Счетчик ампер-часов

 

Изобретение может быть использовано в системах энергопитания постоянного тока. Цель изобретения - повышение Надежности работы за счет анализа начального состояния аккумуляторной батареи. Устройство содержит источник I питания с исполнительным устройством и балластной нагрузкой, шунт 2, аккумуляторную батарею 3, усилитель 4 постоянного тока, преобразователь 5 напряжениечастота, двоичный счетчик в с вхо- -дами 7 и 8 с.броса схемы 9, 10 и 11 совпадения, реверсивный счетчик,12 с входами 13 и 14 сброса и записи соответственно, дешифраторы 15 и 16, анализатор 17 начального состояния аккумуляторной батареи (f входами 18 и 19, устройства 20 и 21 записи и сброса соответственно, триггеры 22, 30 и 36, знаковый триггер 37, одновибраторы 38 и 39 и элемент ИЛИ 40. Анализатор 17 включает в себя компаратор 41 напряжения ,, одновибраторы 42, 43, элементы НЕ 44 и 45, элементы И 46 и 47 и элемент ИЛИ 48,.Введение в устройство элемента ИЛИ 40, триггера 36,iсхемы П совпадения, элемента НЕ 45, одновибратора 42, элемента ИЛИ 48 и конкретное выполнение анализатора 17 начального состояния аккумуляторной батареи позволяет анализировать начальное состояние аккумуляторной батареи, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

15@ 4 С 01 R 11/34 (21) 3721292/24-21 (22) 04.04.84 (46) 15.02.86. Бюл. 9 6 (72) В.И.Бо (53) 621.317.38(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 892308, кл. 6 01 В 11/34, 1980. (54 ) СЧЕТЧИК АМПЕР-ЧАСОВ (57) Изобретение может быть исполь-. зовано в системах энергопитания постоянного тока. Цель изобретения— повышение надежности работы за счет анализа начального состояния аккумуляторной батареи. Устройство содержит источник 1 питания с исполнительным устройством и балластной нагрузкой, шунт 2, аккумуляторную батарею 3, усилитель 4 постоянного тока, преобразователь 5 напряжениечастота, двоичный счетчик 6 с вхо-дами 7 и 8 сброса> схемы 9, 10 и 11 совпадения, реверсивный счетчик 12 с входами 13 и 14 сброса и записи соответственно, дешифраторы 15 и

16, анализатор 17 начального состояния аккумуляторной батареи < входами 18 и 1.9, устройства 20 и 21 записи и сброса соответственно, триггеры 22, ЗО и Зб, знаковый триггер 37, одновибраторы 38 и 39 и элемент ИЛИ 40. Анализатор 17 включает в себя компаратор 41 напряжения одновибраторы 42, 43, элементы НЕ 44 и 45, элементы И 46 и

47 и элемент ИЛИ 48.,Введение в устройство элемента ИЛИ 40, триггера Зб,.схемы 11 совпадения, элемента НЕ 45, одновибратора 42, элемента ИЛИ 48 и конкретное выполнение анализатора 17 начального состояния аккумуляторной батареи позволяет анализировать начальное состояние аккумуляторной батареи. 1 ил. а

1 12

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова:Io в системах энергопитания постоянного тока, Цель изобретения — повышение надежности работы счетчика ампер-часов за счет анализа начального состояния аккумуляторной батареи.

На чертеже представлена структурная схема счетчика ампер-часов.

Счетчик ампер-часов включает источник 1 питания с исполнительным устройством и.балластной нагрузкой, подключенный через шунт 2 к аккумуляторной батарее 3, усилитель 4 постоянного тока, преобразователь 5 напряжение-частота, двоичный счетчик 6 с входами 7 и 8

: сброса, первая 9, вторая 10 и третья 11 схемы совпадения, реверсивный счетчик 12 с входами 13 и 14 сброса и записи, соответственно, дешифраторы 15 и 16 состояний счетчика 12, анализатор 17 начального состояния аккумуляторной батареи с входами 18 и 19, устройство 20 записи, -устройство 21 сброса, первый триггер 22 с входами 23-27 и выходами 28 и 29, второй триггер 30 с входами 31-34 и выходом 35, третий триггер 36, знаковый триггер 37, первый 38 и второй 39 одновибраторы, элемент ИЛИ 40.

Анализатор 17 включает в себя компаратор 41 напряжения, одновибраторы 42 и 43, элементы HE 44 и 45, элементы И 46 и 47 и элемент ИЛИ 48.

Первый выход аккумуляторной батареи 3 подключен к первому входу источника 1 питания и к входу 18 анализатора 17, второй выход аккумуляторной батареи 3 подключен через шунт 2 к второму входу источника 1 питая 1я, входы усилителя 4 постоянного тока подключены параллельно шунту 2, выход усилителя 4 подключен к последовательно включенным преобразователю 5 напряжение — частота, счетчику 6 импульсов, устройству 20 записи и реверсивному счетчику 12 импульсов, а также к после- довательно включенным знаковому триггеру 37, первому одновибратору 38, первому элементу ИЛИ 40, второму одновибратору 39, третьему триггеру

36, третьей схеме 11 совпадения и к первому триггеру 22, первый и второй выходы которого подключены к входам первой 9 и второй 10 схем совпа50

И 46 и 47.

Счетчик ампер-часов работает следующим.образом.

При включении питания счетчика ампер-часов устройство 21 вырабатывает в начальный момент импульс сброса, который подается с одного из его выходов на входы 7 и 13 сброса счетчиков 6 и 12, устанавливая

11654 2 дения, вторые входы которых подклю чены к выходу счетчика 6 импульсов, а выходы которых подключены к счетным входам реверсивного счетчика 12, Выходы которОГО подключены к дешифраторам 15 и 16 состояний, выход первого дешифратора 15 состояний подключен к пятым входам 27 и 34 триггеров 22 и 30, выход дешифрато10 ра 16 подключен к первому входу 23 триггера 22 и к первому входу устройства 21 сброса, первый выход которого подключен к входу 19 анализатора 17, второй выход — к входу

7 счетчика 6 и входу 13 счетчика 12 импульсов, кроме того, выход устройства 20 записи подключен к второму входу третьего триггера 36 ипервому входу 31 второго триггера

30, входу 8 сброса счетчика 6 и к четвертому 26 входу триггера 22, вход второго одновнбратора 39 подключен к второму входу третьей схемы ll совпадения, выход 28 первого триггера 22 подключен к первому управляющему входу источника 1 питания, второй управляющий вход которого подключен к выходу 35 второго триггера 30. Вход 18 анализато-, з ра «7 является первым входом компаратора 41, второй вход которого подключен к входной клемме счетчика ампер-часов, выход компаратора

41 подключен k последовательно

В включенным элементу НЕ 45,элементу

5 И 47 и входу 33 триггера 30, а также к последовательно включенным элементу И 46, элементу ИЛИ 48 и к второму входу элемента ИЛИ 40, и кроме того,к входу одновибратора 43, 40 в д которого под ючен к второму входу устройства 21 сброса, выход элемента ИЛИ 48 подключен к входу

32 триггера 30 н к входу 25 тригге » ра 22. Вход 19 анализатора 17 яв45

5 ляется входами элемента НЕ 44 и одновибратора 42, выход которого подключен к второму входу устройства

20 записи, а выход элемента НЕ 44 подключен к вторым входам элементов

1211654

55 их в нулевое состояние, а с друго го его выхода подается короткий импульс низкого уровня напряжения, сформированный из переднего фронта импульса сброса, на вход 19 анализатора, позволяя ему определить начальное состояние батареи 3. Этот импульс запускает одновибратор 42 для получения на его выходе импульса высокого уровня напряжения калиброванной длительности, который поступает на один из входов устройства 20 записи. Инвертированный импульс элементом НЕ 44 поступает на элементы И 46 и 47, на вторые входы которых подается прямой и инвертированный элементом НЕ 45 уровень напряжения с выхода компаратора 41, который зависит от состояния батареи 3, Если напряжение на входе 18 меньше Uù, т.е. батарея 3 либо полностью разряжена, либо недопустима работа ее на разряд, на выходе компаратора 41 устанавливается высокий уровень на— пряжения.

Анализатор 17 и устройство 20 оценивают три возможных состояния батареи. 3: нулевой, полной и частичной емкости.

При нулевой емкости батареи 3 ! импульс с выхода элемента HE 44 пропускается только элементом 46 и через элемент ИЛИ 48 поступает на вход 32 триггера 30 и вход 25 триггера 22, устанавливая на выходе

35 триггера 30 логический "0", а иа выходе 28 триггера 22 логическую

"1". Тем самым батарея 3 подключается к источнику питания для ее заряда, а счетчики 6 и 12 устанавливаются для накопления импульсов; с преобразователя 5 напряжение-,частота после окончания импульса сброса. Батарея 3 начинает заряжаться и напряжение, усиленное усилителем

4 иа шунте 2, преобразуется в соответствующую току заряда частоту преобразователем 5, а счетчики 6 и 12 подсчитывают число импульсов, соответствующих количеству полученного батареей 3 электричества. Импульсы с выхода элемента ИЛИ 48 через элемент ИЛИ 40 запускают также задним фронтом одновибратор 39. Импульс с одновибратора устанавливает на выходе триггера 36 высокий уровень напряжения, но так как этот уровень появляется на входе схемы 11 позже импульса на втором входе, то схема ll не срабатывает. Это необходимо для того, чтобы после разряда батареи возвращать импульсом с одновибратора 38 триггер 22 в положение, обеспечивающее счетчику

l2 суммирование импульсов.

При низком уровне напряжения на выходе компаратора 41 импульс с выхода элемента НЕ 44 пропускается только элементом 47 и триггер 30 устанавливается в состояние логической "1" на его выходе 35, заставляя исполнительное устройство источника 1 питания подключить аккумуляторную батарею 3 для разряда на балластную нагрузку. Происходит разряд батареи 3. Счетчик 6 подсчитывает число импульсов с преобразователя 5, соответствующих току разряда батареи 3 после окончания импульса сброса. Через некоторое время на выходе счетчика 6 появляется импульс, который поступает на второй вход устройства 20, первь1й вход которого подключен к одновибратору

42. Если в момент прихода импульса со счетчика 6 на втором входе уст- . ройства 20 установлен высокий уровень напряжения, то на выходе устройства 20 появляется импульс, который соответствует тому, что батарея 3 способна обеспечить нормальную. работу в течение определенного времени.

Этот импульс позволяет установить счетчик 12 через вход 14 записи в состояние, соответствующее полной емкости батареи 3, на выходе триггеров 30 и 36 устанавливается низкий уровень напряжения, счетчик

6 сбрасывается в нулевое состояние, на выходе 29 триггера 22 устанавливается логическая "1", а на выходе 28 этого триггера — логический "0". Тем самым батарея 3 прекращает разряжаться на балластную нагрузку, а счетчик 12 устанавливается в режим вычитания импульсов, Во время разряда на выходе знакового триггера 37 устанавливается логический "0", а:по окончании — логическая "1". В момент перехода из состояния "0" в состояние "1" одновибратор 38 формирует короткий импульс, который пройдя элемент ИЛИ 40, запускает задним фронтом одновибратор 39, который вырабатывает также короткий импульс, 1211654 устанавливающий на выходе триггера

36 высокий уровень напряжения.

Так как импульс с одновибратора 38 приходит раньше, чем появится высокий уровень на выходе триггера, схема II совпадения не срабатывает, триггер 22 не изменяет свое состояние. Схема 11 сработает лишь при следующем импульсе с одновибратора 38, т.е, при следующем разряде батареи 3.

Если в момент прихода импульса со счетчика б на втором входе устройства 20 уже установлен низкий уровень напряжения, то устройство

20 не срабатывает, и батарея 3 продолжает разряжаться до тех пор; пока на выходе компаратора 41 не появится высокий уровень напряжения.

В момент перехода из состояния

"0" в "1" одновибратор 43 вырабатывает короткий импульс, который че рез элемент ИЛИ 48 устанавливает на выходе 35 триггера 30 логический

"0", на выходе 29 триггера 22— логическую "!"> на выходе 28 — логический "0" на выходе триггера

36 — высокий уровень напряжения.

Разряд прекращается, на выходе одновибратора 38 появляется импульс с задержкой относительно импульса с одновибратора 43, так как время переключения исполнительного устройства источника 1 питания значи. тельно больше, чем время переключения логических элементов счетчика. Этот импульс проходит через схему 11 совпадения, подтверждая установку иа выходе 28 триггера 22 логической "1". Исполнительное устройство подключает батарею 3 на заряд. Импульс с одновибратора 43 поступает на устройство 21 позволяя ему "обнулить" счетчики 6 и !2, однако на втором выходе устройства 21 импульс не появляется, т.е. не воздействует на анализа-: тор 17.

При достижении состояния счетчика 12, соответствующего полному заряду батареи 3, дешифратор 15 вырабатывает импульс, устанавливающий на выходе 29 триггера 22 логическую

"1" на выходе 28 — логический "0" ь Ф а на выходе триггера 30 подтверждается логический "0".

Схема 9 совпадения открывается, а схема IO закрывается, осуществляя возможность считывания импульсов с накопленного значения счетчика 12, 5 что означает готовность работы счет-, чика ампер-часов в режиме разряда батареи 3. В режиме полного разряда батареи 3 происходит считывание им10!

50 пульсов из счетчика 12 того момента, когда его значение соответствует нулевой емкости батареи, и на выходе дешифратора 16 появляется импульс, поступающий на вход 23 триггера 22 и устройство 21. На выходе 29 триггера 22 появляется логическая "1", а устройство 21 "обнуляет" счетчики б и 12, но не воздействует на анализатор 17. Батарея 3 подключается на заряд и счетчик 12 в режим накопления импульсов.

При частичном разряде батареи

3, т.е. когда значение счетчика 12 не достигает состояния нулевой емкости, одновибратор 38 по окончании разряда через элемент ИЛИ 40 и ñõåму ll устанавливает на выходе 28 триггера 22 логическую "I", и счетчик ампер-часов готов к режиму заряда батареи 3. Прохождение импульса с одновибратора 38 через схему

11 возможно потому, что на выходе триггера 36 устанавливается высокий уровень напряжения, устанавливаемый одновибратором 39 при воздействии импульсов с элемента ИЛИ 48 при нулевой или частичной емкости и импульса с одновибратора 38 при полной емкости во время анализа состояния батареи 3.

Неполадки в системе, вызывающие пропадание питания счетчика амперчасов, позволяют анализатору 17 оценить начальное состояние батареи 3 во время включения питания. В остальных случаях анализатор 17 не принимает участия в работе. Таким образом, введение элемента ИЛИ, элемента совпадения, триггера и одновибратора значительно повышает надежность работы счетчика ампер-часов.

Формула изобретения

Счетчик ампер-часов, содержащий источник питания, аккумуляторную батарею, первый выход которой соединен с первым входом источника питания, усилитель постоянного тока, ) 2) 1654 8

ВНИКНИ Заказ 636/49

Тираж 730 Подписное

Филиал ППП "Патем", r.Óàãîðîä, ул.Проектная, 4 входы которого соединены с шунтом, подключенным между вторым выходом аккумуляторной батареи и вторым входом источника питания, преобразователь напряжение — частота, вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом преобразователя напряжение частота, первая и вторая схемы совпадения, первые входы которых соединены с выходом счетчика импульсов, реверсивный счетчик импульсов> входы которого соединены с выходами первой и второй схем совпадения, первый и второй дешифраторы состояний счетчика, подключенные к выходам реверсивного счетчика импульсов, знаковый триггер, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, первый триггер, два из входов которого соединены е выходами первого и второго дешифраторов состояний реверсивного счетчика импульсов, первый выход — с вторым входом второй схемы совпадения .и третьим входом источника питания,а второй выход — с вторым входом первой схемы совпадения, второй триггер, один из входов которого соединен с выходом первого дешифратора состояний, а выход — с четвертым входом источника питания, анализатор начального состояния аккумуля.торной батареи, первый вход которого соединен с ее первым выходом,устройство сброса, вход которого соединен с выходом второго дешифратора состояний реверсивного счетчика импульсов, первый выход — с первым входом сброса счетчика импульсов и входом сброса реверсивного счетчика импульсов, а второй выход — с вторым входом анализатора, устройство записи, выход которого соединен с входом записи реверсивного счетчика импульсов, первый одновибратор, вход которого соединен с выходом знакового триггера, о т л и ч а ю- .. шийся тем, что, с целью повышения надежности работы, в него введены элемент ИЛИ, первый вход ко- . торого подключен к выходу первого одновибратора, второй одновибратор, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ,третий триггер, первый вход которого соединен с, выходом уст ройства записи, второй вход — с выходом второго одновибратора, третья схема совпадения, первый вход которой соединен с выходом третьего триггера, второй вход — с выходом элемента

ИЛИ, а выход — с третьим входом первого триггера, выход устройства записи соединен также с четвертым входом первого триггера, вторым входом второго триггера и вторым входом сброса электронного счетчика, а анализатор начального состояния аккумуляторной батареи включает в себя компаратор напряжения, первый вход которого является первым входом анализатора и подключен к первому выходу аккумуляторной батареи, второй вход — к входной клемме устройства, первый элемент НЕ, вход которого подключен к выходу компаратера напряжения, первый элемент И, первый вход которого подключен к выходу компаратора напряжения,.второй элемент НЕ, вход которого является вторым входом анализатора и подключен к второму выходу устройства сброса, а выход — к второму входу первого элемента И, второй элемент И, первый вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, второй вход — к выходу второго элемента

НЕ, а выход — к третьему входу второго триггера, третий одновибратор, вход которого подключен к выходу компаратора напряжения, а выход — к второму входу устройства сброса, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом третьего одновибратора, второй входс выходом первого элемента И, а выход — с вторым входом первого элемента ИЛИ, четвертым входом второго триггера и пятым входом первого триггера, четвертый одновибратор, вход которого соединен с вторым выходом устройства сброса, а выход — . с первым входом устройства записи, второй вход которого соединен с выходом счетчика импульсов.