RU2496191C2 - Measuring device of electric capacity of chemical current sources - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: in device implementing the ratio of Q=f(C,U,t_charge,k) and containing the measured chemical current source (CCS), key for circuit closure, capacitor of known capacity, key for reset of the capacitor charge, car charger, voltage divider with division factor k₇=0.95, voltage divider with division factor k₈=0.5, comparator, divider with controlled division factor, waiting generator (WG) 10, key for switching, counter of number of pulses, delay unit, GTI, digital-to-analogue converter (DAC), operating amplifier, which together with DAC and corresponding feedbacks represents digital-to-analogue voltage divider, key for closure with debouncing circuit, AND block, inverters, register, low-frequency filter and indicator, which are connected respectively. Functionally, the device consists of two units. One unit is connected directly to terminals of the measured CCS and includes key for closure and capacitor of known capacity. The rest elements of device are included in composition of the second unit.

EFFECT: improving reliability of device, reducing measurement error of CCS electric capacity and simplifying device design.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения остаточной электрической емкости ХИТ как в стационарных, так и в полевых условиях.The invention relates to the field of electrical engineering and is intended to measure the residual electrical capacitance of HIT in both stationary and field conditions.

Известно устройство для определения остаточной емкости кислотной свинцовой аккумуляторной батареи (АКБ) (а.с. СССР №1619360, H01M 10/48, БИ №1, 1991 г.), где АКБ подключают к тестовой нагрузке и, измеряя напряжение на АКБ до подключения нагрузки E и с ней U_н, вычисляют коэффициент степени разряженности k по следующей формуле:A device for determining the residual capacity of an acid lead battery (battery) (AS USSR No. 1619360, H01M 10/48, BI No. 1, 1991), where the battery is connected to the test load and, measuring the voltage on the battery before connecting load E and with it U _n , calculate the coefficient of the degree of discharge k according to the following formula:

$$\text{k}={\text{(E}}_{\text{max}}-{\text{E)/(U}}_{\text{н}}-{\text{U}}_{\text{min}}\text{)}\text{,}\text{(1)}$$

$$\text{k}={\text{(E}}_{\text{max}}-{\text{E) / (U}}_{\text{n}}-{\text{U}}_{\text{min}}\text{)}\text{,}\text{(one)}$$

где E_max - максимальное ЭДС АКБ,where E _max - maximum battery EMF,

U_min - минимально допустимое напряжение на АКБ при разряде.U _min - the minimum allowable voltage on the battery during discharge.

Затем, по определенной раннее зависимостиThen, according to a certain early dependence

$${\text{Q}}_{\text{ост}}\text{f(k)}\text{(2)}$$

$${\text{Q}}_{\text{ost}}\text{f (k)}\text{(2)}$$

определяют остаточную емкость АКБ.determine the residual capacity of the battery.

Известное устройство обладает недостатками. Во-первых, здесь требуются большие энергетические затраты, т.к. АКБ нагружается на очень малое нагрузочное (тестовое) сопротивление, т.е. если АКБ будет частично разряжена, то после такой проверки возможен полный разряд, что является недопустимым для АКБ, т.к. после такой процедуры они не подлежат восстановлению. Во-вторых, нагрузочное сопротивление нужно включать на очень малое время т.к. иначе произойдет разряд АКБ и возможен выход из строя нагрузочного (тестового) сопротивления из-за перегрева. В-третьих, в расчетной формуле (1) значения E_max и U_min имеют определенные зоны допусков и поэтому расчеты по формулам 1 и 2 вызывают некоторую неопределенность. И в-четвертых, как известно [1], внутреннее сопротивление АКБ имеет сложный характер и величина его и, соответственно, внутреннее падение напряжения на АКБ будут находиться в зависимости от нагрузки. Поэтому величина U_н также будет иметь неопределенное значение.The known device has disadvantages. Firstly, it requires large energy costs, because The battery is loaded on a very small load (test) resistance, i.e. if the battery is partially discharged, then after such a check a full discharge is possible, which is unacceptable for the battery, as after such a procedure, they cannot be restored. Secondly, the load resistance must be turned on for a very short time since otherwise, the battery will discharge and the load (test) resistance may fail due to overheating. Thirdly, in the calculation formula (1), the values of E _max and U _min have certain tolerance zones and therefore the calculations according to formulas 1 and 2 cause some uncertainty. And fourthly, as is known [1], the internal resistance of a battery is complex and its magnitude and, accordingly, the internal voltage drop on the battery will depend on the load. Therefore, the value of U _n will also have an indefinite value.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения остаточной электрической емкости ХИТ, описанное в патенте России №2354986 (БИ №13, 2009 г.). В известном устройстве, реализованном по алгоритму, представленному следующей формулой:Closest to the technical nature of the present invention is a device for measuring the residual electrical capacitance of HIT described in Russian patent No. 2354986 (BI No. 13, 2009). In a known device implemented by an algorithm represented by the following formula:

$${\text{Q}}_{\text{ХИТ}}=\text{C}\cdot {\text{U/(2t}}_{\text{зар}}\cdot \text{k)}\text{,}\text{(3)}$$

$${\text{Q}}_{\text{HIT}}=\text{C}\cdot {\text{U / (2t}}_{\text{charge}}\cdot \text{k)}\text{,}\text{(3)}$$

где Q_ХИТ - остаточная емкость измеряемого источника тока, А·ч;where Q _HIT - residual capacity of the measured current source, And · h;

C - емкость заряжаемого конденсатора, Ф;C is the capacity of the charged capacitor, f;

U - напряжение на измеряемом источнике тока, В;U is the voltage at the measured current source, V;

t_зар - время заряда конденсатора от измеряемого источника, с;t _zar is the time of charge of the capacitor from the measured source, s;

k - коэффициент, учитывающий конструктивные и технологические особенности измеряемого химического источника тока,k is a coefficient taking into account the structural and technological features of the measured chemical current source,

и содержащем измеряемый химический источник тока (ХИТ) 1, один полюс которого (минус) соединен с общей шиной устройства, ключ 2 на замыкание цепи, вход которого соединен со вторым полюсом (положительным) измеряемого ХИТ, конденсатор 3 известной емкости, одна пластина которого соединена с общей шиной, а вторая - с выходом ключа 2, ключ 4 на замыкание, соединенный параллельно конденсатору 3, ключ на замыкание 5, вход которого соединен со входом ключа 2, АЗУ 6, вход которого соединен с выходом ключа 5, делитель 7 напряжения с коэффициентом деления k₇=0,95 и делитель 8 напряжения с коэффициентом деления k₈=0,5, входы которых соединены с выходом АЗУ 6, компаратор 9, входы которого соединены, соответственно, с выходом ключа 2 и делителя 7, делитель напряжения с регулируемым коэффициентом деления 10, вход которого соединен с выходом делителя 8, первый формирователь импульсов 11, блок индикации 12, ключ 13 на переключение цепи, на первый вход которого подается положительное напряжения питания, второй соединен с общей шиной, а управляющий вход соединен с управляющим входом ключа 2, блок задержки 14, счетчик 15 числа импульсов со схемой управления 16, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 17, с дифференциальным усилителем (ДУ)18, генератор тактовых импульсов (ГТИ) 19, ждущий генератор (ЖГ) 20,причем выход ГТИ 19 соединен со счетным входом счетчика 15 и входом запуска ЖГ 20, вход запуска-остановки счетчика 15 соединен с выходом схемы управления 16, первый вход которой соединен с выходом блока задержки 14, а второй вход соединен с выходом компаратора 9, выход ключа 13 соединен со входом блока задержки 14, выход счетчика 15 соединен со входом ЦАП 17, выходы которого соединены со входами ДУ 18, а выход ДУ 18 соединен со входом блока индикации 12 и входом обратной связи ЦАП 17, опорный вход которого соединен с выходом делителя 10, второй 21 и третий 22 формирователи импульсов, причем выход ЖГ 20 соединен с управляющим входом ключа 5 и входом формирователя импульсов 22, выход которого соединен со входами управления ключей 2 и 13, вход формирователя 11 соединен с выходом компаратора 9, а выход - со входом формирователя импульсов 21, выход которого соединен со входом обнуления счетчика 15 и входами сброса АЗУ 6 и ключа 4 сброса конденсатора 3.and containing a measured chemical current source (CIT) 1, one pole of which (minus) is connected to the common bus of the device, a key 2 to close the circuit, the input of which is connected to the second pole (positive) of the measured CIT, a capacitor 3 of known capacity, one plate of which is connected with a common bus, and the second with the output of the key 2, the key 4 to the circuit, connected in parallel to the capacitor 3, the key to the circuit 5, the input of which is connected to the input of the key 2, AZU 6, the input of which is connected to the output of the key 5, voltage divider 7 with division factor k ₇ = 0.95 and a voltage divider 8 with a division coefficient k ₈ = 0.5, the inputs of which are connected to the output of the AZU 6, a comparator 9, the inputs of which are connected, respectively, with the output of the key 2 and the divider 7, a voltage divider with an adjustable division factor 10, the input of which is connected to the output of the divider 8, the first pulse former 11, the indicating unit 12, the key 13 for switching the circuit, the first input of which is supplied with a positive supply voltage, the second is connected to a common bus, and the control input is connected to the control input of the key 2, delay unit 14, counter 15 pulse with a control circuit 16, a digital-to-analog converter (DAC) 17, with a differential amplifier (DU) 18, a clock generator (GTI) 19, a standby generator (LH) 20, and the output of the GTI 19 is connected to the counting input of the counter 15 and ZhG 20 start input, counter start-stop input 15 is connected to the output of the control circuit 16, the first input of which is connected to the output of the delay unit 14, and the second input is connected to the output of the comparator 9, the output of the key 13 is connected to the input of the delay unit 14, the output of the counter 15 connected to the input of the DAC 17, the outputs of which are connected inens with the inputs of the remote control 18, and the output of the remote control 18 is connected to the input of the display unit 12 and the feedback input of the DAC 17, the reference input of which is connected to the output of the divider 10, the second 21 and third 22 pulse shapers, and the output of the ZhG 20 is connected to the control input of the key 5 and the input of the pulse shaper 22, the output of which is connected to the control inputs of the keys 2 and 13, the input of the shaper 11 is connected to the output of the comparator 9, and the output is connected to the input of the pulse shaper 21, the output of which is connected to the input of resetting the counter 15 and the reset inputs of the memory 6 and the key 4 reset con Capacitor 3.

Однако, как показали практические результаты применения указанного устройства, например, в автомобилях, наиболее оптимальным режимом измерения электрической емкости ХИТ является однократный режим. Кроме того, из-за большого количества формирователей временных сигналов наблюдается сбой в работе устройства. Т.е. известное устройство обладает пониженной надежностью и стабильностью в работе. Известное устройство выполнено моноблоком, который соединяется с измеряемым ХИТ проводами, имеющими определенное омическое сопротивление. Это сопротивление вносит погрешность в измерение емкости ХИТ.However, as shown by the practical results of the use of the specified device, for example, in automobiles, the most optimal mode for measuring the electric capacity of HIT is a single mode. In addition, due to the large number of shapers of temporary signals, a malfunction of the device is observed. Those. The known device has reduced reliability and stability in operation. The known device is a monoblock, which is connected to the measured HIT wires having a certain ohmic resistance. This resistance introduces an error in the measurement of HIT capacitance.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение надежности устройства, уменьшение погрешности измерения и упрощение его конструкции.The aim of the invention is to increase the reliability of the device, reducing the measurement error and simplifying its design.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем измеряемый химический источник тока (ХИТ) 1, один полюс которого (минус) соединен с общей шиной устройства, ключ 2 на замыкание цепи, вход которого соединен со вторым полюсом (положительным) измеряемого ХИТ, конденсатор 3 известной емкости, одна пластина которого соединена с общей шиной, а вторая - с выходом ключа 2, ключ 4 на замыкание, соединенный параллельно конденсатору 3, АЗУ 5, вход которого соединен с положительным полюсом измеряемого ХИТ, делитель 6 напряжения с коэффициентом деления k₇=0,95 и делитель 7 напряжения с коэффициентом деления k₈=0,5, входы которых соединены с выходом АЗУ 5, компаратор 8, входы которого соединены, соответственно, с выходом ключа 2 и делителя 6, делитель напряжения с регулируемым коэффициентом деления 9, вход которого соединен с выходом делителя 7, ждущий генератор (ЖГ) 10, ключ 11 на переключение цепи, на первый вход которого подается положительное напряжения питания, второй соединен с общей шиной, а управляющий вход соединен с управляющим входом ключа 2 и выходом ЖГ 10, счетчик 12 числа импульсов, вход стробирования записи которого соединен с выходом ключа 11, блок задержки 13, вход которого соединен с выходом компаратора 8, а выход соединен со входом обнуления счетчика 12, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со вход счета счетчика 12, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 15, с дифференциальным усилителем (ДУ) 16, опорный вход ЦАП 15 соединен с выходом делителя 9, а выходы соединены со входами ДУ16, блок индикации 17, введены ключ 18 ручного запуска со схемой устранения дребезга, вход которого соединен с положительным источником питания, блок 19 «И», входы которого соединены, соответственно, с выходами ключа 18 и ГТИ 14, выход блока 19 соединен со входом ЖМ 10, инвертор 20, вход которого соединен с выходом ЖМ10, а выход со входами управления ключа 4 и АЗУ 5, регистр 21, входы которого соединены с выходами счетчика 12, а выходы со входами ЦАП 15, инвертор 22, вход которого соединен с выходом компаратора 8, а выход соединен со входом хранения регистра 21, фильтр нижних частот (ФНЧ) 23, вход которого соединен с выходом ДУ 16, а выход со входом блока индикации 17.This goal is achieved by the fact that in the device containing the measured chemical current source (CIT) 1, one pole of which (minus) is connected to the common bus of the device, a key 2 for closing the circuit, the input of which is connected to the second pole (positive) of the measured CIT, is a capacitor 3 of known capacity, one plate of which is connected to a common bus, and the second to the output of key 2, key 4 to the circuit, connected in parallel to capacitor 3, AZU 5, the input of which is connected to the positive pole of the measured HIT, voltage divider 6 with coefficient dividing k ₇ = 0.95 and a voltage divider 7 with a dividing factor k ₈ = 0.5, the inputs of which are connected to the output of the ACU 5, a comparator 8, the inputs of which are connected, respectively, with the output of the key 2 and the divider 6, the voltage divider with adjustable division factor 9, the input of which is connected to the output of the divider 7, the waiting generator (LH) 10, the key 11 for switching the circuit, the first input of which is supplied with a positive supply voltage, the second is connected to a common bus, and the control input is connected to the control input of the key 2 and ZhG 10 output, counter 12 of the number of pulses, the recording gating input of which is connected to the output of the key 11, the delay unit 13, the input of which is connected to the output of the comparator 8, and the output is connected to the zeroing input of the counter 12, the clock pulse generator, the output of which is connected to the input of the counter 12 counter, a digital-to-analog converter (DAC) 15 , with a differential amplifier (DU) 16, the reference input of the DAC 15 is connected to the output of the divider 9, and the outputs are connected to the inputs of the DU16, display unit 17, a manual start key 18 is introduced with a bounce elimination circuit, the input of which is connected to a positive source m of power, block 19 "And", the inputs of which are connected, respectively, with the outputs of the key 18 and GTI 14, the output of block 19 is connected to the input of the LM 10, the inverter 20, the input of which is connected to the output of the LM 10, and the output with the control inputs of the key 4 and AZU 5, register 21, the inputs of which are connected to the outputs of the counter 12, and the outputs with the inputs of the DAC 15, an inverter 22, the input of which is connected to the output of the comparator 8, and the output is connected to the storage input of the register 21, low-pass filter (LPF) 23, input which is connected to the output of the remote control 16, and the output to the input of the display unit 17.

Кроме того, устройство выполнено в виде двух раздельных блоков, причем первый блок, содержащий ключ 2 и конденсатор известной емкости 3, подключен непосредственно к клеммам ХИТ проводами минимальной длины, обеспечивающими минимально возможное омическое сопротивление, что уменьшает погрешность измерения, а второй блок включает в себя остальные блоки устройства и размещается в кабине водителя или оператора.In addition, the device is made in the form of two separate blocks, the first block containing a key 2 and a capacitor of known capacity 3, connected directly to the HIT terminals with wires of the minimum length, providing the smallest possible ohmic resistance, which reduces the measurement error, and the second block includes other units of the device and is located in the driver’s or operator’s cab.

На фиг.1 изображена электрическая схема измерителя остаточной электрической емкости химического источника тока.Figure 1 shows the electrical circuit of the meter of the residual electrical capacitance of a chemical current source.

Измеритель состоит из блока 1 непосредственно подсоединенного к клеммам измеряемого ХИТ и, включающего ключ на замыкание 2 и конденсатор известной емкости 3. Блок 2 включает в себя ключ 4 сброса заряда конденсатора 3, АЗУ 5, делитель 6 напряжения с коэффициентом деления k₇=0.95, делитель 7 напряжения с коэффициентом деления k₈=0.5, компаратор 8, делитель с регулируемым коэффициентом деления 9, ждущий генератор (ЖГ) 10, ключ на переключение 11, счетчик числа импульсов 12, блок задержки 13, ГТИ 14, ЦАП 15, операционный усилитель 16, который совместно с ЦАП 15 и соответствующими обратными связями являемся цифро-аналоговым делителем напряжений, ключ 18 на замыкание со схемой устранения дребезга, блок 19 «И», инверторы 20 и 22, регистр 21, ФНЧ 23 и индикатор 17.The meter consists of a unit 1 directly connected to the terminals of the measured HIT and including a key for short circuit 2 and a capacitor of known capacity 3. Block 2 includes a key 4 for resetting the charge of capacitor 3, ACU 5, a voltage divider 6 with a division ratio k ₇ = 0.95, voltage divider 7 with dividing factor k ₈ = 0.5, comparator 8, divider with adjustable dividing factor 9, standby generator (LH) 10, switch key 11, pulse counter 12, delay unit 13, GTI 14, DAC 15, operational amplifier 16, which together with the DAC 15 and co The corresponding feedbacks are the digital-to-analog voltage divider, key 18 for short circuit with the bounce elimination circuit, block 19 “I”, inverters 20 and 22, register 21, low-pass filter 23 and indicator 17.

Предложенное устройство работает следующим образом. ГТИ 14 вырабатывает импульсы с частотой, примерно, 1 МГц, которые поступают на счетный вход счетчика 12 и вход блока 19 «И». Напряжение ХИТ запоминается в АЗУ 5 и подается на входы делителей напряжения 6 и 7, имеющих коэффициенты передачи, соответственно, k₆=0,95 и k₇=0,5. Т.е. на выходе делителя 7 напряжение будет иметь вид:The proposed device operates as follows. The GTI 14 generates pulses with a frequency of approximately 1 MHz, which are fed to the counting input of the counter 12 and the input of the And block 19. The HIT voltage is stored in the AZU 5 and fed to the inputs of voltage dividers 6 and 7, having transmission coefficients, respectively, k ₆ = 0.95 and k ₇ = 0.5. Those. the output of the divider 7 voltage will be:

$${\text{U}}_{\text{7}}={\text{U}}_{\text{хит}}\text{/2}\text{(4)}$$

$${\text{U}}_{\text{7}}={\text{U}}_{\text{hit}}\text{/ 2}\text{(four)}$$

ЖГ 20 вырабатывает импульсы длительностью, примерно, 5 мс и частотой следования, примерно, 4 Гц (т.е. со скважностью 50). Напряжение с выхода делителя 6, как опорное напряжение, подается на второй вход компаратора 8. При ручном замыкании ключа 18 (примерно 1-2 с) на выходе схемы 19 «И» появится напряжение, синхронизированное с выходным напряжением ГТИ 14, которое запустит ЖГ 10. Напряжение с выхода ЖГ 10 откроет ключ 2 и начнется заряд конденсатора 3 известной емкости, а также переведет ключ 11 в нижнее положение и нулевое напряжение на его выходе, подаваемое на вход стробирования счетчика 12, переведет счетчик 12 в режим счета импульсов с ГТИ 14. Одновременно напряжение с ЖГ 10 через инвертор 20 уберет обнуление с ключа 4 и АЗУ 5. При достижении на конденсаторе 3 напряжения равного уровню 0,95U_хит на выходе компаратора 8, первый вход которого соединен с пластиной конденсатора 3, возникает положительный перепад напряжения, который подается на входы схемы задержки 13 и инвертора 22. Отжатие ключа 11 переводит счетчик 12 в режим остановки счета. Напряжение с выхода инвертора 22 переводит регистр 21 в режим хранения, а напряжение с выхода схемы задержки 13 подается на вход обнуления счетчика 12, что переводит его в режим обнуления. Код с выхода регистра 21 подается на вход ЦАП 15. Напряжение с выхода делителя 7 подается на вход регулируемого делителя 9. Коэффициент деления делителя 9 рассчитывается по следующей формуле:ZhG 20 generates pulses with a duration of approximately 5 ms and a repetition rate of approximately 4 Hz (i.e., with a duty cycle of 50). The voltage from the output of the divider 6, as a reference voltage, is supplied to the second input of the comparator 8. When the key 18 is manually closed (about 1-2 s), the voltage synchronized with the output voltage of the GTI 14 appears, which starts the ZhG 10 The voltage from the output of the ZhG 10 will open the key 2 and the charge of the capacitor 3 of known capacity will begin, and also will switch the key 11 to the lower position and the zero voltage at its output, applied to the gate input of the counter 12, will switch the counter 12 to the pulse counting mode from the GTI 14. At the same time voltage with the ZhG 10 through the inverter 20 will remove the zeroing from the key 4 and the RAM 5. When the voltage on the capacitor 3 reaches a level of 0.95U _hit at the output of the comparator 8, the first input of which is connected to the plate of the capacitor 3, there is a positive voltage drop, which is fed to the inputs of the delay circuit 13 and inverter 22. Pressing the key 11 puts the counter 12 in the mode of stopping the account. The voltage from the output of the inverter 22 transfers the register 21 to the storage mode, and the voltage from the output of the delay circuit 13 is supplied to the input of the zeroing of the counter 12, which puts it into the zeroing mode. The code from the output of the register 21 is fed to the input of the DAC 15. The voltage from the output of the divider 7 is fed to the input of the adjustable divider 9. The division ratio of the divider 9 is calculated by the following formula:

$${\text{K}}_{\text{10}}=\text{C/10k}\text{,}\text{(5)}$$

$${\text{K}}_{\text{10}}=\text{C / 10k}\text{,}\text{(5)}$$

где C - численное значение электрической емкости конденсатора 3 в мФ;where C is the numerical value of the electric capacitance of the capacitor 3 in mF;

k - коэффициент, учитывающий конструктивные и технологические особенности измеряемого химического источника тока.k is a coefficient taking into account the structural and technological features of the measured chemical current source.

Т.е., например, если C3=5000 мкФ = 5 мФ, а измеряемый ХИТ является кислотным или щелочным негерметичным аккумулятором, то k=2 и K₁₀=0,25. Таким образом, на выходе делителя 10 напряжение будет иметь вид:That is, for example, if C3 = 5000 μF = 5 mF, and the measured HIT is an acid or alkaline leaky battery, then k = 2 and K ₁₀ = 0.25. Thus, the output of the divider 10, the voltage will have the form:

$${\text{U}}_{\text{9}}={\text{U}}_{\text{хит}}\cdot \text{C/(10}\cdot \text{2k)}\text{(6)}$$

$${\text{U}}_{\text{9}}={\text{U}}_{\text{hit}}\cdot \text{C / (10}\cdot \text{2k)}\text{(6)}$$

Выходы ЦАП 15 соединены со входами на ДУ 16, напряжение с выхода которого подается через ФНЧ 23 на вход индикатора 17 и в цепь обратной связи ЦАП 15. На опорный вход ЦАП 15 подается напряжение с выхода делителя 9. Напряжение на выходе ДУ 16 будет имеет вид:The outputs of the DAC 15 are connected to the inputs to the remote control 16, the voltage from the output of which is supplied through the low-pass filter 23 to the input of the indicator 17 and to the feedback circuit of the DAC 15. The voltage from the output of the divider 9 is supplied to the reference input of the DAC 15. The voltage at the output of the remote control 16 will be :

$${\text{U}}_{\text{16}}={\text{U}}_{\text{хит}}\cdot \text{C/[10}\cdot \text{2k}\cdot {\text{(t}}_{\text{зар}}-{\text{t}}_{\text{зад}}\text{)]}\text{(7)}$$

$${\text{U}}_{\text{16}}={\text{U}}_{\text{hit}}\cdot \text{C / [10}\cdot \text{2k}\cdot {\text{(t}}_{\text{charge}}-{\text{t}}_{\text{ass}}\text{)]}\text{(7)}$$

t_зад - дополнительное времени заряда конденсатора 3 обусловленное конечным значением сопротивлений подводящих проводов и ключа 2.t _ass - the additional charge time of the capacitor 3 due to the final value of the resistances of the lead wires and key 2.

При непосредственном подключении блока 1 к клеммам измеряемого ХИТ и, включающего ключ на замыкание 2 и конденсатор известной емкости 3, а также применением в качестве ключа полевых транзисторов с переходным сопротивлением равным, примерно, 1 mΩ (IRF1324S-7P). Дополнительным временем заряда t_зад можно будет принебречь и напряжение на выходе ДУ 16 будет имеет вид:When directly connecting unit 1 to the terminals of the measured HIT and including a key to circuit 2 and a capacitor of known capacity 3, as well as using field-effect transistors with a transition resistance of approximately 1 mΩ as a key (IRF1324S-7P). Additional charge time t _ass can be neglected and the voltage at the output of the remote control 16 will be:

$${\text{Q}}_{\text{хит}}={\text{U}}_{\text{16}}={\text{U}}_{\text{хит}}\cdot \text{C/[10}\cdot \text{2k}\cdot {\text{t}}_{\text{зар}}\text{]}\text{(8)}$$

$${\text{Q}}_{\text{hit}}={\text{U}}_{\text{16}}={\text{U}}_{\text{hit}}\cdot \text{C / [10}\cdot \text{2k}\cdot {\text{t}}_{\text{charge}}\text{]}\text{(8)}$$

На фиг.2 представлены временные диаграммы работы устройства.Figure 2 presents the timing diagrams of the operation of the device.

Claims (2)

1. Устройство для измерения электрической емкости химических источников тока, реализующее алгоритм:
Q_ХИТ=C·U/(2t_зар·k),
где Q_ХИТ - остаточная емкость измеряемого источника тока, А·ч;
C - емкость заряжаемого конденсатора, Ф;
U - напряжение на измеряемом источнике тока, В;
t_зар - время заряда конденсатора от измеряемого источника, с;
k - коэффициент, учитывающий конструктивные и технологические особенности измеряемого химического источника тока,
и содержащее измеряемый химический источник тока (ХИТ), один полюс которого (минус) соединен с общей шиной устройства, ключ на замыкание цепи, вход которого соединен со вторым полюсом (положительным) измеряемого ХИТ, конденсатор известной емкости, одна пластина которого соединена с общей шиной, а вторая - с выходом ключа, ключ на замыкание, соединенный параллельно конденсатору, АЗУ, вход которого соединен с положительным полюсом измеряемого ХИТ, делитель напряжения с коэффициентом деления k₇=0,95 и делитель напряжения с коэффициентом деления k₈=0,5, входы которых соединены с выходом АЗУ, компаратор, входы которого соединены соответственно с выходом ключа и делителя, делитель напряжения с регулируемым коэффициентом деления, вход которого соединен с выходом делителя, ждущий генератор (ЖГ), ключ на переключение цепи, на первый вход которого подается положительное напряжение питания, второй соединен с общей шиной, а управляющий вход соединен с управляющим входом ключа и выходом ЖГ, счетчик числа импульсов, вход стробирования записи которого соединен с выходом ключа, блок задержки, вход которого соединен с выходом компаратора 8, а выход соединен со входом обнуления счетчика, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со входом счета счетчика, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), с дифференциальным усилителем (ДУ), опорный вход ЦАП соединен с выходом делителя, а выходы соединены со входами ДУ, блок индикации, введены ключ ручного запуска со схемой устранения дребезга, вход которого соединен с положительным источником питания, блок «И», входы которого соединены соответственно с выходами ключа и ГТИ, выход блока соединен со входом ЖМ, инвертор, вход которого соединен с выходом ЖМ, а выход со входами управления ключа и АЗУ, регистр, входы которого соединены с выходами счетчика, а выходы со входами ЦАП, инвертор, вход которого соединен с выходом компаратора, а выход соединен со входом хранения регистра, фильтр нижних частот (ФНЧ), вход которого соединен с выходом ДУ, а выход со входом блока индикации.1. A device for measuring the electrical capacitance of chemical current sources that implements the algorithm:
Q _HIT = C · U / (2t _zar · k),
where Q _HIT - residual capacity of the measured current source, And · h;
C is the capacity of the charged capacitor, f;
U is the voltage at the measured current source, V;
t _zar is the time of charge of the capacitor from the measured source, s;
k is a coefficient taking into account the structural and technological features of the measured chemical current source,
and containing a measured chemical current source (CIT), one pole of which (minus) is connected to the common bus of the device, a key to close the circuit, the input of which is connected to the second pole (positive) of the measured CIT, a capacitor of known capacity, one plate of which is connected to a common bus and the second - with the output of the key, a short circuit key connected in parallel with the capacitor, an AZU, the input of which is connected to the positive pole of the measured HIT, a voltage divider with a division coefficient k ₇ = 0.95 and a voltage divider with a division coefficient k ₈ = 0.5, the inputs of which are connected to the output of the RAM, a comparator, the inputs of which are connected respectively to the output of the key and the divider, a voltage divider with an adjustable division factor, the input of which is connected to the output of the divider, a waiting generator (LH), a key to switch the circuit , the first input of which is supplied with a positive supply voltage, the second is connected to a common bus, and the control input is connected to the control input of the key and the output of the ZhG, the counter of the number of pulses, the recording gating input of which is connected to the output of the key, the delay unit, the input of which is connected to the output of the comparator 8, and the output is connected to the input of zeroing the counter, a clock pulse generator, the output of which is connected to the input of the counter count, a digital-to-analog converter (DAC), with a differential amplifier (DU), the reference input of the DAC is connected to the output of the divider, and the outputs are connected to the inputs of the remote control, an indication unit, a manual start key is introduced with a chatter elimination circuit, the input of which is connected to a positive power source, an “I” block, the inputs of which are connected respectively to the key and GTI outputs, the output lock is connected to the input of the LM, the inverter, the input of which is connected to the output of the LM, and the output to the control inputs of the key and the RAM, the register, the inputs of which are connected to the outputs of the counter, and the outputs to the inputs of the DAC, the inverter, the input of which is connected to the output of the comparator, and the output connected to the input of the register storage, a low-pass filter (low-pass filter), the input of which is connected to the output of the remote control, and the output to the input of the display unit. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что состоит из двух блоков, причем блок непосредственно подсоединенный к клеммам измеряемого ХИТ, включает в себя ключ на замыкание и конденсатор известной емкости, а другой блок включает в себя ключ сброса заряда конденсатора, АЗУ, делитель напряжения с коэффициентом деления k₇=0,95, делитель напряжения с коэффициентом деления k₈=0,5, компаратор, делитель с регулируемым коэффициентом деления, ждущий генератор (ЖГ), ключ на переключение, счетчик числа импульсов, блок задержки, ГТИ, ЦАП, операционный усилитель, который совместно с ЦАП и соответствующими обратными связями является цифроаналоговым делителем напряжений, ключ на замыкание со схемой устранения дребезга, схема «И», инверторы, регистр, ФНЧ и индикатор. 2. The device according to claim 1, characterized in that it consists of two blocks, the block directly connected to the terminals of the measured HIT, includes a key to the circuit and a capacitor of known capacity, and the other block includes a key to reset the capacitor charge, AZU, voltage divider with dividing factor k ₇ = 0.95, voltage divider with dividing factor k ₈ = 0.5, comparator, divider with adjustable dividing factor, standby generator (LH), switch key, pulse counter, delay unit, GTI DAC, operational gain e, which, together with the DAC and the corresponding feedbacks, is a digital-analog voltage divider, a short circuit key with a bounce elimination circuit, an “I” circuit, inverters, a register, a low-pass filter and an indicator.

Images