Вимірювач заряду. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Вимірювач заряду. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Автомобіль. Акумулятори, зарядні пристрої

Коментарі до статті

Автомобільні акумуляторні батареї часто заряджають пристроями, що не мають стабілізатора струму. Пристрій, що пропонується в цій статті, дозволяє і в цьому випадку об'єктивно визначити момент закінчення зарядки батареї. Більш того, воно виконає це при довільних формах та середньому значенні зарядного струму.

Закінчення акумулятора стабільним струмом зазвичай визначають після закінчення відомого часового відрізка (так звана зарядка за часом). Однак насправді зарядний струм змінюється через дію різних факторів, що дестабілізують. Оскільки внутрішній опір акумуляторів дуже мало, навіть невелика зміна зарядної напруги здатна викликати значну зміну струму.

З іншого боку, введення в зарядний пристрій стабілізатора струму значно ускладнює конструкцію апарату та знижує коефіцієнт корисної дії. Так чи інакше, автомобільні зарядні пристрої промислового виготовлення зазвичай не забезпечують стабілізації зарядного струму.

Відомо, що для повної зарядки акумулятора йому необхідно повідомити певний електричний заряд (кількість електрики), що дорівнює добутку заряджання на середній струм. Іншими словами, момент закінчення заряджання можна визначати значенням повідомленого акумулятора заряду. При цьому зміни струму в процесі заряджання не вплинуть на заряд, а лише призведуть до збільшення або зменшення часу заряджання.

Необхідність виміру заряду виникає і в інших випадках. Наприклад, при проведенні зарядки акумулятора завжди потрібно дізнатися ємність, яка буде їм віддана при розрядці до мінімально допустимої напруги. При виконанні різних електрохімічних процесів (наприклад, гальванопластики) також корисно виміряти кількість електрики, що пройшла через розчин.

Для вимірювання заряду, пропущеного через вимірювальний ланцюг, в умовах нестабільного струму було розроблено описаний нижче пристрій. Його важлива схема показана на рис. 1.

(Натисніть для збільшення)

Основа пристрою - перетворювач напруги частоту, виконаний на мікросхемі DA1. Напруга на його вхід, пропорційне струму зарядки, надходить з струмовимірювальних резисторів R1, R2 (або з одного або обох, залежно від обраного тумблером SA1 межі вимірювання). Оскільки функція перетворення лінійна, частота на виході мікросхеми DA1 прямо пропорційна струму заряджання. p align="justify"> Робота інтегрального перетворювача КР1008ПП1 докладно описана в літературі [1,2]. тому тут опущено.

Вихідна імпульсна напруга перетворювача надходить на вхід дільника частоти DD1. Частоту вхідних імпульсів він зменшує в 32768 60 1 = 966 080 1 разів. Коефіцієнт перетворення і коефіцієнт поділу частоти обрані такими, що при напрузі на вході перетворювача 0.1 імпульси на виході лічильника випливають з інтервалом в 360 год (або в 0.1 с). Інакше кажучи, один імпульс на виході лічильника відповідає електричному заряду, що пройшов через вимірювальний ланцюг, 1 А·ч. коли контакти тумблера SA1 розімкнені, або XNUMX А·год, коли замкнуті.

Простий розрахунок дозволяє визначити необхідний коефіцієнт перетворення: 1966080/360=5461 Гц/В. Оскільки ця частота значно (більш ніж 50 разів) перевищує 100 Гц. похибка перетворення при вимірі заряду, що переноситься пульсуючим (після двонапівперіодного випрямлення) струмом, повинна бути незначною, що і було підтверджено експериментально.

Дворозрядний двійково-десятковий лічильник імпульсів, виконаний на двох лічильниках за модулем 10 DD2. DD3 із цифровими індикаторами HG1. HG2. підраховує кількість ампер-годин або їх десятих часток. Децимальна точка індикатора HG1 включена в режимі "10 А·ч", децимальна точка індикатора HG2 блимає при протіканні зарядного струму в ланцюзі навантаження і тим частіше чим більше струм.

Для встановлення моменту відключення джерела зарядного струму після протікання заданого заряду пристрої передбачений установчий блок, що складається з двох десяткових лічильників-дешифраторів DD4. DD5. перемикачів SA3, SA4 та логічного вузла на елементах DD6.1. DD6.2.

Зміна стану лічильників DD2 - DD5 відбувається за спадом вхідних імпульсів, а встановлення у вихідний стан - подачею напруги високого рівня на вхід R.

У режимі вимірювання заряду перемикачами SA3 і SA4 встановлюють необхідне значення заряду, тумблером SA1 вибирають ємність лічильника "10 Ач" або "100 Ач" (ціна поділу молодшого розряду лічильника 0.1 або 1 Ач відповідно). Вхід приладу включають у розрив ланцюга навантаження відповідно до схеми, представленої на рис. 2, а подають на прилад напругу мережі і замикають контакти тумблера SA2 "Пуск".

Вимірювач заряду

На цьому малюнку показана функціональна схема установки для вимірювання кількості електрики, що повідомляється заряджається акумуляторної батареї GB1. За такою ж схемою збирають установку для проведення електрохімічного процесу.

Через деякий час на виходах лічильників DD4. DD5. які виявляться з'єднаними з рухомим контактом перемикачів SA3, SA4. з'явиться напруга високого рівня. Цей рівень виникне на виході елемента DD6.2. В результаті, по-перше. почне працювати генератор, виконаний елементах DD6.3. DD6.4, що виробляє імпульсну послідовність частотою близько 2 кГц. а звуковий випромінювач BF1 подасть сигнал, що вказує на те, що через батарею, що заряджається, протекла задану кількість електрики.

По-друге, відкриється транзистор VT1 і спрацює електромагнітне реле К1, контакти К 1.1 якого, розімкнувшись, знеструмлять навантаження. У такому стані установка перебуватиме доти. поки її не відключать від мережі.

Вимірювач заряду живиться від двополярного стабілізатора напруги 2х9 Ст виконаного на мікросхемах DA2, DA3. Знижувальний мережевий трансформатор Т1 – уніфікований із серії ТПП. Конденсатори С6-С10. захищають мікросхеми пристрою від перешкод, встановлюють по одному біля кожної мікросхеми DD1 - DD5.

При напрузі 1 на вході перетворювача напруга-частота децимальна точка індикатора HG2 включається з періодом приблизно 3 с. індикуючи перебіг струму через ланцюг навантаження. Чим більший цей струм. тим частіше включення точки.

Нитки катода люмінесцентних індикаторів HG1 та HG2 живляться від мінусового плеча стабілізатора. Це зроблено збільшення різниці напруги між анодами - елементами і катодом індикатора, що дозволяє збільшити яскравість свічення табло. Люмінесцентні індикатори у вимірнику живляться зниженою напругою (паспортна напруга 20...30), тому їх аноди - елементи підключені до виходів лічильників К176ІЕ4 безпосередньо, без додаткових транзисторів.

Замість ІВ-ЗА підійдуть індикатори ІВ-б, проте вони більші і споживають більший струм розжарення катода, тому потрібно підібрати резистори R7. R8. Транзистор VT1 - будь-який кремнієвий малопотужний структури npn (наприклад, із серій КТ312, КТ315, КТ503, КТ3117). Діодні мости VD1, VD2 – будь-які з серій КЦ402-КЦ405: діод VD3 – також будь-який із серій КД503 КД509, КД510, КД513, КД521, КД522.

Конденсатори С4, С11 – оксидні. К50-16 чи К50-35; C3 - керамічний (КМ-4. КМ-5. К10-7В. До 10-47) або слюдяний, причому він повинен мати невеликий ТКЕ (МПО), оскільки від цього залежить стабільність коефіцієнта перетворення; інші - будь-яких типів, Резистор R1 і двох паралельно з'єднаних С5 - 16В номіналом 0.2 Ом і потужністю 5 Вт. Його можна виготовити самостійно із відрізка товстого дроту високого опору. Підстроювальний резистор R4 - багатооборотний СП5-2; решта - МЛТ, С2-23, С2-33, причому R2 складений з двох резисторів, з'єднаних паралельно (наприклад, з номіналами 1 та 10 Ом).

Реле К1 використано імпортне. Best BS902CS (його обмотка має опір 500 Ом. контакти розраховані на комутацію постійного та змінного струму до 10 А при напрузі 220 В) Воно має габарити 20х15х15 мм. Відповідне вітчизняне реле для вимірювача заряду можна підібрати із групи автомобільних [3].

Трансформатор ТПП232-127/220-50 може бути замінений на будь-який із ряду ТЛЛ23)-127/220-50-ТПП235-127/220-50. при цьому слід з'єднати вторинні обмотки таким чином, щоб на діодні мости VD1 і VD2 надходила напруга 12...15 В. Мережевий трансформатор можна виготовити самостійно. Його намотують на стрічковому магнітопроводі ШЛ16х20 Обмотка I містить 2400 витків дроту ПЕВ-1 0.08. обмотки II та III – по 140 витків дроту ПЕВ-1 0.25.

Звуковий п'єзоелектричний випромінювач BF1 – будь-який із серії ЗП. Тумблер SA1 - П2Т чи інший, розрахований струм не менше 5 A; SA2 – будь-який. Галетні перемикачі SA3 – МПН-1.

Вимірювач заряду зібраний у пластмасовому корпусі розмірами 200х80х65 мм. Деталі розміщені на двох платах із текстоліту, монтаж виконаний навісними провідниками. На одній їх розмірами 190 130 мм, прикріпленої до днища корпусу, встановлені елементи Т1. VD1. VD2. DA2. DA3, С4, С5, С11, С12, R1, R2, К1, BF1. Інші деталі розпаяні на другій платі (165х45 мм), пригвинченій до передньої панелі Стабілізатори напруги DAI. DA2 змонтовані на тепловідведеннях з охолоджувальною поверхнею 30...40 см2 кожен.

Калібрують пристрій наступним чином. Вхідні контакти вимірювача включають у розрив ланцюга навантаження за схемою рис. 2,а і задають робочий струм рівним 1 А. Контакти тумблера SA1 при цьому повинні знаходитися в розімкнутому положенні, а тумблера SA2 - замкненому. Вимірюючи багаторазово період проходження імпульсів на виході перетворювача DA1 (висновок 7). підстроювальним резистором R4 встановлюють їх шестісекундний період. Потім перевіряють точність шестихвилинного періоду імпульсів на виході М (висновок 10) лічильника DD1 і. якщо необхідно, коригують тим самим резистором.

Слід зазначити, що об'єктивно встановити заряд, який повинен прийняти акумулятор, можна, якщо відома його реальна ємність і розряджений до нижньої допустимої межі.

Для визначення ємності батареї збирають розрядну установку за схемою на рис. 2.6.

Максимальний постійний струм. який можна пропускати через вхідний ланцюг у положенні "100А · год" перемикача SA1 - 10 А. а в положенні "10 А · год". - 1А. Якщо струм, що вимірюється, має форму імпульсів (наприклад, при зарядці батареї акумуляторів), то середнє значення струму потрібно зменшити до 6...7 А. інакше резистор R1 перегріється. При розімкнених контактах тумблера SA1 струм не повинен перевищувати 1 А.

література

Гутников В. С. Інтегральна електроніка у вимірювальних пристроях (вид. 2. перероб. і доп.) - Л. Емергоатоміздат. Ленінградське від. 1988. с. 269-273.
Якубовський С. Ст, Ніссельсон Л. І., Кулешова Ст І. та ін. Цифрові та аналогові інтегральні мікросхеми. Довідник (за ред. Якубовського С. В.). - М. Радіо та зв'язок. 1990. с. 432-445.
Банніков В. Малогабаритні автомобільні електромагнітні реле. - Радіо. 1994. № 9., с.42; № 10. с. 41.

Автор: А.Євсеєв, м.Тула

Дивіться інші статті розділу Автомобіль. Акумулятори, зарядні пристрої.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Супер-шоколад 15.05.2018

20-30 відсотків урожаю какао щорічно знищують хвороби. Вчені з Пенсільванського університету за допомогою методу редагування генів CRISPR-Cas9 спробували створити дерево, стійке до хвороб та здатне безперебійно постачати какао-боби на конвеєр кондитерських фабрик.

"Спалах грибкових захворювань у Західній Африці можуть знищити весь урожай какао на фермі", - пояснює генетик Ендрю Фістер.

CRISPR-Cas9 – редагує геном, не модифікуючи ДНК. Цей спосіб називають ще "молекулярними ножицями". Він полягає в тому, що ДНК-фермент Cas9 поміщають у певне місце ланцюжка. В результаті можна вимкнути чи посилити певні риси.

Команда виділила ген какао-дерева, відомий як TcNPR3, який пригнічує опірність хвороб. Саме його і спробували вимкнути за допомогою "молекулярних ножиць". Результати редагування вчені перевірили практично. Експеримент із вирощування дерев із посиленим імунітетом дав позитивні результати.

Інші цікаві новини:

▪ Новий метод друку плівок із органічних транзисторів

▪ Система штучного фотосинтезу для одержання метану

▪ Надувні сталеві конструкції

▪ Клітини спілкуються між собою за допомогою цукрів

▪ Пастка для комарів

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Захист електроапаратури. Добірка статей

▪ стаття Географія, екологія, геологія. Довідник кросвордиста

▪ стаття Чому в одних людей є алергія, а в інших немає? Детальна відповідь

▪ стаття Проведення екскурсій. Типова інструкція з охорони праці