RU2284432C2

RU2284432C2 - Battery-fed explosionproof head lamp (versions)

Info

Publication number: RU2284432C2
Application number: RU2004134776/28A
Authority: RU
Inventors: Леонид Семенович Липовецкий (UA); Леонид Семенович Липовецкий; Евгений Юлийович Бенин (UA); Евгений Юлийович Бенин; Семен Данилович Фельдман (UA); Семен Данилович Фельдман; Геннадий Леонидович Федоренко (UA); Геннадий Леонидович Федоренко; Иль Рувимович Левин (UA); Илья Рувимович Левин
Original assignee: Геннадий Леонидович Федоренко
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-09-27
Also published as: RU2004134776A

Abstract

FIELD: electric engineering; mine lamps.

SUBSTANCE: invention relates to portable lamps with built-in storage batteries, particularly, to explosionproof head lamps for use in mines. Proposed lamp has storage battery, light, electronic device connected to light and charging contacts connected to storage battery. Electronic device has electronic switch and electronic switch control circuit. One of charging contacts is connected to output of electronic switch. Lamp is furnished with timer connected to control circuit, circuit to determine presence of charging voltage across electronic switch output and circuit to measure voltage drop across electronic switch in process of battery charging whose inputs are connected to output of electronic switch, and outputs, to input of control circuit.

EFFECT: provision of control of battery charging according to chosen algorithm, increased service life of storage batteries.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к переносным электроосветительным устройствам с встроенными аккумуляторами, в частности к взрывобезопасным головным аккумуляторным шахтным светильникам.The invention relates to portable electric lighting devices with built-in batteries, in particular to explosion-proof head accumulator shaft lamps.

Известен газонепроницаемый головной аккумуляторный светильник, который содержит последовательно подключенные аккумуляторную батарею и фару, на которой смонтированы зарядные контакты, которые подключены непосредственно к аккумуляторной батарее. Параметры заряда аккумуляторной батареи задаются зарядным устройством. Заряд аккумуляторной батареи заданным зарядным током осуществляют путем подачи зарядного напряжения на аккумуляторную батарею на протяжении заданного времени (см. описание изобретения к патенту SU №965369, МПК F 21 L 11/00, 1982, бюл. №37).Known gas-tight head rechargeable lamp, which contains a series-connected battery and a headlight on which are mounted charging contacts that are connected directly to the battery. Battery charge parameters are set by the charger. The battery is charged with a given charging current by supplying a charging voltage to the battery for a predetermined time (see the description of the invention to patent SU No. 965369, IPC F 21 L 11/00, 1982, bull. No. 37).

У объекта, который заявляется, и аналога совпадают следующие существенные признаки: головные аккумуляторные светильники содержат последовательно подключенные аккумуляторную батарею, фару и зарядные контакты, которые подключены к аккумуляторной батарее.The object that is claimed and the analogue has the following essential features: head rechargeable lamps contain a series-connected battery, a headlamp, and charging contacts that are connected to the battery.

Получению ожидаемого технического результата при использовании аналога препятствуют следующие причины. При использовании аналога режим заряда всех аккумуляторных батарей одного типа одинаковый и заряд каждой аккумуляторной батареи осуществляется без индивидуального учета ее состояния, так как нет возможности обеспечить индивидуальные условия заряда для каждой отдельной аккумуляторной батареи. Аккумуляторные батареи поступают на заряд в разной степени разряда, с разными сроками и условиями эксплуатации. Осуществление заряда каждой аккумуляторной батареи без индивидуального учета его состояния приводит к непроизводительным затратам электроэнергии на осуществление заряда. Аккумуляторные батареи, которые получили заряд больше необходимого, выходят из эксплуатации раньше срока.The following reasons hinder the obtaining of the expected technical result when using an analogue. When using an analogue, the charge mode of all rechargeable batteries of the same type is the same and the charge of each rechargeable battery is carried out without individually considering its state, since it is not possible to provide individual recharge conditions for each individual rechargeable battery. Rechargeable batteries are charged at various degrees of discharge, with different terms and conditions of use. The implementation of the charge of each battery without individual consideration of its condition leads to unproductive energy costs for the implementation of the charge. Rechargeable batteries that have received a charge more than necessary, go out of service ahead of time.

Наиболее близким по совокупности признаков к объекту, который заявляется, является выбранный, как прототип, взрывобезопасный головной аккумуляторный светильник, который содержит аккумуляторную батарею, фару, электронное предохранительное устройство, которое подключено к фаре, и зарядные контакты, которые подключены к аккумуляторной батарее через смонтированный в светильнике полупроводниковый прибор. При заряде аккумуляторную батарею подключают через зарядные контакты к источнику зарядного напряжения. Зарядные контакты смонтированы на фаре. Аккумуляторную батарею подключают к источнику зарядного напряжения через смонтированный в светильнике полупроводниковый прибор - включенный в обратном направлении диод, который используют как шунт для электронного предохранительного устройства. Этот диод предназначен для пропускания зарядного тока. Параметры заряда аккумуляторной батареи задаются зарядным устройством. Напряжение заряда аккумуляторной батареи необходимо выставлять на зарядном устройстве с учетом спада напряжения на диоде, что, например, при заданном токе заряда 1 А составляет около 0,7 В. Заряд аккумуляторной батареи заданным зарядным током осуществляют путем подачи зарядного напряжения через диод на аккумуляторную батарею на протяжении заданного времени (см. описание изобретения к авторскому свидетельству SU №1241009, МПК F 21 L 11/00, 1986, бюл. №24).The closest in combination of features to the object that is claimed is an explosion-proof head battery lamp selected as a prototype that contains a battery, a headlamp, an electronic safety device that is connected to the headlamp, and charging contacts that are connected to the battery through a mounted semiconductor device. When charging, the battery is connected through the charging contacts to the charging voltage source. Charging contacts are mounted on the headlight. The battery is connected to the charging voltage source through a semiconductor device mounted in the lamp - a diode connected in the opposite direction, which is used as a shunt for an electronic safety device. This diode is designed to pass charging current. Battery charge parameters are set by the charger. The charge voltage of the battery must be set on the charger taking into account the voltage drop across the diode, which, for example, at a given charge current of 1 A is about 0.7 V. The battery is charged with a given charge current by supplying the charging voltage through the diode to the battery at for a specified time (see the description of the invention to the copyright certificate SU No. 1241009, IPC F 21 L 11/00, 1986, bull. No. 24).

У объекта, который заявляется, и прототипа совпадают следующие существенные признаки: взрывобезопасные головные аккумуляторные светильники содержат аккумуляторную батарею, фару, электронное предохранительное устройство, которое подключено к фаре, и зарядные контакты, которые подключены к аккумуляторной батарее.The object that is claimed and the prototype have the following essential features: explosion-proof head-mounted rechargeable lamps contain a rechargeable battery, a headlamp, an electronic safety device that is connected to the headlamp, and charging contacts that are connected to the rechargeable battery.

Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют следующие причины. При использовании прототипа параметры заряда аккумуляторной батареи задаются зарядным устройством. При этом не учитывается, что аккумуляторные батареи поступают на заряд в разной степени разряда с разными сроками и условиями эксплуатации. Режим же заряда всех аккумуляторных батарей одного типа одинаковый без индивидуального учета ее состояния, так как в прототипе нет возможности обеспечения индивидуальных условий заряда для каждой отдельной аккумуляторной батареи по избранному алгоритму. Осуществление заряда каждой аккумуляторной батареи без индивидуального учета ее состояния приводит к непроизводительным затратам электроэнергии на осуществление заряда. Аккумуляторные батареи, которые получили заряд больше необходимого, выходят из эксплуатации раньше срока.Analysis of the technical properties of the prototype, due to its features, shows that the following reasons hinder the receipt of the expected technical result when using the prototype. When using the prototype, the battery charge parameters are set by the charger. It does not take into account that the batteries are charged to a different degree of discharge with different terms and conditions of use. The charge mode of all rechargeable batteries of the same type is the same without an individual consideration of its condition, since the prototype does not provide the possibility of providing individual charging conditions for each individual rechargeable battery according to the selected algorithm. The implementation of the charge of each battery without individual consideration of its condition leads to unproductive energy costs for the implementation of the charge. Rechargeable batteries that have received a charge more than necessary, go out of service ahead of time.

В основу технического решения поставлена задача создать такой взрывобезопасный головной аккумуляторный светильник, в котором усовершенствование путем введения новых элементов и новых связей между элементами позволило бы при использовании объекта, который заявляется, обеспечить достижение технического результата, который состоит в обеспечении возможности управления зарядом аккумуляторной батареи по выбранному алгоритму и увеличении срока службы аккумуляторных батарей.The technical solution is based on the task of creating such an explosion-proof head rechargeable lamp in which an improvement by introducing new elements and new connections between the elements would make it possible to use the object that is claimed to ensure the achievement of a technical result, which consists in providing the ability to control the battery charge according to the selected algorithm and increase battery life.

Первый вариант взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника, направленный на решение поставленной задачи, содержит аккумуляторную батарею, фару, электронное предохранительное устройство, которое подключено к фаре, и зарядные контакты, которые подключены к аккумуляторной батарее. Отличительной особенностью этого варианта взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника является то, что электронное предохранительное устройство содержит электронный ключ и схему управления электронным ключом. При этом один из зарядных контактов подключен к выходу электронного ключа. Светильник снабжен счетчиком времени, который подключен к схеме управления, схемой определения наличия зарядного напряжения на выходе электронного ключа и схемой измерения падения напряжения на электронном ключе в процессе заряда аккумуляторной батареи, входы которых подключены к выходу электронного ключа, а выходы - к входу схемы управления.The first version of the explosion-proof head battery lamp, aimed at solving the problem, contains a battery, a headlamp, an electronic safety device that is connected to the headlamp, and charging contacts that are connected to the battery. A distinctive feature of this variant of an explosion-proof head battery luminaire is that the electronic safety device contains an electronic key and an electronic key control circuit. In this case, one of the charging contacts is connected to the output of the electronic key. The luminaire is equipped with a time counter that is connected to a control circuit, a circuit for determining the presence of a charging voltage at the output of the electronic key and a circuit for measuring the voltage drop across the electronic key during charging of the battery, the inputs of which are connected to the output of the electronic key, and the outputs to the input of the control circuit.

При использовании первого варианта взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника можно ожидать достижения технического результата, который состоит в обеспечении возможности управления зарядом аккумуляторной батареи по выбранному алгоритму, который позволяет продлить срок службы аккумуляторных батарей путем предотвращения выхода их из эксплуатации по причине перезарядки.When using the first option of an explosion-proof head battery lamp, one can expect to achieve a technical result, which consists in providing the ability to control the charge of the battery according to the selected algorithm, which allows to extend the battery life by preventing them from decommissioning due to overcharging.

Между совокупностью существенных признаков первого варианта взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника и техническим результатом, который достигается, существует следующая причинно-следственная связь. Благодаря тому, что зарядное напряжение подают на аккумуляторную батарею через подключенный к схеме управления электронный ключ, стало возможно регулировать электронным ключом величину зарядного тока в зависимости от падения напряжения на электронном ключе путем изменения потенциала на выходе схемы управления. Конкретные изменения напряжения на электронном ключе можно определить экспериментально в процессе заряда до заданного напряжения аккумуляторных батарей с известными индивидуальными состояниями, например с известным напряжением разряда, с известным сроком эксплуатации и с известными условиями эксплуатации. Используя разные алгоритмы заряда для таких аккумуляторных батарей, можно создать соответствующую базу данных для выбора оптимального алгоритма заряда в зависимости от падения напряжения на электронном ключе в процессе заряда. С учетом полученных экспериментальных данных можно максимально реализовать возможности аккумуляторной батареи, которая поступила на заряд, путем выбора оптимального алгоритма заряда, который отвечает индивидуальному состоянию данной аккумуляторной батареи. Оптимальные алгоритмы заряда записываются в блок памяти схемы управления. Изменяя потенциал на выходе схемы управления, можно регулировать электронным ключом величину зарядного тока в зависимости от падения напряжения на электронном ключе соответственно выбранному оптимальному алгоритму заряда, предотвращая перезарядку аккумуляторной батареи. Например, при постоянном зарядном напряжении можно осуществлять заряд при стабильном значении зарядного тока, или при ступенчатом изменении зарядного тока, или при плавном уменьшении зарядного тока, или использовать разные комбинации изменений зарядного тока в процессе заряда аккумуляторной батареи до заданного напряжения. В процессе заряда аккумуляторной батареи исходные параметры тока заряда аккумуляторной батареи взрывобезопасного головного светильника, которые сначала задаются зарядным устройством, корректируются в процессе заряда самым светильником в зависимости от состояния разряда, срока и условий эксплуатации аккумуляторной батареи, которая поступила на заряд, и избранного алгоритма заряда, который отвечает этому состоянию. После окончания заданного времени заряда аккумуляторной батареи, которое контролируется счетчиком времени, по команде схемы управления электронный ключ уменьшает зарядный ток и аккумуляторная батарея отключается от зарядного устройства.Between the set of essential features of the first variant of an explosion-proof head battery lamp and the technical result that is achieved, there is the following causal relationship. Due to the fact that the charging voltage is supplied to the battery through an electronic switch connected to the control circuit, it has become possible to adjust the charging current with the electronic key depending on the voltage drop across the electronic key by changing the potential at the output of the control circuit. Specific changes in the voltage on the electronic key can be determined experimentally during charging to a predetermined voltage of the batteries with known individual states, for example, with a known discharge voltage, with a known operating life and with known operating conditions. Using different charging algorithms for such rechargeable batteries, you can create an appropriate database for choosing the optimal charging algorithm depending on the voltage drop on the electronic key during the charging process. Taking into account the obtained experimental data, it is possible to maximize the capabilities of the battery that has arrived on charge by selecting the optimal charge algorithm that meets the individual state of this battery. Optimal charge algorithms are recorded in the memory block of the control circuit. By changing the potential at the output of the control circuit, it is possible to adjust the charge current with an electronic key depending on the voltage drop across the electronic key according to the selected optimal charging algorithm, preventing overcharging of the battery. For example, with a constant charging voltage, it is possible to carry out a charge with a stable value of the charging current, or with a stepwise change in the charging current, or with a smooth decrease in the charging current, or use different combinations of changes in the charging current in the process of charging the battery to a predetermined voltage. In the process of charging the battery, the initial parameters of the charge current of the battery of the explosion-proof head lamp, which are first set by the charger, are adjusted in the process of charging by the lamp itself, depending on the state of discharge, the duration and operating conditions of the battery that has arrived on charge, and the selected charging algorithm, which corresponds to this condition. After the end of the set charge time of the battery, which is controlled by a time counter, by the command of the control circuit, the electronic key reduces the charging current and the battery is disconnected from the charger.

Второй вариант взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника, направленный на решение поставленной задачи, содержит аккумуляторную батарею, фару, электронное предохранительное устройство, которое подключено к фаре, и зарядные контакты, которые подключены к аккумуляторной батарее. Отличительной особенностью этого варианта взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника является то, что электронное предохранительное устройство содержит электронный ключ и схему управления электронным ключом. При этом один из зарядных контактов подключен к выходу электронного ключа. Светильник снабжен счетчиком времени, который подключен к схеме управления, схемой определения наличия зарядного напряжения на выходе электронного ключа, вход которой подключен к выходу электронного ключа, а выход подключен к входу схемы управления, схемой измерения напряжения на аккумуляторной батарее и схемой сравнения напряжений. При этом выход схемы измерения напряжения на аккумуляторной батарее подключен к входу схемы сравнение напряжений, а выход схемы сравнения напряжений - к входу схемы управления.The second version of the explosion-proof head battery lamp, aimed at solving the problem, contains a battery, a headlamp, an electronic safety device that is connected to the headlamp, and charging contacts that are connected to the battery. A distinctive feature of this variant of an explosion-proof head battery luminaire is that the electronic safety device contains an electronic key and an electronic key control circuit. In this case, one of the charging contacts is connected to the output of the electronic key. The lamp is equipped with a time counter, which is connected to the control circuit, a circuit for determining the presence of a charging voltage at the output of the electronic key, the input of which is connected to the output of the electronic key, and the output is connected to the input of the control circuit, a voltage measurement circuit for the battery and a voltage comparison circuit. In this case, the output of the voltage measuring circuit on the battery is connected to the input of the voltage comparison circuit, and the output of the voltage comparison circuit is connected to the input of the control circuit.

При использовании второго варианта взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника можно ожидать достижения технического результата, который также состоит в обеспечении возможности управления зарядом аккумуляторной батареи, но в зависимости от изменения напряжения на аккумуляторной батарее, которая заряжается, в процессе срока службы аккумуляторных батарей за счет предотвращения выхода их из эксплуатации по причине перезарядки и сокращении времени заряда аккумуляторной батареи.When using the second option of an explosion-proof head battery lamp, one can expect to achieve a technical result, which also consists in providing the ability to control the charge of the battery, but depending on the change in voltage on the battery that is charging, during the life of the batteries by preventing them from exiting operation due to overcharging and reduced battery charge time.

Между совокупностью существенных признаков второго варианта взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника, который заявляется, и техническим результатом, который достигается, существует следующая причинно-следственная связь.Between the set of essential features of the second variant of the explosion-proof head battery lamp, which is claimed, and the technical result, which is achieved, there is the following cause-effect relationship.

Экспериментально определено, что напряжение на аккумуляторных батареях, которые заряжаются, меняется на протяжении времени заряда по-разному в зависимости от степени разряда, срока и условий их эксплуатации. Благодаря тому, что в взрывобезопасном головном аккумуляторном светильнике, который заявляется, зарядное напряжение подают на аккумуляторную батарею через подключенный к схеме управления электронный ключ, стало возможно, путем изменения потенциала на выходе схемы управления, регулировать электронным ключом продолжительность заряда и величину зарядного тока в зависимости от изменения напряжения на аккумуляторной батарее, которая заряжается. При использовании светильника, который заявляется, зарядным устройством задаются только постоянное напряжение заряда и величина тока заряда в начале заряда аккумуляторной батареи. Время же заряда каждой аккумуляторной батареи выбирается самой батареей с учетом ее индивидуального состояния, от которого зависит изменение напряжения на аккумуляторной батарее, которая заряжается, на протяжении времени заряда, который контролируется счетчиком времени. Уменьшение в конце заряда зарядного тока до величины, которая не превышает тока подзарядки аккумуляторной батареи при хранении, автоматически переводит аккумуляторную батарею в режим хранения, как только напряжение на аккумуляторной батарее, которая заряжается, достигнет заданного значения. При этом заряд аккумуляторной батареи больше необходимого вообще не возможен.It has been experimentally determined that the voltage on the batteries that are being charged varies over the course of the charging time differently depending on the degree of discharge, the period and conditions of their use. Due to the fact that in the explosion-proof head battery luminaire, which is claimed, the charging voltage is supplied to the battery through the electronic key connected to the control circuit, it became possible, by changing the potential at the output of the control circuit, to adjust the charge duration and the amount of charging current with the electronic key, depending on voltage changes on the battery that is charging. When using the lamp, which is claimed, only a constant charge voltage and the value of the charge current at the beginning of the charge of the battery are set by the charger. The charge time of each battery is selected by the battery itself, taking into account its individual state, which determines the change in voltage on the battery, which is charging, during the charge time, which is controlled by a time counter. The decrease at the end of the charge of the charging current to a value that does not exceed the charging current of the battery during storage automatically puts the battery into storage mode as soon as the voltage on the battery that is being charged reaches a predetermined value. At the same time, charging the battery more than necessary is not possible at all.

В отдельных случаях использования первый и второй варианты взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника характеризуются тем, что светильник дополнительно содержит диод, который подключен параллельно электронному ключу анодом к его входу с обеспечением пропускания через диод тока, который не превышает тока подзарядки аккумуляторной батареи. В этом случае дополнительно к подаче зарядного напряжения на аккумуляторную батарею через смонтированный в светильнике электронный ключ зарядное напряжение подают на аккумуляторную батарею еще и через смонтированный в светильнике диод, обеспечивая пропускания тока, который не превышает тока подзарядки аккумуляторной батареи. При этом открытый электронный ключ на протяжении времени заряда является шунтом для диода, так как падение напряжения на электронном ключе при зарядном токе, например, в 1 А не превышает 0,035 В и 0,7 В для диода. Но после закрытия электронного ключа в конце заряда в цепь зарядного тока включается диод. Это при заданном начальном зарядном напряжении и выросшем напряжении на аккумуляторной батарее приводит к резкому снижению зарядного тока до безопасной величины, которая составляет всего 0,05-0,1 А. Такой зарядный ток не превышает тока подзарядки аккумуляторной батареи в режиме хранения (0,3 А). В таком состоянии аккумуляторный светильник может находиться на этой же зарядной станции в режиме хранения продолжительное время и нет необходимости переносить его на другую зарядную станцию, специально предназначенную для подзарядки аккумуляторных батарей в режиме хранения.In some cases of use, the first and second options of an explosion-proof head battery luminaire are characterized by the fact that the lamp additionally contains a diode that is connected in parallel with the electronic key by the anode to its input with a current passing through the diode that does not exceed the recharge current of the battery. In this case, in addition to supplying the charging voltage to the battery through the electronic switch mounted in the lamp, the charging voltage is also supplied to the battery through the diode mounted in the lamp, providing a current transmission that does not exceed the charging current of the battery. In this case, the open electronic key during the charging time is a shunt for the diode, since the voltage drop on the electronic key at a charging current, for example, of 1 A does not exceed 0.035 V and 0.7 V for the diode. But after closing the electronic key at the end of the charge, a diode is turned on in the charging current circuit. This for a given initial charging voltage and increased voltage on the battery leads to a sharp decrease in the charging current to a safe value, which is only 0.05-0.1 A. This charging current does not exceed the charging current of the battery in storage mode (0.3 BUT). In this state, the rechargeable lamp can be on the same charging station in storage mode for a long time and there is no need to transfer it to another charging station, specially designed for recharging batteries in storage mode.

При использовании первого и второго вариантов взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника обеспечивается также достижение дополнительных технических результатов:When using the first and second options of an explosion-proof head battery lamp, additional technical results are also achieved:

- сокращается продолжительность заряда;- the duration of the charge is reduced;

- экономится электроэнергия путем обеспечения индивидуальных условий заряда для каждой отдельной аккумуляторной батареи и предотвращения непроизводительных затрат электроэнергии при заряде аккумуляторных батарей больше необходимого;- Electricity is saved by providing individual charging conditions for each individual battery and preventing overhead costs of electricity when charging batteries more than necessary;

- упрощается подзарядка аккумуляторных батарей, которые не выданы в эксплуатацию, путем автоматического обеспечения их подзарядки в режиме хранения на той же, а не на другой зарядной станции.- simplifies the recharging of batteries that are not put into operation by automatically ensuring their recharging in storage mode at the same and not at another charging station.

Сущность конструкции предлагаемого взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника поясняется графическими материалами, на которых изображены:The essence of the design of the proposed explosion-proof head battery lamp is illustrated by graphic materials, which depict:

- на фиг.1 показана принципиальная блок-схема первого варианта исполнения взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника;- figure 1 shows a schematic block diagram of a first embodiment of an explosion-proof head battery lamp;

- на фиг.2 показана принципиальная блок-схема второго варианта исполнения взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника.- figure 2 shows a schematic block diagram of a second embodiment of an explosion-proof head battery lamp.

На графических материалах проставлены такие обозначения:The following symbols are affixed to graphic materials:

1 - аккумуляторная батарея;1 - rechargeable battery;

2 - фара;2 - headlight;

3 - зарядный контакт;3 - charging contact;

4 - зарядный контакт;4 - charging contact;

5 - электронный ключ;5 - electronic key;

6 - схема управления;6 is a control diagram;

7 - счетчик времени;7 - time counter;

8 - схема определения наличия зарядного напряжения;8 is a diagram for determining the presence of a charging voltage;

9 - схема измерения падения напряжения на электронном ключе;9 is a diagram of a measurement of a voltage drop across an electronic key;

10 - диод;10 - diode;

11 - схема измерения напряжения на аккумуляторной батарее;11 is a circuit for measuring voltage on a battery;

12 - схема сравнения напряжений.12 is a voltage comparison diagram.

В конкретном примере осуществления по первому варианту (фиг.1) взрывобезопасный головной аккумуляторный светильник содержит аккумуляторную батарею 1, фару 2 и зарядные контакты 3 и 4, которые подключены к аккумуляторной батарее 1. Последовательно с фарой 2 включен электронный ключ 5, к которому подключена схема управления 6. При этом зарядный контакт 4 подключен к выходу электронного ключа 5. Светильник снабжен счетчиком времени 7, который подключен к схеме управления 6. Кроме того, светильник снабжен схемой 8 определения наличия зарядного напряжения на выходе электронного ключа и схемой 9 измерения падения напряжения на электронном ключе в процессе заряда аккумуляторной батареи, входы которых подключены к выходу электронного ключа 5, а выходы - к входу схемы управления 6.In a specific embodiment according to the first embodiment (FIG. 1), the explosion-proof head battery lamp comprises a battery 1, a headlight 2, and charging contacts 3 and 4, which are connected to the battery 1. An electronic key 5 is connected in series with the headlight 2, to which a circuit is connected control 6. In this case, the charging contact 4 is connected to the output of the electronic key 5. The lamp is equipped with a time counter 7, which is connected to the control circuit 6. In addition, the lamp is equipped with a circuit 8 for determining the presence of a charging voltage zheniya output keyer circuit 9 and measuring the voltage drop across the electronic key during the battery charge inputs are connected to the output of the electronic switch 5, and outputs - to the input of the control circuit 6.

Заряд аккумуляторной батареи предлагаемого взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника может быть реализован, например, так. Через смонтированные на фаре зарядные контакты 3 и 4 светильник подключается к зарядному устройству зарядной станции. Зарядное напряжение подают на аккумуляторную батарею 1 через подключенный к схеме управления 6 электронный ключ 5. Данный электронный ключ может быть выполнен, например, в виде МДП-транзистора, для управления которым используется потенциал на его входе. Для управления состоянием электронного ключа 5 в зависимости от падения напряжения на нем при протекании через него тока заряда используют схему 6 управления на базе контроллера и триггера. На исходных контактах зарядного устройства выставляют напряжение заряда аккумуляторной батареи (с учетом падения напряжения на электронном ключе - 0,035 В) для обеспечения заданного тока заряда. Потом, с использованием вмонтированной в светильник схемы 8, определяют наличие зарядного напряжения на выходе электронного ключа и в схеме управления 6 генерируют сигнал для открытия электронного ключа 5. Включают счетчик времени 7 и с использованием вмонтированной в светильник схемы 9 измеряют падение напряжения на электронном ключе в процессе заряда аккумуляторной батареи 1. На протяжении времени заряда периодически путем изменения потенциала на выходе схемы управления 6 и на входе электронного ключа 5 регулируют величину зарядного тока в зависимости от падения напряжения на электронном ключе 5. Зарядный ток регулируют соответственно оптимальному алгоритму, выбранному из памяти схемы управления 6, например плавно уменьшают на протяжении времени заряда. После окончания заданного времени заряда аккумуляторной батареи, равного, например, 12 часам, по команде схемы управления 6 электронный ключ 5 уменьшает зарядный ток, заряд аккумуляторной батареи 1 прекращается и светильник можно отключить от зарядного устройства.The battery charge of the proposed explosion-proof head battery lamp can be implemented, for example, as follows. Through the charging contacts 3 and 4 mounted on the headlight, the lamp is connected to the charger of the charging station. Charging voltage is supplied to the battery 1 through an electronic key 5 connected to the control circuit 6. This electronic key can be made, for example, in the form of an MOS transistor, which is controlled by the potential at its input. To control the state of the electronic switch 5, depending on the voltage drop across it when the charge current flows through it, a control circuit 6 based on the controller and trigger is used. At the initial contacts of the charger, the voltage of the battery is set (taking into account the voltage drop on the electronic key - 0.035 V) to ensure a given charge current. Then, using the circuit 8 mounted in the lamp, the presence of the charging voltage at the output of the electronic key is determined and in the control circuit 6 a signal is generated to open the electronic key 5. The time counter 7 is turned on and the voltage drop across the electronic key is measured using the circuit 9 mounted in the lamp the process of charging the battery 1. During the charging time periodically by changing the potential at the output of the control circuit 6 and at the input of the electronic key 5, the charge depending on the voltage drop across the electronic key 5. The charging current is regulated according to the optimal algorithm selected from the memory of the control circuit 6, for example, gradually decrease over the course of the charge time. After the specified charge time of the battery, for example, 12 hours, at the command of the control circuit 6, the electronic key 5 reduces the charging current, the charge of the battery 1 stops and the lamp can be disconnected from the charger.

В частном случае использования предлагаемого светильника, дополнительно к подаче зарядного напряжения на аккумуляторную батарею 1 через вмонтированный в светильник электронный ключ 5 зарядное напряжение подают на аккумуляторную батарею 1 еще и через вмонтированный в светильник диод 10, обеспечивая пропускания через него тока, который не превышает тока подзарядки аккумуляторной батареи. В этом случае открытый электронный ключ 5 на протяжении времени заряда является для диода 10 шунтом и регулирует величину зарядного тока в зависимости от падения напряжения на электронном ключе 5. В конце заряда, после закрытия электронного ключа 5, зарядный ток не прекращается, а снижается до безопасной величины, которая составляет, например, 0,1 А благодаря снижению напряжения на диоде 10, большему, чем на электронном ключе 5, и выросшему напряжению на аккумуляторной батарее 1 после заряда. Такой зарядный ток не превышает величину тока подзарядки аккумуляторной батареи (0,3 А), которая не выдана в эксплуатацию. В таком состоянии аккумуляторный светильник может находиться на зарядной станции в режиме хранения продолжительное время.In the particular case of using the proposed lamp, in addition to supplying the charging voltage to the battery 1 through the electronic switch 5 mounted in the lamp, charging voltage is supplied to the battery 1 through the diode 10 mounted in the lamp, providing a current passing through it that does not exceed the charging current battery pack. In this case, the open electronic key 5 during the charging time is a shunt for the diode 10 and adjusts the value of the charging current depending on the voltage drop on the electronic key 5. At the end of the charge, after closing the electronic key 5, the charging current does not stop, but decreases to safe value, which is, for example, 0.1 A due to a decrease in voltage on the diode 10, greater than on the electronic key 5, and the increased voltage on the battery 1 after charging. Such a charging current does not exceed the value of the charging current of the battery (0.3 A), which is not put into operation. In this state, the rechargeable lamp can be stored for a long time at the charging station.

В конкретном примере осуществления по второму варианту (фиг.2) взрывобезопасный головной аккумуляторный светильник содержит аккумуляторную батарею 1, фару 2 и зарядные контакты 3 и 4, которые подключены к аккумуляторной батарее 1. Последовательно с фарой 2 включен электронный ключ 5, к которому подключена схема управления 6. При этом зарядный контакт 4 подключен к выходу электронного ключа 5. Светильник снабжен счетчиком времени 7, который подключен к схеме управления 6. Кроме того, светильник снабжен схемой 8 определения наличия зарядного напряжения на выходе электронного ключа, схемой 11 измерения напряжения на аккумуляторной батарее и схемой 12 сравнения напряжений. При этом выход схемы 11 измерения напряжения на аккумуляторной батарее подключен к входу схемы 12 сравнения напряжений, а выход схемы 12 сравнения напряжений - к входу схемы управления 6.In a specific embodiment according to the second embodiment (FIG. 2), the explosion-proof head battery lamp comprises a battery 1, a headlight 2, and charging contacts 3 and 4, which are connected to the battery 1. An electronic key 5 is connected in series with the headlight 2, to which a circuit is connected control 6. In this case, the charging contact 4 is connected to the output of the electronic key 5. The lamp is equipped with a time counter 7, which is connected to the control circuit 6. In addition, the lamp is equipped with a circuit 8 for determining the presence of a charging voltage zheniya of the electronic key output circuit 11 voltage measurement at the battery and the voltage comparison circuit 12. The output of the voltage measuring circuit 11 on the battery is connected to the input of the voltage comparison circuit 12, and the output of the voltage comparison circuit 12 to the input of the control circuit 6.

Заряд аккумуляторной батареи предлагаемого взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника может быть реализован, например, так. Через смонтированные на фаре зарядные контакты 3 и 4 светильник подключается к зарядному устройству зарядной станции. Зарядное напряжение подают на аккумуляторную батарею 1 через подключенный к схеме управления 6 электронный ключ 5. Данный электронный ключ может быть выполнен, например, в виде МДП-транзистора, для управления которым используется потенциал на его входе.The battery charge of the proposed explosion-proof head battery lamp can be implemented, for example, as follows. Through the charging contacts 3 and 4 mounted on the headlight, the lamp is connected to the charger of the charging station. Charging voltage is supplied to the battery 1 through an electronic key 5 connected to the control circuit 6. This electronic key can be made, for example, in the form of an MOS transistor, which is controlled by the potential at its input.

Для управления состоянием электронного ключа 5 в зависимости от напряжения на аккумуляторной батарее 1, которая заряжается, используют схему управления 6 на базе контроллера и триггера. На исходных контактах зарядного устройства выставляют напряжение заряда аккумуляторной батареи (с учетом падения напряжения на электронном ключе - 0,035 В) для обеспечения заданного тока заряда. Потом, с использованием вмонтированной в светильник схемы 8, определяют наличие зарядного напряжения на выходе электронного ключа 5 и в схеме управления 6 генерируют сигнал для открытия электронного ключа 5. Включают счетчик времени 7 и на протяжении времени заряда аккумуляторной батареи 1 периодически, при закрытом электронном ключе 5 с использованием вмонтированной в светильник схемы 11 измеряют напряжение на аккумуляторной батарее 1, которая заряжается. С помощью схемы 12 сравнения напряжений измеренное напряжение сравнивают с необходимым напряжением U_З на аккумуляторной батарее 1 после заряда, которое задано, и после достижения на аккумуляторной батарее 1 напряжения, которое задано, уменьшают зарядный ток путем изменения потенциала на выходе схемы управления 6. При необходимости в таком состоянии аккумуляторный светильник, который не выдан в эксплуатацию, может находиться на зарядной станции в режиме хранения продолжительное время.To control the state of the electronic key 5, depending on the voltage on the battery 1, which is charging, use the control circuit 6 based on the controller and trigger. At the initial contacts of the charger, the charge voltage of the battery is set (taking into account the voltage drop on the electronic key - 0.035 V) to ensure a given charge current. Then, using the circuit 8 mounted in the lamp, the presence of the charging voltage at the output of the electronic key 5 is determined and a signal is generated in the control circuit 6 to open the electronic key 5. The time counter 7 is turned on and periodically during the charging time of the battery 1, with the electronic key closed 5, using a circuit 11 mounted in the lamp, measure the voltage across the battery 1, which is being charged. Using the voltage comparison circuit 12, the measured voltage is compared with the required voltage U ₃ on the battery 1 after the charge is set, and after reaching the voltage set on the battery 1, the charging current is reduced by changing the potential at the output of the control circuit 6. If necessary In this state, the rechargeable lamp, which is not put into operation, can be stored for a long time at the charging station.

В частном случае использования предлагаемого светильника, дополнительно к подаче зарядного напряжения на аккумуляторную батарею 1 через вмонтированный в светильник электронный ключ 5 зарядное напряжение подают на аккумуляторную батарею 1 еще и через вмонтированный в светильник диод 10, обеспечивая пропускание через него тока, который не превышает тока подзарядки аккумуляторной батареи. В этом случае открытый электронный ключ 5 на протяжении времени заряда является для диода 10 шунтом и регулирует величину зарядного тока в зависимости от падения напряжения на электронном ключе 5. В конце заряда, после закрытия электронного ключа 5, зарядный ток не прекращается, а снижается до безопасной величины, которая составляет, например, 0,1 А благодаря снижению напряжения на диоде 10 большему, чем на электронном ключе 5, и выросшему напряжению на аккумуляторной батарее 1 после заряда. Такой зарядный ток не превышает величины тока подзарядки аккумуляторной батареи (0,3 А), которая не выдана в эксплуатацию. В таком состоянии аккумуляторный светильник может находиться на зарядной станции в режиме хранения продолжительное время.In the particular case of using the proposed lamp, in addition to supplying the charging voltage to the battery 1 through an electronic switch 5 mounted in the lamp, charging voltage is supplied to the battery 1 through a diode 10 mounted in the lamp, providing a current passing through it that does not exceed the charging current battery pack. In this case, the open electronic key 5 during the charging time is a shunt for the diode 10 and adjusts the value of the charging current depending on the voltage drop on the electronic key 5. At the end of the charge, after closing the electronic key 5, the charging current does not stop, but decreases to safe a value that is, for example, 0.1 A due to a decrease in the voltage on the diode 10 more than on the electronic key 5, and the increased voltage on the battery 1 after charging. This charging current does not exceed the value of the charging current of the battery (0.3 A), which is not put into operation. In this state, the rechargeable lamp can be stored for a long time at the charging station.

Так, при использовании взрывобезопасного головного аккумуляторного светильника достигается технический результат, который состоит в обеспечении возможности управления зарядом аккумуляторной батареи по выбранному алгоритму, который позволяет продлить срок службы аккумуляторных батарей на 10-15% путем предотвращение выхода их из эксплуатации по причине перезарядки, сократить продолжительность заряда на 15-30% и сэкономить электроэнергию путем обеспечения индивидуальных условий заряда для каждой отдельной аккумуляторной батареи и предотвращения непроизводительных затрат электроэнергии на заряд аккумуляторных батарей больше необходимого. Кроме того, упрощается подзарядка аккумуляторных батарей, которые не выданы в эксплуатацию, путем автоматического обеспечения их подзарядки в режиме хранения на той же, а не на другой зарядной станции.So, when using an explosion-proof head battery lamp, a technical result is achieved, which consists in providing the ability to control the battery charge according to the selected algorithm, which allows to extend the battery life by 10-15% by preventing them from decommissioning due to overcharging, and to reduce the duration of the charge 15-30% and save energy by providing individual charging conditions for each individual battery and before tvrascheniya wasteful electricity consumption for battery charging more than necessary. In addition, it simplifies the recharging of batteries that are not put into operation by automatically ensuring their recharging in storage mode at the same and not at another charging station.

Claims

1. An explosion-proof head battery lamp that contains a battery, a headlamp, an electronic device that is connected to the headlamp, and charging contacts that are connected to the battery, which is characterized in that the electronic device contains an electronic key and an electronic key control circuit, wherein one of the charging contacts is connected to the output of the electronic key, the lamp is equipped with a time counter, which is connected to the control circuit, a circuit for determining the presence of a charging voltage on the output of the electronic key and the circuit for measuring the voltage drop across the electronic key in the process of charging the battery, the inputs of which are connected to the output of the electronic key, and the outputs to the input of the control circuit.

2. The lamp according to claim 1, characterized in that it further comprises a diode, which is connected in parallel with the electronic key by the anode to its input, with a current passing through the diode that does not exceed the recharge current of the battery.

3. An explosion-proof head battery luminaire that contains a battery, a headlamp, an electronic device that is connected to the headlamp, and charging contacts that are connected to the battery, which is characterized in that the electronic device contains an electronic key and an electronic key control circuit, wherein one of the charging contacts is connected to the output of the electronic key, the lamp is equipped with a time counter, which is connected to the control circuit, a circuit for determining the presence of a charging voltage on the output of the electronic key, the input of which is connected to the output of the electronic key, and the output is connected to the input of the control circuit, the voltage measurement circuit of the battery and the voltage comparison circuit, while the output of the voltage measurement circuit of the battery is connected to the input of the voltage comparison circuit, and the output of the circuit voltage comparison - to the input of the control circuit.

4. The lamp according to claim 3, characterized in that it further comprises a diode, which is connected in parallel with the electronic key by the anode to its input, with a current passing through the diode that does not exceed the recharge current of the battery.