CARGADOR ELECTRICO DE BATERIAS.
Cargador eléctrico de baterías caracterizado por comprender una neurona artificial conectada su salida al borne positivo de una batería eléctrica,
cuyo otro borne negativo está conectado a un amplificador de tensión cuya salida a una entrada de la neurona, además de estar este mismo borne a una resistencia, con el otro extremo conectado a masa.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201000982.
Solicitante: RUANO MOYANO, José.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: RUANO MOYANO,José.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- H02J7/00 ELECTRICIDAD. › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA. › H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O LA DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA EL ALMACENAMIENTO DE ENERGIA ELECTRICA. › Circuitos para la carga o despolarización de baterías o para suministrar cargas desde baterías.
Descripción:
CARGADOR ELÉCTRICO DE BATERÍAS
El objeto de la presente invención es proporcionar un cargador eléctrico de baterías, que la desconecta en el preciso momento que detecta se encuentra cargada. Siendo de una gran sencillez tecnológica y pudiendo suministrar una gran potencia.
ANTECEDENTES
Los cargadores eléctricos de baterías existentes en el mercado, suelen utilizar un temporizador para desconectar la batería que han puesto a cargar, desconectándola después de haberse cargado, manteniéndolas conectadas innecesariamente durante un tiempo, ya que no tiene presente la carga inicial de
las mismas, y por tanto el tiempo de carga que cada
una necesita. Acortando con ello la vida de las
baterías.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención proviene de la intuición de que una neurona artificial con una unión pn en su salida, con una entrada binaria para recibir la orden de conectar o desconectar la batería, estando esta neurona realimentada con la tensión en el borne negativo de la batería que enlaza con una resistencia, cuyo otro borne está conectado a masa. Constituyendo esta tensión una medida de la intensidad de carga.
Conectando la salida de la neurona al borne positivo de la batería. Se consigue controlar la intensidad de carga, y desconectarla cuando un evento como el que la intensidad de carga se haga cero, la 1 entrada binaria de la neurona se desactive. La desconexión se produce al polarizarse en la neurona inversamente la unión pn situada en su salida. El inicio de carga se consigue activando la entrada binaria de la neurona, que podemos asociar a cualquier evento, por ejemplo un pulsador para inicio manual, un detector de restablecimiento de suministro eléctrico para luces de emergencia, ect.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Esquemas de una realización preferida, que se presentan a título de ejemplos no limitativos. Fig. 1: Diagrama de bloque de un cargador de baterías. Fig. 2: Circuito de un cargador de baterías. Fig. 3: Esquema de un comparador Fig. 4: Circuito de un integrador diferencial Fig. 5: Circuito de un cargador regulable.
DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACION PREFERIDA
Cargador eléctrico de baterías ver figura 2) , se caracteriza por comprender un integrador diferencial (ID) , conectada su salida (ho) a la base de un transistor npn, estando la entrada positiva de este integrador conectada al borne común de un nudo de tres resistencias (R1, R2, R3) , conectados sus extremos a un entrada binaria (CMP) , a una tensión continua (Vdc) , y a masa. Estando la entrada negativa del integrador diferencial (S-) conectada al borne común de un nudo de tres resistencias (R4, R5, R6) conectados sus extremos a la salida de un amplificador de tensión
(K) conectada su entrada al borne negativo del cargador (vo-) , a una tensión continua (Vdc) y a masa. El colector del transistor npn está conectado a una fuente de potencia de tensión positiva (EP) .Constituyendo la neurona artificial en cuestión, donde la unión pn de salida es la del transistor npn. Habiendo una resistencia (R7) entre el borne negativo de salida del cargador (vo-) y masa.
El sistema realimentado se reinicializa cada vez que se acciona un pulsador, que da la orden al comparador de establecer un nivel de tensión continua adecuado para la carga de la batería, al detectar el comparador la intensidad de carga, su salida (CMP) se mantiene en el mismo nivel de tensión aún soltando el pulsador.
Si la intensidad de carga supera cierto valor, a través de este sistema realimentado, el nivel de tensión de salida del cargador disminuye. Si la corriente cae por debajo de cierto valor mínimo el comparador lo detecta, y desconecta la batería.
La evolución del sistema es tal que la tensión en la entrada negativa del integrador diferencial que forma parte de dicho cargador, es igual a la tensión en su entrada positiva, S (-) =S (+)
Se establecen las siguientes ecuaciones al aplicar nudos en S-y S+.
(1) (CMPMAX -S (-) MAX) y1 + (Vdc-S (-) MAX) y2 -S (-) MAX y3=0
(2) (CMPMrN -S (-) MrNl y1 + (Vdc-S (-) MrNl y2 -S (-) MrN y3=0
(3) ( K.Vo (-) MAX-S (+) MAX) y4 + (Vdc-S (+) MAX) y5 -S (+) MAX y6=0
(4) (K. V o (-) MIN S (+) MrN) y4 + (Vdc-S (+) MrN) y5 S ( +) MIN y6=0
(5) y1+y2+y3=y4+y5+y6
donde Vo (-) MAX = Icarga Max/R7. Tenemos un sistema de seis ecuaciones con siete incógnitas. CMPMrN = O; Vo (-) MrN=O; Kgt;=1; Se elige un K tal que este sistema de ecuaciones tenga solución. CMPMAX 12 voltios por ejemplo. Vdc = 12 voltios por ejemplo.S (-) MAX=S (+) MAX=B voltios; S (-) MrN=S (+) MrN=4 voltios Atendiendo a razones constructivas del amplificador operacional que compone el integrador diferencial.
Al estar conectadas estas dos entradas al borne común de un nudo de resistencia, se establece una relación lineal entre las tensiones en los extremos de las mismas.
Vo (-) = k1.CMP K1 es constante. CMP es la salida del comparador sólo puede tomar dos valores.
Siendo una de estas tensiones (Vo-) una medida de la intensidad de carga, otra la salida del comparador, unas tensiones de continua, y masa. De lo que se deduce que la intensidad de carga puede tomar dos valores, cero o un valor constante, dependiendo de si el comparador está en su nivel bajo o alto.
Icarga=Vo (-) /R7
La salida del integrador está conectada a la base de un transistor npn, con el objeto de proporcionar toda la intensidad de carga que el integrador no puede dar.
El transistor npn puede ser un transistor npn Darlington, cuya hfe es mayor.
La fuente de potencia (EP) de tensión positiva puede ser un transformador conectado a la red eléctrica, seguido un puente de diodos onda completa en cuya salida se encuentra un condensador.
Para cargar baterías de 12 voltios se requeriría un transformador 230/12 voltios por ejemplo.
En la figura 3, se muestra un comparador cuyas resistencias se calculan estableciendo ecuaciones de nudos. La tensión en la entrada inversora del amplificador operacional debe ser igual a la entrada no inversora, cuando el pulsador está abierto, y existe una corriente de carga mínima.
La resistencia conectada al pulsador se calcula 1 tal que para cuando no haya corriente de carga, al accionar el pulsador, el comparador adquiere su nivel alto. El producto (3. R8. C) del integrador diferencial (ID) se elige lo suficientemente pequeño para obtener una respuesta rápida, pero lo suficientemente grande para tener un comportamiento estable. En la figura 4, se muestra un integrador diferencial que no es más que un amplificador operacional que en continua se comporta como tal, pero se opone a cambios bruscos de la tensión de su salida. O sea podemos decir que los condensadores permiten al amplificador tomarse su tiempo a la hora de responder. El tiempo de respuesta del integrador diferencial es tres veces el producto de la resistencia (R8) por la capacidad (C) . Cuanto menor es el tiempo de respuesta mayor es su inestabilidad, por lo que se establece un dilema, tiempo de respuesta pequeño, o estabilidad grande. Que dependiendo de las señales con las que habremos de trabajar, así decidiremos. El nivel de carga puede ser controlado con un nivel de tensión a través de una resistencia (Rh) que enlaza esta tensión (Vh) con la entrada positiva del integrador diferencial (S+) , que es común a un nudo de resistencias. Luego variando este nivel de tensión se puede variar la intensidad de carga. (ver figura 5) En este caso las ecuaciones que se han de tener en cuenta,(1) (CMPMAX -S (-) MAX) y1 + (Vdc-S (-) MAX) y2 -S (-) MAX y3 + (Vh~x-S (-) MAX) yh=O
(2) (CMP~x-S (-hM) y1 + (Vdc-S (-hM) y2 -S (-) LM y3 (+ (VhMIN -S (-) LM) yh=O
(3) (CMPMrN -S (-) MrNl y1 + (Vdc-S (-) MrNl y2 -S (-) MrN y3 + (Vh MIN -S (-) MrN) yh =O
(4) (K.Vo (-) MAX S (+) MAX) y4 + (Vdc-S (+) MAX) y5 S (+) MAX y6=0(5) (K.Vo (-) MrN S (+hM) y4 + (Vdc-s ( +) LM) y5 S (+) LM y6=0
(6) y1+y2+y3+yh=y4+y5+y6 Donde, 4= S (-) MrN = S (+) MrN lt; S (-hM S ( + ) LM = 6lt; S (-) MAX = S (+) MAX =8
VhMAx = 12 Voltios; VhMrN=O CMPMrN=O; CMPMAX=12 Voltios; Vdc= 12 voltios; Vo (-) MrN=O; Vo (-) MAX = IMAX /R7; Sistema de ecuaciones lineales de 6 ecuaciones y 7 incógnitas. Kgt;=1; Se elige un K tal que este sistema de ecuaciones tenga solución.
Si Vh la hacemos constante y Rh una PTC, es una forma simple de hacer depender la intensidad de carga, en función de la temperatura de la batería.
La salida positiva del cargador de baterías (Vo+) es el emisor del transistor npn.
El amplificador de tensión, pudiera haberse integrado con la neurona, utilizando con ello un amplificador operacional menos. Pero para mejor comprensión de la invención, se ha sacado fuera.
Reivindicaciones:
Cargador eléctrico de baterías (1) caracterizado por comprender una neurona artificial (NR) conectada su salida al borne positivo de una batería eléctrica, cuyo otro borne negativo está conectado a un amplificador de tensión cuya salida a una entrada de la neurona, además de estar este mismo borne a una resistencia (R) , con el otro extremo conectado a masa.
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