Пристрій для розряду та заряду батареї акумуляторів

980Г393І МІЖ 6 H02J Ч/ОМ ПРИСТРІЙ ДЛЯ РОЗРЯДУ ТА ЗАРЯДУ БАТАРЕЇ АКУМУЛЯТОРІВ 1 Галузь техніки, до якої належить винахід Винахід належить до електротехніки , зокрема, до систем живлення електричною енергією постійного струму, і може бути використаним для автоматичного розряду і заряду хімічних джерел струму , переважно лужних акумуляторів. 2 Рівень техніки Відомо про наявність пристроїв для розряду та заряду батареї акумуляторів. Зокрема, відомо про пристрій для розряду та заряду батареї аку муляторів /авторське свідоцтво GPCP № 1275646, кл.Н027 7/IG, Бюл.$ 45, 1986 p./, що містить стабілізатор струму заряду , блок управління і затискач для підключення батареї акумуляторів . В цьому пристрої стабіліСТРУМИ зато^заряду виконаний у вигляді рекуперуючого перетворювача , який забезпечує як режим розряду, так і режим заряду батареї акумуляторів . Головним елементом блока управління в цьому пристрої є блок завдання інтервалу часу, який дозволяє підраховувати електричну енергію , що віддається батареєю акумуляторів в режимі розряду або надається бата реї акумуляторів в режимі заряду. Еяок управління вимикає коло заряду /розряду/ при відповідному значенні інтервалу часу, встановленому для конкретного типу акумуляторів . Головним недоліком цього пристрою є те , що він не забезпечує автоматичного управління режимами роботи , а саме: І При підключенні батареї акумуляторів до пристрою не відбува ється автоматичне визначення стану акумуляторів , тому вибір режиму /розряд, заряд/ повинен виконуватися оператором. 2 3 режимі розряду не контролюється напруга батареї акумулято рів, а контролюється лише тривалість режиму , тобто створюється можли вість або надто глибокого , або неповного розряду . 3 У зв'язку з тим , що не відбувається фіксація рівня напруги батареї акумуляторів , відповідного до повністю розрядженого стану аку мулятора , дозування електричної енергії , наданої батареї акумуляторів в режимі заряду , не дає вірогідної інформації про кількість електрики , що надійшла до батареї акумуляторів , тобто батарея акумуляторів може бути або надмірно зарядженою , або недостатньо зарядженою . Таким чином, розглянутий пристрій мав обмежені функціональні можливості. Відомо також про пристрій для розряду та заряду батареї акумуля торів /авторське свідоцтво СРСР № 1638762, кл.Н023 7/00, Бюл.№ 12, 1991 p./, що містить джерело напруги живлення , пороговой пристрій , джерело опорної напруги , блок управління і затискач для підключення батареї акумуляторів . У цьому пристрої підключення кола заряду до батареї акумуляторів відбувається , коли рівень напруги батареї акумуляторів нижче рівня вимкнення порогового пристрою , а відключення кола заряду від батареї акумуляторів відбувається , коли рівень напруги батареї акумуляторів вище рівня спрацювання порогового пристрою . Це забезпечує підтримку батареї акумуляторів у стані , близькому до стану повного зарядам. Недоліком цього пристрою є те , що він не здатний виконати операції обслуговування батареї акумуляторів , а саме, повний розряд і дозований заряд батареї акумуляторів , тобто цей пристрій теж має обмежені функціональні можливості . Найбільш близьким до розв'язання поставленої задачі /прототипом припускаемого винаходу / є пристрій для розряду та заряду батареї аку муляторів /авторське свідоцтво СРСР № І 45004І КЛ.НО29 7/04, Еюл.№ І, 1989 p./, що містить джерело напруги живлення , стабілізатор струму заряду з головним та управляючим входами та головним виходом , блок / навантаження з головним та управляючим входами , лороговий пристрій, джерело опорної напруги , блок управління і затискач для підключення батареї акумуляторів , причому вхід джерела напруги живлення з'єднаний з електричною мережею , вихід джерела напруги живлення з'єднаний з го ловним входом стабілізатора струму заряду , головний вихід якого з'єд наний з затискачем для підключення батареї акумуляторів та головним входом блока навантаження , один із входів порогового пристрою з'єднаний з затискачем для підключення батареї акумуляторів , а вихід порогового пристрою з'єднаний з входом блока управління , один із виходів блока управління з'єднаний з управляючим входом блока навантаження , а другий вихід блока управління з'єднаний з управляючим входом стабілізатора струму заряду. У цьому пристрої основним елементом блока управління є блок зав дання інтервалу часу , який забезпечує дозований заряд батареї акумуля торів, а зв'язок джерела опорної напруги з пороговим пристроєм забез печує початок режиму заряду тільки після повного розряду батареї аку муляторів , тому що вихідна напруга джерела опорної напруги дорівнює значенню напруги батареї акумуляторів у повністю розрядженому стані . Але і цей пристрій не вільний від недоліку , а саме, він має об межені функціональні можливості . Цей недолік полягає у тому , що пристрій у розглянутому складі забезпечує операції обслуговування батареї акумуляторів з фіксованою кількістю акумуляторів . Якщо потрі бно вико нати операції обслуговування батареї акумуляторів зі змінною кількістю акумуляторів , виникає необхідність зміни джерела опорної напруги з тим , щоб вихідна напруга вказаного джерела відповідала напрузі батареї аку муляторів з іншою кількістю акумуляторів . Обмежені функціональні мож ливості пристрою приводять , в свою чергу, до зниження продуктивності , бо вимагають проведення складних і відповідальних операцій при підклю ченні до пристрою батареї акумуляторів з іншою кількістю акумуляторів . 3 Суть винаходу В основу винаходу поставлено задачу удосконалення пристрою для розряду та заряду батареї акумуляторів шляхом введення додаткових елементів і встановленням зв'язків між існуючими і додатково введеними елементами забезпечити розширення функціональних можливостей пристрою, за рахунок цього підвищується також продуктивність пристрою. Задача, що поставлена, вирішується таким чином» що у пристрій для розряду та заряду батарей акумуляторів, що містить джерело напруги живлення, стабілізатор струму заряду з головним та управляючим входами та головним виходом» блок навантаження з головним та управляючим входами, пороговий пристрій, джерело опорної напруги, блок управління і затискач для підключення батареї акумуляторів, причому вхід джерела напруги живлення з'єднаний з електричною мережею, вихід джерела напруги живлення з'єднаний з головним входом стабілізатора струму заряду, головний вихід якого з'єднаний з затискачем для підключення батареї акумуляторів та головним входом блока навантаження, один із входів порогового пристрою з'єднаний з затискачем для підключення батареї акумуляторів, а вихід порогового пристрою з'єднаний з входом блока управління, один із виходів блока управління з'єднаний з управляючим входом блока навантаження, а другий вихід блока управління з'єднаний з управляючим входом стабілізатора струму заряду, згідно з винаходом уведені блок завдання кількості акумуляторів в батареї, лічильник і цифро-аналоговий перетворювач, причому вихід блока завдання кількості акумуляторів в батареї з'єднаний з лічильним входом лічильника, розрядні виходи лічильника з'єднані з розрядними входами цифро-аналогового перет ворювача, вихід цифро-аналогового перетворювача з'єднаний з другим входом порогового пристрою, вихід джерела опорної напруги з'єднаний з входом опорної напруги цифро-аналогового перетворювача, кількість розрядних виходів лічильника дорівнює кількості розрядних входів цифро 5 аналогового перетворювача , а вихідна напруга джерела опорної напруги дорівнює добутку напруги одного акумулятора , відповідній його повністю розрядженому стану , на кількість імпульсів , відповідну ємності лі чильника. Крім того , до пристрою уведені дешифратор і цифровий індикатор , причому розрядні входи дешифратора з'єднані з розрядними виходами лі чильника, а управляючі виходи дешифратора з'єднані з відповідними входами цифрового індикатора . Додатково до пристрою уведений логічний елемент "І", кількість входів якого дорівнює кількості розрядів лічильника , зображуючих число на одиницю більше найбільшої кількості акумуляторів в батареї , вказані входи логічного елемента "Iй з'єднані з відповідними розрядними виходами лічильника , s вихід логічного елемента "І" з'єднаний з входом скиду лічильника. Саме завдяки тому , що до пристрою для розряду та заряду батареї акумуляторів уведені блок завдання кількості акумуляторів в батареї , лічильник і цифро-аналоговий перетворювач , причому вихід блока завдання кількості акумуляторів в батареї з'єднаний з лічильним входом лі чильника, розрядні виходи лічильника з'єднані з розрядними входами цифро-аналогового перетворювача , вихід цифро-аналогового перетворювача з'єднаний з другим входом порогового пристрою , вихід джерела опорної напруги з'єднаний з входом опорної напруги цифро-аналогового пе ретворювача, кількість розрядних виходів лічильника дорівнює кількості розрядних входів цифро-аналогового перетворювача , а вихідна напруга джерела опорної напруги дорівнює добутку напруги одного акумулятора , відповідній його повністю розрядженому стану , на кількість імпульсів , відповідну ємності лічильника , досягається розширення функціональних можливостей пристрою . Це забезпечується тим , що рівень напруги , до якого потрібно виконувати розряд батареї акумуляторів , встановлюється автоматично при встановленні кількості акумуляторів в батареї . Це підвищує також продуктивність пристрою , бо скорочується термін підготовки пристрою до роботи при підключенні до пристрою батареї акумуляторів з іншою кількістю акумуляторів . Крім того , завдяки тому , що до пристрою уведені дешифратор і цифровий індикатор , причому розрядні входи дешифратора з'єднані з роз рядними виходами лічильника , а управляючі виходи дешифратора з'єднані з відповідними входами цифрового індикатора , забезпечується індикація кількості акумуляторів в батареї , що підвищує інформативність пристрою . Додатково, завдяки тому , що до пристрою уведений логічний елемент "І", кількість входів якого дорівнює кількості розрядів лічильника , зображуючих число на одиницю більше найбільшої кількості акумуляторів в батареї, вказані входи логічного елемента "І" з'єднані з відповідними розрядними виходами лічильника , а вихід логічного елемента "І" з'єднаний з входом скиду лічильника , забезпечується відповідність апаратних можливостей пристрою фактичній найбільшій кількості акумуляторів в батареї, що також підвищує продуктивність пристрою , бо виключає зайві операції при встановленні кількості акумуляторів в батареї , коли апаратні можливості пристрою перевищують фактичну найбільшу кількість акумуляторів в батареях , з якими повинен працювати пристрій . 4 Перелік фігур Фіг» Схема електрична функціональна пристрою для розряду та заряду батареї акумуляторів. 5 Відомості, які підтверджують можливість здійснення винаходу Пристрій для розряду та заряду батареї акумуляторів Удив.фіг.У містить: I джерело напруги живлення І; стабілізатор струму заряду 2 з головним входом 3, управляючим входом 4 та головним виходом 5; блок навантаження б з головним 7 та управляючим 8 входами; шротовий пристрій 9; джерело опорної напруги 10; блок управління II; затискач 12 для підключення батареї акумуляторів ІЗ; блок 14 завдання кількості акумуляторів в батареї ; лічильник 15; цифро-аналоговий перетворювач 16; дешифратор 17; цифровий індикатор 18; логічний елемент "І" 19. У даному прикладі конкретного виконання пристрою для розряду та заряду батареї акумуляторів блок управління II містить: RS- тригери 20, 21 і 22; блок 23 завдання інтервалу часу; логічний елемент "І" 24 з двома входами; логічні елементи "АБО" 25 і 26 з двома входами кожний; логічний елемент "НЕ" 27; вимикач кнопковий 28, призначений для попереднього скиду US тригерів. Блок 14 завдання кількості акумуляторів в батареї може бути ви конаний, наприклад, у такому складі: вимикач кнопковий 29; генератор імпульсів ЗО, частота яких достатньо мала, наприклад, 0,5 - І На . У пристрої для розряду та заряду батареї акумуляторів Удив.фіг./ вхід джерела напруги живлення І з'єднаний з електричною мережею , а 8 вихід джерела напруги живлення І з'єднаний з головним входом 3 стабілізатора струму заряду 2, головний вихід 5 згаданого стабілізатора струму заряду 2 з'єднаний з затискачем 12 для підключення батареї акумуляторів та головним входом 7 блока навантаження 6. Затискач 12 для підключення батареї акумуляторів з'єднаний з першим входом порогового пристрою 9, а батарея акумуляторів ІЗ приєднана до затискача 12, Вихід джерела опорної напруги 10 з'єднаний з входом опорної напруги /Uo 1 цифро-аналогового перетворювача 16. Вихід цифро-аналогового перетворювача 16 з'єднаний з другим входом порогового пристрою 9. У блоці 14 завдання кількості акумуляторів в батареї вимикач кнопковий 29 з'єднаний з входом генератора імпульсів ЗО, вихід якого, одночасово являючий собою вихід блока 14 завдання кількості акумуляторів в батареї, з'єднаний з лічильним входом /С/ лічильника 15. Розрядні виходи лічильника 15 з'єднані з відповідними розрядними входами цифро-аналогового перетворювача 16 та дешифратора 17. Крім того, розрядні виходи лічильника 15, зображуючі число на одиницю більше найбіль шої кількості ак ум уляторів в батареї, з'єднані з входами логічного елемента "І" 19. В даном у прикладі роз глядаєтьс я варіант, де найбільша кількість акумуляторів в батареї дорівнює дев'яти, тому використаний логічний ел емент "І" 19 з двома входами, які з'єднані з ро зрядними виходами: "два" і "вісім" лічильника 15, Вихід логічного елемента "І" 19 з'єднаний з входом скиду J R 1 лічильника15. Управляючі виходи дешифратора 17 /А, В, С... G- J з'єднані з відповідними входами цифрового індикатора 18. /У цьому прикладі виконання пристрою для розряду та заряду батареї акумуляторів використаний один цифровий індикатор і відповідно один дешифратор, тому що найбільша кількість акумуляторів в батареї дорівнює дев'яти/. У блоці управління II вимикач кнопковий 28 з'єднаний: з першим входом логічного елемента "АБО" 26, з входом скиду /R / R S -тригера 9 21 ї з першим входом логічного елемента "АБО" 25. Вхід блока управління II, який з'єднаний з виходом порогового пристрою 9, з'єднаний з першим входом логічного елемента "І" 24 з двома входами і з входом логічного елемента "НЕ" 27. Другий вхід логічного елемента "І" 24 з двома входами з'єднаний з інверсним виходом RS-тригера 21. Вихід логічного елемента ИІ" 24 з'єднаний з входом встановлення J£ 1 &S тригера 20. Другий вхід логічного елемента "АБО" 25 з'єднаний з прямим виходом RS-тригера 21, а вихід логічного елемента "АБО" 25 з'єднаний з входом скиду У fl / R S -тригера 20. Зихід логічного елемента "НЕ" 27 з'єднаний з входом встановлення / о / £і> -тригера 22, прямий вихід останнього з'єднаний: з входом встановлення / S / RS> -тригера 21, з входом блока завдання інтервалу часу 23 та управляючим входом 4 стабілізатора струму заряду 2. Вихід блока завдання інтервалу часу 23 з'єднаний з другим входом логічного елемента "АБО" 26, вихід якого з'єднаний з входом скиду J R / RQ -тригера 22. Прямий вихід KSтригера 20 з'єднаний з управляючим входом 8 блока навантаження б. Прямий вихід RS> -тригера 20 є одним із виходів блока управління II, а прямий вихід R$-тригера 22 є другим виходом блока управління II. Живлення елементів схеми пристрою для розряду та заряду батареї акумуляторів здійснюється від джерела напруги живлення І . Вихідна напруга джерела опорної напруги 10 дорівнює добутку напруги одного акумулятора, відповідній його повністю розрядженому стану , на кількість імпульсів, відповідну ємності лічильника. В конкретному прикладі, що розглядається ємність лічильника 15 дорівнює шістнадцяти імпульсам. Робота пристрою для розряду та заряду батареї акумуляторів від бувається таким чином . Заздалегідь в блоці 14 завдання кількості акумуляторів в батареї натискається вимикач кнопковий 29 і починає працювати генератор їм 10 пульсів ЗО , імпульси з виходу якого надходять до лічильного входу лі чильника 15, який веде підрахунок імпульсів до значення , відповідного до кількості акумуляторів в батареї . Наприклад, при кількості акуму ляторів в батареї , що дорівнює шести , натискання припиняється , коли відповідна цифра з'являється на цифровому індикаторі 16, що свідчить про наявність сигналів на розрядних виходах "два" і "чотири" лічильника, і, відповідно, наявності сигналів на ідентичних розрядних входах цифро-аналогового перетворювача 16. На виході останього з'являється напруга J V Ьих /, яка дорівнює —*, Де /і/ [)іО * вихідна напруга джерела опорної напруги 10; А/ - ємніст ь лі чил ьника 15 / в дан ом у випа дк у А/ - 16/ ; ft - кількіст ь ак ум улято рів в бата реї / в даном у варі анті Л . = 6/. Ця напруга з виходу цифро-аналогового перетворювача 16 надходить до другого входу порогового пристрою 9. Якщо помилково не припиняється натискання на вимикач кнопковий 29 при потрібному значенні кількості імпульсів, підрахунок імпульсів продовжується до тих пір, коли виникають сигнали на розрядних виходах "два" і "вісім", ці сигна ли на дходять на входи логічного елемента "І" 19, і з'являється сигнал на його виході. Згаданий сигнал з виходу логічного елемента "І" 19 надходить до входу скид:/ лічильника 15, останній починає підрахунок імпульсів спочатку до встановлення потрібного значення. Також заздалегідь в блоці управління II натискається вимикач кнопковий 28 з якого сигнал надходить: - на один із входів логічного елемента "АБО" 26, завдяки чому на його виході також з'являється сигнал, який, в свою чергу, надходить на вхід скиду RS -тригера 22, останній переходить до стану, в якому п j / відсутній сигнал на його прямому виході; - на вхід скиду RS -тригера 21, останній також переходить до стану, в якому відсутній сигнал на його прямому виході ; - на один із входів логічного елемента "АБО" 25, завдяки чому на його виході також з'являється сигнал, який, в свою чергу, надхо дить на вхід скиду RS -тригера 22, останній переходить до стану, в якому відсутній сигнал на його прямому виході . Завдяки цьому відсутні сигнали на виходах блока управління II, і, відповідно, відсутні сигнали на управляючому вході 8 блока навантаження б і управляючому вході 4 стабілізатора струму заряду 2. Блок навантаження 6 і стабілізатор струму заряду 2 знаходяться у вимкненому стані. Утримуючи вимикач кнопковий 28 у натиснутому стані, виконують підключення батареї акумуляторів ІЗ до затискача 12, після чого припиняють натискання на вимикач кнопковий 28. Після цього робота пристрою відбувається автоматично. Розглядається випадок, коли початкова напруга батареї акумуляторів вища від напруги, яка відповідає повністю розрядженому стану акумуляторів, при цьому напруга, яка надходить з затискача 12 для підключення батареї акумуляторів до першого входу порогового пристрою 9, вища від напруги, яка надходить до другого входу порогового пристрою 9 з виходу цифро-аналогового перетворювача 16. Пороговой пристрій 9 спрацьовує, і на його виході з'являється 1 сигнал - логічна одиниця Удалі по тексту - "І"А Цей сигнал надходить до першого входу логічного елемента "І" 24, крім того, на другому вході логічного елемента "І" 24 теж має місце "І" з інверсного виходу RS-три гера 21, т ом у н а ви ході логі чно го елемент а "І" 24 т еж з' являється "І", яка надходить до входу встановлення RS -тригера 20. Останній спрацьовує, і на його прямому виході з'являється "І", яка надходить до управляючого входу 8 блока навантаження 6. Вказаний блок на 12 вантаження 6 починає працювати, забезпечуючи розряд батареї акумуляторів ІЗ. Одночасово, з виходу порогового пристрою 9 до входу логічного елемента "НЕ" 27 теж надходить "І", на виході логічного елемента "НЕ" 27 сигнал відсутній /відсутність сигналу - логічний нуль, далі по тексту - "0"У, тобто ^S-тригер 22 зберігає свій попередній стан, у якому на його прямому виході - "0". Коли напруга батареї акумуляторів ІЗ знижується до рівня , який відповідав напрузі батареї акумуляторів, яка знаходиться у повністю розрядженому стані /це відбувається внаслідок розряду батареї акуму ляторів ІЗ на блок навантаження б/, напруга на першому вході порогового пристрою 9 стає нижчою за напругу на другому вході цього порого вого пристрою 9. Вказаний пороговий пристрій 9 відключається, тобто на його виході встановлюється "0", який надходить до першого входу логічного елемента "І" 24, відповідно на виході логічного елемента "І" 24 теж встановлюється "О", який надходить до входу встановлення R.S-тригера 20. Одночасово, з виходу порогового пристрою 9 до входу логічного елемента "НЕ" 27 теж надходить "О", логічний елемент "НЕ" 27 переходить у стан, в якому на його виході з'являється "І", яка надходить до входу встановлення к О-тригера 22. Останній спрацьовує, і на його прямому виході з'являється "І". Цей сигнал надходить: - до входу встановлення RS>-тригера 21, який спрацьовує, і на його прямому виході з'являється "І", а на інверсному виході - "О"; з прямого виходу RS -тригера 21 на другий вхід логічного елемента "АБО" 25 надходить "І", на виході логічного елемента "АБО" 25 теж з'являється "І", яка надходить до входу скиду RS -тригера 20. Останній вимикається, і на лого прямому виході з'являється "О", тобто відсутній сигнал на управляючому вході 8 блока навантаження 6, і згаданий блок навантаження б вимикається ; ІЗ - до управляючого входу 4 стабілізатора струму заряду 2, це викликає увімкнення стабілізатора струму заряду 2, починається заряд батареї акумуляторів ІЗ; - до входу блока 23 завдання інтервалу часу, який починає від раховувати інтервал часу , на протязі якого до батареї акумуляторів над ходить заряд. Таким чином, батарея акумуляторів переходить з режиму розряду до режиму заряду. Коли інтервал часу заряду батареї акумуляторів закінчу ється, на виході блока 23 завдання інтервалу часу з'являється "І", яка надходить на другий вхід логічного елемента "АБО" 26, на виході логічного елемента "АБО1* 26 теж з'являється "І", яка надходить до входу скиду AS-тригера 22, який, в свою чергу, переходить до стану, в якому на прямому виході &S -тригера 22 з'являється "0", тобто на управляючому вході 4 стабілізатора струму заряду 2 теж з'являється "0", і вказаний стабілізатор струму заряду 2 вимикається. На цьому заряд батареї акумуляторів закінчується. Наступна батарея акумуляторів обслуговуваеться за допомогою пристрою для розряду та заряду батареї акумуляторів таким саме чином , як викладено вище, за винятком того, що завдання кількості акумуляторів в батареї, якщо потрібно, повинно бути змінено з урахуванням їх фактичної кількості. /ірастріїУ d*# розряду /г? а Sam op є І акумуляторі £ /V Без&етхо &.М. В. Г. О. Г