Универсальное зарядное устройство агат-ц-узу и способ градуировки измерителя напряжения, подключаемого для контроля напряжения на выходе универсального зарядного устройства

 

Использование: для заряда, разряда и подзаряда аккумуляторов и конденсаторов. Сущность изобретения: устройство содержит дифференциальные усилители, светоизлучабщий элемент, резисторы, делитель напряжения, транзистор и усилитель с большим входным сопротивлением. К выходу устройства подключают заряжаемый объект. При протекании тока в цепи объекта светоизлучающий элемент горит. Яркость свечения элемента зависит от величины тока объекта. Процесс осуществляется автоматически. 2 с. и 14 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в различных устройствах, машинах, процессах. Основной областью применения устройства является заряд, разряд, подзаряд аккумуляторов и аккумуляторных батарей, конденсаторов и конденсаторных батарей. Может также применяться в технологических процессах, где необходимо пропускать заданный электрический ток.

Известно устройство для заряда аккумуляторных батарей [1] которое является сложным в изготовлении и управлении обладает узкой областью использования.

Наиболее близким к предложенному является устройство для заряда аккумуляторных батарей [2] которое также является сложным в изготовлении и обладает узкой областью использования.

Целью изобретения является упрощение конструкции зарядно-разрядных устройств, расширение области использования, увеличение динамического диапазона напряжений, до которых может заряжаться объект, простота управления и изготовления.

Цель достигается тем, что универсальное зарядное устройство содержит источник опорного напряжения, ограничитель тока, источник питания (ИП), дополнительный источник питания (ДИП) и отличается тем, что содержит первый дифференциальный или операционный усилитель, выход которого соединен через токоограничивающий резистор или повторитель, или эмиттерный повторитель напряжения с первым источником света и с входом первого делителя напряжения, подключенного к земляной шине (общей точке схемы), при этом выход первого делителя напряжения соединен с неинвертирующим входом второго дифференциального или операционного усилителя, выход которого соединен с базой первого транзистора, эмиттер первого транзистора соединен с инвертирующим входом второго усилителя и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с земляной шиной, причем в качестве первого резистора может использоваться постоянный, переменный или управляемый напряжением резистор, коллектор транзистора соединен для транзистора n-p-n-типа с плюсом первого ДИП. т. е. не связанного с ИП дифференциальных или операционных усилителей, а для транзистора р-n-p-типа с минусом первого ДИП, второй полюс первого ДИП для транзистора n-p-n-типа соединен с катодом одного диода или с катодами нескольких соединенных между собой параллельно диодов, для транзистора р-n-p-типа с анодом одного диода или с анодами нескольких соединенных между собой параллельно диодов, второй вывод диода или вторые выводы диодов соединены с выходом зарядного устройства, выход зарядного устройства непосредственно или через второй делитель напряжения, подключенный к земляной шине, соединен с входом усилителя с большим входным сопротивлением или повторителя напряжения, выход усилителя с большим входным сопротивлением или повторителя напряжения соединен с неинвертирующим входом первого усилителя, на инвертирующий вход первого усилителя подано опорное напряжение, подвергаемый заряду или разряду объект подключен может быть через ключевой элемент между выходом устройства и земляной шиной.

Кроме того, устройство отличается тем, между его выходом и земляной шиной подключена электрическая цепь, состоящая из последовательно соединенных диода, резистора и источника света, при этом для транзистора n-p-n-типа диод обращен в сторону выхода анодом, а для транзистора р-n-p-типа катодом, и источник света включен таким образом, что загорается при прохождении по диоду электрического тока.

Устройство отличается тем, что между его выходом и земляной шиной дополнительно может быть через диод подключена нагрузка, а также тем, что между его выходом и земляной шиной подключается одна или несколько параллельно соединенных цепей, состоящих из последовтаельно соединенных диода, резистора, при этом для транзистора n-p-n-типа диоды обращены в сторону выхода анодами, а для транзистора р-n-p-типа катодами.

Устройство отличается и тем, что добавлено ключевое устройство, первый вывод которого соединен с выходом устройства, при этом выводы параллельно соединенных цепей, состоящих из последовательно соединенных резистора и диода, которые соединены с выходом устройства, отсоединены от выхода и подсоединены к второму выводу ключевого устройства, конец нагрузки, который соединен с выходом устройста, отсоединен от выхода и подсоединен может быть через диод к второму выводу ключевого устройства, причем по крайней мере в одну из цепей, состоящих из диода и резистора, последовательно с ними может быть включен источник света таким образом, что он загорается при прохождении по этой цепи электрического тока.

Устройство отличаетсчя также тем, что выход второго усилителя соединен с базой первого транзистора через повторитель напряжения или эмиттерный повторитель, коллектор или коллекторы которого соединены с соответствующим полюсом соответстующего ИП, тем, что в него введены второй, третий,n-й транзисторы одинакового типа с первым транзистором, базы, эмиттеры, коллекторы которых соответственно соединены с базой, эмиттером, коллектором первого транзистора.

Устройство отличается тем, что в него введены второй, третий,n-й транзисторы одинакового типа с первым транзистором, базы, эмиттеры, которых соответственно соединены с базой, эмиттером, первого транзистора, а также второй, третий,n-й ДИП, при этом первый соответствующий полюс каждого из них соединен с коллектором соответствующего транзистора, а второй полюс с вторым полюсом первого ДИП.

Устройство отличается тем, что вместо первого резистора между эмиттером первого транзистора и земляной шиной включены параллельно несколько электрических цепей, состоящих из последовательно включенных ключевого элемента и резистора, причем в каждый момент времени или не замкнут ни один ключевой элемент, или замкнут один или несколько из них.

Устройство отличается тем, что выход зарядного устройства соединен непосредственно или через повторитель напряжения с неинвертирующим входом первого усилителя, а делитель напряжения и усилитель с большим входным сопротивлением отсутствуют.

Устройство отличается тем, что для контроля напряжения на выходе включен измеритель или индикатор напряжения, тем, что для контроля напряжения на нагрузке к ней подключен измеритель напряжения, и тем, что между выходом усилителя с большим входным сопротивлением или повторителя напряжения и земляной шиной включен измеритель напряжения, имеющий возможность изменять индицируемое показание измеряемого напряжения на входе в А раз как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения (измеритель напряжения), или включен индикатор напряжения, состоящий из преобразователя напряжение ток или напряжение-напряжение с соответственно индикатором тока или напряжения, при этом измеритель напряжения или индикатор напряжения проградуирован в единицах напряжения на выходе устройства.

Устройство отличается тем, что между эмиттером транзистора и земляной шиной для контроля протекающего через первый резистор тока включен измеритель напряжения, имеющий возможность изменять индицируемое показание измеряемого напряжения на входе в А раз как в сторону уменьшения. так и в сторону увеличения (измеритель напряжения), или включен индикатор напряжения, состоящий из преобразователя напряжение ток или напряжение- напряжение с индикатором тока или напряжения, при этом измеритель напряжения или индикатор напряжения проградуирован в единицах тока, протекающего через первый резистор, а также тем, что один, несколько или все транзисторы могут быть составными.

Способ градуировки измерителя напряжения, подключаемого для контроля напряжения на выходе универсального зарядного устройства к выходу усилителя с большим входным сопротивлением или повторителя напряжения отличается тем, что вместо объекта, подвергаемого заряду, подключают резистор R, отключают нагрузку, если она имелась, на инвертирующий вход первого усилителя подают максимально возможное или близкое к нему опорное напряжение V_оп соответствующего знака, подключают к выходу измеритель напряжения, регулировкой величин резистора R и/или резистора, подключаемого между эмиттером первого транзистора и земляной шиной, и/или изменением V_оп добиваются показаниями измерителя напряжения на выходе, равного максимально возможному V_мах или близкого к нему в требуемом динамическом диапазоне выходных напряжений, после этого измеритель напряжения или индикатор напряжения с помощью раположенного в них регулирующего элемента для данного диапазона регулируют так, чтобы их индицирующее устройство показывало величину напряжения V_мах, совпадающую с показанием выставленого напряжения на выходе зарядного устройства. Такую операцию повторяют для каждого диапазона, используя свой регулирующий элемент. После этого подключенный вместо заряжаемого объекта резистор отключают, а нагрузку, если таковая имеется, и подвергаемый заряду, разряду или пропусканию по нему тока объект подключают.

На фиг. 1-5 показаны варианты исполнения универсального зарядного устройства; на фиг. 6, 7 и 8 варианты объектов, подвергаемых заряду-разряду: 6 и 7 аккумуляторные батареи, 8 конденсаторная батарея; на фиг. 9 изображен частный пример комплексной нагрузки, которая подключается тем или иным способом параллельно объекту, подвергаемому заряду или разряду, и которая, имея в общем случае комплексную величину, имеет ярко выраженную нескомпенсированную индуктивность (например, представляет собой обмотку электрического двигателя, который запитывается от аккумуляторной батареи и имеет нескомпенсированную индуктивность); на фиг. 10 вариант эмиттерного повтрителя,который используется для повышения нагрузочной способности зарядного устройства; на фиг. 11 вариант индикатора напряжения на выходе устройства, который вследствие простоты и удобства можно использовать в устройстве.

На фиг. 1-5 1-дифференциальный или операционный усилитель, 2 светоизлучающий элемент, 3 токоограничивающий резистор, 4 и 5 резисторы, образующие делитель напряжения, 6 дифференциальный или операционный усилитель, 7 обычный или составной транзистор, 8 токоограничивающий резистор, в качестве которого может быть использован постоянный, переменный или управляемый напряжением резистор, причем резисторов 8 может быть несколько, они соединены параллельно и могут быть соединены с эмиттером транзистора 7 или земляной шиной через ключевые элементы, 9 и 10 резисторы, образующие делитель напряжения, 11 усилитель с большим входным сопротивлением или эмиттерный повторитель, причем усилитель 11 может иметь коэффициент усиления К большим единицы, равным единице и меньшим единицы, при этом усилитель с К>1 используется для получения возможно меньших, а с К<1 возможно больших выходных напряжений при том же самом значении опорного напряжения, подаваемого на инвертирующий вход усилителя 1, 12 диод или другой вентильный элемент, защищающий заряжаемый объект 14 от быстрого разряда и транзистор 7 от повреждения. 13 дополнительный источник напряжения постоянного (выпрямленного) напряжения, который может быть пульсирующим, одной полярности. 14 объект, подвергаемый заряду-разряду, 15 ключевые элементы (фиг. 2) через которые может подключаться один или несколько резисторов 8, 16 светоизлучающий элемент, который вместе с диодом 17 и резистором 18 составляет цепь сигнализации о неправльном включении аккумулятора и других перегрузках. 19 повторитель напряжения или эмиттерный повторитель (фиг. 3), 20 ключевое устройство (фиг. 4), отключающее нагрузку 21 от объекта 14. 22 ДИП (фиг. 5) не связанные с ИП дифференциальных, операционных усилителей и источника опорного напряжения.

На фиг. 6 и 7 ε₁, ε₂, ε₃ ЭДС аккумуляторов. На фиг. 8 С₁, С₂ емкость элементов. На фиг. 9 Z_н комплексная величина нагрузки; на фиг. 11 23 дифференциальный или операционный усилитель, 24 транзистор, 25 токоограничивающий резистор, 26 резистор обратной связи, который может быть постоянным, переменным, управляемым напряжением.

Универсальное зарядное устройство АГАТ-Ц-УЗУ (фиг. 1) содержит источник опорного напряжения (не показан), который формирует напряжение V_оп=V_оп(t), которое подается на инвертирующий вход дифференциального или операционного усилителя 1 (в качестве него может использоваться делитель напряжения, на фиг. 4 элемент 22', или любой другой источник напряжения), регулятор тока заряда, выполненный на элементах 6, 7, 8, 13, ИП элементов элементов 1, 6 и может быть источника опорного напряжения. ДИП 13, который по отношению к ИП элементов 1,6 является плавающим, т.е. не связан с ИП элементов 1,6, и содержит первый дифференциальный или операционный усилитель 1, выход которого соединен с первым источником 2 света через токоограничивающий резистор 3 или повторитель напряжения (не показан) и с входом делителя напряжения из резисторов 4 и 5, хотя в качестве делителя может использоваться и усилитель с регулируемым или нерегулируемым коэффициентом усиления, меньшим единицы, подключенного к земляной шине (общей точке схемы). Выход делителя напряжения соединен с неинвертирующим входом второго дифференциального или операционного усилителя 6, выход которого соединен с базой транзистора 7. Эмиттер транзистора 7 соединен с инвертирующим входом усилителя 6 и первым выводом резистора 8, второй вывод которого соединен с земляной шиной, причем в качестве резистора 8 может использоваться постоянный, переменный или управляемый напряжением резистор. Коллектор транзистора 7 соединен для транзистора n-p-n-типа с плюсом первого ДИП 13, не связанного с ИП дифференциальных или операционных усилителей, а для транзистора p-n-p-типа с минусом первого ДИП. Второй полюс первого ДИП 13 для транзистора 7 n-p-n-типа соединен с катодом одного диода или с катодами нескольких соединенных между собой параллельно диодов 12, для транзистора 7 p-n-p-типа с анодом одного диода или с анодами нескольких соединенных между собой параллельно диодов 12. Второй вывод диода или вторые выводы диодов 12 соединены с выходом зарядного устройства, который обозначен клеммой с V_вых. Выход зарядного устройства через делитель напряжения из резисторов 9 и 10, подключенный к земляной шине, непосредственно соединен с входом усилителя 11 с большим входным сопротивлением или повторителя напряжения. Выход усилителя с большим входным сопротивлением или повторителя напряжения соединен с неинвертирующим входом первого усилителя 1, на инвертирующий вход которого подается опорное напряжение v_оп. Подвергаемый заряду или разряду объект 14 подключен между выходом устройства и земляной шиной.

Устройство по фиг. 2, кроме того, включает электрическую цепь, которая подключена между выходом устройства и земляной шиной и состоит из последовательно соединенных диода 17, резистора 18 и источника 16 света, при этом для транзистора 7 n-p-n-типа диод 17 обращен в сторону выхода анодом, а для транзистора 7 p-n-p-типа катодом и источник 16 света включен таким образом, что загорается при прохождении по диоду 17 диэлектрического тока.

Устройство по фиг. 4 и 5 отличается тем, что между его выходом и земляной шиной подключена нагрузка 21.

Устройство отличается тем, что между его выходом и земляной шиной подключена нагрузка 21.

Устройство отличается тем, что между его выходом и земляной шиной подключается одна или несколько параллельно соединенных цепей (не показаны), состоящих из последовательно соединенных диода и резистора, при этом для транзистора 7 n-p-n-типа диоды обращены в сторону выхода анодами, а для транзистора 7 p-n-p-типа катодами.

Устройство отличается тем, что добавлено ключевое устройство 20, первый вывод которого соединен с выходом устройства. Выводы параллельно соединенных цепей, состоящих из последовательно соединенных резистора и диода, подсоединены со стороны выхода устройства к второму выводу ключевого устройства 20. Конец нагрузки 21 со стороны выхода устройства подсоединен через диод к второму выводу ключевого устройства, при этом по крайней мере в одну из цепей, состоящих из диода и резистора, последовательно с ними включен источник 16 света (фиг. 4 и 5). таким образом, что он загорается при прохождении по этой цепи электрического тока.

Устройство по фиг. 3 отличается тем, что выход второго усилителя 6 соединен с базой первого транзистора через повторитель напряжения или эмиттерный повторитель 19, коллектор или коллекторы которого соединены с соответствующим полюсом соответствующего ИП. Пример эмиттерного повторителя в качестве элемента 19 показан на фиг. 10.

Устройство по фиг. 4 отличается тем, что в него введены второй, третий, n-й транзисторы 7 одинакового типа с первым транзистором, базы, эмиттеры, коллекторы которых соответственно соединены с базой, эмиттером, коллектором первого транзистора.

Устройство по фиг. 5 отличается тем, что в него введены второй, третий, n-й транзисторы 7 одинакового типа с первым транзистором, базы, эмиттеры которых соответственно соединены с базой, эмиттером первого транзистора, а также второй, третий,n-й ДИП 22, при этом первый соответствующий полюс каждого из них соединен с коллектором соответствующего транзистора, а второй полюс с вторым полюсом первого ДИП 13.

Устройство по фиг. 2 отличается тем, что вместо первого резистора между эмиттером первого транзистора и земляной шиной включены параллельно несколько электрических цепей, состоящих из последовательно включенного ключевого элемента 15 и резистора 8 причем, в каждый момент времени или не замкнут ни один ключевой элемент, или замкнут один или несколько из них.

Устройство отличается тем, что его выход соединен непосредственно или через повторитель напряжения с неинвертирующим входом первого усилителя не показан, а делитель напряжения и усилитель с большим входным сопротивлением отсутствуют.

Устройство отличается тем, что для контроля напряжения, на выходе включен измеритель напряжения (не показан).

Устройство отличается тем, что между выходом усилителя 11 с большим входным сопротивлением или повторителя напряжения и земляной шиной включен измеритель напряжения, имеющий возможность изменять индицируемое показание измеряемого напряжения на входе в А раз, как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения (измеритель напряжения), или включен индикатор напряжения, состоящий из преобразователя напряжение ток или напряжение напряжение с соответственно индикатором тока или напряженияпри этом измеритель напряжения или индикатор напряжения проградуирован в единицах напряжения на выходе устройства (вследствие очевидности на фигурах не показан). Пример преобразователя напряжение ток показан на фиг. 11.

Устройство отличается тем, что один, несколько или все транзисторы 7 могут быть составными.

Так как для контроля напряжения на заряжаемом, разряжаемом объекте 14, например для контроля степени заряженности аккумуляторной батареи (или напряжения на выходе устройства), устройство может содержать индикатор напряжения с возможностью замера не более 5 В, в то время как напряжение на выходе может быть, например, 800 В, то измеритель должен быть проградуирован в значениях напряжения на выходе. В этом случае наиболее удобным для индикации напряжения является преобразователь напряжение ток, изображенный на фиг. 11. Но он должен быть проградуирован. Причем вследствие вероятности большого динамического диапазона необходима градуировка индикатора (измерителя) напряжения в каждом поддиапазоне. В связи с этим предлагается способ градуировки.

Способ градуировки измерителя напряжения, подключаемого для контроля напряжения на выходе универсального зарядного устройства к выходу усилителя с большим входным сопротивлением или повторителя напряжения, отличается тем, что вместо объекта, подвергаемого заряду, подключают резистор R, отключают нагрузку, если она имелась, на инвертирующий вход первого усилителя подают максимально возможное или близкое к нему опорное напряжение V_оп соответствующего знака, подключают к выходу измеритель напряжения, регулировкой величин резистора R и/или резистора, подключаемого между эмиттером первого транзистора и земляной шиной, добиваются показания измерителя напряжения на выходе, равного максимального возможному V_мах или близкого к нему в требуемом динамическом диапазоне выходных напряжений, после этого измеритель напряжения или индикатор напряжения с помощью расположенного в них регулирующего элемента для данного диапазона регулируют так, чтобы их индицирующее устройство показывало величину напряжения V_мах, совпадающую с показанием выставленного напряжения на выходе зарядного устройства. Такую операцию повторяют для каждого диапазона, используя свой регулирующий элемент. После этого подключенный вместо заряжаемого объекта резистор отключают, а нагрузку, если таковая имеется, и подвергаемый заряду, разряду или пропусканию по нему тока объект подключают.

Работу устройства характеризуют следующие ниже соотношения. Величины сопротивлений для резисторв 4, 5, 8, 9, 10, (фиг. 1) обозначают соответственно R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, величну насыщения выходного напряжения дифференциального или операционного усилителя V_пит, максимальное значение напряжения питания ДИП V_доп, величину опорного напряжения V_оп, величину выходного напряжения V_вых, величины напряжений на выходе первого делителя 4,5-V_а, на выходе второго делителя 8,9 V_в, максимальное напряжение на выходе первого усилителя V₁, второго V₂, коэффициент усиления усилителя 11 К. Обозначают внутреннее сопротивление объекта, подвергаемого заряду, разряду R_вн, его ЭДС V_об, ток, протекающий по нему, r_об, полный ток, протекающий через ДИП 13, I. Обозначают V_дип величину напряжения на клеммах ДИП 13, внутреннюю (собственную) ЭДС объекта 14 или напряжение на нем, как E.

Тогда при пренебрежении ответвлением тока в нагрузку 21 (что можно добиться отключением ее или включением последовательно с ней соответствующим образом диода), пренебрежении током во втором делителе напряжения (что можно добиться, подбирая большие величины резисторов 9 и/или 10 большое входное сопротивление усилителя, если он используется в качестве второго делителя) и при условии, что транзистор(ы) 7 не находится в насыщенном состоянии (для чего нужно выбрать достаточно большое значение V_дип) можно показать, что I_об=V_a/R₃; (1) K₁=V_a/V₁=R₁/(R₁+R₂); (2) I_об=V₁* K₁/R₃; (3) V_оп=V_в ˙ К (4) К₂=V_в/V_вых=R₄/(R₄+R₅); (5) V_вых=V_оп/K₂/K; (6) I_об=(V_вых-Е)/R_вн (7) Из вышеприведенных сосотношений следует, что изменением параметров, см. (3), можно ограничить и задать любой ток I_об, протекающий через объект 14, и задать любое выходное напряжение V_вых.см. (6) (для этого нужно позаботится о требуемой мощности элементов 7, 19 о величине V_дип и о максимальной величине напряжения, которое смогут выдержать транзисторы 7). При этом ток, протекающий через объект удовлетворяет условию (3) до тех пор, пока он не начнет противоречить условию (7). Условие (7) определяет ток в данный момент, а условие (3) максимальный ток, который может протекать. Например, при заряде аккумуляторной батареи, если выставлено V_вых равным ее номинальному значению в полностью заряженном состоянии, ее ЭДС Е непрерывно возрастает, а ток при условии постоянства R_вн максимальной величине, определяемой выражением (3), уменьшается до величины (7).

Устройство по фиг. 1 работает следующим образом.

К выходу устройства подключают объект 14, подвергаемый заряду, разряду или действию тока. На неинвертирующий вход усилителя 1 подается опорное напряжение V_оп соответствующего знака. При этом по объекту 14 начинает протекать ток, ограничиваемый максимальной величиной (3) (при условии, что ток согласно равенству (7) больше, чем ток согласно выражению (3), в противном случае ток ограничивается величиной (7), а напряжение на выходе устанавливается согласно выражению (6). При протекании в цепи объекта тока на выходе усилителя 1 присутствует напряжение и светоизлучающий элемент 2 горит, сигнализируя о наличии протекающего тока. При этом яркость его свечения связана с величиной тока I_об, которая в любой момент должна быть равна величине (7). Так как величина (7) с увеличением Е уменьшается, то уменьшается и свечение элемента 2, что сигнализирует о приближении Е к V_вых. Диод 12 не дает разряжаться объекту через ДИП 13 при отключении питания зарядного устройста. Небольшой разряд (при отключенной нагрузке) происходит через вход второго делителя напряжения, но им можно пренебречь (если его входное сопротивление выбрать большим).

Устройство по остальным пунктам работает аналогично за исключением следующих моментов.

К выходу устройства может быть подключена нагрузка 21, на которую одновременно с зарядом может разряжаться объект 14. При этом, чтобы ток I_об не ответвлялся в нее, можно последовательно с ней соответствующим образом включить диод.

В устройство может подключаться источник 16 света с диодом 17 и резистором 18, который загорается при неправильной полярности подключения объекта 14 или обратном выбросе тока с индуктивности нагрузки 21.

В устройство может быть добавлен ключевой элемент 20, с помощью которого нагрузка 21в нужный момент может быть подключена, отключена к выходу устройства, к которому одновременно подсоединен объект 14, например, в электровозах, в троллейбусах.

Для получения больших токов заряда транзисторы 7, могут быть выполнены составными и/или объединены в параллель (фиг. 4). Кроме того, могут быть добавлены другие ДИП 22 и соответственно включены в параллель с транзисторами 7 (фиг. 5). При этом для нормальной работы необходимо позаботится о подключении повторителя 19 соответствующей мощности.

Для защиты устройства и/или для нормальной его работы от выбросов напряжения с нагрузки могут быть введены в соответствующие места демпфирующие цепи из диодов и резисторов.

Для получения зарядного устройства с возможностью контроля за токами и напряжениями в устройстве предусмотрено подключение в соответствующие точки относительно земляной шины измерителя или индикатора тока или напряжения. Возможность просто и относительно земляной шины осуществить одновременное измерение тока и напряжения и возможное управление ими позволяют связать зарядное устройство с ЭВМ и создать установку, которая бы проводила процессы заряда и разряда по программе.

Для контроля величины протекающего в зарядном устройстве тока к нему между эмиттером и земляной шиной подключают измеритель напряжения. Величину тока определяют делением измеренного напряждения на величину сопротивления, подключенного между эмиттером транзистора и земляной шиной.

Так как, например, при заряде аккумуляторной батареи в устройстве можно добится пренебрежительно малого разряда объекта при отключении питания и заряд практически прекращается автоматическим образом по достижении оптимального значения (см. равенство (7)), то при соответствующей надежности устройства подзаряд может осуществляться без соответствующего контроля времени заряда.

Изменение соотношений (1)-(7) при подключенной нагрузке и других добавлениях не составляет труда.

Способ заключается в градуировке подключаемых измерителей или индикаторов напряжения, подсоединяемых в соответствующую точку зарядного устройства для контроля напряжения на выходе объекта заряда, разряда.

Таким образом. универсальное зарядное устройство может быть использовано для заряда, разряда различных объектов, нагруженных постоянно или в отдельные моменты времени и ненагруженных, в большом динамическом диапазоне, осуществлять различные процессы автоматического заряда, разряда, в том числе программным образом.

Формула изобретения

1. Универсальное зарядное устройство АГАТ-Ц-УЗУ, содержащее источник опорного напряжения, регулятор тока заряда, источник питания элементов устройства, дополнительный источник питания, отличающееся тем, что оно содержит первый дифференциальный или операционный усилитель, выход которого соединен через токоограничивающий резистор, или повторитель напряжения, или через эмиттерный повторитель с первым источником света и входом первого делителя напряжения, подключенного к земляной шине, выход первого делителя напряжения соединен с неинвертирующим входом второго дифференциального или операционного усилителя, выход которого соединен с базой первого транзистора, эмиттер первого транзистора соединен с инвертирующим входом второго усилителя и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с земляной шиной, причем в качестве первого резистора может использоваться постоянный, переменный или управляемый напряжением резистор, коллектор транзистора соединен для транзистора p-n-p-типа с минусом первого дополнительного источника питания, не связанного с источником питания дифференциальных или операционных усилителей, а для транзистора n-p-n-типа с плюсом первого дополнительного источника питания, оставшийся полюс первого дополнительного источника питания соединен для транзистора p-n-p-типа с анодом одного диода или анодами нескольких соединенных между собой параллельно диодов, для транзисторов n-p-n-типа с катодом одного диода или катодами нескольких соединенных между собой параллельно диодов, второй вывод или вторые выводы диодов соединены с выходом зарядного устройства, выход зарядного устройства непосредственно или через второй делитель напряжения, подключенный к земляной шине, соединен с неинвертирующим входом первого усилителя или с входом усилителя с большим входным сопротивлением или повторителя напряжения, выход усилителя с большим входным сопротивлением или повторителя напряжения соединен с неинвертирующим входом первого усилителя, на инвертирующий вход первого усилителя подано опорное напряжение, а подвергаемый заряду-разряду объект подключен между выходом устройства и земляной шиной.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что между выходом устройства и земляной шиной подключена электрическая цепь, состоящая из последовательно соединенных диода, резистора и источника света, при этом для транзистора n-p-n-типа диод обращен в сторону выхода анодом, а для транзистора p-n-p-типа катодом, и источник света включен так, что он загорается при прохождении по диоду электрического тока.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что между выходом устройства и земляной шиной дополнительно через диод подключена нагрузка.

4. Устройство по пп.1 3, отличающееся тем, что между выходом и земляной шиной подключается одна или несколько параллельно соединенных цепей, состоящих из последовательно соединенных диодов, резистора, при этом для транзистора n-p-n-типа диоды обращены в сторону выхода анодами, а для транзистора p-n-p-типа катодами.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что добавлено ключевое устройство, первый вывод которого соединен с выходом устройства, выводы параллельно соединенных цепей, состоящих из последовательно соединенных резистора и диода, подсоединены со стороны выхода устройства к второму выводу ключевого устройства, а конец нагрузки со стороны выхода устройства также подсоединен через диод к второму выводу ключевого устройства, при этом по крайней мере в одну из цепей, состоящих из диода и резистора, последовательно с ними может быть включен источник света так, что он загорается при прохождении по этой цепи электрического тока.

6. Устройство по пп.1 5, отличающееся тем, что выход второго усилителя соединен с базой первого транзистора через повторитель напряжения или эмиттерный повторитель, коллектор или коллекторы которого соединены с соответствующим полюсом соответствующего источника питания.

7. Устройство по пп.1 6, отличающееся тем, что введены второй, третий, n-й транзисторы одинакового типа с первым транзистором, базы, эмиттеры, коллекторы которых соответственно соединены с базой, эмиттером, коллектором первого транзистора.

8. Устройство по пп.1 7, отличающееся тем, что введены второй, третий, n-й транзисторы одинакового типа с первым транзистором, базы, эмиттеры которых соответственно соединены с базой, эмиттером первого транзистора, введены второй, третий, n-й дополнительные источники питания, при этом первый соответствующий полюс каждого из них соединен с коллектором соответствующего транзистора, а второй полюс соединен с вторым полюсом первого дополнительного источника питания.

9. Устройство по пп.1 8, отличающееся тем, что вместо первого резистора между эмиттером первого транзистора и земляной шиной включены параллельно несколько электрических цепей, состоящих из последовательно включенного ключевого элемента и резистора, причем в каждый момент времени или не замкнут ни один ключевой элемент, или замкнут один или несколько из них.

10. Устройство по пп. 1 8, отличающееся тем, что выход зарядного устройства соединен непосредственно или через повторитель напряжения с неинвертирующим входом первого усилителя, а делитель напряжения и усилитель с большим входным сопротивлением отсутствуют.

11. Устройство по пп.1 10, отличающееся тем, что для контроля напряжения на выходе включен измеритель или индикатор напряжения.

12. Устройство по пп.1 10, отличающееся тем, что для контроля напряжения на нагрузке к ней подключен измеритель напряжения.

13. Устройство по пп.1 9, отличающееся тем, что между выходом усилителя с большим входным сопротивлением или повторителя напряжения и земляной шиной включен измеритель напряжения, имеющий возможность изменять индицируемое показание измеряемого напряжения на входе в А раз, как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения, или включен индикатор напряжения, состоящий из преобразователя напряжение ток или напряжение напряжение, с соответственно индикатором тока или напряжения, при этом измеритель напряжения или индикатор напряжения проградуированы в единицах напряжения на выходе устройства.

14. Устройство по пп.1 9, отличающееся тем, что между эмиттером транзистора и земляной шиной для контроля протекающего через первый резистор тока включен измеритель напряжения, имеющий возможность изменять индицируемое показание измеряемого напряжения на входе в А раз, как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения, или включен индикатор напряжения, состоящий из преобразователя напряжение ток или напряжение напряжение, с соответственно индикатором тока или напряжения, при этом измеритель напряжения или индикатор напряжения проградуированы в единицах тока, протекающего через первый резистор.

15. Устройство по пп.1 -10, отличающееся тем, что один, несколько или все транзисторы могут быть составными.

16. Способ градуировки измерителя напряжения, подключаемого для контроля напряжения на выходе универсального зарядного устройства к выходу усилителя с большим входным сопротивлением или повторителя напряжения по пп.1 9, отличающийся тем, что вместо объекта, подвергаемого заряду, подключают резистор R, отключают нагрузку, если она имелась, на инвертирующий вход первого усилителя подают максимально возможное или близкое к нему опорное напряжение U_оп соответствующего знака, подключают к выходу измеритель напряжения, регулировкой величин резистора R и/или резистора, подключаемого между эмиттером первого транзистора и земляной шиной, и/или изменением U_оп добиваются показания измерителя напряжения на выходе, равного максимально возможному U_max или близкого к нему в требуемом динамическом диапазоне выходных напряжений, после этого измеритель напряжения или индикатор напряжения с помощью расположенного в них регулирующего элемента для данного диапазона регулируют так, чтобы их индицирующее устройство показывало величину напряжения U_max, совпадающую с показанием выставленного напряжения на выходе зарядного устройства, такую операцию повторяют для каждого диапазона, используя свой регулирующий элемент, после этого подключенный вместо заряжаемого объекта резистор отключают, а нагрузку, если таковая имеется, и подвергаемый заряду, разряду или пропусканию по нему тока объект подключают.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11