DE2306545C3 - Kontrollschaltung für eine Batterie - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kontrollschaltung für den Ladezustand der Batterie eines batteriebetriebenen Weckers mit einem durch einen Steuertransistor betreibbaren Signaltongenerator.

Bei batteriebetriebenen Weckern ist es wünschenswert, daß sich der Benutzer Kenntnis davon verschaffen kann, ob der Ladezustand der Batterie für einen weiteren Betrieb ausreicht und somit ein unbemerkter plötzlicher Ausfall der Weckeinrichtung verhindert ist.

In der deutschen Patentschrift 12 04 326 ist eine Überwachungseinrichtung zur automatischen Auslösung eines Anzeigesignals bei Erreichen eines vorbestimmten Mindestspannungswertes einer Niederspan- nungsquelle beschrieben. Bei der dort vorgeschlagenen Schaltung liegt ein Transistor in einer an die zu überwachende Batterie angeschlossenen Brückenschaltung, in deren einem Zweig eine Zenerdiode hegt. Der Signalgenerator wird über eine weitere Spannungsquelle betrieben. Diese Schaltung hat verschiedene Nachteile. Zum einen wird die Spannung der den Signalgenerator betreibenden Batterie nicht überwacht, so daß Änderungen an dieser Spannungsquelle mit der vorgeschlagenen Schaltung nicht angezeigt werden können. Weiterhin bringt die Brückenschaltung eine zusätzliche Belastung für die zu überwachende Batterie mit sich, da beide Brückenzweige ständig vom Strom durchflossen sind, wobei sowohl die Basis als auch der Emitter des Transistors an einem der Brückenzweige liegen. Außerdem ist die Schaltung auch nicht zur Verwendung bei Batterien kleiner Spannung (z. B. 1,5 Volt) geeignet.

In der deutschen Auslegeschrift 18 07 407 ist eine Batterieprüfeinrichtung für einen Wecker mit Signaltongenerator beschrieben, die mit einem Doppelumschalter arbeitet Wird der Doppelumschalter in die zur Batterieprüfung vorgesehene Schaltstellung gebracht, dann setzt der Steuertransistor den Signaltongenerator in Gang, bis der Doppelumschalter wieder umgelegt wird. Diese Schaltstellung ergibt für die Batterie eine hohe Belastung, die eine ermüdete Batterie nicht mehr für längere Zeit aufbringen kann. Je nach dem Ladezustand der Batterie ergeben sich verschiedene Geräusche de« Signaltongenerators. Aus dem jeweiligen Geräusch muß der Benutzer ?>if den Ladezustand der Batterie schließen. Diese Kontrollschaltung hat den Nachteil, daß der Benutzer keine klare Information darüber erhält ob die Batterieladung ausreichend ist oder nicht Denn er nimmt — bis auf den Fall, daß die Batterie bereits entladen ist — immer einen Signalton wehr, den er von Fall zu Fall zu beurteilen hat. Der Benutzer wird den Kontrollvorgang so lange durchführen, bis er auf Grund des mehr oder weniger starken Signaltons entschieden hat, ob die Batterie auszuwechseln ist oder nicht Da unterschiedliche Signaltöne aber schwierig zu beurteilen sind, wird die Kontrolle entsprechend lang durchgeführt werden. Dies führt zu einer an sich unnötigen Belastung der Batterie. Durch die GB-PS 11 28 165 ist des weiteren eine Kontrollvorrichtung für den Ladungszustand von Batterien, beispielsweise für Gabelstapler, bekanntgeworden. Die genannte Kontrollvorrichtung besteht aus einem akustischen Alarmelement, insbesondere einem Lautsprecher und einer Kontrollschaltung, wobei letztere verschiedene Einzelwiderstände und Spannungsteiler, zwei Schalt- und einen Steuertransistor sowie ein Referenzelement in Form einer Zenerdiode aufweist, die in Durchlaßrichtung zwischen dem Emitter des ersten Schalttransistors und der Basis des zweiten Schalttransistors angeordnet ist. Die Referenzspannung der Zenerdiode wird kontinuierlich mit dem an der Basis des ersten Schalttransistors liegenden Potential verglichen. Beide Schalttransistoren sind dabei im Falle genügender Ladung der Batterie durchgesteuert, während der Steuertransistor gesperrt ist. Unterschreitet die Batteriespannung die Referenzspannung an der Zenerdiode, so sperrt der erste Schalttransistor schlagartig und damit auch der mit diesem über einen Widerstand gekoppelte zweite Schalttransistor. Gleichzeitig reicht jedoch nun das am Steuertransistor anliegende Potential aus, diesen durchzuschalten und somit den Lautsprecher anzuregen, der dann einen Signalton abgibt.

Die vorbeschriebene Kontrolleinrichtung ist für einen Dauerbetrieb vorgesehen, die unabhängig vom eigentli-

chen durch eine Batterie betriebenen Gerät arbeitet. Dies bedeutet, daß neben dem eigentlichen Verbraucher ein zusätzlicher Verbraucher an der Batterie anliegt. Eine solche Lösung des Kontrollproblems kann wegen des vermehrten Stromverbrauchs für einen Wecker mit vorgegebener Laufzeit bei Verwendung von 1,5-VoIt-Satter-en nicht angewandt werden.

Zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Kontrollschaltung angegebener An zu schaffen, die eine eindeutige Anzeige des Ladezustandes der Batterie zu einem willkürlich gewählten Zeitpunkt ermöglicht

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadu:ch gelöst, daß dein Steuertransistor eine den Takt der Signaltöne bestimmende Kippschaltung und eine Vergleichsschaltung mit einem Schalttransistor und einem an dessen Basis liegenden Referenzglied parallel so vorgeschaltet sind, daß beim Ansprechen des Schalttransistors der Steuertransistor zur Erzeugung eines Dauertons durchgesteuert ist

Sinkt bei dieser Schaltung infolge Batterieentladung die Batteriespannung so weit ab — beispielsweise beträgt die Spannung einer zu eiwa 95% entladenen 1,5-V-Batterie nur nach 1,0 bis 1,2 V —, daß sie in den Bereich der im wesentlichen konstanten, am Referenzglied abfallenden Spannung kommt, dann sperrt der Schalttransistor, und das Wecksignal geht in einen Dauerton über.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß an dem Kollektor des Schalttransistors die Basis eines Inverter-Transistors liegt, der dem Steuertransistor vorgeschaltet ist. Der Inverter-Transistor wird beim Sperren des Schaluransistors leitend und ist gesperrt, solange der SchalUransistor leitet.

Im folgenden ist ein Auüführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben.

In der Zeichnung liegt die Kollektor-Emitter-Strecke eines Steuertransistors Tl in Serie zu dem Signaltongenerator G. Über einen zur gewählten Zeit geschlossenen Weckschalter S1 ist der Signaltongenerator G mit dem Pol LJ einer Batterie verbunden. Der Emitter des Steuertransistors Π liegt an dem anderen Batteriepol. Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors 71 liegt eine Induktivität L und eine Kapazität C. Die Induktivität L ist induktiv mit dem Signaltongenerator G gekoppelt In einem der Basis des Steuertransistors 71 vorgeschalteten Spannungsteiler liegt ein Widerstand R 1 und ein weiterer Steuertransistor TV. An die Basis dieses Transistors TV ist über einen Widerstand /?9 der Ausgang einer Kippschaltung K angeschlossen. Diese Kippschaltung ist als astabiler Multivibrator ausgeführt.

Parallel zur Kippschaltung liegt an der Basis des Steuertransistors TV die Vergleichsschaltung. Bei der Vergleichsschaltung liegt das Referenzglied D in einem Zweig eines Spannungsteilers /?2, R 3 zwischen den Batteriepolen. Die Basis-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 7"2 liegt mit einem Widerstand R 4 parallel zu dem Zweig des Spannungsteilers, in dem das Referenzglied D vorgesehen ist. Parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Schalttransistors 72 liegt die Basis-Emitter-Strecke eines Inverter-Transistors 73, dessen Kollektor über einen Widerstand K5 mit der Basis des Steuertransistors TV verbunden ist. Den Emittern der Transistoren 7"2 und 73 ist ei;'. gemeinsamer Vorwidersland R 6 vorgeschaltet, der gegebenenfalls entfallen kann.

Der Kippschaltung ist eine Hilfsschaltung vorgeschaltet Mit dieser Läßt sich die Kippschaltung sperren. Sie besteht aus einem Ladewiderstand R7 und einem Ladekondensator C 2. Am Ladekondensator Cl liegt ein Tastschalter S3 und die Basis eines Transistors 74, dessen Kollektor über einen Vorwiderstand R 8 mit der Kippschaltung K und dessen Emitter vorteilhaft mit den Emittern der Transistoren T2 und 73 verbunden ist.

Die vorbeschriebene Schaltung arbeitet im Falle ausreichender Batterieladung folgendermaßen:

Schließt sich der Weckschalter 51. dann beginnt die Kippschaltung K Impulse auszusenden. Dadurch wird der Steuertransistor 71' im Taki dieser Impulse leitend. Der Signaltongenerator gibt Wecktone im Takt der Impulse ab. Die Tonhöhe wird hauptsächlich von der mechanischen Eigenfrequenz des Signalgenerators bestimmt. Der Schalttransistor 72 der Vergleichsschaltung leitet, folglich ist der Inverter-Transistor 73 gesperrt

Zur kurzzeitigen Unterbrechung des Wecksignals, beispielsweise für 4 bis 5 Minuten, wird der Tastschalter S3 betätigt Dadurch entlädt sich der Ladekondensator CZ Der vorher leitende Transistor 74 sperrt und unterbricht dadurch die Impulsfolge der Kippschaltung. Demzufolge sperrt auch Transistor TV. Es ertönt so lange kein Wecksignal, bis sich der Ladekondensator C2 wieder so weit aufgeladen hat, daß Transistor 74 wieder leitend wird und folglich die Kippschaltung wieder Impulse aussendet.

Ist die Batterieladung zu gering und damit die Batteriespannung abgesunken, arbeitet die Schaltung, wenn der Weckschalter S1 geschlossen ist, folgendermaßen:

Die Differenz zwischen der Batteriespannung und dem Spannungsabfall am Referenzglied D und am Widerstand R 2 ist so klein, daß der Transistor 72 sperrt. Dadurch wird Transistor 73 leitend und steuert über den Widerstand /?5 den Transistor TV durch. Hierbei wird ein Dauerton erzeugt, der den schlechten Ladezustand der Batterie anzeigt.

Soll die Batterieprüfung auch zu Zeiten vorgenommen werden können, zu denen der Weckschalter Sl geöffnet ist, so läßt sich ein weiterer Tastschalter S3' vorsehen, mit dem drr Weckschalter S1 zu überbrücken ist. Vorteilhaft wird dazu der bereits beschriebene Taster S3 als doppelpoliger Taster ausgebildet In diesem Fall wird dann durch die Betätigung einer einzigen gemeinsamen Taste gleichzeitig über den Tastschalter S3 der Kondensator C2 entladen und über den Tastschalter S3' der Weckschalter Sl kurzgeschlossen. Dies führt dazu, daß bei Betätigung der gemeinsamen Taste im Falle ausreichender Batterieladung der Signaltongenerator G nicht anspricht. (Es ertönt auch nicht der intermittierende Ton, da der Kondensator Cl entladen wird.) Im Falle nicht ausreichender Batterieladung ertönt der Dauerton, ebenso, wie im Falle nicht ausreichender Batterieladung bei geschlossenem Weckkontakt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann an Stelle des Widerstandes Ä6 ein Schalter, beispielsweise ein Schalttransistor, vorgesehen sein, der zur Weckzeit geschlossen ist. Durch einen derartigen Schalter läßt sich in der Zeit zwischen zwei Weckzeiten ein Stromverbrauch der Transistoren 72 und 74 im wesentlichen vermeiden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Kippschaltung K im Falle des Leitendwerdens von Transistor 73 abschaltbar jein.

Als Referenzglied D eignen sich bei den in Weckern normalerweise verwendeten 1,5-V- Batterien Dioden,

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die in Durchlaßrichtung betrieben werden und eine Durchlaßspannung von beispielsweise 0,4 bis 0,6 V haben. Bei höheren Spannungen können eine Serienschaltung von Dioden oder eine Zenerdiode zur Verwendung kommen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   ί I. Kontrollschaltung für den Ladezustand der Batterie eines batteriebetriebenen Weckers mit einem durch einen Steuertransistor betreibbaren Signaltongenerator, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuertransistor (7*1, TV) eine den Takt der Signaltöne bestimmende Kippschaltung (K) und eine Vergleichsschaltung mit einem Schalttransistor (T2) und einem an dessen Basis liegenden Referenzglied (D) parallel so vorgeschaltet sind, daß beim Ansprechen des Schalttransistors (T2) der Steuertransistor (Tl. TV) zur Erzeugung eines Dauertons durchgesteuert ist ·
2. 2. Kontrollschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors (T2) und das Referenzglied (D) in Serie liegen.
3. 3. Kontrollschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kollektor des Schalttransistors (T2) die Basis eines fnverter-Transistors (T3) liegt, der dem Steuertransistor (Tl, Ti') vorgeschaltet ist
4. 4. Kontrollschaltung nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzglied (D) in einem Zweig eines Spannungsteilers (R 2, D-, R 3) liegt.
5. 5. Kontrollschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Batteriekontrolle ein nur zur Weckzeit geschlossener Weckkontakt (5 1) mittels eines Schalters (53') überbrückbar ist
6. 6. Kontrollschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippschaltung (K) mittels einer Ladeschaltung abschaltbar ist, die einen Schalter (S3) aufweist und daß dieser Schalter (53) und der den Weckkontakt (Si) überbrückende Schalter (5 3') miteinander gekoppelt sind.
7. 7. Kontrollschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Referenzglied von einer in Durchlaßrichtung betriebenen Diode (D) gebildet ist.