быть использована стандартная специализированная микросхема, например КР 110811111. В качестве делителя частоты 2 и двоично-десятичного счетчика 3 могут быть использованы известные схемные рещения на основе микросхем, работающих в режиме двоичных счетчиков. Цифровой индикатор 4, токоизмерительный 5 и балластный 6 резисторы представляют из себя известные технические рещения, конкретный выбор которых определяется рабочими параметрами устройства. В качестве коммутирующего элемента 7 может быть использовано реле известной конструкции с замыкающим контактом. В качестве регулятора 8 тока разряда, может быть использован сумматор, подключенный таким образом, чтобы на его вход приходили сигнал задающий и сигнал обратной связи по току разряда, с противоположными знаками. В качестве регулирующего элемента 9 может быть использован транзистор. В качестве нуль-органа 10 может быть использован операционный усилитель, включенный по схеме компаратора. В качестве логического сумматора 11 может быть использована схема логического «ИЛИ. В качестве согласующего усилителя 12 может быть использован операционный усилитель в режиме масштабного преобразования сигналов.As a voltage to frequency converter 1, a standard specialized microcircuit can be used, for example, КР 110811111. As a frequency divider 2 and a binary decimal counter 3, known circuit solutions based on microchips operating in the binary counter mode can be used. Digital indicator 4, current-measuring 5 and ballast 6 resistors are known technical solutions, the specific choice of which is determined by the operating parameters of the device. As a switching element 7, a relay of known construction with a make contact can be used. As a regulator 8 of the discharge current, an adder connected in such a way that the input signal and the feedback signal for the discharge current, with opposite signs, can come to its input. As the regulatory element 9 can be used transistor. As a null organ 10, an operational amplifier included in the comparator circuit can be used. As a logical adder 11 can be used in a logical “OR. As a matching amplifier 12, an operational amplifier in a scaled signal conversion mode can be used.

В качестве первого и второго источников опорного напряжения 13 и 15 могут быть использованы стабилитроны известных типов.As the first and second sources of the reference voltage 13 and 15, zener diodes of known types can be used.

В качестве источника управляющего сигнала 14 может быть использован переменный резистор, включенный по схеме потенциометра.As the source of the control signal 14, a variable resistor included in the potentiometer circuit can be used.

Ток разряда аккумуляторной батареи, которую подключают к клеммам (+) и (-), проходит через последовательно включенные коммутирующий элемент 7, регулирующий элемент 9, балластный резистор 6 и токоизмерительный резистор 5. Выход коммутирующего элемента 7 соединен с первым входом нуль-органа 10, на второй вход которого поступает опорное напряжение Ui (от первого источника опорного напряжения 13), соответствующее минимальному напряжению батареи, при котором должно происходить отключение режима разряда, а третий вход нуль-органа соединен с выходом согласующего усилителя 12. Выход нульоргана 10 подключен на первый вход логического сумматора И, а на его второй вход поступает сигнал-Уз (от источника управляющего сигнала 14) на включение устройства в режим разряда. Выход логического сумматора 11 соединен с управляющим входом коммутирующего элемента 7. Вход регулирующего элемента 9 соединен с выходом регулятора 8, на первый вход которого поступает опорное напряжение Us (со второго источника опорного напряжения 15), пропорциональное заданной величине тока разреза, а на его второй вход - сигнал обратной связи по току разряда с выхода согласующего усилителя 12, вход которого подключен к токоизмерительному резистору 5. Сигнал с выхода усилителя 12 поступает также на вход преобразователя 1 напряжения в частоту. Выход преобразователя 1 через последовательно включенные делитель 2 частоты и двоично-десятичный счетчик 3 соединен со входом цифрового индикатора 4, а вход измерительного прибора 13 подключен к токоизмерительному резистору 5.The discharge current of the battery, which is connected to the terminals (+) and (-), passes through a series-connected switching element 7, a regulating element 9, a ballast resistor 6 and a current-measuring resistor 5. The output of the switching element 7 is connected to the first input of the zero-organ 10, the second input of which receives the reference voltage Ui (from the first source of the reference voltage 13), corresponding to the minimum battery voltage at which the discharge mode must be switched off, and the third input of the zero-organ is connected to the output with of the amplifying amplifier 12. The output of the nullorgan 10 is connected to the first input of the logical adder I, and the signal Uz is supplied to its second input (from the source of the control signal 14) to turn the device into discharge mode. The output of the logic adder 11 is connected to the control input of the switching element 7. The input of the regulatory element 9 is connected to the output of the controller 8, the first input of which receives the reference voltage Us (from the second source of the reference voltage 15), proportional to the specified value of the cut current, and to its second input - feedback signal of the discharge current from the output of the matching amplifier 12, the input of which is connected to a current-measuring resistor 5. The signal from the output of the amplifier 12 also arrives at the input of the voltage converter 1 to the frequency. The output of the converter 1 through a series-connected frequency divider 2 and a binary-decimal counter 3 is connected to the input of a digital indicator 4, and the input of the measuring device 13 is connected to a current-measuring resistor 5.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Для включения устройства в режим разряда на первый вход элемента 11 подается импульс управляющего напряжения U2 , который через этот элемент воздействует на управляющий вход коммутирующего элемента 7 иTo enable the device in discharge mode, a control voltage pulse U2 is supplied to the first input of element 11, which, through this element, acts on the control input of the switching element 7 and

переводит последний во включенное состояние. Аккумуляторная батарея подключается на разряд, причем величина тока разряда зависит от величины задающего напряжения Us и поддерживается неизменной в процессе всего режима разряда.puts the latter in the on state. The battery is connected to the discharge, and the magnitude of the discharge current depends on the value of the reference voltage Us and is maintained constant during the entire discharge mode.

Напряжение, пропорциональное величине тока разряда, с выхода усилителя 12 поступает на вход преобразователя 1 напряжения в частоту, при этом на выходе последнего формируются импульсы, число которых в единицу времени пропорционально произведению тока разряда на время, т.е. ампер-часам. Эти импульсы напряжения через делитель 2 частоты и двоично-десятичный счетчик 3 поступают на цифровой индикатор 4. При соответствующем масштабировании индикатор 4 будет отображать количество ампер-часов, отданных батарей с момента включения устройства.A voltage proportional to the magnitude of the discharge current from the output of the amplifier 12 is fed to the input of the voltage converter 1 to the frequency, and pulses are generated at the output of the latter, the number of which per unit time is proportional to the product of the discharge current by the time, i.e. amp hours. These voltage pulses through the frequency divider 2 and the binary-decimal counter 3 are sent to digital indicator 4. With appropriate scaling, indicator 4 will display the number of ampere hours given by the batteries since the device was turned on.

При уменьшении напряжения на клеммах батареи до заданной минимальной величины, срабатывает нуль-орган 10 и через логический сумматор 11 отключает коммутирующий элемент 7 и, соответственно, отключается режим разряда.When the voltage at the battery terminals is reduced to a predetermined minimum value, the zero-organ 10 is triggered and through the logical adder 11 turns off the switching element 7 and, accordingly, the discharge mode is turned off.

При этом на цифровом индикаторе 4 будет инициироваться количество ампер - часов, отданных батарей в режиме разряда.In this case, the number of ampere hours given to the batteries in the discharge mode will be initiated on the digital indicator 4.

Напряжение с выхода усилителя 12, пропорциональное величине тока разряда и поступающее на третий вход нуль - органа, компенсирует падение напряжение на соединительных проводах, которыми устройство подключается к клеммам аккумуляторной батареи.The voltage from the output of the amplifier 12, proportional to the magnitude of the discharge current and supplied to the third input of the zero-organ, compensates for the voltage drop across the connecting wires that connect the device to the terminals of the battery.

66

Автор-заявитель Z-X, . Герасимов В.А Applicant Writer Z-X,. Gerasimov V.A

Claims

A device for measuring the charge of a battery containing a voltage to frequency converter, a frequency divider, a binary-decimal counter, a digital indicator connected in series, as well as current-measuring and ballast resistors and input leads for connecting the battery, characterized in that it is additionally equipped with a switching and regulating elements, a regulator of discharge current by a zero-organ, a logical adder, a matching amplifier, while the input is a positive output, through the included sequentially, switching and regulating elements, ballast and current-measuring resistors are connected to the negative input terminal for connecting the battery, in addition, the output of the switching element is connected to the first input of the zero-organ, the second input of which is connected to the first source of the reference voltage, while the output is zero body is connected to the first input of the logical adder, the second input of which is connected to the source of the control signal, and the output of the logical adder is connected to the control input switching about the element, in addition, the output of the matching amplifier is connected to the third input of the zero-organ, the input of the voltage converter to the frequency or the second input of the discharge tray regulator, the first input of which is connected to the second voltage reference source, while the output of the current regulator is connected to the control input of the regulatory element and the input of the matching amplifier is connected to the input negative output.