Устройство для ограничения разряда аккумуляторной батареи

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИ ЧЕЙИЯ РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ ЁАТАРЕИ,- содержащее регистры, диоды стабилитрон, выходной тр анзистор, вклю ченный между первым полюсом aккy Iyляторной батареи и нагрузкой по схеме общим эмиттером, регулирующий транзи тор, подключенный эмиттером к второму полюсу батареи и нагрузке, коллектором через первый резистор - к базе выходного транзистора, а базой через второй резистор - к второму полюсу батареи, третий транзистор, база которого через диод подключена к коллектору выходного транзистора, а через соответствующий резистор - к коллектору регулирующего транзистора, отличающееся тем, что, с цепью повышения эффективности работы, цепочка, состоящая из тре« тьего резистора и стабилитрона, связана с базами регулирующего и третьего транзисторов, эмиттер третьего транзистора через прямо включенный диод связан с первым полюсом аккумуляторной батареи и эмиттером выходного трайзистора , коллектор третьего транзистора через четвертый резистор соединен.с базой регулирующего транзистора, а коплектор выходного транзистора через последовательную цепочку из пятого резистора и обратно включенного диода связан 6 базой регулирующего транзистора.

„„Я0„„1026201 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

gШ Н 01 М 10/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ,И ОТКРЫТИЙ

Ф Ю .Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ; -;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИ

ЧЕНИЯ РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ

BATAPEH содержащее регистры, диоды, стабилитрон, выходной транзистор, включенный между первым полюсом аккумуляторной батареи и нагрузкой по схеме с общим эмиттером, регулирующий транзис(21) 3400955/24-07 (22) 01.03,82 (46) 30.06.83. Бкл. № 24 (72) Л. В, Козелков, Е. В, Пугачев и Б. Я. Розеншток (71) Сибирский металлургический ордена

Трудового Красного Знамени институт им. С. Орджоникидзе (53) 621.355.1(088.8) (56) 1. Исследование и совершенствование процессов и средств испытания и эксплуатации химических источников тока, Государственный регистрационный

No. 78022785, Новокузнецк, 1981, 2.. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3297089/07, кл. Н 01 М 10/48> 1981, тор, подключенный эмиттером к второму полюсу батареи и нагрузке, коллектором через первый резистор - к базе выходного транзистора, а базой через второй резистор — к второму полюсу батареи, третий транзистор, база которого через диод подключена к коллектору выходного транзистора, а через соответствующий

1 резистор - к коллектору регулирующего транзистора, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с цепью повышения эффективности работы, цепочка, состоящая из тре. тьего резистора и стабилитрона, связана с базами регулирующего и третьего транзисторов, эмиттер третьего транзистора через прямо включечный диод свя- д эан с первым полюсом аккумуляторной батареи и эмиттером выходного транзистора, коллектор третьего транзистора через четвертый резистор соединен с ба- {.„ зой регулирующего транзистора,. а коллектор выходного транзистора через последовательную цепочку из пятого резистора Мв и обратно включенного диода связан с базой регулирующего транзистора. Ф© тора с коллектором выходного транзистора, второй и третий диоды, включенные встречно, стабилитрон, конденсатор и резисторы. Если напряжение на аккумуляторной .батареи высокое, то при подклю> чении нагрузки на схему триггера поступает отпирающий импульс и устройство включается. При разряде батареи и уменьшении напряжения до определенного уровня (например, до 1 В на аккумулятор) происходит частичное запирание регулирующего и выходного транзисторов и ток нагрузки уменьшается. Когда напряжение станет ниже этого уровня, то все транзисторы лавинообразно закрываются и ток нагрузки станови тся равным нулю, В отключенном состоянии схема потребляет ток, величина которого определяется токами утечки транзисторов. Устройство отключается и в тех случаях, когда в цепи нагрузки произойдет короткое замыкание, или цепь нагрузки будет отключена (2J .

Недостатком устройства является отсутствие автоматического повторного включения тока нагрузки при деполяризашенин напряжения на выводных клеммах аккумуляторной батареи. Чтобы повторно включить устройство, необходимо отключить цепь нагрузки и через определенный промежуток времени вновь включить. Это снижает эффективность работы устройства и срок службы выключателей (например, переключателя, установленного в головке шахтного головного светильника).

Бель изобретения — повышение эффективности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что вустройстве,,содержащем выходной и регулирующий транзисторы, стабилитрон, резисторы, третий транзистор и последовательно включенный стабилитрон базу третьего транзистора с базой регулирующего транзистора, эмиттер треть-. его транзистора через прямо включенный диод соединен с первым полюсом аккумуляторной .батареи и эмиттером выходного транзистора, коплектор третьего транзистора через второй резистор связан с базой регулирующего транзистора, эмиттер которого подключен ко второму полюсу аккумуляторной батареи и выводу нагрузки, а коллектор через отдельные резисторы связан с базами выходного и третьего транзисторов, коллектор выходного транзистора соединен через прямо включенный диод с базой третьего тран1 осего 2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, в частности, в шахтных головных светильниках для ограничения разряда герметичных ак- кумужп оров. 5

Известно устройство для ограничения разряда аккумуляторных батарей, схема которого содержит выходной транзистор, управляющие транзисторы, диоды, резисторы, конденсатор, предохранитель, аккумуляторную батарею, переключатель и нагрузку (лампа головного светильника). С помощью транзистора осуществляется витю чен -<= „oïëþ÷åíèå тока накала лампы головного светильника. Транзисторы включе- 15 ны по схеме триггера и управляют работой транзистора. Диод более точно определяет псрого срабатывания схемы триггера в зависимости от напряжения аккумуляторной батареи. При разомкнутом переключателе схема обесточена. При замыкании его на какую-дибо нить накала на резисторах создается определенное напряжение. Если напряжение аккумуляторной батареи превышает уровень порога включения, то падение напряжения на указанных резисторах дост то о дл ции электродов в аккумуляторах и повычения устройства в работу. Во включенном состоянии все транзисторы работают в режиме насыщения. По мере разряда

30 . батареи и уменьшения ее напряжения до определенного уровня происходит лавинообразное эакр57вание транзисторов. Лампа отключается от батареи. При деполяризации электродов напряжение на аккумуляторной батарей возрастает, и, когда оно достигнет порога включения, произойдет открывание всех транзисторов и включение лампы, аналогичное описанному вы-, ше (), К недостаткам устройства относятся большой ток потребления в цепях управления транзисторами, не зависящий от диоды, первый резистор связывает через величины тока нагрузки; отсутствие защиты от коротких замыканий в цепи нагрузки; потребление тока цепями управления при отключении нагрузки (или обрыве провода в цепи нагрузки), что приводит к потере емкости аккумуляторной батареи, Наиболее близким к предлагаемому яв. ляется устройство, содержащее выходной транзистор, включенный в цепь нагрузки по схеме с общим эмиттером, регулирующий транзистор, включенный в цепь управления выходным транзистором, и тре- 5 тий транзистор, являющиеся основными элементами схемы триггера, первый диод связывающий базу третьего транзисз 10262 эистора, через последовательную цепочку, содержащую резистор и обратно включенный диод - с базой регулирующего транзистора и через выключатель — со вторым выводом нагрузки.

На чертеже изображена схема устрой- ства.

Устройство содержит выходной транзистор I включенный по схеме с общим эмиттером, регулирующий транзистор 2 и 0 транзистор 3, являющиеся основными эле. ментами схемы триггера, стабилитрон 4 и резистор 5, связывающие базы транзисторов 2 и 3, резисторы 6 и 7, связывающие катлектор регулирующего транзистора 2 с базами транзисторов 3 и 1, диод 8, шунтируюший базу транзистора з

3 с коллектором транзистора 1, резистор

9 и диод 10 связывающие базу транзистора 2 с коллектором транзистора 1, резистор 11, диод 12, резисторы 13 и 14, аккумуляторную батарею 15, выключатель 16, а также нагрузку 17, Предлагаемое устройство работает сле. дующим образом.

При подключении нагрузки 17 с помощью выключателя 16 на коплектор транзистора 1 со второго полюса аккумулятор ной батареи поступает потенциал (отри30, цательный). Диод 8 под действием этого потенциала окажется запертым, Если напряжение на аккумуляторной .батарее достаточно высоко, то через делитель, состоящий иэ резистора 13, стабилитрона

4, резисторов 5, .6, 7 и 14, на базу транзистора 3 поступает отпирающий импульс. Транзистор 3 приоткрывается и приоткрывает транзистор 2, который, в свою очередь, через резистор 7 подает отпирающий импульс на транзистор 1, а

40 через резистор 6 еше больше открывает

° транзистор 3. При открывании транзистора 1 на его коллекторе появляется положительный потенциал, под действием которого диод 10 запирается. В результате

45 этого снимается ограничение тока управления транзистором 2, степень его откры тия увеличивается и открывается транзистор 1. Однако полного насыщения транзисторов не происходит, так как при пол- 50 ном открывании транзистора 1 на его коллекторе появляется большой положительный потенциал, под действием которого диод 8 открывается и ограничивает ток управления транзистора 3. Поэтому все транзисторы работают в активном режиме. Этим достигается значительное снижение потерь при работе устройства.

О1 4

В данной схеме ток управления транзистором 1 зависит от коэффициента усиления по току и от величины тока нагруз. ки.,Пля того, чтобы транзистор 1 работал в режиме, близком к насыщению, диоды 8 и 12 подбираются таким обра-: зом, чтобы прямое падение напряжения на диоде 8 было больше, чем на диоде

12. B случае необходимости последовательно с диодом 8 можно включать либо еше один диод, либо резистор.

При отключении нагрузки (или обрыве провода в цепи нагрузки) отрицательный потенциал снимается с коллектора транзистора 1, в результате чего диод

8 полностью открывается и шунтирует базу транзистора 3. Транзистор 3 закрывается, и схема отключается.

В отключенном состоянии схема потреб ляет незначительный ток, который в основном определяется величиной сопротив. ления резисторов 13, 5, 6, 7 и 14 делителя, величиной напряжения на аккумуляторной батареи 15 и падением напряжения на стабилитроне 4, При нормальной работе устройства по мере разряда батареи и уменьшения ее напряжения до определенного уровня начинает уменьшаться ток транзистора 3 изза уменьшения тока его базы, В результате уменьшается ток базы транзистора

2. Ток нагрузки также снизится. Это приведет к закрыванию диода 8 и поддержанию транзисторов 3 и 2 во включенном состоянии еше некоторое время,. пока напряжение на аккумуляторной батарее не станет ниже определенного предела. Начиная с этого момента, благодаря положительной обратной связи с, коллектора транзистора 2 на базу транзистора 3 через резистор 6 произойдет лавинообразное закрывание этих транзисторов, а вместе с ними и транзистора 1. Нагрузка отключается от батареи.

После выключения тока нагрузки в аккумуляторах происходит процесс деполяризации электродов, сопровождающийся повышением напряжения на батарее, В момент, когда оно станет выше порога включения, произойдет повторное включе ние нагрузки, аналогично вышеописанному е

Процессы включения и отключения будут повторяться до тех пор, пока не будет израсходован запас энергии батареи и напряжение после деполяризации электродов не поднимется выше порога срабатывания транзисторов 3 и 2. Уровни напряжения, при которых производится

5 10262 отключение нагрузки и ее повторное вклю чение, задаются с помощью стабилитрона

4 и подбором величины сопротивлений резисторов 5 и 6.

Зашита от коротких замыканий осуществляется с помощью резистора 9 и диода 10. При коротком замыкании база транзистора 2 шунтируется этой цепочкой и транзистор 2 остается в приоткрытом состоянии, оганичивая этим ток управле- !О ния транзистора 1 и ток нагрузки ао минимальных пределов, безопасных для транзистора 1, Величину тока короткого замыкания при достаточно заряженной аккумуляторной батареи можно изменять с помощью резисторов 9 и 11.

Для аккумуляторных батарей с низким напряжением вместо стабилитрона 4 можно использовать диоды, включенные в пря-. мом направлении. 20

Предлагаемое устройство используется в основном, для зашиты аккумуляторной .батареи ЗНКГК-11fl в шахтных головных светильниках, в которых нагрузкой являются основная и резервная нити накапа д5

01 6 лампы светильника. Устройство может быть вмонтировано в корпус, либо в го-. ловку светильника.

Устройство обеспечивает автоматичес. кое включение и отключение нагрузки.

Включение производится при повыше-,: нии напряжения на зажимах батареи в ре. зультате деполяризации электродов, а отключение — при снижении етого напряжения в процессе разряда до уровня, безопасного для аккумуляторов.

Таким образом, данное устройство в аварийных ситуациях позволяет полнее испольэовать энергию, запасенную аккумуляторной батареей,а также увеличить срок службы коммутационных средств (например,;выключателя, стоящего в головке шахтного головного светильника).

Примене ние предлагаемого устройства для аккумуляторных светильников повышает безопасность людей в аварийных ситуациях, когда батарея разряжена в результате увеличения времени свечения и устранения необходимости ручного пере» ключения.

Составитель И. Найдина

Редактор Л. Пчелинская Техред Т.Фанта Корректор А. Дэятко

Заказ 4567/43 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4