SU807446A1 - Устройство управлени зар дом никель- ВОдОРОдНОй АККуМул ТОРНОй бАТАРЕи - Google Patents

Description

Устройство относится к электротехнике и может быть использовано в электрохимическом цэоизводстве для определения степени заряженноети никельводородных и некоторых других типов аккумуляторов и аккумуляторных батарей в ппоцессе их эксплуатации, разбраковки и различного рода испытаний, а именно для управления зарядом аккумуляторной батареи путем определения максимального значения напряжения батареи и отклонения напряжения батареи от максимального значения на заданную величину.

Известны устройства для определения максимального значения входного напряжения, называемые амплитудными детекторами.

Известны схемы амплитудных детекторов, построенных на основе интегральных операционных усилителей (ОУ). Суть подобных устройств состоит в том, что заряд конденсатора памяти осуществляется выходным током ОУ, работа2 ющего в режиме повторителя напряжения, через циоц, включенный в цепь обратной связи ОУ. Стопроцентная отрицательная обратная связь по напряжению заряда конденсатора памяти, введенная в ОУ, позволяет исключить погрешность запоминания максимального входного напряжения от величины падения напряжения на открытом диоде.

В момент достижения входным напряжением м&ксимального значения, циоц закрывается и отключает источник входного напряжения от конденсатора памяти, на котором продолжает храниться максимальное значение входного напряжения £1].

Недостаток указанных устройств отсутствие возможности задавать порог срабатывания по отклонению от максимального значения напряжения и отсутствие возможности установки емкости памяти в исходи >е состояние.

Практически более сложной задаче* является оппеделение отклонения нап жени я на заданную величину от максимального его значения контролируемой батареи. Использование амплитудных детекторов для такой цели без изменения их схемы практически невозможно.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения экстремума, представляющее собой экстремум-детектор компараторного типа, в котором введена 100%-ная отрицательная обратная связь по заряду накопительного конденсатора, и содержащее дифференциальный усилитель, преобразователь напряжение-ток, ключи, накопительный конденсатор (конденсатор памяти), источник компенсирующего тока, буферный каскад,усилитель-ограничитель (УО) и ждущий мультивибратор (ЖМ). Это устройство предназначено для определения экстремальных значений периодического сигнала в широком частотном диапазоне при малом времени выборкир].

Однако обладая высокими метрологическими характеристиками, устройство не позволяет контролировать момент отклонения измеряемого (контролируемо го Напряжения от экстремального на заданную величину.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства для определения экстремального значения контролируемого напряжения, а именно получение возможности задавать допустимое отклонение контролируемого напряжения от его экструмума.

Поставленная цель достигается тем, что в амплитудный детектор на основе операционнго усилителя (ОУ), диода и конденсатора памяти, введены одновибратор, источник напряжения установку включенный последовательно с конденсатором памяти счетный триггер и два контактных ключа, причем один из ключей включен между выходом ОУ и диодом амплитудного детектора, другой - подключен параллельно источнику напряжения уставки, а цепь управления этими ключами через одновибратор и счетный триггер связана с выходом операционного усилителя.

На чертеже схематически изображено устройство управления зарядом никельводородной аккумуляторной батареи. ^1! Устройство содержит пассивный F?Cфильгр 1, операционный усилитель (ОУ) 2, контактный ключ 3, полупроводниковый диод 4, конденсатор 5 памяти, регулируемый источник 6 напряжения уставки, контактный ключ 7, ограничительную цепь 8, одновибратор 9,счетный триггер 10, обмотки реле 11 и 12 с м^гнитоуправляемыми контактами.

Узлы устройства управления зарядом аккумуляторной батареи связаны между, собой следующими соединениями. Ко входному зажиму устройства, на который подается напряжение контролируемой батарей, через пассивный RC-фильтр 1 присоединен своим неинвертирующим входом ОУ

2. Выход ОУ соединен параллельно с ограничительной цепью 8, образованной двухполюсником, составленным из последовательно соединенных резистора и полупроводникового стабилитрона, и через контактный ключ 3 - с анодом полупроводникового диода 4. Катод диода 4 соединен одновременно с инвертирующим входом ОУ 2 и с верхней по схеме обкладкой конденсатора 5 памяти. Нижняя по схеме обкладка конденсатора памяти через переменный резистор, входящий в состав регулируемого источника напряжения уставки 6 присоединена к общей шине схемы. Параллельно этому переменному резистору присоединен контактный ключ 7. К выходу ограничительной цепи 8 присоединен своим входом одновибратор 9, выход которого связан со входом счетного триггера 10. Инверсный и прямой выходы счетного триггера 10 присоединены соответственно к обмоткам магнитоуправляемых реле 11,

12. Устройство управления зарядом аккумуляторной батареи имеет два выхода Вых. 1 и Вых. 2.

Предлагаемое устройство управления зарядом аккумуляторной батареи работает следующим образом.

Исходно контактный ключ 3 замкнут, конденсатор 5 памяти разряжен, контактный ключ 7 разомкнут, триггер 10 установлен в состояние, при котором на его прямом выходе присутствует низкий уровень напряжения (логический нуль), а на инверсном - логическая единица (высокий уровень напряжения) .вследствие чего обмотка магнитоуправляемого реле 11 находится под напряжением.

С момента подачи исследуемого напряжения, указанной на схеме полярности, через пассивный RC-фильтр 1 на неинвертируюший вход ОУ 2 начинается заряд конденсатора 5 памяти через полупроводниковый диод 4 выходным током ОУ. Поскольку диод 4 включен в цепь отрицательной обратной связи повторителя напряжения на ОУ, можно считать, что прямое падение напряжения, на диоде уменьшается в число раз, равное коэффициенту усиления К_ус ОУ при разомкнутой петлеобрат5 ной связи. При Ку_С= 5.· 1О⁴·... 1О®напряжение сдвига уровня выходного напряжения И _Сд на конденсаторе 5 памяти относительно входного tig* ничтожно мало и можно принять Ug_x= U_CfJ .

Как только исследуемое напряжение, достигнув своего максимального значения начинает уменьшаться, изменяется знак выходного напряжения ОУ с положительного уровня на отрицательный уровень на сышения. Это приводит к тому, что потенциал на тактовом входе триггера одновибратора 9 изменяется с уровня логической единицы до нуля, и по этому перепаду напряжения происходит запуск одновибратора. С целью получения более крутых фронтов выходных импульсов одновибратор выполнен на основе тактируемого фронтом SR-триггера (возможно применение D или ЗК -триггеров), Перепад· напряжения единица-нуль, поступающий на тактовый вход триггера одновибратора с выхода ограничительной цепи, устанавливает его в исходное состояние. При этом на выходе дополнительного инвертора, подключенного ! к инверсному выходу триггера одновибратора появляется сигнал логическая единица,который, воздействуя на установочный вход этого триггера, возвращает его в исходное состояние. Выходной импульс ' одновибратора в заданный момент времени опрокидывает счетный триггер 10 в состояние, при котором исходно включенное магнитоуправляемое реле 11 обеспечивается, а реле 12 оказывается поц напряжени ем, т.е. контактный ключ 3 разомкнут, а ' ключ 7 - замкнут. При размыкании ключа 3 ОУ переходит из режима повторителя напряжения (при запоминании напряжения; U _Вх мо|Щ? в режим компаратора, при котором к его инвертирующему входу прилагается напряжение с конденсатора 5, а к неинвертирующему входу - напряжение контролируемой батареи. Замыкание ключа 7 приводит к тому, что резистор, Определяющий величину напряжения уставки, оказы вается зашунтированным.

Уменьшение напряжения на инвентирующем входе ОУ (при замыканий ключа 7) на величину напряжения уставки Д^при— водит к изменению состояния компаратора, и напряжение на его выходе оказывается в области положительного уровня . .ограничения. Изменение потенциала на. выходе ОУ с отрицательного уровня ограничения на положительный поступает через ограничительную цепь 8 на тактовый вход триггера одновибратора в виде· перепада напряжения нуль-единица, в резуль10

807446 6 тате чего одновибратор своего состояния не изменяет.

До тех пор пока напряжение аккумуляторной батареи уменьшаясь, не выйдет за пределы величины, определяемой напряжением уставки Uy_CT, состояние компаратора не изменится. В момент времени, когда напряжение батареи становится меньше, ^4eM^ex’^Z^ftxMakc^c^^H изменяется рнак раз ности напряжения на входах компаратора, снова происходит опрокидывание компаратора. При этом выходное напряжение компаратора с положительного уровня ограничения изменяется на отрицательный, что вызывает перепад напряжения единица-нуль на входе триггера одновибратора, по которому происходит его запуск. Выходной импульс одновибратора опрокидывает триггер 10 , вследствие чего. ключи 3 и 7 возвращаются в первоначальное положение.

. Отключение батареи от зарядного ус тройства происходит по перепаду напряжения единица-нуль с прямого выхода триггера 10 (вых.1). По этому перепаду сра_а— батывает тактируемый фронтом 3 К -триггер управления (на чертеже не показан). и, воздействуя на силовую цепь, отключает батареи.

Вых.2 Т1редназначен для начальной установки схемы по команде с триггера управления (в момент закорачивания конденсатора памяти ) и может быть подключен ко входу цифрового вольтметра для регис грации напряжения контролируемой батареи.

Напряжение установки определяется в начале процесса контроля путем изменения величины резистора.

Технико-экономический эффект выражается в ускорении процесса заряда, сокращении численности обслуживаемого персонала, косвенном увеличении количества выпускаемых аккумуляторов, обеспечении безопасности прй работе с аккумуляторами.

Claims (2)

1.Проектирование и применоние операционных усилителей. Под ред. Хьюлемака А, 1974 .Мир, с. 382-389.

2.Вестник Киевского политехнического института. Сери  Автоматика и приборостроение, 1974, Noll, с. 99-1О1.