початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2269862

СПОСІБ (ВАРІАНТИ) І ПРИСТРІЙ (ВАРІАНТИ) ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ ПЕРЕВАЖНО ПОРТАТИВНОГО ЕЛЕКТРОННОГО ЗАСОБИ

Ім'я винахідника: поводатор Аркадій Мойсейович
Ім'я патентовласника: поводаитор Аркадій Мойсейович
Адреса для листування: 620042, Єкатеринбург, вул. Орджонікідзе, 26, кв.39, А.М. прічінитору
Дата початку дії патенту: 2004.06.24

Винахід відноситься до джерел електроживлення електронних засобів, функціонування яких здійснюється на принципах електроніки і / або радіотехніки і які включають принаймні один активний елемент з трьома або більше електродами, зокрема транзистор, і здійснюють з використанням зазначеного активного елементу (елементів) посилення, перетворення або генерацію (формування) робочих електричних сигналів змінного або постійної напруги, в тому числі широкосмугових сигналів. Спосіб і пристрій електроживлення переважно портативного електронного засоби, що здійснюють з використанням принаймні, одного трьохелектродної активного елементу посилення, перетворення або генерацію електричного сигналу змінного або постійної напруги, засновані на подачі напруги харчування на клеми живлення електронного засобу, як напруга живлення використовують імпульсну напругу , шпаруватість якого знаходиться в межах від 1,1 до 20. у другому варіанті способу і пристрою імпульсного напрузі надають такі параметри: частота імпульсів принаймні на порядок вище максимальної частоти спектру електричного сигналу змінної напруги або принаймні на порядок нижче мінімальної частоти спектра цього електричного сигналу, а тривалість фронтів імпульсів принаймні на порядок менше величини, зворотної максимальній частоті спектра електричного сигналу змінної напруги. Технічний результат - зниження енергоспоживання.

ОПИС ВИНАХОДИ

Група винаходів відноситься до джерел електроживлення електронних засобів (систем, блоків, вузлів, пристроїв), функціонування яких здійснюється на принципах електроніки і / або радіотехніки [Джерела електроживлення електронних засобів. Схемотехніка та конструювання, М .: Гаряча лінія - Телеком, 2001, стор.4-5], а саме до способів і пристроїв для електроживлення переважно портативних електронних та / або радіоелектронних засобів, що включають принаймні один активний елемент з трьома або більше електродами , зокрема транзистор, і здійснюють з використанням зазначеного активного елементу (елементів) посилення, перетворення або генерацію (формування) робочих електричних сигналів змінного або постійної напруги, в тому числі широкосмугових сигналів.

Прикладами такого роду електронних засобів, систем або пристроїв є, зокрема, біотелеметріческіе прилади автономного використання з батарейним первинним електроживленням, які здійснюють передачу виміряних параметрів, в тому числі для підводного і космічного застосування, а й радіомаяки, передавачі охоронних і сигнальних систем і ін. Робочим електричним сигналом змінного або постійної напруги електронного засобу є сигнал, що обробляється або формований зазначеним засобом, наприклад низько- або високочастотний сигнал підсилювача, генератора, передавача, в тому числі модульований сигнал (по частоті, амплітуді і ін.), сигнал підсилювача постійного струму.

Не належать до запропонованих винаходів способи і джерела електроживлення двохелектродна активних і пасивних елементів і пристроїв, наприклад термо- і взривоеміссіонних катодів, різних діодів, включаючи діоди, використовувані в якості джерел випромінювань і датчиків фізичних величин, фізичних і хімічних апаратів, зокрема електрофільтрів, газорозрядних лічильників, електрохімічних технологічних пристроїв (електрофлотокоагуляторов, електролізерів, інших хімічних реакторів).

Відомий джерело електроживлення електронного засобу [Джерела електроживлення електронних засобів. Схемотехніка та конструювання, М .: Гаряча лінія - Телеком, 2001., стр.7-9, рис.1.1, в)], який здійснює з використанням принаймні одного трьохелектродної активного елементу (наприклад, транзистора) посилення, перетворення або генерацію (формування ) електричного сигналу змінного або постійної напруги, що включає послідовно з'єднані первинне джерело електроенергії змінного струму, випрямляч, інверторний перетворювач випрямленої постійної напруги в імпульсну напругу і другий випрямляч, вихід якого через фільтр з'єднаний з вихідними клемами джерела живлення, на які діє постійна напруга живлення, що подається на навантаження - електронний засіб.

Відомий і джерело електроживлення електронного засобу [Джерела електроживлення електронних засобів. Схемотехніка та конструювання, М .: Гаряча лінія - Телеком, 2001., стр.7-9, рис.1.1, д)], який здійснює з використанням принаймні одного трьохелектродної активного елементу посилення, перетворення або генерацію (формування) електричного сигналу змінного або постійної напруги, що включає послідовно з'єднані первинне джерело електроенергії постійного струму, інверторний перетворювач постійної напруги в імпульсне і другий випрямляч, вихід якого через фільтр з'єднаний з вихідними клемами джерела живлення, на які діє постійна напруга живлення, що подається на навантаження у вигляді електронного засобу.

Відомо і, що для будь-якого електронного засобу, навіть якщо воно складається з одного транзистора, в якості параметрів електроживлення вказується лише перелік номіналів напруг, потужність і, при необхідності, стабільність, тобто, в відомих пристроях електроживлення на навантаження (електронне, радіоелектронний пристрій) завжди подається постійна напруга [Джерела електроживлення електронних засобів. Схемотехніка та конструювання, М .: Гаряча лінія - Телеком, 2001., стор.4].

З вищезазначеного джерела інформації [Джерела електроживлення електронних засобів. Схемотехніка та конструювання, М .: Гаряча лінія - Телеком, 2001., стр.7-9, рис.1.1, в), д), випливає і популярність способів:

- Спосіб електроживлення електронного засобу, який здійснює з використанням принаймні одного трьохелектродної активного елементу посилення, перетворення або генерацію електричного сигналу змінної напруги, заснований на подачі на клеми живлення цього кошти постійної напруги харчування;

- Спосіб електроживлення електронного засобу, який здійснює з використанням принаймні одного трьохелектродної активного елементу посилення, перетворення або формування електричного сигналу постійної напруги, заснований на подачі на клеми живлення цього кошти постійної напруги харчування.

Вищевказані відомі способи і пристрої електроживлення є прототипами запропонованої нижче групі винаходів, що складається з двох варіантів способу і двох варіантів пристрою.

Недоліком вищевказаних відомих способів і пристроїв електроживлення електронних засобів є безперервне в часі споживання кожним електронним (радіоелектронним) пристроєм потужності від джерела живлення (природно, у включеному стані), що викликає підвищене споживання електроенергії електронними засобами, а, в разі обмеженості ресурсу (енергоємності) первинного джерела електроенергії у вигляді акумулятора або батареї, зменшує час роботи включеного електронного засобу і вимагає більш частого обслуговування для заміни первинного джерела електроенергії.

Найбільшою мірою зазначений недолік має значення для портативних (автономних) електронних, в тому числі радіоелектронних засобів, наприклад радіомаяків, біотелеметріческіх пристроїв автономного використання, в тому числі підводного і космічного застосування, і т.д.

Завданням запропонованої групи винаходів є зменшення споживання електронним засобом енергії від джерела електроживлення, підвищення ресурсу первинного джерела електроенергії, наприклад акумулятора або гальванічної батареї, забезпечення більш рідкісного обслуговування електронного засобу для заміни первинного джерела електроенергії.

Поставлена ​​задача вирішується за допомогою двох варіантів способу і двох варіантів пристрою.

За першим варіантом спосіб електроживлення переважно портативного електронного засобу, який здійснює з використанням принаймні одного трьохелектродної активного елементу посилення, перетворення або генерацію електричного сигналу змінної напруги, заснований на подачі напруги харчування на клеми живлення електронного засобу, відрізняється тим, що в якості напруги живлення використовують імпульсна напруга.

Спосіб електроживлення переважно портативного електронного засобу за першим варіантом відрізняється і тим, що використовується в якості напруги живлення імпульсного напрузі надають значення шпаруватості імпульсів, що знаходиться в межах від 1,1 до 20.

Крім того, спосіб електроживлення переважно портативного електронного засобу за першим варіантом відрізняється тим, що використовується в якості напруги живлення імпульсного напрузі надають і такі параметри: частота імпульсів принаймні на порядок вище максимальної частоти спектру електричного сигналу змінної напруги або принаймні на порядок нижче мінімальної частоти спектра цього електричного сигналу, а тривалість фронтів імпульсів принаймні на порядок менше величини, зворотної максимальній частоті спектра електричного сигналу змінної напруги.

За другим варіантом спосіб електроживлення переважно портативного електронного засобу, який здійснює з використанням принаймні одного трьохелектродної активного елементу, посилення перетворення або формування електричного сигналу постійної напруги, заснований на подачі напруги харчування на клеми живлення електронного засобу, відрізняється тим, що в якості напруги живлення використовують імпульсна напруга.

Спосіб електроживлення переважно портативного електронного засобу за другим варіантом відрізняється і тим, що використовується в якості напруги живлення імпульсного напрузі надають значення шпаруватості імпульсів, що знаходиться в межах від 1,1 до 20.

Крім того, спосіб електроживлення переважно портативного електронного засобу за другим варіантом відрізняється тим, що використовується в якості напруги живлення імпульсного напрузі надають і такі параметри: частота імпульсів більше або дорівнює 10 Гц, а тривалість фронтів імпульсів становить відповідно не більше ніж 100 мс.

За першим варіантом джерело електроживлення переважно портативного електронного засобу, який здійснює з використанням принаймні одного трьохелектродної активного елементу посилення, перетворення або генерацію електричного сигналу змінної напруги, що має вихідні клеми і включає перетворювач постійного або змінного первинної напруги в імпульсне, відрізняється тим, що вихід перетворювача постійного або змінного первинної напруги в імпульсне з'єднаний безпосередньо з вихідними клемами джерела електроживлення.

Джерело електроживлення переважно портативного електронного засобу за першим варіантом відрізняється і тим, що шпаруватість імпульсів, як один з вихідних параметрів перетворювача постійного або змінного первинної напруги в імпульсне, знаходиться в межах від 1,1 до 20.

Крім того, джерело електроживлення переважно портативного електронного засобу за першим варіантом відрізняється тим, що перетворювач постійного або змінного первинної напруги в імпульсне має і наступні вихідні параметри: частота імпульсів принаймні на порядок вище максимальної частоти спектру електричного сигналу змінної напруги або принаймні на порядок нижче мінімальної частоти спектра цього електричного сигналу, а тривалість фронтів імпульсів принаймні на порядок менше величини, зворотної максимальній частоті спектра електричного сигналу змінної напруги.

Нарешті, джерело електроживлення переважно портативного електронного засобу за першим варіантом відрізняється тим, що він виконаний з можливістю управління скважностью імпульсів електроживлення.

За другим варіантом джерело електроживлення переважно портативного електронного засобу, який здійснює з використанням принаймні одного трьохелектродної активного елементу посилення, перетворення або формування електричного сигналу постійної напруги, що має вихідні клеми і включає перетворювач постійного або змінного первинної напруги в імпульсне, відрізняється тим, що вихід зазначеного перетворювача з'єднаний безпосередньо з вихідними клемами джерела електроживлення.

Джерело електроживлення переважно портативного електронного засобу за другим варіантом відрізняється і тим, що шпаруватість імпульсів, як один з вихідних параметрів перетворювача постійного або змінного первинної напруги в імпульсне, знаходиться в межах від 1,1 до 20.

Крім того, джерело електроживлення переважно портативного електронного засобу за другим варіантом відрізняється тим, що перетворювач постійного або змінного первинної напруги в імпульсне має наступні вихідні параметри: частота імпульсів більше або дорівнює 10 Гц, а тривалість фронтів імпульсів становить відповідно не більше ніж 100 мс.

Нарешті, джерело електроживлення переважно портативного електронного засобу за другим варіантом відрізняється тим, що він виконаний з можливістю управління скважностью імпульсів електроживлення.

В існуючому рівні техніки не встановлені технічні рішення з зазначеними вище сукупностями істотних ознак, що дозволяє вважати запропоновані варіанти технічних рішень новими.

Відмітною ознакою незалежних пунктів запропонованих варіантів способу електроживлення електронних засобів вищевказаного призначення, а саме електронних засобів, які здійснюють з використанням принаймні одного трьохелектродної активного елементу посилення, перетворення або формування (генерацію) електричного сигналу постійного і змінного напруги, є використання в якості напруги живлення імпульсного напруги.

Відмітною ознакою незалежних пунктів запропонованих варіантів пристрою електроживлення є те, що вихід наявного в прототипі перетворювача постійного або змінного первинної напруги в імпульсне з'єднаний безпосередньо з вихідними клемами джерела електроживлення.

Ці основні відмінні ознаки запропонованих технічних рішень (варіантів способу і пристрою) забезпечують електроживлення електронних засобів імпульсним (а не постійним) напругою, забезпечують такий режим роботи електронних засобів, при якому споживання електроенергії електронним засобом від джерела електроживлення відбувається лише протягом частини періоду імпульсного напруги харчування , а саме протягом імпульсу напруги харчування. Під час відсутності імпульсу напруги харчування енергія від джерела живлення не споживається. Тобто, має місце зниження енергоспоживання від джерела живлення, економія електроенергії. При цьому забезпечуються збільшення терміну безперервної роботи електронного засобу від даного джерела електроживлення, що має обмежений енергоресурс (батарея, акумулятор), і збільшення періоду технічного обслуговування для заміни джерела первинного джерела живлення постійного струму (батареї або акумулятора). Зниження енергоспоживання пропорційно скважности імпульсного напруги електроживлення. При будь-якому значенні скважности, більшому одиниці, з'являється практичний виграш в економії електренергіі. Зі збільшенням шпаруватості виграш збільшується. Зокрема, при шпаруватості, що дорівнює 10 (десяти), виграш становить близько 10 разів. Максимальна величина шпаруватості імпульсів електроживлення обмежується необхідною точністю обробки електричного сигналу в електронному засобі. Крім того, з ростом скважности імпульсів збільшується ширина спектра електричного сигналу електронного засобу і, як наслідок, зменшується відношення сигнал / перешкода, що потрібно враховувати при розробці відповідного електронного засобу, що живиться змінним імпульсним напругою.

Імпульсна напруга живлення при подачі його на клеми джерела електроживлення, а значить на клеми електроживлення електронного засобу, забезпечує роботу електронного засобу при виконанні ним необхідних перетворень робочого електричного сигналу, що підтверджено практично (див. Приклади реалізації запропонованих технічних рішень).

Введення в запропоновані варіанти способу і пристрою електроживлення вищевказаної додаткової відмітної ознаки (залежні пункти формули), що полягає в тому, що значення шпаруватості імпульсів електроживлення знаходиться в межах від 1,1 до 20, забезпечує оптимальне, в тому числі максимальне значення виграшу в економії електроенергії. При скважности, меншою 1,1, практичний виграш знаходиться на досить низькому рівні і зі зменшенням значення скважности прагне до нуля. При скважности, більшою 20, точність обробки електричного сигналу в електронному засобі стає менше 5-10%.

Введення в запропоновані варіанти способу і пристрою електроживлення ще й інших вищевказаних додаткових характерних ознак, які полягають у встановленні вищезазначених співвідношень між значеннями частоти і тривалості фронту імпульсного напруги харчування і значеннями частот спектра робочого електричного сигналу електронного засобу, забезпечує відсутність впливу імпульсного напруги харчування на параметри електричного сигналу , який обробляється (формується) електронним засобом. Що виникає при цьому рознесення (поділ за частотою) спектра імпульсного напруги живлення і спектра робочого електричного сигналу забезпечує, при необхідності, можливість подальшої фільтрації непотрібного спектра напруги живлення. Наприклад, при отриманні радіоприймачем сигналу від портативного радіоелектронного пристрою, що живиться за запропонованим способом, можуть бути відфільтровані від корисного сигналу частоти відомого заздалегідь спектра імпульсної напруги харчування.

Використання зазначеного в попередньому абзаці додаткового відмітної ознаки, сутність якого полягає в рознесенні спектра частот імпульсного харчування і спектра частот робочого електричного сигналу електронного засобу, не обов'язково в тих випадках, коли до форми робочого електричного сигналу електронного засобу не пред'являється ніяких вимог і досить лише наявності цього робочого електричного сигналу. До таких випадків належить використання імпульсного електроживлення, наприклад в радіомаяки, а й в біотелеметріческіх системах тривожної сигналізації про зміни фізіологічних параметрів пацієнта.

Виконання джерела електроживлення з можливістю управління скважностью його імпульсів, внаслідок наявності квантування (дискретності) електричного сигналу електронного засобу з імпульсним електроживленням, дозволяє використовувати таке електронний засіб в системах, що мають справу з імпульсними потоками робочих сигналів (цифрових комплексах), наприклад, в цифрових обчислювальних пристроях . При цьому управління скважностью імпульсів відповідно до алгоритму результатами роботи цифрового комплексу або споживанням їм електроенергії від джерела електроживлення забезпечує автоматичний оптимальний вибір параметрів імпульсного електроживлення з точки зору максимізації або підтримки на постійному рівні економії енергії електроживлення і / або ресурсу електроживлення.

Технічні рішення, що містять вищевказані сукупності характерних ознак, а й сукупності обмежувальних і відмінних ознак, які не виявлені в відомому рівні техніки, що при досягненні вищеописаного технічного результату дозволяє вважати запропоновані технічні рішення мають винахідницький рівень.

Група винаходів пояснюється кресленнями:

Фиг.1 - блок-схема джерела електроживлення, сполученого з електронним засобом.

Фиг.2 - форма імпульсної напруги харчування.

Фіг.3 - схема керованого імпульсного електроживлення.

Джерело електроживлення 1 включає первинне джерело живлення 2, виконаний, наприклад, у вигляді батареї або акумулятора 3 і генератор 4 імпульсів електроживлення. Вихід джерела первинного харчування 2 з'єднаний зі входом генератора 4 імпульсів електроживлення, вихід якого є виходом джерела електроживлення 1. На виході джерела 1 електроживлення є вихідні клеми 5, 6. На клеми 5 діє позитивне значення імпульсної напруги харчування (+ Е _п), клема 6 з'єднана з корпусом 7 пристрою ( "землею") або на ній діє від'ємне значення імпульсної напруги харчування (-Е _п). Джерело електроживлення 1 може мати керуючий вхід 8 (клема 9), на який при необхідності подається керуюча напруга (U _упр) для зміни параметрів імпульсного напруги електроживлення, чинного на вихідних клемах 5, 6 джерела 1 електроживлення. Керуючий вхід 8 джерела 1 електроживлення є і керуючим входом генератора 4 імпульсів електроживлення.

Первинний джерело живлення 2 служить для подачі постійної напруги харчування на генератор 4 імпульсів електроживлення.

Електронний засіб 10, живиться від джерела 1 електроживлення, має вихід 11 робочого електричного сигналу (U _вих). При необхідності електронний засіб 9 має вхід 12 робочого електричного сигналу (U _вх), наприклад, якщо засіб 10 є не генератором, а підсилювачем сигналів. Електронний засіб 10 має клеми 13, 14 для подачі на них напруги електроживлення. Клема харчування 13 електронного засобу 10 з'єднана з клемою 5 джерела електроживлення 1, а клема 14 - відповідно з клемою 6.

Форма однополярного імпульсного напруги електроживлення 15 показана на фіг.2, де по осі абсцис 16 відкладено час t, а по осі ординат 17 - ЕРС Е. Напруга електроживлення має вигляд імпульсів з амплітудою Е _п. Кожен з імпульсів має тривалість _імп з переднім і заднім фронтами _фр. Імпульси йдуть один за одним з періодом Т. Частота f проходження імпульсів електроживлення обернено пропорційна періоду Т.

Наведена на фіг.3 схема керованого імпульсного електроживлення містить джерело електроживлення 1 і електронний засіб 10, з'єднані один з одним так само, як описано вище і показано на фіг.1. Крім того, зазначена схема містить принципову схему джерела електроживлення 1, а всередині блоку 10 електронного засобу у вигляді підсилювача або генератора напруги показана частина емітерного каскаду, виконана у вигляді транзистора 18. Цей емітерний каскад виконує в електронному засобі роль, зокрема, підсилювача робочого електричного сигналу електронного засобу. Між емітером транзистора 18 і корпусом 7 включені паралельно з'єднані резистор 19 і конденсатор 20. Точка з'єднання емітера транзистора 18 з резистором 19 і конденсатором 20 з'єднана з виходом 21 електронного засобу, сполученим, в свою чергу, зі входом 22 аналого-цифрового перетворювача (АЦП) 23. вихід 24 АЦП 22 з'єднаний зі входом 25 електронного цифрового потенціометра (ЕП) 26, вихід якого 27 з'єднаний з клемою 9 і відповідно з входом 8 джерела 1 електроживлення.

Джерело електроживлення 1 в схемі керованого імпульсного електроживлення (фіг.3) в якості первинного джерела живлення 2 містить батарею 3, що подає постійна напруга живлення на генератор імпульсів електроживлення 4. Принципова схема генератора 4 імпульсів електроживлення (фіг.3) являє собою генератор стабільних імпульсів напруги , що складається з типового автогенератора, виконаного на одноперехідному транзисторі (двухбазова діод) 28 і транзисторі 29 в діодному включенні, і компенсаційного стабілізатора напруги з мікропотужні споживанням (транзистори 30-33) і опорним елементом на транзисторі 34 в діодному включенні. Емітер 35 транзистора 29 типового автогенератора з'єднаний з негативною шиною 36 джерела 1 електроживлення, з'єднані один з одним колектор 36а і база 37 транзистора 29 через резистор 38 з'єднані з позитивною шиною 39 джерела 1 електроживлення і через конденсатор 40 - з базою 41 транзистора 28, яка через резистор 42 з'єднана з позитивною шиною 39. Колектор 43 транзистора 28 через резистор 44 з'єднаний з позитивною шиною 39, а емітер 45 через резистор 46 з'єднаний з негативною шиною 36 джерела електроживлення. Негативна шина 36 джерела 1 електроживлення з'єднана з вихідною клемою 6 джерела 1. Емітер 45 транзистора 28 через послідовно з'єднані конденсатор 46б і резистори 47, 48 з'єднаний і з позитивної шиною 39 джерела електроживлення. При цьому резистор 46 і конденсатор 46б є времязадающей ланцюгом типового автогенератора, що визначає шпаруватість імпульсів електроживлення на виході джерела 1 електроживлення. Точка з'єднання між собою резисторів 47, 48 є виходом 49 типового автогенератора, який з'єднаний з базою 50 транзистора 30 компенсаційного стабілізатора напруги. Емітер 51 транзистора 30 з'єднаний з позитивною шиною 39 джерела 1 електроживлення і з колектором прохідного транзистора 33. Колектор 53 транзистора 30 з'єднаний з колектором 54 і базою 55 транзистора 31, а і через резистор 56 з'єднаний з емітером 57 транзистора 32. Емітер 58 транзистора 31 з'єднаний з базою 59 транзистора 32, яка через резистор 60 з'єднана з негативною шиною 36 джерела 1. Колектор 61 транзистора 32 з'єднаний з базою 62 прохідного транзистора 33 і з емітером 63 транзистора 34. Колектор 64 і база 65 транзистора 34 з'єднані з негативною шиною 36 джерела 1 електроживлення. Між емітером 66 транзистора 33 і базою 65 транзистора 34 включений резистор 67, а емітер 66 прохідного транзистора 33 з'єднаний і з вихідною клемою 5 джерела 1 електроживлення. Транзистор 31 у діодному включенні і транзистор 32 - це буферний каскад компенсаційного стабілізатора напруги. Транзистор 33 - прохідний транзистор цього стабілізатора, регульований сигналом, що надходять з колектора 61 транзистора 32. Коефіцієнт стабілізації описаного компенсаційного стабілізатора напруги складає близько 1000. Резистор 67 - високоомний резистор навантаження (1-2 МОм) джерела 1 електроживлення.

Точка з'єднання між собою емітера 45 транзистора 28, резистора 46 і конденсатора 46б є керуючим входом 8 джерела 1 електроживлення.

Транзистор 28 типу КТ117, транзистори 30 і 32 - типу ГТ109. Як інших транзисторів (29, 31, 33 і 34) використана матриця 217 або 198 серії. Як ЕП 26 використаний восьмизарядний електронний цифровий потенціометр типу AD8400, а в якості АЦП 23 - AD7476.

Слід звернути увагу на те, що на виході джерела 1 електроживлення відсутнє включений паралельно виходу джерела конденсатор, як це обов'язково при звичайному електроживленні постійною напругою [див., Наприклад, опису до винаходів: за патентом РФ №2150170 - конденсатор 4 і за патентом РФ № 2105346 - іоністор 9].

Прикладом іншої принципової схеми автогенератора на одноперехідному транзисторі 28 є відома типова схема [двухбазова діоди в автоматиці, Бібліотека по автоматиці, вип.465, М .: Енергія, 1972, стор.31, рис.19)].

Роль керівника входу 8 джерела електроживлення 1 може виконувати, зокрема, ручка змінного резистора, включеного до відповідної ланцюг генератора 4 імпульсів електроживлення, що задає частоту цього генератора імпульсів і відповідно частоту імпульсів електроживлення. У варіанті виконання джерела електроживлення, представленому на Фіг.3, роль такого змінного резистора може виконувати резистор 46.

Первинний джерело живлення 2 може бути виконаний як у вигляді батареї або акумулятора 3, так і у вигляді випрямляча, на вхід якого подається змінна напруга від мережі живлення (на кресленнях не показано).

В іншому, що не показаному на кресленнях, виконанні схеми керованого імпульсного електроживлення замість електронного цифрового потенціометра 26 може бути використаний цифроаналоговий перетворювач (ЦАП).

При необхідності імпульсна напруга електроживлення 15 (фіг.2) може бути двохполярним, тоді воно має вигляд наступних один за одним імпульсів, симетричних щодо осі абсцис 16, тобто тих хто має одночасно позитивне і негативне значення напруги харчування (форма такого імпульсного напруги харчування на кресленнях не показана).

Електронним засобом 10 в першому прикладі реалізації винаходу по фіг.1 є підсилювач робочого електричного сигналу частотою 100 кГц. Джерело 1 електроживлення в одному з режимів налаштований на Форміровніе імпульсного напруги харчування з наступними параметрами: період Т імпульсів 4 мс, тривалість _імп 0,5 мс, тривалість фронтів імпульсів _фр менше 1 мкс, шпаруватість імпульсів дорівнює 8, частота f проходження імпульсів 250 Гц. Величина напруги живлення (амплітуда імпульсів харчування) Е _піт дорівнює 6,5 В при напрузі батареї 9 В. Частота імпульсів електроживлення f (250 Гц), що в 400 разів (більш ніж на порядок) менше частоти робочого сигналу (100 кГц). Тривалість фронту імпульсу (1 мкс) в 10 разів, тобто на порядок менше величини, зворотної частоті робочого сигналу (1/100000 Гц = 10 мкс).

Такий пристрій з джерелом електроживлення, показане на фіг.1, працює, а спосіб електроживлення електронного засобу 10 здійснюється наступним чином.

Живиться від джерела 2 первинного електроживлення генератор 4 імпульсів електроживлення подає імпульсна напруга живлення (фіг.2) зі встановленою скважностью імпульсів на клеми 13 електроживлення електронного засобу-підсилювача сигналів 10, який забезпечує посилення надходить на вхід 12 підсилювача 10 робочого сигналу і предачі його на вихід 11 електронного засобу. При цьому виграш по споживаної потужності в порівнянні з харчуванням підсилювача 10 постійною напругою пропорційна величині скважности імпульсів електроживлення (багаторазовий виграш).

У другому прикладі реалізації винаходу в якості електронного засобу 10 використаний блок датчиків пристрою дистанційного контролю ефективності бігу по а.с. СРСР №1257678. Діапазон частот робочого сигналу становить від нуля до 100 Гц. Параметри імпульсного електроживлення аналогічні вищевказаним для першого прикладу реалізації винаходу, за винятком частоти імпульсів, яка встановлена ​​рівної 1100 гц, що більш ніж на порядок більше максимальної частоти робочого сигналу (100 Гц). В даному прикладі струм споживання батареї 3 без підключеного навантаження (електронного засобу 10) складає 1,1 мА з включеним навантаженням (електронний засіб 10 блоку датчиків пристрою для визначення ефективності бігу по а.с. 1257678) - 1,6 мА. Споживання зазначеного електронного засобу 10, виконаного по а.с. 1257678, при харчуванні постійною напругою становить 10 мА. Отже, за рахунок заміни постійної напруги харчування імпульсною напругою з'являється більш ніж шестиразовий виграш по струму споживання.

У третьому прикладі реалізації запропонованого пристрою в якості електронного засобу 10 виступає аналоговий підсилювач робочого електричного сигналу, що має вигляд постійної складової, мінливої ​​з частотою менше одного Герца. При цьому частота імпульсів електроживлення утановлена ​​рівній в одному випадку 6 Гц, в іншому випадку 15 Гц при шпаруватості імпульсів в діапазоні від 1,1 до 20 і тривалості фронтів імпульсів 80 мс. В цьому випадку при шпаруватості імпульсів електроживлення, що дорівнює 5, отриманий в порівнянні з постійним електроживленням виграш в споживаної потужності в 3,5 рази, а при шпаруватості імпульсів, що дорівнює 15, - в 9 разів при обох зазначених частотах імпульсів електроживлення.

З'являється в спектрі робочого електричного сигналу на виході 11 електронного засобу 10 спектральна складова імпульсного електроживлення, відповідна параметрам імпульсів електроживлення (зокрема, частоті імпульсів 1100 гц або 6 Гц), при необхідності може бути відфільтрована за допомогою встановленого на виході 11 фільтра (на кресленнях не показано). Зазвичай, наприклад, в пристроях контролю біомедичних параметрів людини, як правило, є фільтри, що виділяють спектр робочого електричного сигналу електронного засобу (фільтр 5 на фіг.1 до опису по а.с. СРСР №1257678). При використанні імпульсного електроживлення для електронного засобу 10 такого виду, в якому для споживача робочого сигналу електронного засобу не мають значення параметри спектра цього сигналу, а важливо лише наявність цього сигналу (наприклад, радіомаяк, сигналізатор охоронної сигналізації та ін.), Не потрібно відфільтровування складової сигналу, що вноситься в нього імпульсним електроживленням. Для таких електронних засобів може мати місце повний або частковий збіг спектрів робочого електричного сигналу і імпульсного електроживлення.

Джерело електроживлення по фіг.3 в статичному режимі, тобто при заздалегідь визначеному рівні скважности імпульсів, працює аналогічно зазначеному вище для електронного засобу по фіг.1. Відмінністю є можливість зміни шпаруватості імпульсів електроживлення в залежності, зокрема, від величини струму, споживаного електронним засобом 10. При збільшенні цього струму збільшується напруга на резисторі 19 емітерного каскаду, виконаного на транзисторі 18. Відповідно збільшується напруга на вході 22 АЦП 23, в результаті чого змінюється в відповідну сторону значення цифрового коду на виході 24 АЦП 23 і на вході 25 електронного цифрового потенціометра 26. Відповідно зростає величина вихідного опору електронного цифрового потенціометра 26, включеного паралельно резистору 46 у времязадающей ланцюга типового автогенератора, виконаного на транзисторі 28 типового автогенератора джерела електроживлення . При цьому збільшується постійна часу времязадающей ланцюга типового автогенератора і відповідно збільшується величина шпаруватості імпульсів електроживлення, чинного на клемах 13, 14 електронного засобу 10. Таким чином, при збільшенні амплітуди робочого електричного сигналу електронного засобу 10 збільшується шпаруватість імпульсів електроживлення, тобто підтримується на постійному рівні енергоспоживання від джерела електроживлення.

При зменшенні струму, споживаного електронним засобом 10, відбувається зменшення напруги на резисторі 19 і, далі, зменшується напруга на вході 22 АЦП 23, змінюється в відповідну сторону значення цифрового коду на виході 24 АЦП 23 і на вході 25 електронного цифрового потенціометра 26, зменшуються величина вихідного опору електронного цифрового потенціометра 26, включеного паралельно резистору 46 типового автогенератора і постійна часу времязадающей ланцюга типового автогенератора. В результаті відбувається зменшення величини шпаруватості імпульсів електроживлення електронного засобу 10. Тобто при зменшенні амплітуди робочого електричного сигналу електронного засобу 10 відповідно зменшується шпаруватість імпульсів електроживлення і і підтримується на постійному рівні енергоспоживання від джерела електроживлення.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб електроживлення переважно портативного електронного засобу, який здійснює з використанням, принаймні, одного трьохелектродної активного елементу посилення, перетворення або генерацію електричного сигналу змінної напруги, заснований на подачі на клеми живлення електронного засобу імпульсного напруги, що відрізняється тим, що імпульсного напрузі харчування надають значення шпаруватості імпульсів, що знаходиться в межах від 1,1 до 20.

2. Спосіб електроживлення переважно портативного електронного засобу по п.1, що відрізняється тим, що імпульсного напрузі харчування надають такі параметри: частота імпульсів більше або дорівнює 10 Гц, а тривалість фронтів імпульсів становить, відповідно, не більше ніж 100 мс.

3. Спосіб електроживлення переважно портативного електронного засобу, який здійснює з використанням, принаймні, одного трьохелектродної активного елементу посилення, перетворення або генерацію електричного сигналу змінної напруги, заснований на подачі на клеми живлення електронного засобу імпульсного напруги, що відрізняється тим, що імпульсного напрузі харчування надають наступні параметри: частота імпульсів, по крайней мере, на порядок вище максимальної частоти спектру електричного сигналу змінної напруги або, принаймні, на порядок нижчою за мінімальну частоти спектра цього електричного сигналу, а тривалість фронтів імпульсів, по крайней мере, на порядок менше величини, зворотного максимальній частоті спектра електричного сигналу змінної напруги.

4. Спосіб електроживлення переважно портативного електронного засобу по п.3, що відрізняється тим, що імпульсного напрузі харчування надають такі параметри: частота імпульсів більше або дорівнює 10 Гц, а тривалість фронтів імпульсів становить, відповідно, не більше ніж 100 мс.

5. Джерело електроживлення переважно портативного електронного засобу, який здійснює з використанням, принаймні, одного трьохелектродної активного елементу посилення, перетворення або генерацію електричного сигналу змінної напруги, що включає перетворювач постійного або змінного первинної напруги в імпульсне, вихід якого з'єднаний безпосередньо з вихідними клемами джерела електроживлення , що відрізняється тим, що шпаруватість імпульсів як один з вихідних параметрів перетворювача постійного або змінного первинної напруги в імпульсне знаходиться в межах від 1,1 до 20.

6. Джерело електроживлення переважно портативного електронного засобу по п.5, що відрізняється тим, що він виконаний з можливістю управління скважностью імпульсів електроживлення.

7. Джерело електроживлення переважно портативного електронного засобу по п.5 або 6, який відрізняється тим, що перетворювач постійного або змінного первинної напруги в імпульсне має наступні вихідні параметри: частота імпульсів більше або дорівнює 10 Гц, а тривалість фронтів імпульсів становить, відповідно, не більше ніж 100 мс.

8. Джерело електроживлення переважно портативного електронного засобу, який здійснює з використанням, принаймні, одного трьохелектродної активного елементу посилення, перетворення або генерацію електричного сигналу змінної напруги, що включає перетворювач постійного або змінного первинної напруги в імпульсне, вихід якого з'єднаний безпосередньо з вихідними клемами джерела електроживлення , що відрізняється тим, що перетворювач постійного або змінного первинної напруги в імпульсне має наступні вихідні параметри: частота імпульсів, по крайней мере, на порядок вище максимальної частоти спектру електричного сигналу змінної напруги або, принаймні, на порядок нижчою за мінімальну частоти спектра цього електричного сигналу , а тривалість фронтів імпульсів, по крайней мере, на порядок менше величини, зворотної максимальній частоті спектра електричного сигналу змінної напруги.

9. Джерело електроживлення переважно портативного електронного засобу по п.8, який відрізняється тим, що він виконаний з можливістю управління скважностью імпульсів електроживлення.

10. Джерело електроживлення переважно портативного електронного засобу по п.8 або 9, який відрізняється тим, що перетворювач постійного або змінного первинної напруги в імпульсне має наступні вихідні параметри: частота імпульсів більше або дорівнює 10 Гц, а тривалість фронтів імпульсів становить, відповідно, не більше ніж 100 мс.

Версія для друку
Дата публікації 17.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів