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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Coulómetro. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Cargadores, baterías, celdas galvánicas El dispositivo descrito en el artículo le permite configurar y controlar la cantidad de electricidad (carga) que desea pasar a través de la carga, es decir, el producto de la corriente y el tiempo (Ac). Cuando se alcanza el valor establecido, se genera una señal que puede usarse para apagar (bloquear) la fuente actual y (o) dar cualquier señal. Existen dispositivos industriales diseñados para tales fines, pero son muy complejos. En comparación con ellos, el dispositivo propuesto es mucho más simple, está hecho de piezas disponibles y no es difícil de configurar. Tal dispositivo puede usarse con éxito, por ejemplo, para limitar la carga de baterías de automóviles, así como en otros casos cuando es necesario controlar la recepción de cantidades medidas de electricidad por parte de la carga. El dispositivo fue desarrollado como una adición al estabilizador actual descrito en [1]. Sin embargo, puede funcionar en conjunto con cualquier otra fuente de corriente, incluidas las no estabilizadas. La cantidad especificada de electricidad se establece en un indicador de siete dígitos. El valor máximo en este caso es 9 As, es decir, por ejemplo. una corriente de 999 A puede fluir a través de la carga durante casi 999 horas (10 s). Con una corriente más alta, el tiempo máximo de su flujo disminuye en consecuencia. El diagrama de bloques del dispositivo se muestra en la fig. 1. Como puede ver, la carga A1 de la fuente de corriente G1 está conectada al cable común a través de la resistencia de medición Ri.
La caída de voltaje creada en él, que es directamente proporcional a la corriente a través de la carga, se alimenta al amplificador inversor de CC A2. El voltaje de su salida se alimenta a la entrada del convertidor de voltaje a frecuencia (VFC) U1. Su señal de salida, cuya frecuencia es directamente proporcional al voltaje de entrada, ingresa a la unidad digital. Este último procesa esta señal y emite un comando para apagar la fuente actual. Un amplificador inversor (Fig. 2) es necesario cuando se usa la fuente de corriente descrita en [1], ya que en ella la carga está incluida en la ruptura del cable que conecta el terminal negativo del puente rectificador al cable común. Por esta razón, el voltaje tomado de la resistencia de medición Ri tiene polaridad negativa, y para el VFC utilizado, debe ser positivo. El uso de un amplificador inversor permitió reducir los requisitos de precisión en la fabricación de la resistencia R y (la desviación de su resistencia del valor calculado se compensa con el cambio correspondiente en la ganancia de la resistencia de sintonización R3). La resistencia de la resistencia Ri es de aproximadamente 0,01 ohmios, lo que le permite controlar la corriente hasta 100 ... 150 A. Está hecha de un cable de nicromo o constantán del diámetro requerido.
Cuando se usa una fuente de corriente que proporciona un voltaje de polaridad positiva a través de la resistencia de medición, no se requiere un amplificador inversor y la entrada VLF se puede conectar directamente a R. Sin embargo, en este caso, es necesario seleccionar su resistencia con mucha precisión para evitar un gran error de medición. El dispositivo utiliza un VLF algo modificado, descrito en [2]. La revisión (Fig. 3) consistió en sustituir los microcircuitos de la serie K155 por los más económicos de la serie KR1533, introduciendo un regulador de tensión para su alimentación (por lo que se eliminó la necesidad de utilizar una fuente externa de tensión estabilizada de 5 V). En lugar de K544UD1A (DA1), se utilizó el sistema operativo CA3140E. La resistencia de la resistencia R7 se reduce a 360 MΩ (en la práctica, esto resultó ser suficiente para que el dispositivo funcionara). Para hacer coincidir los niveles de la señal de salida del VLF y la señal de entrada del bloque digital, se introdujo una cascada en el transistor VT5. El principio de operación VFC se describe en detalle en [2], por lo tanto, este artículo no se considera.
El diagrama esquemático del bloque digital se muestra en la fig. 4. Consta de una línea de contadores decimales preestablecidos, contadores de reinicio de encendido, lecturas preestablecidas y un acondicionador de señal de salida.
Cuando se enciende la alimentación, los microcircuitos DD3, DD4, DD6 se establecen en el estado inicial por el pulso generado por el circuito R6C3. Los contadores DD7-DD14 no tienen una entrada para establecer el estado cero, por lo tanto, se introduce un nodo en el elemento DD1.1 y el contador DD3. Los pulsos con una tasa de repetición de aproximadamente 1 Hz provenientes del generador (su circuito se muestra en la Fig. 5) a una de las entradas DD1.1 pasan al contador DD3, ya que hay un nivel cero en la segunda entrada del elemento . Al mismo tiempo, estos pulsos se alimentan al contador-decodificador DD6. Sus salidas están conectadas a las entradas de preconfiguración de contadores DD7-DD14. A medida que llegan los pulsos, los contadores se ponen a cero a su vez. Con la llegada del octavo pulso en DD6, el LED HL1 se enciende, lo que indica que el dispositivo está listo para funcionar "Al mismo tiempo, el elemento DD1.1 está bloqueado por una señal log.1 procedente de la salida 8 (pin 9) del contador-decodificador DD3.
Cuando se enciende la alimentación, el one-shot, realizado en los elementos DD17.2, DD1.4, genera un pulso corto, que establece el disparador en los elementos DD17.3, DD17.4 en un solo estado. De la salida del elemento DD5.2, se elimina una señal con un nivel de registro. 1, con el que puede bloquear la fuente actual. Al mismo tiempo, se enciende el LED HL2. En los elementos del chip DD2, se ensamblan disparadores que suprimen el rebote de los contactos de los botones SB1, SB2. Con una sola pulsación del botón SB2, el contador DD14 se enciende en el modo preestablecido, mientras que una coma se enciende en el indicador del dígito correspondiente y el LED HL1 se apaga. Con pulsaciones posteriores del botón SB2, los contadores se transfieren al modo preestablecido a su vez. El número deseado (de 0 a 9) en el indicador correspondiente se establece con el botón SB1. Así, al manipular los botones SB1 y SB2, ingresan en la pantalla el número requerido correspondiente al producto de la corriente (en amperios) y el tiempo (en segundos). El dispositivo se inicia presionando el botón SB4. Al mismo tiempo, el nivel de registro se establece en la salida del elemento DD17.3 (y, en consecuencia, en la salida de DD5.2). 0, permitiendo el funcionamiento de la fuente de corriente, comienza a fluir una corriente a través de la resistencia R y (ver Fig. 1) y aparecen pulsos en la salida de la VFC con la tasa de repetición correspondiente. Al ingresar las entradas de los contadores, reducen el número previamente establecido en los indicadores hasta que sea igual a 0. Tan pronto como el nivel de registro aparece en todas las salidas de la transferencia paralela de los contadores. 0, el one-shot en los elementos DD17.2, DD1.4 genera un pulso que cambia el disparador DD17.3DD17.4 al estado inicial, y el conteo se detiene y la fuente actual se bloquea nuevamente. El funcionamiento del dispositivo se puede detener con el botón SB3, y después de un tiempo se puede reanudar con el botón SB4, mientras que la cuenta regresiva continuará desde el valor en el que se interrumpió el trabajo. Los elementos DD1.2, DD1.3 y DD16.1 - DD16.6 proporcionan el encendido de comas en los indicadores en el modo preestablecido. La señal de salida del bloque digital se utiliza para controlar la fuente de corriente. Esto se puede hacer de varias maneras, por ejemplo, aplicando esta señal a la base de un transistor cargado con un relé potente (Fig. 6), cuyos contactos están incluidos en el circuito de carga. En la fuente de corriente [1], puede arreglárselas con un relé de baja potencia activando sus contactos de cierre entre el motor de resistencia variable R3 y el cable común.
El diagrama esquemático de la unidad de visualización se muestra en la fig. 7. Contiene siete decodificadores K176ID2 (DD1-DD7) e igual número de indicadores ALC338A (HG1-HG7) con un cátodo común. Es aceptable usar indicadores con un ánodo común, pero en este caso, las salidas de 6 microcircuitos DD1-DD7 y los ánodos comunes de los indicadores (a través de las resistencias apropiadas) deben alimentarse con una tensión de alimentación de +9 V.
El dispositivo se alimenta con voltajes estabilizados de +12 y -12 V. Para alimentar la parte digital y la unidad de visualización, se utiliza una fuente externa de 9 V o el voltaje obtenido del estabilizador en el chip KR142EN8A conectado al +12 fuente V. Al ensamblar el VFC, la salida del colector del transistor VT1 y la salida 2 del microcircuito DA1 deben doblarse y, envueltos con un trozo de alambre estañado, soldarse en el orificio correspondiente. Al montar la placa de la unidad de visualización, es conveniente utilizar neumáticos estándar disponibles comercialmente como puentes en el lado de las piezas, pero también se pueden fabricar con un cable de montaje. En el amplificador inverter (ver Fig. 2) y VLF (ver Fig. 3) se utilizan las resistencias C2-23 (R6 se compone de dos con una resistencia de 5,1 MΩ), en casos extremos se puede utilizar MLT. La resistencia R7 se compone de dos resistencias CMM de 180 MΩ. En los nodos restantes del dispositivo, está permitido usar resistencias de cualquier tipo. Resistencias de corte - SP5-2, SP5-22. Condensadores de óxido: K50-35 o similares de tamaño pequeño, el resto, de cualquier tipo, de tamaño adecuado. En lugar de SA3140E (ver Fig. 3) y KR140UD22 (ver Fig. 2), está permitido usar el amplificador operacional KR544UD1 A, y en lugar de los microcircuitos de la serie KR1533 (ver Fig. 3), sus contrapartes de la serie K555 . En la unidad digital, puede usar los microcircuitos de la serie K176, así como CD4029 (análogo a K561IE14), CD4011 (K561LA7), CD4001 (K561LE5), CD4002 (K561LE6), CD4017 (K561IE8), CD4022 (K561IE9), CD4050 ( K561PU4). Los indicadores ALS338A son reemplazables por ALS324A, ALS3ZZA. Para configurar el dispositivo, se requieren un voltímetro y un amperímetro de CC, así como un contador de frecuencia. Deshabilitando temporalmente el bloqueo de la fuente de corriente y encendiendo el amperímetro en serie con la carga, encienda la fuente de corriente y ajuste la corriente a 10 A. Luego conecte un voltímetro a la salida del amplificador inversor (si se usa) y la resistencia R3 (ver Fig. 2) ajuste el voltaje a 100 en la salida del amplificador mV. A continuación, se ajusta un VLF (la técnica se describe en detalle en [2]). Aquí me gustaría señalar que primero debe equilibrar el amplificador operacional DA1 usando la resistencia R12. Luego, al conectar la entrada VLF a un cable común, intente usar la resistencia R5 para obtener la señal de la frecuencia más baja posible en la salida (un pulso en 10 ... 30 s). Después de eso, se aplica un voltaje de 100 mV a la entrada del VLF desde la salida del amplificador-inversor y, al controlar los pulsos en el colector del transistor VT5 (ver Fig. 3) con un medidor de frecuencia, moviendo el control deslizante de la resistencia R10, la frecuencia se establece en 100 Hz. El bloque digital (ver Fig. 4) no necesita ser configurado, solo necesita verificar su funcionamiento. Inmediatamente después de encender la alimentación, los indicadores pueden mostrar cualquier número. Luego, dentro de los siete segundos, deberían volverse a cero por turno, mientras que las comas también deberían encenderse por turno en cada uno de los indicadores. Después de eso, el LED HL1 se enciende (HL2 también está encendido). El dispositivo está listo para funcionar. En conclusión, el bloqueo de la fuente de corriente se activa nuevamente mediante la señal de salida del bloque digital. El dispositivo fue diseñado para trabajar con altas corrientes. A corrientes más bajas, se puede reducir el número de dígitos de la indicación y los contadores correspondientes a ellos. Si se supone que el dispositivo se utilizará en modos a largo plazo, es deseable proporcionar energía de respaldo en caso de falla de energía. Una batería de respaldo (acumuladores o celdas galvánicas) con un voltaje de 5 ... 9 V está conectada al bus de alimentación de la unidad digital a través de un diodo. Por supuesto, la unidad de visualización, así como el LED HL2 de la unidad digital, en este caso deben alimentarse sin pasar por este circuito, por ejemplo, desde una fuente estabilizada separada. Después de dicho refinamiento, el consumo de corriente de la unidad digital de la batería será mínimo. En caso de fallo de la tensión de red y su posterior restablecimiento, el proceso de conteo no se interrumpirá y continuará sin pérdida. Literatura
Autor: I.Korotkov, pueblo de Bucha, región de Kyiv
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