Устройство зарядки источника питания носимого блока портативной радиоаппаратуры

 

Использование: обеспечивает бесконтактное подключение источника питания носимого блока к источнику питания стационарного при зарядке. Сущность изобретения: устройство зарядки содержит стационарный блок 1 и носимый блок 2. Стационарный блок 1 включает в себя преобразователь 3 напряжения, обмотка 4 которого и обмотки связи 5 снабжены сердечником 6. Вход преобразователя 3 напряжения через герконовый переключатель 7 подключен к источнику питания 8. Носимый блок 2 содержит ограничитель-стабилизатор 9, к входу которого подключена обмотка 10, снабженная сердечником 11. Выход ограничителя-стабилизатора 9 через светодиод 12 соединен с аккумулятором 13. Параллельно аккумулятору 13 включена нагрузка 14. Носимый блок 2 содержит также постоянный магнит 15. Корпуса блоков 1 и 2 в области замыкания магнитных потоков сердечников 6 и 11 при зарядке аккумулятора 13 выполнены из неэлектропроводного немагнитного материала. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, предназначено для зарядки источника питания носимого аппарата радиотелефона и может быть использовано для зарядки источников питания (аккумуляторов, батарей) носимых блоков любой портативной аппаратуры.

Известно устройство зарядки источника питания носимого блока портативной радиоаппаратуры, в котором устройство подключения источника питания носимого блока радиоаппаратуры к источнику питания стационарного блока выполнено контактным [1] .

Базовым объектом по предложенному техническому решению является устройство для зарядки источника питания носимого блока портативной аппаратуры, в котором носимым блоком является носимый аппарат радиотелефона.

Это же устройство выбрано прототипом заявленного по числу сходных существенных признаков. Устройство содержит стационарный блок, носимый аппарат и устройство подключения источника питания носимого блока радиоаппаратуры к источнику питания стационарного блока, выполненное в виде электрического разъема.

Недостатком этого устройства, как и других известных устройств зарядки с контактным соединением источников питания носимого и стационарного блоков, являются потери в контактах, ненадежность электрического соединения источников питания, недолговечность устройства, сложность подключения, связанная с необходимостью точного позиционирования разъема.

Целью изобретения является уменьшение потерь энергии, повышение надежности и долговечности устройства, а также упрощение процесса подключения источника питания.

Цель достигается тем, что в устройстве зарядки источника питания носимого блока портативной радиоаппаратуры, содержащем стационарный и носимый блоки, каждый из которых включает в себя источник питания и помещен в соответствующий корпус, а также устройство подключения источника питания носимого блока к источнику питания стационарного, устройство подключения выполнено в виде трансформатора с разъемным сердечником, половина которого с обмоткой, подключенной к источнику питания стационарного блока, размещена в корпусе стационарного блока, а другая половина с обмоткой, соединенной с источником питания носимого блока, расположена в корпусе последнего, при этом стенки корпусов стационарного и носимого блоков в области замыкания магнитной цепи сердечника трансформатора выполнены из неэлектропроводного немагнитного материала.

Преимуществом заявленного устройство является бесконтактное соединение источников питания носимого и стационарного аппаратов при зарядке. Следствием этого является уменьшение электрических потерь, повышение надежности и долговечности устройства, а также упрощение подключения источников питания.

На чертеже приведена структурная схема устройства зарядки источника питания носимого аппарата радиотелефона.

Устройства зарядки источника питания носимого аппарата радиотелефона содержит стационарный блок 1 и носимый аппарат 2 радиотелефона. Стационарный блок 1 включает в себя преобразователь 3 напряжения, обмотки 4 которого и обмотки связи 5 снабжены сердечником 6. Вход преобразователя 3 напряжения через герконовый переключатель 7 подключен к источнику питания 8.

Носимый аппарат 2 радиотелефона содержит ограничитель-стабилизатор 9, к входу которого подключена обмотка 10, снабжена сердечником 11. Выход ограничителя-стабилизатора 9 через светодиод 12 соединен с аккумулятором 13. Параллельно аккумулятору 13 включена нагрузка 14. Носимый аппарат 2 содержит также постоянный магнит 15.

Корпуса стационарного блока 1 и носимого аппарата 2 радиотелефона в области замыкания магнитных потоков сердечников 6 и 11 при зарядке аккумулятора 13 выполнены из неэлектропроводного немагнитного материала, например из ударопрочного полистирола. Толщина D стенки каждого корпуса в указанной области выбирается 0,2-0,3 мм.

Преобразователь 3 напряжения предназначен для преобразования частоты питающего напряжения и выполнен, например, в виде двухтактного транзисторного преобразователя.

Сердечники 6 и 11 выполнены идентичными из ферромагнитного материала, например Ш-образными с шириной S магнитного окна. Соответствующие выступы Ш-образных сердечников 6 и 11 при зарядке аккумулятора 13 соосны и ориентированы навстречу друг другу. Значения зазора L между торцами выступов Ш-образных сердечников 6 и 11 выбирают в интервале 2D ≅L≅ 0,1-0,3D. Минимальное значение зазора L между торцами выступов Ш-образных сердечников 6 и 11 определяется суммой толщин D стенок корпусов стационарного блока 1 и носимого блока 2 радиотелефона. Максимально допустимое значение зазора L определяется из условия резкого возрастания потерь на рассеяние.

Источник питания 8 может представлять собой бортовую или промышленную электрическую сеть, а также может быть выполнен в виде мощной батареи или аккумулятора.

Ограничитель-стабилизатор 9 предназначен для ограничения напряжения зарядки аккумулятора 13 и характеризуется значением U_М1порогового напряжения.

Светодиод 12 предназначен для выпрямления, отсекания и индикации тока при зарядке аккумулятора 13. Светодиод 12 характеризуется максимальным значением U_М2 напряжения. В качестве светодиода 12 может быть использован светодиод АЛ307.

В качестве аккумулятора 13 может быть использован аккумулятор 7D01. Аккумулятор 13 характеризуется максимальным значением U_М3напряжения зарядки. Максимальное значение U_М3 напряжения зарядки аккумулятора 13, максимальное значение U _М2 напряжения светодиода 12 и значение U_М1 порогового напряжения ограничителя-стабилизатора 9 связаны соотношением: UU_M2+U_M3 .

Нагрузка 14 является эквивалентной нагрузкой электрической схемы носимого блока 2 радиотелефона.

Постоянный магнит 15 предназначен для замыкания герконового переключателя 7 при зарядке аккумулятора 13.

Устройство зарядки источника питания носимого аппарата радиотелефона работает следующим образом. Для запуска устройства корпус носимого аппарата 2 устанавливается на корпус стационарного блока 1 так, чтобы замкнулись магнитные потоки сердечников 6 и 11, образуя сердечник электрического трансформатора, первичной обмотки которого является обмотка 4 преобразователя 3 напряжения, а вторичной обмоткой - обмотка 10, подключенная к входу ограничителя-стабилизатора 9 напряжения. При этом зазор L между торцами Ш-образный ферритовых сердечников 6 и 11 определяется из соотношения 2D ≅L≅ 0,1-0,3S. Одновременно при установке корпуса носимого аппарата 2 на корпус стационарного блока 1 поле постоянного магнита 15 замыкает герконовый переключатель 7, и напряжение от источника питания 8 передается к преобразователю 3 напряжения. Преобразователь 3 напряжения осуществляет преобразование питающего напряжения к более высокой частоте. Режим самовозбуждения преобразователя 3 обеспечивается с помощью обмоток 5 обратной связи на сердечнике 6. Напряжение с выхода преобразователя 3 передается с помощью трансформатора, образованного сердечниками 6 и 11 и обмотками 4 и 10, на вход ограничителя-стабилизатора 9. Ограничитель-стабилизатор 9 осуществляет ограничение напряжения зарядки аккумулятора 13 до порогового уровня U_M1 и стабилизацию последнего. Ток зарядки с выхода ограничителя-стабилизатора 9 через светодиод 12 поступает в аккумулятор 13. При этом напряжение на светодиоде 12 характеризуется величиной U_M2. По мере зарядки аккумулятора 13 напряжение на нем повышается. При этом уменьшается напряжение на светодиоде 12. Когда напряжение на аноде светодиода 12 становится близким к катодному, светодиод 12 запирается и свечение его прекращается, индицируя полную зарядку аккумулятора 13. При этом максимальное значение U_M3 напряжения на аккумуляторе 13, максимальное значение U_M3 на светодиоде 12 и значение U_M1 порогового напряжения ограничителя-стабилизатора 9 связаны соотношением UU_M2+U_M3. При полной зарядке аккумулятора 13 ток через ограничитель-стабилизатор 9 прекращается, а следовательно, прекращается ток и через трансфоpматор, образованный сердечником 6 и 11 и обмотками 4 и 10.

При разъединении корпусов стационарного блока 1 и носимого блока 2 радиотелефона происходит размыкание магнитных потоков сердечников 6 и 11. При этом в стационарном блоке 1 герконовый переключатель 7, освобожденный от действия поля постоянного магнита 15, отключает преобразователь 3 напряжения от источника питания 8, а в носимом аппарате 2 начинается разрядка аккумулятора 13 на нагрузку 14.

Запуск устройства зарядки источника питания носимого аппарата радиотелефона может осуществляться и без герконового переключателя 7 и постоянного магнита 15. В этом случае преобразователь 3 напряжения постоянно подключен к источнику питания 8 и в нерабочем режиме находится в заторможенном состоянии. При сближении сердечников 6 и 11 до образования единого магнитного потока (единой магнитной цепи) происходит самовозбуждение преобразователя 3 напряжения, и он из заторможенного состояния переходит в рабочий режим. При этом в обмотке 10 образовавшегося при сближении сердечников 6 и 11 трансформатора наводится напряжение из обмотки 4. (56) 1. Патент Великобритании N 2154395, кл. H 04 B 7/26, 1985.

2. Патент Великобритании N 2159372, кл. H 04 B 7/26, 1985.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ЗАРЯДКИ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ НОСИМОГО БЛОКА ПОРТАТИВНОЙ РАДИОАППАРАТУРЫ, содержащее стационарный и носимый блоки, каждый из которых включает в себя источник питания и помещен в соответствующий корпус, а также блок подключения источника питания носимого блока к источнику питания стационарного блока, отличающееся тем, что, с целью уменьшения энергетических потерь, повышения надежности и долговечности, упрощения процесса подключения источников питания, блок подключения выполнен в виде трансформатора с разъемным сердечником, половина которого с обмоткой, подключенной к источнику питания стационарного блока, размещена в корпусе стационарного блока, а другая половина с обмоткой, соединенной с источником питания носимого блока, расположена в корпусе последнего, при этом стенки корпусов стационарного и носимого блоков в области замыкания магнитной цепи сердечника трансформатора выполнены из неэлектропроводного немагнитного материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1