УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для поэлементного контроля различных источников тока (химических либо фотоэлектрических), а также для контроля устройств заряда-разряда указанных источников с любым количеством элементов..
Известно устройство поэлементного контроля напряжения аккумуляторных батарей, содержащее коммутатор, тактовый генератор, счетчик, выход которого связан с коммутатором, а вход с выходом тактового генератора, дифференциальный усилитель, входы которого через коммутатор подключены к элементам аккумулятора (Изобретение SU 1443058 А1 от15.05.87г.).
К недостаткам такого устройства контроля аккумуляторов следует отнести наличие большого числа (в зависимости от числа элементов аккумуляторной батареи) мультиплексоров (каналов мультиплексоров), а соответственно низкую надежность и сложность устройства.
Известно устройство для автоматического контроля гальванически связанных аккумуляторов, принятое за прототип, содержащее клеммы для подключения контролируемых аккумуляторов, дифференциальныйусилитель, распределитель
(счетчик) и управляемый от распределителя коммутатор, выполненный на двух аналоговых мультиплексорах, аналоговые входы которого соединены с клеммами контроля аккумуляторов, а выходы с входами дифференциального усилителя (Изобретение SU 1597972 А1 от 28.11.88г.).
К недостаткам устройства автоматического контроля аккумуляторов также следует отнести наличие большого числа (в зависимости от числа элементов аккумуляторной батареи) каналов мультиплексоров, а соответственно низкую надежность и сложность устройства.
Задачей, предлагаемого технического решения является снижение количества каналов мультиплексирования, а, следовательно, упрощение конструкции и повышение надежности устройства. Решение имеет особое значение для устройств контроля аккумуляторных и других батарей, имеющих большое количество элементов, а также для
имитаторов аккумуляторных батарей, где из-за жестких требований к метрологическим параметров устройства ключи выполняются на основе электромеханических реле.
Задача решается тем, что в устройство контроля аккумуляторных батарей, содержащее клеммы для подключения контролируемых гальванически связанных элементов батареи, дифференциальный усилитель, тактовый генератор, выход которого, подключен к входу счетчика и управляемый счетчиком коммутатор батареи, выполненный на двух аналоговых мультиплексорах, аналоговые входы которого соединены с клеммами контроля аккумуляторов, дополнительно введены два синхронных переключающих ключа и счетный триггер, вход триггера соединен с выходом тактового генератора, а выход с входом управления синхронных ключей, переключающие контакты ключей соединены с прямым и инверсным входами дифференциального усилителя соответственно, нормально замкнутый контакт первого ключа и разомкнутый второго ключа соединен с выходом первого мультиплексора, а нормально разомкнутый контакт первого ключа и замкнутый второго ключа соединен с выходом второго мультиплексора, при этом входы первого и второго мультиплексоров соединены с нечетными и четными клеммами контроля аккумуляторов, соответственно.
На фигуре представлена структурная схема устройства контроля аккумуляторных батарей.
Устройство содержит клеммы KI...KN для подключения к гальванически связанным элементам Э1...Эм аккумуляторной батареи 1, коммутатор элементов батареи, выполненный на двух аналоговых мультиплексорах 2 и 3, аналоговые входы которого соединены с клеммами контроля батареи 1, а выходы с двумя переключающими синхронными ключами 4 и 5, переключающие контакты которых соединены с прямым и инверсным входами дифференциального усилителя 6, а также тактовый генератор 7, выход которого подключен к входу счетчика 8 и входу счетного триггера 9; выход счетчика 8 подключен к управляющим входам мультиплексоров 2 и 3, а выход счетного триггера 9 к управляющим входам синхронных ключей 4 и 5, замкнутый контакт первого ключа и разомкнутый второго ключа соединен с выходом первого мультиплексора 2, а нормально разомкнутый контакт первого ключа и замкнутый второго ключа соединен с выходом второго мультиплексора 3, при этом входы первого и второго мультиплексоров 2 и 3 соединены с нечетными и четными клеммами контроля аккумуляторов, соответственно.
Устройство контроля аккумуляторных батарей работает следующим образом: в начальный момент контролируется первый элемент 3i аккумулятора 1, его нечетный плюсовой вывод через мультиплексор 2 и синхронный ключ 4 подаются на прямой вход
дифференциального усилителя 6, а четный минусовой вывод второго элемента Э2 аккумулятора 1 через мультиплексор 3 и синхронный ключ 5 подаются на инверсный вход дифференциального усилителя 6. С выхода дифференциального усилителя 6 разность сигналов первого элемента 3i аккумуляторной батареи 1 в требуемой полярности поступает для анализа по требуемому алгоритму.
На следующем такте работы контролируется второй элемент Эз аккумулятора 1, для чего счетчик 8 с приходом импульса тактового генератора 7 переключает вход мультиплексора 2 на третий вывод аккумуляторной батареи 1 (плюс третьего Эз и минус второго элемента Э2 аккумулятора 1), мультиплексор 3 при этом не меняет своего состояния и по прежнему подключен ко второму выводу Э2 аккумулятора 1 (плюс второго Эа и минус первого элемента Э). При этом полярность сигналов на входах и выходах мультиплексоров 2 и 3 меняется на противоположную, Однако, одновременно с изменением по тактовому сигналу состояния счетчика 8 изменяется и состояние счетного триггера 9, что приводит к изменению состояния синхронных переключающих ключей 4 и 5, вследствие чего положительный сигнал с четного вывода второго элемента Э2 аккумулятора 1 через мультиплексор 3 и замкнувщийся нормально разомкнутый ключ 4 подается на прямой вход дифференциального усилителя 6, а минусовой сигнал с нечетного вывода третьего элемента Эз аккумулятора 1 через мультиплексор 2 и замкнувшийся нормально разомкнутый ключ 5 подается на инверсный вход дифференциального усилителя 6. Таким образом, одновременное изменение полярности сигналов на входах мультиплексоров 2 и 3, а также на выходах синхронных ключей 4 и 5 приводит к неизменности полярности сигналов на входах дифференциального усилителя 6.
На очередном такте работы устройства контролируется третий элемент Эз аккумулятора 1, для чего счетчик 8 с приходом импульса генератора 7 переключает только вход мультиплексора 3 на четвертый (четный) вывод Э4 аккумуляторной батареи 1, а счетный триггер 9 восстанавливает исходное состояние переключающих ключей 4 и 5, что приводит к контролю очередного элемента аккумулятора 1 с той же полярностью сигналов на входах дифференциального усилителя 6.
В дальнейшем, для контроля последующих элементов батареи 1 с приходом очередного тактового импульса генератора 7 последовательно подаются сигналы со счетчика 8 на изменение состояния одного из мультиплексоров 2 или 3. Нри этом входы мультиплексора 2 всегда подключаются только к нечетным выводам аккумулятора 1, а мультиплексора 3 - к четным выводам, а счетный триггер 9 обеспечивает последовательную смену подключения выходов мультиплексоров 2 и 3 соответственно к
дд.
прямому и инверсному входу дифференциального усилителя 6 при нечетных тактах генератора 7 либо к инверсному и прямому входам при четных тактах генератора 7.
Такое синхронное изменение состояния мультиплексоров и переключающих ключей обеспечивает неизменность полярности сигналов на входе дифференциального усилителя,несмотря на двукратное уменьшение количества каналов
мультиплексирования по сравнению с прототипом. В данном решении для контроля каждого очередного элемента аккумулятора требуется переключение только одного из вывода аккумулятора, в то время как для прототипа необходимо переключение двух выводов аккумулятора (положительного и отрицательного вывода элемента). В свою очередь уменьшение количества каналов мультиплексора упрощает устройство, повышает его надежность и снижает стоимостные и массовые показатели.