Счетчик ампер-часов

Союа Советских Социалистических Республик(51) М. Кл,2 б 01 Й 11/34 Госудерствеииый комитет Совета Мииистров СССР по делам иэобретеиийи открытий(54) СЧЕТЧИК АМПЕР-ЧАСОВ Изобретение относится к электронным устройствам измерения количества электричества и может быть использовано, например, для определения степени заряженности аккумуляторных батарей в системах электропитания постоянного тока. Счетчик ампер-часов устанавливается в цепь аккумуляторной батареи, работающей в буферном режиме, и интегрирует ее зарядные и разрядные токи. Разность между количеством ампер-часов заряда и количеством ампер-часов разряда определяет степень разряженности аккумуляторной батареи.Известны счетчики ампер-часов, содержащие шунт, усилитель постоянного тока, преобразователь напряжения в частоту импульсов и электронный счетчик импульсов.С целью повышения точности контроля и упрощения конструкции предлагаемый счетчик снабжен логической схемой типа ИЛИ, знаковым триггером и четырьмя схемами совпадения, электронный счетчик импульсов состоит из реверсивной и нереверсивной частей, причем вход нереверсивной части его соединен с выходами преобразователя напряжения в частоту импульсов через логическую схему ИЛИ, а его выход соединен с входами первой и второй схем совпадения, выходы которых соединены с входами реверсивной части электронного счетчика, вторые входы схем совпадения соединены с плечами знакового триггера, входы которого соединены с выходами преобразователя напряжения в частоту импульсов, а входы третьей и четвертой схем 5 совпадения соединены соответственно с единичными и нулевыми выходами разрядов реверсивной части электронного счетчика, а выходы - с третьими входами первой и второй схем совпадения.10 На фиг. 1 показана структурная схемапредлагаемого счетчика ампер-часов; на фиг.2 - электрическая схема управляемого генератора; на фиг. 3 - эпюры выходного напряжения интегратора и напряжения на коллек торе транзистора (Выход 1) при подаче навход управляемого генератора напряжения Ь, положительной полярности; на фиг. 4 - эпюры выходного напряжения интегратора и напряжения на коллекторе транзистора (Вы ход 11) при подаче на вход управляемогогенератора напряжения Уу отрицательной полярности.Счетчик ампер-часов включает в себя(фиг. 1) усилитель 1 постоянного тока со ста бильным коэффициентом усиления по напряжению (в частности, работающий по схеме с двойным преобразованием сигнала), предназначенный для усиления падения напряжения на шунте 2, импульсный управляемый генера тор 3, частота которого действует на выходах25 35 34 или 5 в зависимости от полярности управляющего напряжения, логическую схему ИЛИ б, двоичный счетчик 7, знаковый триггер 8, схемы совпадения 9 - 12, реверсивный счетчик 13 с дискретным выходом 14 и преобразователь 15 код-аналог с аналоговым выходом 16.Схема управляемого генератора (фиг, 2) образует два функциональных канала с общим интегратором, содержащим операционный усилитель 17, конденсатор 18 и резисторы 19, 20. В состав канала, работающего при управляющем напряжении положительной полярности, входят операционный усилитель 21, транзисторы 22, 23, стабилитроны 24, 25, диод 26 и связанные с ними резисторы 27 - 34. В состав канала, работающего при управляющем напряжении отрицательной полярности, входят операционный усилитель 35, транзисторы 36, 37, стабилитроны 38, 39, диод 40 и связанные с ними сопротивления 41 - 48. Транзисторы и операционные усилители питаются от источников напряжения +Е,и - Ел,Счетчик ампер-часов работает следующим образом.Если на входе управляемого генератора 3 действует напряжение положительной полярности, полученное в результате усиления падения напряжения на шунте 2, то на выходе операционного усилителя 17, работающего в режиме интегратора, напряжение падает. Выходное напряжение интегратора сравнивается на компараторе 21 с опорным падением напряжения на стабилитронах 24, 25 положительной полярности.Падением напряжения на стабилитроне 25, работающем в режиме диода, заперт диод 26, в результате цепь сброса интегратора отключена. За счет положительного выходного напряжения компаратора 21 транзистор 22 находится в насыщении, а транзистор 23 заперт. В момент, когда в результате снижения напряжения на выходе операционного усилителя 17 потенциал Общей точки резисторов 28, 29 станет равным потенциалу общей точки резисторов 30, 31, компаратор на операциОнномсилителе 21 срабатывает, напряжение на его выходе изменяет свою полярность (вместо положительного становится отрицательным), транзистор 22 запирается, транзистор 23 входит в насыщение, падение напряжения на стабилитронах 24, 25 изменяет свою полярность, сохраняя примерно ту же величину.Падением напряжения отрицательной полярности на стабилитроне 25, работающем в режиме стабилитрона, открывается диод 26 и включается цепь сброса интегратора, В связи с тем, что падение напряжения на стабилитроне 25 гораздо больше величины управляющего напряжения, а сопротивление резистора 19 много больше сопротивления резистора 2, скорость нарастания напряжения на конденсаторе 18 при сбросе интегратора 5 10 15 20 40 45 50 55 60 65 4более чем па сто раз превышает скорость падения напряжения при работе в режиме интегратора( Ь(с,Ц, В результате нарастания выходного напряжения операционного усилителя 17 потенциал общей точки резисторов 28, 29 превышает потенциал общей точки резисторов 30, 3, при этом компаратор на операционном усилителе 21 снова срабатывает, меняя полярность своего выходного напряжели с отрицательной на положительную.Транзистор 23 закрывается, транзистор 22 входит в насыщение, с стабилитронов 24, 25 на;:пает подаваться положительное опорное напряжение, диод 26 закрывается падением напряжения на стабилитроне 25, работающем в рекиме диода. 1-1 ачинается новый цикл работы управляемого генератора.На зажимах Выход 1 формируются положительные импульсы, длительность которых равна времени перезаряда конденсатора 18. Так как скорость перезаряда конденсатора 8 в сто и более раз больше максимальной скорости заряда конденсатора, то частота выходных импульсов изменяется с высокой точностью пропорционально величине управляющего напряжения. При положительном управляощем напряжении второй канал генератора (операционный усилитель 35, транзисторы 36, 37, стабилитроны 38, 39) не работает, диод 40 все время остается запертым вследствие того, что характеристики компараторов на операционных усилителях 21 и 35 смещены в разные стороны относительно нуля (фиг. 3) 4 1/ см, и У см, )Если на входе управляемого генератора 3 действует напряжение отрицательной полярнссти, то работают компаратор на операционном усилителе 35, транзисторы 36, 37, стабилнтроны 38, 39 и цепь перезаряда 42, 40. Выходные импульсы с частотой, пропорциональной величине управляющего напряжения, действуот на зажимах Выход 11 (фиг.4). Первый канал генератора при этом не работает и диод 26 постоянно закрыт падением напряжеия па стабилитроне 25, работающем в режиме диода.Выходные импульсы управляемого генератора поступают на логическую схему ИЛИ б (в зависимости от направления тока, протекасщего через шунт), а затем на обычный счет ик 7. Одновременно выходные импульсы управляемого генератора 3 поступают на знаковый триггер 3, устанавливая его в состояпие, соответствуощее направлению тока, протекающему через шунт 2. Выходные сигналы знакового триггера поступают на схемы совпадения 9 и 10. При положительном направ;.епии тока через шунт 2 открыта схема совпадения 9 и закрыта схема совпадения 10, пмп, лъсы ск,адываотся в реверсивном счетчике 13. При Отрицательном направлении тока через шунт 2 открыта схема совпадения 10 и закрыта схема совпадения 9, импульсы вычитаются в реверсивном счетчике 13, Число, записанное в реверсизный счетчик, определяет алгебраическую сумму количества электричества, перенесенного током при его прохождении через шунт 2. Это число в виде кода поступает через выводы 14 на устройство отображения иноформации и на преобразователь 15 код-аналог.Если реверсивный счетчик полностью заполнен (все разряды 1), то срабатывает схема совпадения 11 и подает запрет на схему совпадения 9, предотвращая переполнение счетчика, при этом сохраняется возможность вычитания импульсов в счетчике при изменении направления тока через шунт, Если же в процессе вычитания все разряды реверсивного счетчика 13 устанавливаются в 0, то срабатывает схема совпадения 12 и дает запрет на прохождение вычитающих импульсов через схему совпадения 10, при этом сохраняется возможность суммирования импульсов в реверсивном счетчике, если изменится направление тока через шунт 2. Работа реверсивного счетчика 13 совместно с схемами совпадения 11 и 12 обеспечивает самокоррекцию счетчика ампер-часов, заключающуюся в том, что в крайних положениях счетчика ампер-часов совмещаются показания счетчика и истинное состояние заряженности аккумуляторной батареи. Если счетчик приходит в это состояние раньше, то он продолжает оставаться в нем, пока батарея также не придет в это состояние,Формула изобретения Счетчик ампер-часов, преимущественно дляопределения степени заряженности аккумуляторных батарей, работающих циклически в режиме заряд-разряд, содержащий шунт, усилитель постоянного тока, преобразователь напряжения в частоту импульсов, управляемый напряжением обеих полярностей, и электрон ный счетчик импульсов, отличающийсятем, что, с целью повышения точности контроля и упрощения конструкции, счетчик снабжен логической схемой ИЛИ. знаковым триггером и четырьмя схемами совпадс ния, электронный счетчик импульсов состоитиз реверсивной и нереверсивной частей, причем вход нереверсивной части его соединен с выходами преобразователя напряжения в ча- стоту импульсов через логическую схему 20 ИЛИ, а его выход соединен с входами первой и второй схем совпадения, выходы которых соединены с входами реверсивной части электронного счетчика, вторые входы схем совпадения соединены с плечами знакового 25 триггера, входы которого соединены с выходами преобразователя напряжения в частоту импульсов, а входы третьей и четвертой схем совпадения соединены соответственно с единичными и нулевыми выходами разрядов 30 реверсивной части электронного счетчика, авыходы - с третьими входами первой и второй схем совпадения.506808днтт гидх ставитель Г. Ермако актор Т. Янова хред О. Кудинова Корректор И. Позняковская пография, пр. Сапунова, 2 Заказ 1113/10 Изд.1176 ЦНИИПИ Государственного к по делам изобр 113035, Москва, ЖТираж 1029 Подписиитета Совета Министров СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5