【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)及火炮電源電氣，具體涉及一種火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路。
技術(shù)介紹
1、目前許多火炮電源電氣系統(tǒng)一般都采用發(fā)電機(jī)和蓄電池并網(wǎng)供電方式，其中發(fā)電機(jī)可以是主機(jī)發(fā)電機(jī)，也可以是輔機(jī)發(fā)電機(jī)。當(dāng)上裝設(shè)備僅用蓄電池供電時(shí)，若此時(shí)起動(dòng)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)，或者是調(diào)炮、裝填等大功率用電設(shè)備(如隨動(dòng)系統(tǒng)、供輸彈系統(tǒng))工作時(shí)，則會(huì)造成上裝用電設(shè)備重啟等問(wèn)題；同時(shí)也會(huì)存在上裝設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間用電造成蓄電池虧電，從而影響車輛的正常起動(dòng)。
2、為了避免此類問(wèn)題，一般火炮電源系統(tǒng)都設(shè)計(jì)一塊上裝專用蓄電池，該蓄電池可單獨(dú)給上裝設(shè)備供電，也可與發(fā)電機(jī)并網(wǎng)工作。當(dāng)與發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)，則由發(fā)電機(jī)給蓄電池充電；為保證底盤(pán)電源和上裝電源獨(dú)立性，上裝與底盤(pán)由不同的總電源上電開(kāi)關(guān)控制；但是，這種電源系統(tǒng)在使用過(guò)程中存在當(dāng)僅使用上裝蓄電池供電時(shí)，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試、訓(xùn)練情況下，操作人員如果忘記關(guān)“上裝總電源”開(kāi)關(guān)，則會(huì)存在蓄電池長(zhǎng)時(shí)間給用電設(shè)備供電，造成蓄電池嚴(yán)重虧電的問(wèn)題，影響裝備正常使用。現(xiàn)有的火炮電源系統(tǒng)一般僅設(shè)計(jì)電源電壓指示、低壓告警提示，沒(méi)有設(shè)計(jì)蓄電池欠壓保護(hù)功能，存在蓄電池嚴(yán)重虧電的風(fēng)險(xiǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是為火炮電源電氣系統(tǒng)提出一種閾值可調(diào)、極低功耗、抗干擾能力強(qiáng)、高可靠性的蓄電池虧電保護(hù)電路。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、一種火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，包括電壓采樣單元、虧電判斷與控制單元以及電子開(kāi)關(guān)單元，其中：
5、虧電判斷與控制單元的比較電路將采樣的電源電壓與其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，通過(guò)其內(nèi)部三極管的通斷控制后級(jí)驅(qū)動(dòng)放大電路的兩級(jí)三極管共射級(jí)電路的導(dǎo)通截止，控制電子開(kāi)關(guān)單元的繼電器線圈的通電或斷電，從而將繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)作為電子開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)火炮電源系統(tǒng)上裝設(shè)備的配電控制。
6、進(jìn)一步地，所述電壓采樣單元由電阻r1、r4、r8，二極管d2組成的分壓網(wǎng)絡(luò)和電阻r8、電容c1組成的電壓采樣抗干擾支路構(gòu)成，其中：電阻r8和電容c1并聯(lián)后與電阻r1、電阻r4、開(kāi)關(guān)二極管d2串聯(lián)在蓄電池的正極、負(fù)極兩端，開(kāi)關(guān)二極管d2的正極與電阻r4連接，開(kāi)關(guān)二極管d2的負(fù)極與電阻r8連接。
7、進(jìn)一步地，所述虧電判斷與控制單元的比較電路包括可控精密穩(wěn)壓源u2，u2采用tl431芯片；所述開(kāi)關(guān)二極管d2的負(fù)極連接至u2的ref端，u2的anode連接蓄電池的電源負(fù)極；虧電判斷與控制單元的后級(jí)驅(qū)動(dòng)放大電路由兩個(gè)三極管共射級(jí)電路組成，其中電阻r2、電阻r6以及三極管q2組成第一級(jí)三極管共射級(jí)電路，電阻r3、電阻r5以及三極管q1組成第二級(jí)三極管共射級(jí)電路；r2的一端連接蓄電池的電源正極，r2的另一端連接r6的一端、r7的一端以及u2的cathode端；r6的另一端連接q2的基極，r7的另一端連接q1的集電極，r5連接在q2的集電極以及q1的基極之間；q2的集電極通過(guò)r3連接蓄電池的電源正極，q1和q2的發(fā)射極均連接蓄電池的電源負(fù)極。
8、進(jìn)一步地，所述電子開(kāi)關(guān)單元由繼電器u1、二極管d1組成，其中，d1的正極與q1的集電極連接，d1的負(fù)極連接蓄電池的電源正極；d1與繼電器u1的線圈并聯(lián)，u1的常開(kāi)觸點(diǎn)的一端與負(fù)載連接，常開(kāi)觸點(diǎn)的另一端在懸空端和接線端之間切換；接線端連接蓄電池的電源正極。
9、進(jìn)一步地，通過(guò)調(diào)整電阻r1、r4、r8，根據(jù)可控精密穩(wěn)壓源u2的ref端配置的基準(zhǔn)電壓，可調(diào)整蓄電池欠壓保護(hù)點(diǎn)電壓值uth-bat。
10、進(jìn)一步地，由于電源采樣電壓的干擾信號(hào)為脈沖寬度t0以內(nèi)的電壓驟降信號(hào)，幅值達(dá)到16v，為了抑制、消除干擾信號(hào)干擾影響需設(shè)計(jì)t＞t0，取t＝1s；根據(jù)u2的ref端輸入推薦工作電流1～100ma，選擇r8為5.1kω；旁路電容c1和r8形成放電回路，旁路電容放電至原來(lái)的10％所需的時(shí)間：
11、t＝2.302r8c1
12、由上式計(jì)算可得c1≈100μf；當(dāng)蓄電池的電源電壓跌落至電池欠壓保護(hù)點(diǎn)電壓值uth-bat，電阻分壓后a點(diǎn)電壓等于2.5v，滿足：
13、
14、由上式計(jì)算得到r1+r4≈36kω，因此選取r1＝33kω，r4＝2.7kω。
15、進(jìn)一步地，蓄電池的電源電壓輸入電壓采樣單元，通過(guò)電阻r1、r4分壓實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池電源電壓的自動(dòng)采樣以及虧電保護(hù)點(diǎn)閾值設(shè)定；蓄電池的電源采樣電壓輸出至虧電判斷與控制單元作為可控精密穩(wěn)壓源u2比較電路的輸入信號(hào)，該信號(hào)與比較電路內(nèi)部的2.5v基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，控制其內(nèi)部三極管飽和導(dǎo)通或者截止，u2的輸出信號(hào)控制后級(jí)驅(qū)動(dòng)放大電路三極管q1、q2的導(dǎo)通、截止；電子開(kāi)關(guān)單元包括繼電器，驅(qū)動(dòng)放大電路的輸出信號(hào)控制繼電器的線圈，從而將繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)作為電子開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)火炮電源系統(tǒng)負(fù)載的配電控制；當(dāng)蓄電池的電源電壓大于設(shè)定的虧電保護(hù)點(diǎn)閾值，則u2的ref端輸入電壓大于u2配置的基準(zhǔn)電壓，三極管q1導(dǎo)通、q2截止，繼電器線圈吸合使得常開(kāi)觸點(diǎn)接通，從而保證負(fù)載配電正常；當(dāng)蓄電池的電源電壓低于設(shè)定的虧電保護(hù)點(diǎn)閾值，則u2的ref端輸入電壓小于基準(zhǔn)電壓，則三極管q1截止、q2導(dǎo)通，繼電器線圈失電，常開(kāi)觸點(diǎn)切換至懸空端，從而自動(dòng)切斷負(fù)載，避免蓄電池嚴(yán)重虧電。
16、進(jìn)一步地，所述蓄電池虧電保護(hù)電路應(yīng)用于車載火炮上時(shí)，繼電器u1的常開(kāi)觸點(diǎn)作為電子開(kāi)關(guān)與上電總電源開(kāi)關(guān)串聯(lián)，同時(shí)在電子開(kāi)關(guān)外部并聯(lián)設(shè)置手動(dòng)屏蔽開(kāi)關(guān)；設(shè)置接觸器km，接觸器km的線圈一端連接蓄電池的電源正極，線圈的另一端連接上電總電源開(kāi)關(guān)；接觸器km的常開(kāi)觸點(diǎn)設(shè)置在負(fù)載供電線路上，負(fù)載供電線路的一端連接蓄電池的電源正極，另一端通過(guò)多個(gè)負(fù)載供電支路與各個(gè)負(fù)載連接，負(fù)載供電線路上設(shè)置有熔斷器fu；還可在每個(gè)負(fù)載供電支路上根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求設(shè)定負(fù)載上電開(kāi)關(guān)。
17、進(jìn)一步地，二極管d2型號(hào)為1n4148，電阻r1為33kω、r4為2.7kω、r8為5.1kω，電容c1為100μf；三極管q1、q2型號(hào)為2n3904，r2、r3阻值為10kω，r5為100kω，r6為51kω；繼電器u1的型號(hào)為jzc56ma；蓄電池的虧電保護(hù)點(diǎn)閾值uth-bat設(shè)置為22v，當(dāng)電源采樣電壓ui等于uth-bat時(shí)，在開(kāi)關(guān)二極管d2與電阻r8之間取一點(diǎn)a作為采樣點(diǎn)，a點(diǎn)電位ua為2.5v；當(dāng)電源采樣電壓ui小于22v時(shí)，a點(diǎn)電位ua小于2.5v，tl431的ref管腳電壓小于2.5v。
18、進(jìn)一步地，通過(guò)調(diào)整電阻r1、r4、r8，根據(jù)u2的ref端的基準(zhǔn)電壓為2.5v，則可調(diào)整蓄電池的虧電保護(hù)點(diǎn)閾值uth-bat；調(diào)整三極管q1型號(hào)，則可調(diào)整后級(jí)驅(qū)動(dòng)放大電路的驅(qū)動(dòng)能力，適配不同的繼電器需求。
19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下技術(shù)特點(diǎn)：
20、1.通過(guò)電阻分壓采樣蓄電池電壓、設(shè)定蓄電池虧電閾值，通過(guò)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，其特征在于，包括電壓采樣單元、虧電判斷與控制單元以及電子開(kāi)關(guān)單元，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，其特征在于，所述電壓采樣單元由電阻R1、R4、R8，二極管D2組成的分壓網(wǎng)絡(luò)和電阻R8、電容C1組成的電壓采樣抗干擾支路構(gòu)成，其中：電阻R8和電容C1并聯(lián)后與電阻R1、電阻R4、開(kāi)關(guān)二極管D2串聯(lián)在蓄電池的正極、負(fù)極兩端，開(kāi)關(guān)二極管D2的正極與電阻R4連接，開(kāi)關(guān)二極管D2的負(fù)極與電阻R8連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，其特征在于，所述虧電判斷與控制單元的比較電路包括可控精密穩(wěn)壓源U2，U2采用TL431芯片；所述開(kāi)關(guān)二極管D2的負(fù)極連接至U2的REF端，U2的ANODE連接蓄電池的電源負(fù)極；虧電判斷與控制單元的后級(jí)驅(qū)動(dòng)放大電路由兩個(gè)三極管共射級(jí)電路組成，其中電阻R2、電阻R6以及三極管Q2組成第一級(jí)三極管共射級(jí)電路，電阻R3、電阻R5以及三極管Q1組成第二級(jí)三極管共射級(jí)電路；R2的一端連接蓄電池的電源正極，R2的另一端連接R6的一端、R7的
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，其特征在于，所述電子開(kāi)關(guān)單元由繼電器U1、二極管D1組成，其中，D1的正極與Q1的集電極連接，D1的負(fù)極連接蓄電池的電源正極；D1與繼電器U1的線圈并聯(lián)，U1的常開(kāi)觸點(diǎn)的一端與負(fù)載連接，常開(kāi)觸點(diǎn)的另一端在懸空端和接線端之間切換；接線端連接蓄電池的電源正極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，其特征在于，通過(guò)調(diào)整電阻R1、R4、R8，根據(jù)可控精密穩(wěn)壓源U2的REF端配置的基準(zhǔn)電壓，可調(diào)整蓄電池欠壓保護(hù)點(diǎn)電壓值Uth-bat。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，其特征在于，由于電源采樣電壓的干擾信號(hào)為脈沖寬度T0以內(nèi)的電壓驟降信號(hào)，幅值達(dá)到16V，為了抑制、消除干擾信號(hào)干擾影響需設(shè)計(jì)t＞T0，取t＝1s；根據(jù)U2的REF端輸入推薦工作電流1～100mA，選擇R8為5.1KΩ；旁路電容C1和R8形成放電回路，旁路電容放電至原來(lái)的10％所需的時(shí)間：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，其特征在于，蓄電池的電源電壓輸入電壓采樣單元，通過(guò)電阻R1、R4分壓實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池電源電壓的自動(dòng)采樣以及虧電保護(hù)點(diǎn)閾值設(shè)定；蓄電池的電源采樣電壓輸出至虧電判斷與控制單元作為可控精密穩(wěn)壓源U2比較電路的輸入信號(hào)，該信號(hào)與比較電路內(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，控制其內(nèi)部三極管飽和導(dǎo)通或者截止，U2的輸出信號(hào)控制后級(jí)驅(qū)動(dòng)放大電路三極管Q1、Q2的導(dǎo)通、截止；電子開(kāi)關(guān)單元包括繼電器，驅(qū)動(dòng)放大電路的輸出信號(hào)控制繼電器的線圈，從而將繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)作為電子開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)火炮電源系統(tǒng)負(fù)載的配電控制；當(dāng)蓄電池的電源電壓大于設(shè)定的虧電保護(hù)點(diǎn)閾值，則U2的REF端輸入電壓大于U2配置的基準(zhǔn)電壓，三極管Q1導(dǎo)通、Q2截止，繼電器線圈吸合使得常開(kāi)觸點(diǎn)接通，從而保證負(fù)載配電正常；當(dāng)蓄電池的電源電壓低于設(shè)定的虧電保護(hù)點(diǎn)閾值，則U2的REF端輸入電壓小于基準(zhǔn)電壓，則三極管Q1截止、Q2導(dǎo)通，繼電器線圈失電，常開(kāi)觸點(diǎn)切換至懸空端，從而自動(dòng)切斷負(fù)載，避免蓄電池嚴(yán)重虧電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，其特征在于，所述蓄電池虧電保護(hù)電路應(yīng)用于車載火炮上時(shí)，繼電器U1的常開(kāi)觸點(diǎn)作為電子開(kāi)關(guān)與上電總電源開(kāi)關(guān)串聯(lián)，同時(shí)在電子開(kāi)關(guān)外部并聯(lián)設(shè)置手動(dòng)屏蔽開(kāi)關(guān)；設(shè)置接觸器KM，接觸器KM的線圈一端連接蓄電池的電源正極，線圈的另一端連接上電總電源開(kāi)關(guān)；接觸器KM的常開(kāi)觸點(diǎn)設(shè)置在負(fù)載供電線路上，負(fù)載供電線路的一端連接蓄電池的電源正極，另一端通過(guò)多個(gè)負(fù)載供電支路與各個(gè)負(fù)載連接，負(fù)載供電線路上設(shè)置有熔斷器FU；還可在每個(gè)負(fù)載供電支路上根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求設(shè)定負(fù)載上電開(kāi)關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，其特征在于，二極管D2型號(hào)為1N4148，電阻R1為33kΩ、R4為2.7kΩ、R8為5.1kΩ，電容C1為100μF；三極管Q1、Q2型號(hào)為2N3904，R2、R3阻值為10kΩ，R5為100kΩ，R6為51kΩ；繼電器U1的型號(hào)為JZC56MA；蓄電池的虧電保護(hù)點(diǎn)閾值Uth-bat設(shè)置為22V，當(dāng)電源采樣電壓Ui等于Uth-bat時(shí)，在開(kāi)關(guān)二極管D...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，其特征在于，包括電壓采樣單元、虧電判斷與控制單元以及電子開(kāi)關(guān)單元，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，其特征在于，所述電壓采樣單元由電阻r1、r4、r8，二極管d2組成的分壓網(wǎng)絡(luò)和電阻r8、電容c1組成的電壓采樣抗干擾支路構(gòu)成，其中：電阻r8和電容c1并聯(lián)后與電阻r1、電阻r4、開(kāi)關(guān)二極管d2串聯(lián)在蓄電池的正極、負(fù)極兩端，開(kāi)關(guān)二極管d2的正極與電阻r4連接，開(kāi)關(guān)二極管d2的負(fù)極與電阻r8連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，其特征在于，所述虧電判斷與控制單元的比較電路包括可控精密穩(wěn)壓源u2，u2采用tl431芯片；所述開(kāi)關(guān)二極管d2的負(fù)極連接至u2的ref端，u2的anode連接蓄電池的電源負(fù)極；虧電判斷與控制單元的后級(jí)驅(qū)動(dòng)放大電路由兩個(gè)三極管共射級(jí)電路組成，其中電阻r2、電阻r6以及三極管q2組成第一級(jí)三極管共射級(jí)電路，電阻r3、電阻r5以及三極管q1組成第二級(jí)三極管共射級(jí)電路；r2的一端連接蓄電池的電源正極，r2的另一端連接r6的一端、r7的一端以及u2的cathode端；r6的另一端連接q2的基極，r7的另一端連接q1的集電極，r5連接在q2的集電極以及q1的基極之間；q2的集電極通過(guò)r3連接蓄電池的電源正極，q1和q2的發(fā)射極均連接蓄電池的電源負(fù)極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，其特征在于，所述電子開(kāi)關(guān)單元由繼電器u1、二極管d1組成，其中，d1的正極與q1的集電極連接，d1的負(fù)極連接蓄電池的電源正極；d1與繼電器u1的線圈并聯(lián)，u1的常開(kāi)觸點(diǎn)的一端與負(fù)載連接，常開(kāi)觸點(diǎn)的另一端在懸空端和接線端之間切換；接線端連接蓄電池的電源正極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，其特征在于，通過(guò)調(diào)整電阻r1、r4、r8，根據(jù)可控精密穩(wěn)壓源u2的ref端配置的基準(zhǔn)電壓，可調(diào)整蓄電池欠壓保護(hù)點(diǎn)電壓值uth-bat。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保護(hù)電路，其特征在于，由于電源采樣電壓的干擾信號(hào)為脈沖寬度t0以內(nèi)的電壓驟降信號(hào)，幅值達(dá)到16v，為了抑制、消除干擾信號(hào)干擾影響需設(shè)計(jì)t＞t0，取t＝1s；根據(jù)u2的ref端輸入推薦工作電流1～100ma，選擇r8為5.1kω；旁路電容c1和r8形成放電回路，旁路電容放電至原來(lái)的10％所需的時(shí)間：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火炮電源電氣系統(tǒng)的蓄電池虧電保...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韓再焜，呂孟恩，劉建成，侯剛，楊寶華，王永梅，趙濤，李凌峰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西北機(jī)電工程研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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