Счетчик ампер-часов

(56) Авторское свидетельство СССРВ 892308, кл, О 01 В 11(34, 1980.(57) Изобретение может быть исполь-.зовано в системах энергопитанияпостоянного тока. Цель изобретения -повышение надежности работы за счетанализа начального состояния аккумуляторной батареи. Устройство содержит источник 1 питания с исполнительным устройством и балластнойнагрузкой, шунт 2, аккумуляторнуюбатарею 3, усилитель 4 постоянноготока, 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 триг. гер 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.а12Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах энергопитания постоянного тока,Цель изобретения - повьппение надежности работы счетчика ампер-часов за счет анализа начального состояния аккумуляторной батареи.На чертеже представлена структурная схема счетчика ампер-часов.Счетчик ампер-часов включаетисточник 1 питания с исполнительным устройством и.балластной нагрузкой, подключенный через шунт 2к аккумуляторной батарее 3, усилитель 4 постоянного тока, преобразователь 5 напряжение-частота,двоичный счетчик 6 с входами 7 и 8сброса, первая 9, вторая 1 О и третья 11 схемы совпадения, реверсивный счетчик 12 с входами 13 и 14сброса и записи, соответственно,дешифраторы 15 и 16 состояний счетчика 12, анализатор 17 начальногосостояния аккумуляторной батареис входами 18 и 19, устройство 20 записи, устройство 21 сброса, первыйтриггер 22 с входами 23-27 и выходами 28 и 29, второй триггер 30 свходами 31-34 и выходом 35, третийтриггер 36, знаковый триггер 37,первый 38 и второй 39 одиовибраторы,элемент ИЛИ 40.Анализатор 17 включает в себя компаратор 41 напряжения, одновибраторы 42 и 43, элементы НК 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 черезшунт 2 к второму входу источника 1питания, входы усилителя 4 постоянного тока подключены параллельно шунту 2, выход усилителя 4 подключенк последовательно включенным преобразователю 5 напряжение - частота, счетчику 6 импульсов, устройству 20 записи и реверсивному счетчику 12 импульсов а также к последовательно включенным знаковому триггеру 37, первому одновибратору 38,первому элементу ИЛИ 40, второму одновибратору 39, третьему триггеру36, третьей схеме 11 совпадения и кпервому триггеру 22, первый и второй выходы которогоподключены к входам первой 9 и второй 10 схем совпа 1654 2дения, вторые входы которых подклю-чены к выходу счетчика 6 импульсов,а выходы которых подключены к счетным входам реверсивного счетчика 12, 5выходы которого подключены к дешифраторам 15 и 16 состояний, выходпервого дешифратора 15 состоянийподключен к пятым входам 27 и 34триггеров 22 и 30, выход дешифрато- О ра 1 б подключен к первому входу 23триггера 22 и к первому входу устройства 21 сброса, первый выход которого подключен к входу 19 анализатора 17, второй выход - к входу7 счетчика 6 и входу 13 счетчика 12импульсов, кроме того, выход устройства 20 записи подключен к второму входу третьего триггера 36 и .первому входу 3 второго триггера30, входу 8 сброса счетчика 6 и кчетвертому 26 входу триггера 22,вход второго одновибратора 39 подключен к второму входу третьей схемы 11 совпадения, выход 28 первоготриггера 22 подключен к первому управляющему входу источника 1 питания, второй управляющий вход которого подключен к выходу 35 второго триггера 30. Вход 18 анализато-, ЗОра 7 является первым входом компаратора 41, второй вход которогоподключен к входной клемме счвтчика ампер-часов, выход компаратора41 подключен М последовательновключенным элементу НЕ 45,элементу З 5 И 47 и входу 33 триггера 30, а также к последовательно включенным элементу И 46, элементу ИЛИ 48 и к вто"рому входу элемента ИЛИ 40, и кроме того,к входу одновибратора 43, 40 выход которого подключен к второмувходу устройства 21 сброса, выходэлемента ИЛИ 48 подключен к входу32 триггера 30 и к входу 25 триггера 22. Вход 19 анализатора 17 яв ляется входами элемента НЕ 44 и одновибратора 42, выход которого подключен к второму входу устройства20 записи, а выход элемента НЕ 44подключен к вторым входам элементов 5 О И 46 и 47.Счетчик ампер-часов работаетследующим образом.При включении питания счетчикаампер-часов устройство 21 вырабаты вает в начальный момент импульссброса, который подается с одногоиз его выходов на входы 7 и 3 сброса счетчиков 6 и 12, устанавливая1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 их в нулевое состояние, а с другого 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 У,и т.е. батарея 3 либо полностью разряжена, либо недопустима работа ее на разряд, на выходе компаратора 41 устанавливается высокий уровень напряжения.Анализатор 17 и устройство 20 оценивают три возможных состояния батареи. 3: нулевой, полной и частичной емкости.ри нулевой емкости батареи 3импульс с выхода элемента НЕ 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 источникупитания для ее заряда, а счетчики 6 и 12 устанавливаотся 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 подсчитываот 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 схемане срабатывает. Это необходимо для того, чтобы после разряда батареи возвращать импульсом с одновибратора 38 триггер 22 в положение, обеспечивающее счетчику 12 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 времяна выходе счетчика 6 появляетсяимпульс, который поступает на второй вход устройства 20, первь 1 й входкоторого подключен к одновибратору42. Если в момент прихода импульсасо счетчика 6 на втором входе устройства 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 ф 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 "О", 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, 1211654устанавливающий на выходе триггера36 высокий уровень напряжения.Так как импульс с одновибратора 38приходит раньше, чем появится высокий уровень на выходе триггера,схема 1 совпадения не срабатывает,триггер 22 не изменяет свое состояние. Схема 11 сработает лишьпри следующем импульсе с одновибратора 38, т.е, при следующем разряде батареи 3,Если в момент прихода импульсасо счетчика б на втором входе устройства 20 уже установлен низкийуровень напряжения, то устройство20 не срабатывает, и батарея 3 продолжает разряжаться до тех пор;пока на выходе компаратора 41 непоявится высокий уровень напряжения,В момент перехода из состояния"0" в "1" одновибратор 43 вырабатывает короткий импульс, который через элемент ИЛИ 48 устанавливаетна выходе 35 триггера 30 логический"О", на выходе 29 триггера 22 -логическую на выходе 28 - логический "0" на выходе триггера36 - высокий уровень напряжения.Разряд прекращается, на выходе одновибратора 38 появляется импульсс задержкой относительно импульсас одновибратора 43, так как времяпереключения исполнительного устройства источникапитания значи. тельно больше, чем время переключения логических элементов счетчика, Этот импульс проходит черезсхему 11 совпадения, подтверждаяустановку иа выходе 28 триггера 22логической "1". Исполнительное устройство подключает батарею 3 назаряд. Импульс с одновибратора 43 поступает на устройство 21,позволяя ему "обнулить" счетчики 6и 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 10 закрывается, осуществляявозможность считывания импульсов снакопленного значения счетчика 12,5что означает готовность работы счет-,чика ампер-часов в режиме разрядабатареи 3. В режиме полного разрядабатареи 3 происходит считывание им 10 5 20 25 30 35 40 45 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 6 и 12, но не воздействует на анализатор 17. Батарея 3 подключается на заряд и счетчик 2 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 схему 1 устанавливает на выходе 28 триггера 22 логическую "1", 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 ампер- часов, позволяют анализатору 7 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,1211654 8 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ВНИИСИ Заказ 636/49 Тираж 730 Подписное Филиал ППП фПатевгфф, г.Ужгород, ул,Проектная, 4 входы которого соединены с шунтом,подключенным между вторым выходомаккумуляторной батареи и вторым входом источника питания, преобразователь напряжение - частота, вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, счетчик импульсов, вход которого соединен свыходом преобразователя напряжениечастота, первая и вторая схемы совпадения, первые входы которых соединены с выходом счетчика импульсов,реверсивный счетчик импульсов входы которого соединены с выходамипервой и второй схем совпадения, первый и второй дешифраторы состоянийсчетчика, подключенные к выходамреверсивного счетчика импульсов,знаковый триггер, вход которогоподключен к выходу усилителя постоянного тока, первыйтриггер, дваиз входов которого соединены е выходами первого и второго дешифраторовсостояний реверсивного счетчика импульсов, первый выход - с вторымвходом второй схемы совпадения .итретьим входом источника питания,авторой выход - с вторым входом первой схемы совпадения, второй триггер, один из входов которого соединен с выходом первого дешифраторасостояний, а выход - с четвертымвходом источника питания, анализатор начального состояния аккумуля.торной батареи, первый вход которого соединен с ее первым выходом,устройство сброса, вход которого соединен с выходом второго дешифраторасостояний реверсивного счетчика импульсов, первый выход - с первымвходом сброса счетчика импульсов ивходом сброса реверсивного счетчикаимпульсов, а второй выход - с вторым входом анализатора, устройствозаписи, выход которого соединен свходом записи реверсивного счетчика импульсов, первый одновибратор,вход которого соединен с выходомзнакового триггера, о т л и ч а ющ и й с я 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 выходомэлемента ИЛИ,третий триггер, первыйвход которого соединен с выходом устройства записи, второй вход - с выходом второго одновибратора, третьясхема совпадения, первый вход которойсоединен с выходом третьего триггера, второй вход - с выходом элементаИЛИ, а выход - с третьим входомпервого триггера, выход устройствазаписи соединен также с четвертымвходом первого триггера, вторым входом второго триггера и вторым входомсброса электронного счетчика, а анализатор начального состояния аккумуляторной батареи включает в себякомпаратор напряжения, первый входкоторого является первым входом анализатора и подключен к первому выходу аккумуляторной батареи, второйвход - к входной клемме устройства,первый элемент НЕ, вход которогоподключен к выходу компаратера напряжения, первый элемент И, первыйвход которого подключен к выходукомпаратора напряжения,.второйэлемент НЕ, вход которого являетсявторым входом анализатора и подключен к второму выходу устройства сброса, а выход - к второму входу первого элемента И, второй элемент И,первый вход которого подключен квыходу первого элемента НЕ, второйвход - к выходу второго элементаНЕ, а выход - к третьему входу второго триггера, третий одновибратор, вход которого подключен к выходу компаратора напряжения, а выход - к второму входу устройствасброса, второй элемент ИЛИ, первыйвход которого соединен с выходомтретьего одновибратора, второй входс выходом первого элемента И, а выход - с вторым входом первого элемента ИЛИ, четвертым входом второго триггера и пятым входом первоготриггера, четвертый одновибратор,вход которого соединен с вторым выходом устройства сброса, а выход - .с первым входом устройства записи,второй вход которого соединен свыходом счетчика импульсов.