Устройство для измерения внутреннего сопротивления электрохимического источника тока

Устройство для измерения внутреннего сопротивления электрохимического источника тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С.А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДН ЕПЬСТВУ

Союз Советскии, Социалнстических

Республик р и993365 (61)Дополнительное к авт. свид-sy— (22) Заявлено 050881 (21) 3330795/24-07 с присоединением заявки Ио— (23) Приоритет

Опубликовано 30.01л3. Бюллетеиь Ио 4 ($gj+ Кд 3

Н 01 И 10/48

G 0i и 27/02

Государственный комитет

СССР по делаи изобретениЯ и открытий (33) УДК б 21. 355 .. . 1 (088. 8) Дата опубликовения описания 30.01.83

С.С. Голощапов, В.В. Злакоманов, О. Н. Казьмин, Л.A.Îçåðîâ,. Н.Е.Терентьев, В.И.Пушкин и A. (72) Авторы изобретения

Челябинский политехнический институт им.Лен комсомола (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСЫОГО ИСТОЧНИКА ТОКА

Изобретение относится к электротехнической. промышленности и может быть использовано в системах контроля и управления состоянием электрохимических источников тока (ХИТ в процессе эксплуатации, а также для измерения составляющих и полного внутреннего сопротивления ХИТ и т.д.

Известно. устройство для определения внутреннего сопротивления ХИТ, которое измеряет внутреннее сопротивление ХИТ путем сравнения измеряемого сопротивления с образцовым с применением коммутации зарядного или разрядного тока и поочередным подключением двух запоминающих конденсаторов к ХИТ, для чего напряжения ХИТ в период прохождения импульсов тока подают на один конденсатор, а в период отсутствия тока— на другой и по разности напряжений на этих конденсаторах определяют искомое сопротивление 51 3.

Недостатком данного устройства является невозможность измерения внутреннего сопротивления ХИТ при его работе на рабочую нагрузку, имеющую переменный характер, так как изменение величины напряжения ХИТ, вызванное изменением нагрузки, приво дит к ложным показаниям измерительного прибора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генератор, связанный с коммутирующим элементом, измерительную нагрузку на транзисторе, подключенную к ХИТ, измерительный шунт,измерительный блок, три операционных усилителя с конденса- торами на неинвертирующих входах и трансформатор с двумя первичными встречно включенными обмотками, при этом шунт подключен к одному, а измерителЬная нагрузка — к дру" гому. конденсатору двух операционных усилителей, выходы которых электрически связаны с первичными обмотками трансформатора и переменными резисторами, соединенными с инвертирующим входом соответствующего уси лителя, а вторичная обмотка трансформатора подключена к конденсатору гретьего усилителя, выход которого через выпрямитель соединен с измерительным блоком и через переменный резистор с его инвертирующим входом(2 1.

Недостатком известного устройства является невысокая точность, 993365 большая длитель ность (неоперативность) ,./ и сложность процесса измерения внутреннего сопротивления ХИТ.

Цель изобретения — повышение точ ности, оперативности и упрощение змерения внутреннего сопротивления

ИТ в эксплуатационных режимах с переменной нагрузкой .

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения внутреннего сопротивления ХИТ, содержащем измерительную нагрузку, управляющий вход которой электрически связан с выходом задающего генератора, а силовые выходы — с выводами ХИТ, измерительный шунт и измерительный блок, также связанный с выводами ХИТ, дополнительно имеется регулятор выходного сигнала задающего генератора, причем вход регулятора подключен к выходу измерительного шунта в цепи ХИТ, при этом регулятор содержит @ последовательно соединенные амплитудный детектор на входе, усилитель отклонения сигнала детектора от его установленного значения и аналоговый перемножитель на выходе, один вход которого подключен к выходу генератора,. а выход — к управляющему входу измерительной нагрузки.

Кроме того, усилитель отклонения выполнен в виде интегратора,а анало- 30 говый перемножитель — в виде усилителя переменного тока с управляемым коэффициентом усиления.

На чертеже изображена схема устройства для измерения внутреннего З5 сопротивления ХИТ.

Контролируемый ХИТ 1 имеет силовые выводы 2 и 3, к которым через измерительный шунт 4 устройства подключена рабочая нагрузка 5. 40

Устройство содержит также измерительный блок 6, амплитудный детектор 7, усилитель или интегратор 8, аналоговый перемножитель 9, который осуществляет Перемножение сигналов усилителя 8 и задающего генератора 10.

К выходу перемножителя 9 подключен управляющий вход измерительной нагрузки, которая состоит из транзистора 11 и резистора 12, включенного в цепь эмиттера. Соединенные последовательно детектор 7, усилитель 8 и перемножитель.9 составляют регулятор 13 амплитуды выходного сигнала генератора 10. Вход детектора 7 подключен к выводу 3 ХИТ, к которому так- 55 же подключен измерительный блок 6.

Если генератор 10 выполнен управляемым, то его вход подключен к выходу усилителя 8, а выход генерато ра 10 Ht o e cT eHHo o eH 6a jO зе транзистора 11, что обозначено на чертеже пунктиром. В этом случае перемножитель 9 отсутствует. Изме, рительная нагрузка связана с выводами 2 и 3 ХИТ через шунт 4. 65

Устройство работает следующим об разом.

К ХИТ 1 подключают рабочую нагрузку 5 через шунт 4 устройства.

Нагрузка 5 в общем случае имеет переменный характер, который свойственен для эксплуатационного режима

XHT 1. Генератор 10 формирует управляющие сигналы O {t) на базу транзистора 11 через йеремножитель 9.

Ьти сигналы имеют постоянную амплитуду и определенную частоту. В результате в цепи измерительной нагрузки и ХИТ 1 возникают колебания тока Ь1О, Резистор 12 предназначен для задания амплитуды тока а1О . Транзистор 11 работает в линейном режиме усиления переменной составляющей тока базы.

Режим по постоянному току обеспечивается выходными цепями перемножителя 9.

Под воздействием тока д1О на выводах 2 и 3 ХИТ возникает переменная составляющая напряжения a U, которая подается на вход измерительного блока 6. Кроме того, возникает переменная составляющая тока д1, которая посредством измерительного шунта 4 подается на вход амплитудного детектора 7.

Величины амплитуд dU v hi определяются током 51р внутренним сопротивлением 2 ХИТ 1 и сопротивлением нагрузки 5, при этом

2= 0/б:), (1) где д0 — амплитуда переменного напряжения д{)

Л7 — амплитуда переменного тока ач

Амплитудный детектор 7 формирует сигнал))„., пропорциональный амплитуде аЗ

0„= аЭ. я„-к, (z) где К5 — коэффициент усиления детектора 7.

Сигнал подаемся на один вход усилителя 8 рассогласования, на другой вход которого подается эталонное напряжение сравнения ио при этом

U = К {0„-0.„) (3) или

u = — (U — О )сИ (4)

2TJ О о в случае интегратора 8, где 0 — выходное напряжение усилите2 ля или интегратора 8;

К вЂ” коэффициент усилителя 8, Т вЂ” постоянная времени интегратора 8.

Аналоговый перемножитель 9 осуществляет перемножение выходного сигнала 0(1) генератора 10 и сигнала М усилителя или интегратора 8, при этор

U>- 02 U{t), {5) 993365

1 где 0> - выходное напряжение перемножителя 9, изменяющееся по закону - U(4) .

Аналоговый йеремножитель 9 может быть выполнен по известной схеме уси- . лителя переменного тока с управляе- S мым коэффициентом усиления.

Напряжение U(t) генератора 10 может изменяться по гармоническому закону или по симметричному прямоугольному закону с постоянной амплитудой. В со 1О ответствии с выражением (5) амплитуда сигнала пропорциональна величине на выходе усилителя нли интегратора 8. Под действием переменного напряжения 03 в цепи резистора 12 протекает переменный ток а о, который задает колебания напряжения д() на выводах ХИТ 1.

В соответствии с изложенным выше следует, что регулятор 13 совместно с измерительной нагрузкой и шунтом 4 образуют замкнутую систему автоматической стабилизации напряжения 0

Эта система является статической, если используется усилитель 8, или астатической. если -используется интегратор 8. Установившаяся ошибка регулирования для статической системы, как известно, зависит от коэффициента усиления соответствующей раэомкйутой системы и может быть установлена -Зо достаточно малой путем выбора вели.чины этого коэффициента. В астатической системе установившаяся ошибка регулирования отсутствует.

Вследствие стабилизации напряже- 35 ния U| стабилизируется и амплитуда д .). тока д в различных рабочих режимах ХИТ 1, обусловленных изменением рабочей нагрузки 5, что следует из уравнения(2 ) .. 4p

При изменении величины нагрузки 5 регулятор 13 изменяет амплитуду напряжения .U всегда таким .образом,,чтобы напряжение О оставалось стабильным и равным напряжению Us . 45

Из уравнения (1 ) следует, что при постоянной величине дЗ измеряемое ,сопротивление 2 с точностью до коэффициента 3 /дЗ пропорционально амплитуде д0 переменного напряжения д0 как в случае гармонического, так и в случае прямоугольного сигнала тока измерительной нагрузки. Поэтому переменное напряжение дО подается на закрытый вход измерительного блока б, который выделяет амплитуду д0, например, путем детектирования, -но- которой производится определение сопротивления z . Блок 6 может иметь стрелочный или цифровой индикатор величины Z., Путем изменения частоты генератора 10 можно измерять составляющие полного сопротивления ХИТ ° а также его частотную характеристику. Если генератор 10 выполнен управляемым по амплитуде, то на его вход непос- редственно подается сигнал с выхода усилителя или интегратора 8, à его выход непосредственно связан с базой .транзистора 11 без использования

1 ! перемножителя 9.

Использование предлагаемого устройства измерения внутреннего сопротивления ХИТ позволяет более точно; оперативно и просто контролировать

1 работоспособность и данные о состоя нии ХИТ при эксплуатации в рабочих режимах с переменной нагрузкой. Это

:повышает надежность и длительность функционирования ХИТ, а также объектов, в состав которых входят ХИТ, за счет использования данных о сопротивлении Z, которые применяются при управлении источника регулирующей аппаратурой.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения внутреннего сопротивления электрохими.ческого источника тока, содержащее генератор, управляемую измерительную нагрузку, измерительный шунт и измерительный блок, связанный с вы водами .источника тока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оперативности и упрощения измерения s эксплуатационных режимах с переменной нагрузкой, оно дополнительно имеет регулятор выходного сигнала генератора, прн этом вход регулятора подключен к выходу шунта в цепи источника тока, а сам регулятор содержит последовательно соединенные амплитудный детектор на входе, усилитель отклонения сигнала. детектора от его установленного значения и аналоговый перемножитель на выходе, один вход которого подключен к выходу генератора, а выход — к управляющему входу измерительной нагрузки.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что усилитель отклонения выполнен в виде интегратора, а аналоговый перемножитель в виде усилителя переменного тока с управляемым коэффициентом усиления.

- Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 199942, кл. H 01 M 10/48, 1965.

2 ° Авторское свидетельство СССР

Р 600641, кл. Н 01 N 10/48, 1978.

Составитель И.Найдина

Редактор М.Рачкулинец Техред О.Неце Корректор M.Øàðoøè

Заказ 493/71 Тираж 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4