SK280687B6 - Spôsob regenerácie zdrojov napätia vyhotovených ak - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu regenerácie zdrojov napätia vyhotovených ako primáme články privádzanou elektrickou energiou vo forme impulzov napätia a zapojenie na vykonávanie spôsobu, ktoré pozostáva z nizkoohmového zdroja jednosmerného napätia a pólov na pripojenie nízkoohmového zdroja jednosmerného napätia.

Doterajší stav techniky

Primárne články, napríklad primáme zdroje napätia, sú už neodmysliteľné od denného života a používajú sa v najrôznejších prístrojoch, zariadeniach alebo prípravkoch, aby v nich slúžili ako zdroj elektrického napätia na zásobovanie týchto prístrojov, zariadení a prípravkov. Primáme zdroje napätia tohto druhu sú napríklad mangánové, alkalické, zinko-uhlikové a majú po určitom pracovnom čase na výstupných póloch už iba tak malé napätie, že predurčená prevádzka pripojených spotrebičov nie je možná.

Spoločne s klesajúcim výstupným napätím dochádza elektrochemickými zmenami vnútri takých primárnych článkov ku zmene vnútorného odporu primárnych článkov, takže paralelne s uvedeným napätím klesá tiež výkon primárnych článkov. Typické je, že primárny článok tohto druhu sa považuje za vypotrebovaný, keď napätie kleslo na asi 1 až 1,2 V.

Spravidla sa takto vypotrebované primáme články dávajú s normálnym domovým a priemyselným odpadom bez uváženia do zberu, čo je vzhľadom na materiálové a chemické zloženie z hľadiska životného prostredia do značnej miery nevhodné, prípadne nebezpečné. V súčasnosti sa síce takéto vypotrebované články zbierajú na oddelených miestach zberu a potom sú privádzané na kontrolované zužitkovanie ich súčasti. Často je však primárny článok považovaný za vypotrebovaný v opísanom zmysle, keď dosiahol spodnú hranicu napätia 1 až 1,2 V, ale súčasti primárneho článku sú vlastne intaktné.

Počas prevádzky sa meniace napätie primárneho článku a s tým spojené zníženie schopnosti dodávať prúd, je určené vlastne iba reakciami, vznikajúcimi vnútri primárneho článku v priebehu používania.

Známe pokusy, prípadne spôsoby sa snažili vypotrebované primárne zdroje napätia oživiť s cieľom, aby boli schopné v ďalšom období odovzdávať dopredu určený výkon. Všetky doteraz známe spôsoby majú tú nevýhodu, že neumožňujú skutočne účinnú regeneráciu alebo ju umožňujú iba veľmi neúplným spôsobom.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje spôsob regenerácie zdrojov napätia, uskutočnených ako primárne články, privádzanou elektrickou energiou vo forme impulzov napätia, ktorého podstata spočíva v tom, že regenerovaný zdroj napätia sa napája po definovaný úsek v podstate periodicky privádzanými impulzmi napätia s pevnou amplitúdou a s definovaným pevným časom impulzu.

Podľa výhodného uskutočnenia leží čas nábehu a dobehu impulzu napätia v oblasti 10'³ sekundy.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia leží čas nábehu a dobehu impulzu napätia medzi 10'³ až 2x10‘³ sekundy.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia sa impulzy napätia privádzajú s frekvenciou v rozsahu od 2 do 200 Hz.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia pôsob! regeneračný prúd v rozsahu 5 x 10'² A až 15 A.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia sa regeneračný prúd nastavuje a/alebo reguluje v závislosti od vnútorného odporu regenerovaného zdroja napätia.

Zapojenie na vykonávanie spôsobu pozostáva z nízkoohmového zdroja jednosmerného napätia a pólov na pripojenie nizkoohmového zdroja jednosmerného napätia, ktorého podstata spočíva v tom, že výstup jednosmerného napätia nizkoohmového zdroja jednosmerného napätia je pripojený na vstup taktovacieho spínacieho zariadenia, ktorého riadiaci vstup je spojený s výstupom generátora hodinových impulzov. Výstup taktovacieho spínacieho zariadenia je spojený s prvým pólom regenerovaného zdroja napätia.

Podľa výhodného uskutočnenia obsahuje taktovacie spínacie zariadenie regulačné zariadenie na stanovenie amplitúdy impulzov napätia.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia je regulačné zariadenie obsiahnuté v taktovacom spínacom zariadení vybavené regulačnými členmi regulácie regeneračného prúdu.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia je medzi výstup taktovacieho spínacieho zariadenia a prvý pól regenerovaného zdroja napätia zapojený spínač, ktorého riadiaci vstup je spojený s výstupom časovača nastavenia časového intervalu regenerácie regenerovaného zdroja napätia.

Hlavnou výhodou navrhovaného riešenia je to, že umožňuje regeneráciu primárnych zdrojov napätia spôsobom, ktorým sa takmer dosahuje schopnosť výkonu nepoužitých, ncvypotrebovaných primárnych zdrojov napätia. Ďalšou výhodou je to, že navrhovaný spôsob a zapojenie je jednoduché a cenovo uskutočniteľné, prípadne vyrobiteľné, takže pri nízkych zaobstarávacích nákladoch môže dosiahnuť značné rozšírenie.

Ďalšou výhodou podľa vynálezu je to, že primárny zdroj napätia je možné regenerovať tak, že je možné skutočne dosiahnuť dodávku výkonu, ktorý doteraz bol dosiahnuteľný nepoužitými, nevypotrebovateľnými primárnymi zdrojmi napätia. Primárny zdroj napätia je tiež možné po opakovanom vybití opakovane regenerovať, pričom po každom regeneračnom postupe je opäť možné dosiahnuť približne pôvodnú schopnosť výkonu. Okrem úspory surovín sa rovnako zmierni problém s odprataním a primárny zdroj napätia sa musí dať do zberu až po opakovanej regenerácii, keď sa zistí skutočne vnútorné, nenapraviteľné zničenie primárneho zdroja napätia.

Výhodou zapojenia je v podstate to, že môže byť postavené jednoduchým spôsobom a z cenovo výhodne získateľných komponentov, takže zapojenie má nízke celkové náklady na zaobstaranie a môže sa preto hromadne používať v takmer všetkých súkromných a priemyselných oblastiach. Spravidla bude také zapojenie odoberať pre svoju určenú prevádzku potrebnú primárnu energiu zo všade existujúcej siete, takže nebude potrebovať žiadne technické opatrenie, to znamená, že sa môžu znovu používať bežne obchodované transformátory napätia a/alebo napájacie zdroje.

Prehľad obrázkov na výkrese

Vynález bude bližšie vysvetlený pomocou výkresov, na ktorých znázorňuje obr. 1 blokovú schému zapojenia regenerácie zdrojov napätia, obr. 2 detail technologických obvodov zapojenia regenerácie zdrojov napätia, obr. 3 priebeh napätia primárneho zdroja napätia v závislosti od času a obr. 4 pôdorys skrinky zapojenia.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Zapojenie 10 podľa obr. 1 a 2 pozostáva z nízkoohmového zdroja 23 jednosmerného napätia, ktorého výstup 13 jednosmerného napätia je pripojený na vstup 17 taktovacieho spínacieho zariadenia 14, ktorého riadiaci vstup je spojený s výstupom generátora 15 hodinových impulzov. Výstup 16 taktovacieho spínacieho zariadenia 14 je spojený s prvým pólom 19 regenerovaného zdroja 11 napätia. Druhý pól 20 regenerovaného zdroja 11 napätia je známym spôsobom spojený s kostrou nízkoohmového zdroja 23 jednosmerného napätia. Taktovacie spínacie zariadenie 14 obsahuje regulačné zariadenie 21 na stanovenie amplitúdy impulzov 18 napätia. Regulačné zariadenie 21 je vybavené regulačnými členmi regulácie regeneračného prúdu. Medzi výstup 16 taktovacieho spínacieho zariadenia 14 a prvý pól 19 regenerovaného zdroja 11 napätia je zapojený spínač 24, ktorého riadiaci vstup je spojený s výstupom časovača 22 nastavenia časového intervalu regenerácie regenerovaného zdroja 11 napätia.

Nízkoohmový zdroj 23 jednosmerného napätia môže byť tvorený vhodne dimenzovaným napájacím zdrojom, ktorý je na strane vstupu napojený na ľubovoľne vhodný sieťový zdroj striedavého napätia, napríklad transformátor 25, ktorý je napojený na normálnu spotrebiteľskú sieť a ktorá dodáva napätie do zapojenia 10. S jedným pólom sekundárnej strany transformátora 25 sú spojené dva kondenzátory 26 a s jeho druhým pólom dve diódy 30, ktoré spolu tvoria známym spôsobom pracujúci usmerflovač-zdvojovač napätia. Tým je vytvorený známym spôsobom nízkoohmový zdroj 23 jednosmerného napätia na zásobovanie nasledujúcich funkčných stupňov zapojenia 10. Generátor 15 hodinových impulzov pozostáva z prvého tranzistora 27, druhého tranzistora 28, vypínacej automatiky 29 a tlačidla 31 časového spínania.

Nízkoohmový zdroj 23 jednosmerného napätia dodáva známym spôsobom jednosmerné napätie na vstup 17 taktovacieho spínacieho zariadenia 14. Na taktovacie spínacie zariadenie 14 pôsobí bezprostredne generátor 15 hodinových impulzov, ktorý spôsobuje, že z výstupu 13 jednosmerného napätia je na strane výstupu 16 taktovacieho spínacieho zariadenia 14 dodávaný sled impulzov 18 napätia, ktoré sú regulačným zariadením 21, ktoré tiež spolupôsobí s taktovacím spínacím zariadením 14, v smere dĺžky impulzov 18 napätia zoraditeľné. Čas nábehu a dobehu impulzov 18 napätia jednej poloperiódy sledu impulzov 18 napätia je napríklad IO’³ sekundy až 2 x 10'³ sekundy. Generátor 15 hodinových impulzov je možné tiež zoradiť a regulovať tak, že s ním je možné zoradiť frekvenciu impulzov 18 napätia, napríklad v rozsahu od 2 do 200 Hz.

Regulačnými členmi regulačného zariadenia 21 je možné nastaviť regeneračný prúd v rozsahu od 5 x 10‘² A až 15 A. Taktovacie spínacie zariadenie 14 má regulačné zariadenie 21 na určenie amplitúdy impulzov 18 napätia a na reguláciu regeneračného prúdu, ktorý má byť nastavený konštantné pri meniacej sa amplitúde impulzov 18 napätia v závislosti od stupňa regenerácie primárneho zdroja napätia, ktorý· má byť regenerovaný.

Charakteristika regulácie regulačného zariadenia 21 môže byť prispôsobená meniacemu sa vnútornému odporu v závislosti od stupňa regenerácie zdroja napätia. Rovnako je možné voliť inú regulačnú charakteristiku, ak to je nutné, pripadne vhodné pre druh regenerovaného zdroja energie a ak sú nutné alebo požadované zvláštne regeneračné charakteristiky.

Časovač 22 je spojený so spínačom 24 tak, že impulzy 18 napätia na výstupe 16 taktovacieho spínacieho zariade nia 14 môžu byť privádzané na prvý pól 19 regenerovaného zdroja 11 napätia. Časovač 22 môže byť uskutočnený zoraditeľne, takže priebeh regenerácie môže dopredu určeným spôsobom prebiehať v dopredu určenom časovom intervale. Ak jc dosiahnutý koniec časového intervalu, otvorí sa spínač 24, ktorý bol predtým tlakom tlačidla 31 časového spínania uzatvorený, takže nastáva automaticky prerušenie prívodu sledu impulzov 18 napätia k regenerovanému zdroju 11 napätia.

Zapojenie 10 je v zásade uskutočnené tak, že vzniká možnosť, aby sa dal samočinne nastaviť konštantný regeneračný prúd v závislosti od vnútorného odporu regenerovaného zdroja 11 napätia (nabíjanie konštantným prúdom, prípadne regenerácia), a to pri zvolených impulzoch 18 napätia s konštantnou, dopredu určenou amplitúdou, ale tiež aby sa dal regulovať podľa potreby alebo tiež aby sa dal samostatne počas regeneračného procesu regulovať podľa meniaceho sa vnútorného odporu regenerovaného zdroja 11 napätia.

K tvorbe impulzov 18 napätia so strmými bokmi, nutných pre vysoko účinný efekt regenerácie, dochádza v generátore 15 hodinových impulzov, ktorý pracuje ako symetrický-multivibrátor s tranzistormi 27, 28 a vytvorí a formuje požadované impulzy 18 napätia s frekvenciou impulzu 18 napätia 2 až 5 Hz. Ďalšími tvarovacími obvodmi impulzov 18 napätia sa tieto impulzy 18 napätia následne zosilňujú a privádzajú sa k taktovaciemu spínaciemu zariadeniu 14. Následne sa tieto impulzy 18 napätia vedú k tej časti zapojenia 10, do ktorej sa môžu vkladať primáme články, ktoré sa majú regenerovať. Na istenie zapojenia 10 a v ňom umiestnených primárnych článkov, má zapojenie 10 vypínaciu automatiku 29, ktorá priebeh regenerácie, prípadne rýchleho nabíjania obmedzí na dopredu určený čas, napríklad maximálne 25 minút. Podľa potreby sa môže opakovaným stlačením tlačidla 31 časového spínania znovu aktivovať regeneračný, prípadne rýchlonabíjací proces, na dopredu nastavený čas.

Na obr. 3 je znázornený priebeh výstupného napätia regenerovaného zdroja 11 napätia v časovej závislosti od vybíjania zaťažovacím odporom 6 ohmov zodpovedajúcim asi 250 mA. Po asi 12 hodinách pokleslo napätie regenerovaného zdroja 11 napätia z 1,5 V na 1,2 V. 250 mA zodpovedá zhruba prúdovej požiadavke žiarovky, ktorá je typická na používanie vo vreckových svietidlách. Prvý priebeh vybíjania zdroja 11 napätia je znázornený krivkou A. Ide pritom o nepoužívaný nový zdroj 11 napätia.

Po prvej regenerácii počas asi 20 minút dodáva regenerovaný zdroj 11 napätia opäť uvedené napätie asi 1,5 V. Následné zaťaženie regenerovaného zdroja 11 napätia pri dodržaní uvedených parametrov zaťaženia ukazuje po 12 hodinách krivka B zaťaženia, ktorá takmer zodpovedá pôvodnej krivke A zaťaženia. Ešte ďalšie regenerovanie počas 20 minút vedie opäť k dosiahnutiu uvedeného napätia 1,5 V, pričom pri dodržaní predpísaných parametrov sa získa krivka C zaťaženia, ktorá sa iba nepatrne líši od kriviek A, B zaťaženia.

Pokusy preukázali, že sa bežne obchodované primárne zdroje napätia dobrej kvality môžu predpísaným spôsobom regenerovať 1 Ox bez toho, aby ich výkonnosť signifikačne klesla.

Navrhnutým spôsobom sa docieli, že vnútri regenerovaného zdroja 11 napätia sa priebeh chemických, prípadne elektrochemických reakcii obráti. Normálna elektrochemická reakcia pri pripojenom elektrickom spotrebiči spôsobuje elektrolytický povlak na elektródach, ktorý má izolačné pôsobenie. Navrhnutým spôsobom sa elektródy zba3 via izolačného povlaku, takže sa docieli ďalekosiahle obnovenie pôvodného výkonu, prípadne pôvodnej kapacity.

Na obr. 4 je znázornená skrinka zapojenia 10 na uloženie niekoľkých regenerovaných zdrojov 11 napätia, ktoré sa majú regenerovať. Do skrinky sa môžu vkladať rozdielne regenerované zdroje 11 napätia určené na nabíjanie, ktoré sa môžu regenerovať jednotlivo alebo súčasne. Navrhnutý spôsob a zapojenie nie sú vhodné iba na regeneráciu, ale tiež na zvlášť rýchle nabíjanie sekundárnych zdrojov napätia, napríklad rôznych druhov akumulátorov, ktoré je veľmi efektívne.

Claims (10)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob regenerácie zdrojov napätia, vyhotovených ako primárne články, privádzanou elektrickou energiou vo forme impulzov napätia, vyznačujúci sa t ý m , že regenerovaný zdroj napätia sa napája počas definovaného časového úseku v podstate periodicky privádzanými impulzmi napätia s pevnou amplitúdou a s definovaným pevným časom impulzu.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že čas nábehu a dobehu impulzu napätia leží v oblasti 10’³ sekundy.

3. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 a 2, v y značujúci sa tým, že čas nábehu a dobehu napätia leží medzi 10'³ až 2 x IO'³ sekundy.

4. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 a 3, v y značujúci sa tým, že impulzy napätia sa privádzajú s frekvenciou v rozsahu od 2 do 200 Hz.

5. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 a 4, vyzná é u j ú c i sa tým. že regeneračný prúd pôsobí v rozsahu 5 x IO'² A až 15 A.

6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa t ý m , že regeneračný prúd sa nastavuje a/alebo reguluje v závislosti od vnútorného odporu regenerovaného zdroja napätia.

7. Zapojenie na vykonávanie spôsobu podľa niektorého z nárokov 1 až 6, pozostávajúce z nízkoohmového zdroja jednosmerného napätia a pólov na pripojenie nízkoohmového zdroja jednosmerného napätia, vyznačujúce sa t ý m , že výstup jednosmerného napätia nízkoohmového zdroja (23) jednosmerného napätia je pripojený na vstup (17) taktovacieho spínacieho zariadenia (14), ktorého riadiaci vstup je spojený s výstupom generátora (15) hodinových impulzov, pričom výstup (16) taktovacieho spínacieho zariadenia (14) je spojený s prvým pólom (19) regenerovaného zdroja (11) napätia.

8. Zapojenie podľa nároku 7, vyznačujúce sa t ý m , že takto vacie spínacie zariadenie (14) obsahuje regulačné zariadenie (21) na stanovenie amplitúdy impulzov (18) napätia.

9. Zapojenie podľa niektorého z nárokov 7 a 8, vyznačujúce sa tým, že regulačné zariadenie (21) obsiahnuté v taktovacom spínacom zariadení (14) je vybavené regulačnými členmi regulácie regeneračného prúdu.

10. Zapojenie podľa niektorého z nárokov 7 až 9, v y značujúce sa tým, že medzi výstup (16) taktovacieho spínacieho zariadenia (14) a prvý pól (19) regenerovaného zdroja (11) napätia je zapojený spínač (24), ktorého riadiaci vstup je spojený s výstupom časovača (22) nastavenia časového intervalu regenerácie regenerovaného zdroja (11) napätia.