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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Coulometro. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Caricabatterie, batterie, celle galvaniche Il dispositivo descritto nell'articolo consente di impostare e controllare la quantità di elettricità (carica) che si desidera far passare attraverso il carico, ovvero il prodotto di corrente e tempo (Ac). Quando viene raggiunto il valore impostato, viene generato un segnale che può essere utilizzato per spegnere (bloccare) la sorgente di corrente e (o) dare qualsiasi segnale. Esistono dispositivi industriali progettati per tali scopi, ma sono molto complessi. Rispetto a loro, il dispositivo proposto è molto più semplice, composto da parti disponibili e non difficile da configurare. Tale dispositivo può essere utilizzato con successo, ad esempio, per limitare la carica delle batterie delle auto, nonché in altri casi in cui è necessario controllare la ricezione di quantità misurate di elettricità da parte del carico. Il dispositivo è stato sviluppato come aggiunta all'attuale stabilizzatore descritto in [1]. Tuttavia, può funzionare in combinazione con qualsiasi altra fonte di corrente, comprese quelle non stabilizzate. La quantità specificata di elettricità è impostata su un indicatore a sette cifre. Il valore massimo in questo caso è 9 As, ad es. una corrente di 999 A può fluire attraverso il carico per quasi 999 ore (10 s). Con una corrente maggiore, il tempo massimo del suo flusso diminuisce di conseguenza. Lo schema a blocchi del dispositivo è mostrato in fig. 1. Come puoi vedere, il carico A1 della sorgente di corrente G1 è collegato al filo comune attraverso il resistore di misura Ri.
La caduta di tensione creata su di esso, che è direttamente proporzionale alla corrente attraverso il carico, viene inviata all'amplificatore DC inverter A2. La tensione dalla sua uscita viene alimentata all'ingresso del convertitore tensione-frequenza (VFC) U1. Il suo segnale di uscita, la cui frequenza è direttamente proporzionale alla tensione di ingresso, entra nell'unità digitale. Quest'ultimo elabora questo segnale ed emette un comando per disattivare la sorgente corrente. Un amplificatore inverter (Fig. 2) è necessario quando si utilizza la sorgente di corrente descritta in [1], poiché in essa il carico è incluso nell'interruzione del filo che collega il terminale negativo del ponte raddrizzatore al filo comune. Per questo motivo la tensione prelevata dalla resistenza di misura Ri ha polarità negativa e per la VFC utilizzata deve essere positiva. L'uso di un amplificatore inverter ha permesso di ridurre i requisiti per l'accuratezza della fabbricazione del resistore R e (la deviazione della sua resistenza dal valore calcolato è compensata dalla corrispondente variazione del guadagno da parte del resistore di sintonia R3). La resistenza del resistore Ri è di circa 0,01 Ohm, che consente di controllare la corrente fino a 100 ... 150 A. È costituito da un filo di nicromo o costantana del diametro richiesto.
Quando si utilizza una sorgente di corrente che fornisce una tensione di polarità positiva attraverso il resistore di misurazione, non è necessario un amplificatore inverter e l'ingresso VLF può essere collegato direttamente a R. Tuttavia, in questo caso, è necessario selezionare la sua resistenza in modo molto accurato per evitare un grande errore di misurazione. Il dispositivo utilizza un VLF leggermente modificato, descritto in [2]. La revisione (Fig. 3) consisteva nel sostituire i microcircuiti della serie K155 con la più economica serie KR1533, introducendo un regolatore di tensione per la loro alimentazione (per questo motivo è stata eliminata la necessità di utilizzare una sorgente esterna di tensione stabilizzata di 5 V). Invece di K544UD1A (DA1), è stato utilizzato il sistema operativo CA3140E. La resistenza del resistore R7 è ridotta a 360 MΩ (in pratica, questo si è rivelato sufficiente per il funzionamento del dispositivo). Per abbinare i livelli del segnale di uscita del VLF e del segnale di ingresso del blocco digitale, è stata introdotta una cascata sul transistor VT5. Il principio del funzionamento di VFC è descritto in dettaglio in [2], pertanto, questo articolo non è considerato.
Il diagramma schematico del blocco digitale è mostrato in fig. 4. Consiste in una linea di contatori decimali preimpostati, contatori di ripristino all'accensione, letture preimpostate e un condizionatore del segnale di uscita.
All'accensione, i microcircuiti DD3, DD4, DD6 vengono impostati sullo stato iniziale dall'impulso generato dal circuito R6C3. I contatori DD7-DD14 non hanno un ingresso per l'impostazione dello stato zero, quindi viene introdotto un nodo sull'elemento DD1.1 e sul contatore DD3. Gli impulsi con una frequenza di ripetizione di circa 1 Hz provenienti dal generatore (il suo circuito è mostrato in Fig. 5) a uno degli ingressi DD1.1 passano al contatore DD3, poiché al secondo ingresso dell'elemento è presente un livello zero . Allo stesso tempo, questi impulsi vengono inviati al controdecodificatore DD6. Le sue uscite sono collegate agli ingressi per la preimpostazione dei contatori DD7-DD14. All'arrivo degli impulsi i contatori si azzerano a loro volta Con l'arrivo dell'ottavo impulso su DD6 si accende il led HL1 segnalando che il dispositivo è pronto per il funzionamento "Contemporaneamente l'elemento DD1.1 viene bloccato da un segnale log.1 proveniente dall'uscita 8 (pin 9) del controdecodificatore DD3.
All'accensione, il singolo vibratore, realizzato sugli elementi DD17.2, DD1.4, genera un breve impulso, che pone il trigger sugli elementi DD17.3, DD17.4 in uno stato unico. Dall'uscita dell'elemento DD5.2, viene rimosso un segnale con un livello logaritmico. 1, con il quale è possibile bloccare la sorgente corrente. Contemporaneamente si accende il LED HL2. Sugli elementi del chip DD2 sono montati trigger che sopprimono il rimbalzo dei contatti dei pulsanti SB1, SB2. Con una singola pressione del pulsante SB2, il contatore DD14 si accende in modalità preimpostata, mentre una virgola si accende sull'indicatore della cifra corrispondente e il LED HL1 si spegne. Con le successive pressioni del pulsante SB2, i contatori vengono trasferiti a turno alla modalità preimpostata. Il numero desiderato (da 0 a 9) sull'indicatore corrispondente viene impostato con il pulsante SB1. Pertanto, agendo sui pulsanti SB1 e SB2, digitano sul display il numero richiesto corrispondente al prodotto della corrente (in ampere) e del tempo (in secondi). Il dispositivo viene avviato premendo il pulsante SB4. Allo stesso tempo, il livello di registro viene impostato all'uscita dell'elemento DD17.3 (e, di conseguenza, all'uscita di DD5.2). 0, consentendo il funzionamento della sorgente di corrente, una corrente inizia a fluire attraverso il resistore R e (vedi Fig. 1) e gli impulsi appaiono all'uscita del VFC con la corrispondente frequenza di ripetizione. Entrando negli ingressi dei contatori, riducono il numero precedentemente impostato sugli indicatori fino a renderlo uguale a 0. Non appena compare il livello di log su tutte le uscite del trasferimento in parallelo dei contatori. 0, il colpo singolo sugli elementi DD17.2, DD1.4 genera un impulso che commuta il trigger DD17.3DD17.4 allo stato iniziale e il conteggio si interrompe e la sorgente corrente viene nuovamente bloccata. Il funzionamento del dispositivo può essere interrotto con il pulsante SB3, e dopo un po' può essere ripreso con il pulsante SB4, mentre il conto alla rovescia riprenderà dal valore al quale il lavoro è stato interrotto. Gli elementi DD1.2, DD1.3 e DD16.1 - DD16.6 prevedono l'accensione delle virgole sugli indicatori nella modalità preimpostata. Il segnale di uscita del blocco digitale viene utilizzato per controllare la sorgente di corrente. Questo può essere fatto in vari modi, ad esempio applicando questo segnale alla base di un transistor caricato con un potente relè (Fig. 6), i cui contatti sono inclusi nel circuito di carico. Nella sorgente di corrente [1], puoi cavartela con un relè a bassa potenza attivando i suoi contatti di chiusura tra il motore a resistenza variabile R3 e il filo comune.
Lo schema schematico dell'unità display è riportato in fig. 7. Contiene sette decoder K176ID2 (DD1-DD7) e altrettanti indicatori ALC338A (HG1-HG7) con un catodo comune. È consentito utilizzare indicatori con un anodo comune, ma in questo caso le uscite di 6 microcircuiti DD1-DD7 e gli anodi comuni degli indicatori (tramite le opportune resistenze) devono essere alimentate con una tensione di alimentazione di +9 V.
Il dispositivo è alimentato da tensioni stabilizzate di +12 e -12 V. Per alimentare la parte digitale e l'unità di visualizzazione, viene utilizzata una sorgente esterna a 9 V o la tensione ottenuta dallo stabilizzatore sul chip KR142EN8A collegato al +12 Sorgente V. Durante il montaggio del VFC, l'uscita del collettore del transistor VT1 e l'uscita 2 del microcircuito DA1 devono essere piegate e, avvolte con un pezzo di filo stagnato, saldate nel foro corrispondente. Quando si monta la scheda dell'unità display, è conveniente utilizzare pneumatici standard disponibili in commercio come ponticelli sul lato delle parti, ma possono anche essere realizzati con un filo di montaggio. Nell'amplificatore dell'inverter (vedi Fig. 2) e VLF (vedi Fig. 3), vengono utilizzati i resistori C2-23 (R6 è composto da due con una resistenza di 5,1 MΩ), in casi estremi, è possibile utilizzare MLT. Il resistore R7 è costituito da due resistori CMM da 180 MΩ. Nei restanti nodi del dispositivo è consentito utilizzare resistori di qualsiasi tipo. Resistenze trimmer - SP5-2, SP5-22. Condensatori di ossido - K50-35 o simili di piccole dimensioni, il resto - di qualsiasi tipo, di dimensioni adeguate. Invece di SA3140E (vedi Fig. 3) e KR140UD22 (vedi Fig. 2), è consentito utilizzare l'amplificatore operazionale KR544UD1 A e invece dei microcircuiti della serie KR1533 (vedi Fig. 3) - le loro controparti della serie K555 . Nell'unità digitale è possibile utilizzare i microcircuiti della serie K176, nonché CD4029 (analogo a K561IE14), CD4011 (K561LA7), CD4001 (K561LE5), CD4002 (K561LE6), CD4017 (K561IE8), CD4022 (K561IE9), CD4050 ( K561PU4). Gli indicatori ALS338A sono sostituibili da ALS324A, ALS3ZZA. Per configurare il dispositivo, sono necessari un voltmetro CC e un amperometro, oltre a un frequenzimetro. Disabilitando temporaneamente il blocco della sorgente di corrente e accendendo l'amperometro in serie con il carico, accendere la sorgente di corrente e impostare la corrente su 10 A. Quindi collegare un voltmetro all'uscita dell'amplificatore dell'inverter (se utilizzato) e resistenza R3 (vedi Fig. 2) impostare la tensione a 100 all'uscita dell'amplificatore mV. Successivamente, viene regolato un VLF (la tecnica è descritta in dettaglio in [2]). Qui vorrei sottolineare che prima devi bilanciare l'amplificatore operazionale DA1 usando il resistore R12. Quindi, collegando l'ingresso VLF a un filo comune, provare a utilizzare il resistore R5 per ottenere il segnale della frequenza più bassa possibile in uscita (un impulso in 10 ... 30 s). Successivamente, viene applicata una tensione di 100 mV all'ingresso del VLF dall'uscita dell'amplificatore-inverter e, controllando gli impulsi sul collettore del transistor VT5 (vedi Fig. 3) con un frequenzimetro, spostando il cursore del resistore R10, la frequenza è impostata su 100 Hz. Il blocco digitale (vedi Fig. 4) non ha bisogno di essere configurato, è sufficiente verificarne il funzionamento. Immediatamente dopo l'accensione, gli indicatori possono mostrare qualsiasi numero. Quindi, entro sette secondi, dovrebbero azzerarsi a turno, mentre anche le virgole dovrebbero accendersi a turno su ciascuno degli indicatori. Successivamente, il LED HL1 si accende (anche HL2 è acceso). Il dispositivo è pronto per funzionare. In conclusione, il blocco del generatore di corrente viene nuovamente riattivato dal segnale in uscita dal blocco digitale. Il dispositivo è stato progettato per funzionare con correnti elevate. A correnti inferiori è possibile ridurre il numero di cifre dell'indicazione e dei contatori ad esse corrispondenti. Se si suppone che il dispositivo venga utilizzato in modalità a lungo termine, è auspicabile fornire alimentazione di riserva in caso di interruzione di corrente. Una batteria tampone (accumulatori o celle galvaniche) con una tensione di 5 ... 9 V è collegata al bus di alimentazione dell'unità digitale tramite un diodo. Naturalmente, l'unità display, così come il LED HL2 dell'unità digitale, in questo caso deve essere alimentata bypassando questo circuito, ad esempio, da una fonte stabilizzata separata. Dopo tale perfezionamento, il consumo di corrente dell'unità digitale dalla batteria sarà minimo. In caso di mancanza della tensione di rete e suo successivo ripristino, il processo di conteggio non verrà interrotto e proseguirà senza perdite. Letteratura
Autore: I.Korotkov, villaggio di Bucha, regione di Kiev
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