×
27.03.2015
216.013.3575

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРОЛИТА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Устройство контроля плотности электролита аккумуляторной батареи относится к электротехнической промышленности, а именно к области измерения и контроля технологических параметров. Техническим результатом изобретения является повышение точности и достоверности контроля плотности электролита аккумуляторной батареи в полевых условиях эксплуатации и создание усовершенствованного датчика показателя преломления электролита и измерения его плотности. Согласно изобретению устройство состоит из корпуса пробки с размещенными внутри него датчиком температуры и датчиком показателя преломления электролита, погруженными в электролит. Пробка ввинчивается в корпус аккумуляторной батареи. Датчик показателя преломления электролита содержит подключенный к генератору импульсов полупроводниковый монохроматический излучатель и согласованный с ним по оптическим характеристикам многоэлементный приемник излучения, кювету клиновидной формы, состоящую из двух клиновидных камер, одна из которых выполнена герметичной и заполнена дистиллированной водой, а другая заполнена электролитом аккумуляторной батареи через отверстия в донной части, оптические системы, формирующие потоки оптического излучения от излучателя через кювету к приемнику излучения. Устройство также дополнительно содержит многоканальный формирователь сигналов, электрически соединенный со всеми чувствительными элементами приемника излучения, мультиплексор, приемный регистр, микропроцессор и устройство отображения информации. 4 ил.
Основные результаты: Устройство контроля плотности электролита аккумуляторной батареи, содержащее корпус пробки с размещенными внутри него датчиком температуры и датчиком показателя преломления электролита, погруженными в электролит, а также подключенный к генератору импульсов полупроводниковый монохроматический излучатель и согласованный с ним по оптическим характеристикам приемник излучения, отличающееся тем, что датчик показателя преломления электролита выполнен в виде кюветы клиновидной формы, изготовленной из оптически прозрачного и стойкого к химически агрессивной среде электролита материала, с непрозрачной перегородкой, разделяющей кювету на две равные по размерам клиновидные камеры, одна из которых выполнена герметичной и заполнена дистиллированной водой, а другая заполнена электролитом аккумуляторной батареи через отверстия в донной части, одна из боковых граней клиновидной кюветы равномерно засвечена параллельным потоком излучения, сформированным излучателем, коллиматорной оптической системой и плоским зеркалом, а другая грань с внешней стороны оптически сопряжена через объектив и плоское зеркало с многоэлементным приемником излучения, расположенным в фокальной плоскости объектива и выполненным в виде линейки, ориентированной в направлении дисперсии клиновидной кюветы, устройство контроля дополнительно содержит многоканальный формирователь сигналов, электрически соединенный со всеми чувствительными элементами приемника излучения, мультиплексор, приемный регистр, микропроцессор и устройство отображения информации.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к области измерения и контроля технологических параметров, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для дистанционного контроля плотности электролита в аккумуляторных батареях.

Существует ряд автономных устройств, использующих аккумуляторные батареи, непосредственный контроль за которыми во время эксплуатации затруднен или невозможен. Наиболее достоверные данные о состоянии аккумуляторной батареи можно получить, контролируя плотность электролита в течение всего срока эксплуатации.

Известно устройство контроля плотности электролита кислотной аккумуляторной батареи [1], заключающееся в том, что внутрь корпуса пробки батареи вмонтированы погруженные в электролит излучатель механических колебаний и приемник, по результатам регистрации которых через электролит с последующей обработкой в электронных устройствах сравнения, преобразования и индикации осуществляется контроль плотности электролита.

Известен способ измерения плотности жидкости [2], заключающийся в сравнении показателей преломления исследуемой жидкости и воды, находящихся в контейнере, с помощью раздаточного приспособления, рефрактометрического датчика и последующего определения плотности жидкости вычислительным блоком, соединенным с датчиком. К этому способу близок способ измерения плотности электролита аккумуляторной батареи [3], заключающийся в использовании переносного рефрактометрического датчика, показания которого пересчитываются в плотность или концентрацию электролита.

Тем не менее, известные способы и устройства не позволяют создать достаточно компактные и технологические конструкции, обеспечивающие надежный контроль плотности электролита в течение всего срока эксплуатации аккумуляторной батареи.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению являются способ и устройство для измерения плотности электролита в свинцовых аккумуляторах [4], заключающиеся в измерении температуры электролита датчиком температуры, выполнении рефрактометрического датчика, размещенного в пробке аккумулятора, с возможностью определения функции показателя преломления при рабочей температуре электролита, сигналы которого пересчитываются в плотность электролита с учетом предварительно определенных функциональных зависимостей от температуры плотности дистиллированной воды и плотности электролита концентрации, менее или равной 60%.

К недостаткам предложенного способа следует отнести большой объем работ по определению функции показателя преломления с учетом предварительно определенных функциональных зависимостей от температуры плотности дистиллированной воды и плотности электролита для концентрации, менее или равной 60%, и сложность устройства, которая может затруднить его эксплуатацию в полевых условиях.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности контроля плотности электролита аккумуляторной батареи в полевых условиях эксплуатации и создание усовершенствованного датчика показателя преломления электролита и измерения его плотности.

Поставленная цель достигается тем, что вмонтированный внутрь пробки аккумуляторной батареи датчик показателя преломления электролита выполнен в виде кюветы клиновидной формы, изготовленной из оптически прозрачного и стойкого к химически агрессивной среде электролита материала, с непрозрачной перегородкой, разделяющей кювету на две равные по размерам клиновидные камеры, одна из которых выполнена герметичной и заполнена дистиллированной водой, а другая заполнена электролитом аккумуляторной батареи через отверстия в донной части, одна из боковых граней клиновидной кюветы равномерно засвечена параллельным потоком излучения, сформированным излучателем, коллиматорной оптической системой и плоским зеркалом, а другая грань с внешней стороны оптически сопряжена через объектив и плоское зеркало с многоэлементным приемником излучения, расположенным в фокальной плоскости объектива и выполненным в виде линейки, ориентированной в направлении дисперсии клиновидной кюветы, устройство контроля дополнительно содержит многоканальный формирователь сигналов, электрически соединенный со всеми чувствительными элементами приемника излучения, мультиплексор, приемный регистр, микропроцессор и устройство отображения информации.

Известно, что при распространении монохроматического потока излучения в оптически прозрачной среде с показателем преломления n≠1 его длина волны λ0 изменяется на λ=λ0/n. В соответствии с формулой Лоренца-Лорентца [5] существует функциональная связь между показателем преломления n среды распространения монохроматического потока излучения и ее плотностью ρ при температуре t°C, а именно

где r - удельная рефракция среды, не зависящая от величин плотности ρ.

Используя в качестве эталонной среды дистиллированную воду с известными величинами n0=1,333 и ρ0=0,998 г/см3 (t0=20°C), запишем с учетом (1) для электролита аккумуляторной батареи с параметрами n и ρ

откуда

или

где

при постоянной температуре t°C.

Таким образом, определив величину показателя преломления n электролита аккумуляторной батареи и подставив его в соотношение (4), вычислим его плотность ρ.

Для определения показателя преломления n электролита аккумуляторной батареи используем свойство дисперсии потока излучения при его прохождении через призмы с различными показателями преломления. Для главного сечения призмы (клина) угол между направлением выходного потока излучения и перпендикуляром к выходной грани θ в плоскости дисперсии при постоянном угле падения входного параллельного потока излучения на входную грань β призмы и угле при вершине призмы А равен [6, 7]

Учитывая то обстоятельство, что в соответствии с (4) показатель преломления n равен

то, подставив (7) в формулу (6), получим

График функции θ(ρ), рассчитанный по формуле (8) при n0=1,333 и ρ0=0,998 г/см3 (t0=20°С), β=27°, А=20°, приведен на фиг.1, где θ - в градусах, ρ - в г/см3. Величину угла θ определим как

где m - порядковый номер засвеченного чувствительного элемента приемника излучения, расположенного в плоскости изображения, отсчитываемый от опорного элемента, расположенного под углом θ0, соответствующим плотности дистиллированной воды ρ0=0,998 г/см3 при t0=20° С, d - линейный размер чувствительного элемента приемника излучения в направлении дисперсии, f - фокусное расстояние выходного объектива.

При f=40 мм и (см. фиг.1) Δθ=θ(1,5)-θ(1,0)=4° в соответствии с (9) имеем md=40tg4°=2,8 мм (длина линейки приемника излучения), откуда при d=28 мкм получим количество чувствительных элементов в линейке приемника излучения m=100, откуда Δρ≈(1,5-1,0)/100=0,005 г/см3.

Предлагаемое устройство (фиг.2) состоит из корпуса пробки (1, 2) с размещенными внутри него датчиком температуры (3) и датчиком показателя преломления электролита (11-15), погруженными в электролит (4) полупроводникового монохроматического излучателя (5) и согласованного с ним по оптическим характеристикам многоэлементного приемника излучения (6), а также многоканального формирователя сигналов (7), электрически соединенного со всеми чувствительными элементами приемника излучения (6), и мультиплексора (8), сигналы с выхода которого поступают в кабель (9). Пробка с помощью резьбового соединения ввернута в корпус аккумулятора (10) и электрическим кабелем (9) соединена с электронным блоком управления, обработки и отображения информации (фиг.4).

Устройство контроля плотности электролита аккумуляторной батареи работает следующим образом (фиг.2).

Параллельный пучок монохроматического потока излучения полупроводникового излучателя (5), подключенного к генератору импульсов (16, фиг.4), сформированный коллиматорной оптической системой (11) с плоским зеркалом (12) и засвечивающий под углом β всю входную грань клиновидной кюветы (13), выполненной из оптически прозрачного и стойкого к химически агрессивной среде электролита материала, проходит через обе клиновидные камеры (фиг.3), пространственно разделяясь в плоскости дисперсии клиновидной кюветы на два параллельных пучка с углами θ(n0) и θ(n) в соответствии показателями преломления n0 дистиллированной воды, заполняющей одну камеру, и n электролита аккумуляторной батареи, заполняющего другую камеру. Выходной объектив (14) с плоским зеркалом (15) фокусирует оба параллельных пучка на соответствующие чувствительные элементы приемника излучения (6), причем по электрическому сигналу одного засвеченного чувствительного элемента определяется показатель преломления n электролита аккумуляторной батареи и вычисляется его плотность ρ, а по электрическому сигналу другого засвеченного чувствительного элемента определяется показатель преломления n0 и плотность ρ0 дистиллированной воды, которые используются для введения поправки на температуру t°C в результаты измерений. Электрические сигналы, вырабатываемые засвеченными чувствительными элементами, поступают на многоканальный формирователь сигналов (7), электрически соединенный со всеми чувствительными элементами приемника излучения (6), мультиплексор (8) и далее через кабель (9) в электронный блок (фиг.4) на приемный регистр (17) и микропроцессор (18). Одновременно на микропроцессор поступают измеренные датчиком температуры (3) текущие значения температуры электролита и дистиллированной воды t°C, преобразованные в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем (19). Микропроцессор обрабатывает полученные сигналы. Результаты обработки отображаются устройством отображения информации (20) в виде значений плотности электролита аккумуляторной батареи, а также в виде сигналов, пропорциональных измеренной плотности электролита, для дальнейшего использования.

Таким образом, с помощью предложенного устройства контроля можно автоматически контролировать плотность электролита аккумуляторной батареи в любой момент времени с достаточной точностью в любых условиях эксплуатации.

Литература

1. Патент RU 2275715 С2, 2006, бюл. №12.

2. Патент США №5141310, G01N 21/41, ИСМ, 1994, №6.

3. Патент Германии №285191, G01N 9/12, ИСМ, 1992, №3.

4. Патент RU 2352916 С2, 2009, бюл. №11.

5. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике: Для инженеров и студентов вузов. - М.: Наука, 1964. - 848 с., ил.

6. Справочник конструктора оптико-механических приборов / В.А. Панов, М.Я. Кругер, В.В. Кулагин и др. - Л.: Машиностроение, 1980. - 742 с., ил.

7. Сазанов Б.Я. Основы теории некогерентных оптических и оптико-электронных систем и оптических сигнальных измерений. - М.: РВСН, 1998. - 419 с., ил.

Устройство контроля плотности электролита аккумуляторной батареи, содержащее корпус пробки с размещенными внутри него датчиком температуры и датчиком показателя преломления электролита, погруженными в электролит, а также подключенный к генератору импульсов полупроводниковый монохроматический излучатель и согласованный с ним по оптическим характеристикам приемник излучения, отличающееся тем, что датчик показателя преломления электролита выполнен в виде кюветы клиновидной формы, изготовленной из оптически прозрачного и стойкого к химически агрессивной среде электролита материала, с непрозрачной перегородкой, разделяющей кювету на две равные по размерам клиновидные камеры, одна из которых выполнена герметичной и заполнена дистиллированной водой, а другая заполнена электролитом аккумуляторной батареи через отверстия в донной части, одна из боковых граней клиновидной кюветы равномерно засвечена параллельным потоком излучения, сформированным излучателем, коллиматорной оптической системой и плоским зеркалом, а другая грань с внешней стороны оптически сопряжена через объектив и плоское зеркало с многоэлементным приемником излучения, расположенным в фокальной плоскости объектива и выполненным в виде линейки, ориентированной в направлении дисперсии клиновидной кюветы, устройство контроля дополнительно содержит многоканальный формирователь сигналов, электрически соединенный со всеми чувствительными элементами приемника излучения, мультиплексор, приемный регистр, микропроцессор и устройство отображения информации.
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРОЛИТА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРОЛИТА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРОЛИТА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРОЛИТА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 32.
27.08.2013
№216.012.65cb

Модуль бесперебойного питания потребителей постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания ответственных потребителей постоянного тока особой группы первой категории надежности электроснабжения, не допускающих перерыва питания. Технический результат заключается в упрощении, создании режима эксплуатации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491696
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.12.2013
№216.012.922d

Устройство бесперебойного автоматического включения резерва

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам противоаварийной автоматики системы электроснабжения, и может быть использовано в схемах для питания потребителей постоянного и переменного тока группы А-1 первой категории надежности электроснабжения, не допускающих перерыва...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503114
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.03.2014
№216.012.aa87

Устройство для поиска и определения местоположения людей

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для поиска и обнаружения местоположения людей, например, затерявшихся в горах или лесу, попавших под снежную лавину либо находящихся под развалинами зданий. Технический результат заключается в повышении точности указания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509370
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.04.2014
№216.012.bb1f

Способ определения азимута платформы трехосного гиростабилизатора по углу поворота корпуса гироблока

Изобретение относится к области гироскопических систем и может быть использовано для определения азимутального положения платформы трехосного гиростабилизатора, например, в высокоточных навигационных системах различного назначения. Предлагаемый способ заключается в том, что корпус одного из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513631
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.08.2014
№216.012.ea7f

Устройство для симметрирования напряжений кабеля

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве устройства симметрирования напряжений кабеля при обрыве любой его фазы. Технический результат заключается в повышении быстродействия устройства. Для этого заявленное устройство содержит первую, вторую, третью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525839
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.09.2014
№216.012.f367

Устройство идентификации лагранжевых динамических систем на основе итерационной регуляризации

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и может быть использовано в автоматических и автоматизированных системах различного назначения для идентификации параметров. Техническим результатом является повышение точности идентификации параметров динамических систем....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528133
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.10.2014
№216.012.fb78

Устройство для моделирования двухканальных преобразователей

Изобретение относится к средствам моделирования и оценивания факторов, затрудняющих восприятие информации операторами сложных технических систем. Технический результат заключается в обеспечении предобработки информации в ситуациях сложного (произвольного) воздействия на моделируемый объект...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530222
Дата охранного документа: 10.10.2014
20.11.2014
№216.013.0938

Передача с объемно-пространственным зацеплением-попз

Изобретение относится машиностроению. Передача с объемно-пространственным зацеплением содержит червячное колесо и взаимодействующий с ним червяк, выполненный в виде цилиндрического вала и охватывающей его витой пружины, закрепленной на этом валу в профилированных кольцах. Червячное колесо...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533761
Дата охранного документа: 20.11.2014
27.11.2014
№216.013.0a1b

Способ утилизации боеприпасов

Изобретение относится к области взрывных работ, проводимых при утилизации вооружений, военной техники, обычных видов боеприпасов, в том числе артиллерийских снарядов, минно-торпедных боеприпасов и боевых частей. Способ утилизации боеприпасов включает укладывание однотипных боеприпасов на ровном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533995
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.02.2015
№216.013.22c9

Противокумулятивное и противопульное средство защиты

Изобретение относится к области военной техники и предназначено для защиты сооружений преимущественно стационарного типа, в которых размещены взрывоопасные материалы или изделия, от пуль стрелкового оружия, осколочных элементов, кумулятивных боеприпасов. Противокумулятивное и противопульное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540358
Дата охранного документа: 10.02.2015
Показаны записи 1-10 из 39.
27.08.2013
№216.012.65cb

Модуль бесперебойного питания потребителей постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания ответственных потребителей постоянного тока особой группы первой категории надежности электроснабжения, не допускающих перерыва питания. Технический результат заключается в упрощении, создании режима эксплуатации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491696
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.12.2013
№216.012.922d

Устройство бесперебойного автоматического включения резерва

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам противоаварийной автоматики системы электроснабжения, и может быть использовано в схемах для питания потребителей постоянного и переменного тока группы А-1 первой категории надежности электроснабжения, не допускающих перерыва...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503114
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.03.2014
№216.012.aa87

Устройство для поиска и определения местоположения людей

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для поиска и обнаружения местоположения людей, например, затерявшихся в горах или лесу, попавших под снежную лавину либо находящихся под развалинами зданий. Технический результат заключается в повышении точности указания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509370
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.04.2014
№216.012.bb1f

Способ определения азимута платформы трехосного гиростабилизатора по углу поворота корпуса гироблока

Изобретение относится к области гироскопических систем и может быть использовано для определения азимутального положения платформы трехосного гиростабилизатора, например, в высокоточных навигационных системах различного назначения. Предлагаемый способ заключается в том, что корпус одного из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513631
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.08.2014
№216.012.ea7f

Устройство для симметрирования напряжений кабеля

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве устройства симметрирования напряжений кабеля при обрыве любой его фазы. Технический результат заключается в повышении быстродействия устройства. Для этого заявленное устройство содержит первую, вторую, третью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525839
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.09.2014
№216.012.f367

Устройство идентификации лагранжевых динамических систем на основе итерационной регуляризации

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и может быть использовано в автоматических и автоматизированных системах различного назначения для идентификации параметров. Техническим результатом является повышение точности идентификации параметров динамических систем....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528133
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.10.2014
№216.012.fb78

Устройство для моделирования двухканальных преобразователей

Изобретение относится к средствам моделирования и оценивания факторов, затрудняющих восприятие информации операторами сложных технических систем. Технический результат заключается в обеспечении предобработки информации в ситуациях сложного (произвольного) воздействия на моделируемый объект...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530222
Дата охранного документа: 10.10.2014
20.11.2014
№216.013.0938

Передача с объемно-пространственным зацеплением-попз

Изобретение относится машиностроению. Передача с объемно-пространственным зацеплением содержит червячное колесо и взаимодействующий с ним червяк, выполненный в виде цилиндрического вала и охватывающей его витой пружины, закрепленной на этом валу в профилированных кольцах. Червячное колесо...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533761
Дата охранного документа: 20.11.2014
27.11.2014
№216.013.0a1b

Способ утилизации боеприпасов

Изобретение относится к области взрывных работ, проводимых при утилизации вооружений, военной техники, обычных видов боеприпасов, в том числе артиллерийских снарядов, минно-торпедных боеприпасов и боевых частей. Способ утилизации боеприпасов включает укладывание однотипных боеприпасов на ровном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533995
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.02.2015
№216.013.22c9

Противокумулятивное и противопульное средство защиты

Изобретение относится к области военной техники и предназначено для защиты сооружений преимущественно стационарного типа, в которых размещены взрывоопасные материалы или изделия, от пуль стрелкового оружия, осколочных элементов, кумулятивных боеприпасов. Противокумулятивное и противопульное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540358
Дата охранного документа: 10.02.2015
+ добавить свой РИД