DE2559397A1

DE2559397A1 - VOLTAGE TESTING DEVICE

Info

Publication number: DE2559397A1
Application number: DE19752559397
Authority: DE
Inventors: Ichiro Hamaguchi; Kenji Toyoda
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1975-11-28
Filing date: 1975-11-28
Publication date: 1977-06-02

Description

Spannungsprüfvorrichtung Voltage testing device

Die Erfindung betrifft eine Spannungsprüfvorrichtung, insbesondere eine solche, in deren Schaltung ein Anzeigeelement wie eine Lampe oder eine lichtemittierende Diode oder dergleichen zum Erhalt einer Spannungsanzeige verwendet ist.The invention relates to a voltage testing device, in particular one in whose circuit a display element such as a lamp or a light-emitting one Diode or the like is used to obtain a voltage display.

Bei einem tragbaren Instrument, in dem eine Batterie als Speisespannungsquelle vorgesehen ist, muß der Benutzer wissen, ob diese Speisespannungsbatterie noch normale Spannung hat oder nicht, um den normalen Betrieb der im Gerät vorgesehenen elektrischen Schaltungen usw. sicherzustellen.In the case of a portable instrument in which a battery is used as the supply voltage source is provided, the user must know whether this supply voltage battery is still normal Has voltage or not to normal operation of the electrical provided in the device Circuits etc. to ensure.

Es ist eine Methode bekannt, bei welcher ein Anzeigeelement verwendet wird, wie eine Lampe, eine lichtmittierende Diode oder dergleichen, das eingeschaltet werden kann, um den normalen oder abnormalen Zustand der Spannungsversorgungsbatterie anzuzeigen. Bei einer solchen Methode wird das Anzeigelement im allgemeinen mit den Ausgängen einer Schaltung verbunden, die feststellt, ob die Versorgungsspannung oberhalb eines vorbestimmten Wertes ist oder nicht. Dabei wird das Anzeigeelement eingeschaltet, wenn die Versorgungsspannung oberhalb eines vorbestimmten Wertes ist, und ausgeschaltet, wenn die Versorgungsspannung unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt.A method is known in which a display element is used becomes, like a lamp, a light emitting diode or similar, that can be turned on to restore the normal or abnormal condition of the power supply battery to display. In such a method, the display element is generally marked with connected to the outputs of a circuit that determines whether the supply voltage is above a predetermined value or not. The display element switched on when the supply voltage is above a predetermined value is, and switched off when the supply voltage is below a predetermined Worth.

Bei einer solchen Anordnung verbraucht das Anzeigeelement im allgemeinen jedoch relativ viel Strom, so daß folgende Erscheinung verursacht wird. Wenn die Versorgungsspannung bei belasteteter Versorgungsbatterie geprüft wird und eine etwas höhere Spannung als den vorbestimmten Wert erzeugt, wird das Anzeigeelement zunächst eingeschaltet. Der durch die gesamte Schaltung verbrauchte Strom wird dadurch jedoch erhöht, was einen größeren Abfall der Versorgungsspannung bewirkt, so daß die Versorgungsspannung unter den vorbestimmten Wert abfällt. Somit stellt die Prufschaltung die verringerte Spannung fest und schaltet das Anzeigeelement aus.With such an arrangement, the display element generally consumes however, the current is relatively large, so that the following phenomenon is caused. If the Supply voltage is checked when the supply battery is charged and a little voltage higher than the predetermined value is generated, the display element is initially switched on. However, the current consumed by the entire circuit is thereby reduced increases, which causes a greater drop in the supply voltage, so that the supply voltage falls below the predetermined value. Thus, the test circuit represents the reduced Voltage and switches off the display element.

Das Abschalten des Anzeigeelementes bewirkt eine Verringerung des Stronverbrauchs, so daß die Versorgungsspannung wieder ansteigt. Wenn die angestiegene Spannung den vorbestimmten Wert überschreitet, wird das Anzeigeelement eingeschaltet. Dies wiederholt sich, so daß die gesamte Schaltung zum Schwingen kommt. Die Schwingung kann die Genauigkeit der Spannungsprüfschaltung nachteilig beeinflussen. Beispielsweise bewirkt die Schwingung, daß das Anzeigeelement selbst dann eingeschaltet wird, wenn die Versorgungsspannung beträchtlich unterhalb des vorbestimmten Wertes liegt.Switching off the display element reduces the Power consumption, so that the supply voltage rises again. if the increased voltage exceeds the predetermined value, the display element switched on. This repeats itself, causing the entire circuit to oscillate comes. The oscillation can adversely affect the accuracy of the voltage test circuit influence. For example, the vibration causes the display element itself is switched on when the supply voltage is considerably below the predetermined value.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spannungsprüfschaltung verfügbar zu machen, die einfach aufgebaut ist und bei welcher das Problem einer solchen Schwingung nicht auftritt.The object of the present invention is to provide a voltage test circuit to make available that is simply structured and in which the problem is a such vibration does not occur.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Spannungsprüfschaltung, welche die Merkmale des Patentanspruchs aufweist.This object is achieved with a voltage test circuit which has the features of the claim.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Schaltung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform; und Fig. 2 eine Darstellung der Kennlinie der erfindungsgemäßen Schaltung.The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment. The accompanying drawings show: FIG. 1 a circuit of a circuit according to the invention Embodiment; and FIG. 2 shows the characteristic curve of the invention Circuit.

In Fig. 1 ist ein fester Widerstand 1 bezüglich einer Spannungsversorgungsbatterie 3 mit Dioden 2 in Reihe geschaltet.In Fig. 1, a fixed resistor 1 is with respect to a power supply battery 3 connected in series with diodes 2.

Feste Widerstände 4 und 5 sind bezüglich der Spannungsversorgungsbatterie 3 in Reihenschaltung mit Dioden 6 verbunden.Fixed resistors 4 and 5 are with respect to the power supply battery 3 connected in series with diodes 6.

Ein Differenzschaltkreis 7 weist zwei Eingangsanschlüsse auf, die mit dem Verbindungspunkt A zwischen dem festen Widerstand 1 und den Dioden 2 bzw. dem Verbindungspunkt B zwischen den festen Widerständen 4 und 5 verbunden sind, und er schaltet einen Stromfluß zu einer zwischen den Ausgangsanschluß des Differenzschaltkreises und die Batterie 3 geschalteten Lampe 8 ab, wenn die Spannung VA am Verbindungspunkt A die Spannung VB am Verbindungspunkt B überschreitet, und ermöglicht einen Stromfluß zur Lampe 8, wenn die Spannung VA niedriger als die Spannung VB ist. Somit ist bei dieser Ausführungsform eine Brükkenschaltung vorgesehen, in deren ersten Brückenzweig der feste Widerstand 1, in deren zweiten Brückenzweig die Dioden 2, in deren dritten Brückenzweig der feste Widerstand 4 und in deren vierten Brückenzweig die Serienschaltung aus dem festen Widerstand 5 und den Dioden 6 liegt. Die Spannung VA zwischen erstem und zweitem Brückenzweig und die Spannung VB am Verbindungspunkt B zwischen drittem und viertem Brückenzweig bilden Eingangs spannungen für den Differenzschaltkreis 7 derart, daß die Lampe 8 entsprechend der Differenz zwischen der Spannung VA und der Spannung VB ein- oder ausgeschaltet wird.A differential circuit 7 has two input terminals that with the connection point A between the fixed resistor 1 and the diodes 2 resp. are connected to the connection point B between the fixed resistors 4 and 5, and it switches a flow of current to one between the output terminal of the differential circuit and the battery 3 switched off lamp 8 when the voltage VA at the connection point A exceeds the voltage VB at connection point B and allows current to flow to lamp 8 when the voltage VA is lower than the voltage VB. Thus is at this embodiment, a bridge circuit is provided in the first bridge branch the fixed resistor 1, in the second bridge branch the diodes 2, in the third Bridge branch the fixed resistor 4 and in its fourth bridge branch the series circuit from the fixed resistor 5 and the diodes 6 lies. The voltage VA between the first and the second bridge arm and the voltage VB at the connection point B between the third and fourth bridge arm form input voltages for the differential circuit 7 such that the lamp 8 according to the difference between the voltage VA and the voltage VB is switched on or off.

Es ist ein Tastschalter 9 vorgesehen. Durch dessen Drücken kann die Spannungsprüfschaltung mit der von ihr zu prüfenden Speisespannungsquelle 3 verbunden werden. Der Differenzschaltkreis 7 ist mit einem zusätzlichen Ausgangsanschluß verbunden, an welchen ein fester Widerstand 10 angeschlossen ist, der anderen Endes mit der Batterie 3 verbunden ist. Dieser zusätzliche Ausgangsanschluß ist in seiner Phasenlage gegenüber demjenigen Ausgangsanschluß entgegengesetzt, an welchen die Lampe 8 angeschlossen ist. Wenn VA<VB und die Lampe 8 eingeschaltet ist, wird der Strom zum Widerstand 10 abgeschaltet. Wenn VA> VB und die Lampe 8 ausgeschaltet ist, kann der Strom zum Widerstand 10 fließen. Der Widerstandswert des Widerstandes 10 ist im wesentlichen gleich demjenigen der Lampe 8.A push button switch 9 is provided. By pressing it, the Voltage test circuit connected to the supply voltage source 3 to be tested by it will. The differential circuit 7 is connected to an additional output terminal, to which a fixed resistor 10 is connected, the other end to the Battery 3 is connected. This additional output connection is in its phase position opposite to that output terminal to which the lamp 8 is connected is. When VA <VB and the lamp 8 is on, the current becomes the resistance 10 switched off. If VA> VB and the lamp 8 is switched off, the current flow to resistor 10. The resistance of resistor 10 is essentially same as that of lamp 8.

Die beschriebene Ausführungsform arbeitet folgendermaßen: Wenn der Tastschalter 9 gedrückt wird, gelangt ein Strom auf die Brückenschaltung, der an den Verbindungspunkten A und B Spannungen VA bzw. VB erzeugt. Die Spannung VA ist gegeben durch Dabei ist K die Boltzmann-Konstante, T die absolute Temperatur, q die elektrische Elementarladung , E die Spannung über der Batterie 3, R1 der Widerstandswert des festen Widerstandes 1 und IS1 der Sättigungsstrom der Dioden 2 in Sperrichtung.The embodiment described works as follows: When the pushbutton switch 9 is pressed, a current is applied to the bridge circuit, which generates voltages VA and VB at the connection points A and B, respectively. The voltage VA is given by K is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, q is the elementary electrical charge, E is the voltage across the battery 3, R1 is the resistance value of the fixed resistor 1 and IS1 is the saturation current of the diodes 2 in the reverse direction.

Gleichung (1) kann nicht analytisch gelöst werden. Jedoch wird bei der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise die Spannung VA in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung E in der durch Kurve A in Fig. 2 gezeigten Weise geändert, wenn die numerische Berechnung unter der Annahme ausgeführt wird, daß R1 = 10 K# und IS1 = 0,5 x 10-15 A ist.Equation (1) cannot be solved analytically. However, at In the present embodiment, for example, the voltage VA as a function of changed from the supply voltage E in the manner shown by curve A in Fig. 2, when the numerical calculation is carried out assuming that R1 = 10 K # and IS1 = 0.5 x 10-15 Å.

Die Spannung VB ist gegeben durch VB = E - I#R4.................(2) Hierin bedeuten R4 = Widerstandswert des festen Widerstandes 4, R5 = Widerstandswert des festen Widerstandes 5, IS2 = Sättigungsstrom der Dioden 6 in Sperrichtung und I = der durch den festen Widerstand 4 fließende Strom.The voltage VB is given by VB = E - I # R4 ................. (2) Herein R4 = resistance value of the fixed resistor 4, R5 = resistance value of the fixed resistor 5, IS2 = saturation current of the diodes 6 in the reverse direction and I = the current flowing through the fixed resistor 4.

Wiederum wird gemäß Gleichung (2) die Spannung VB in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung E verändert, wie dieses durch Kurve b in Fig. 2 dargestellt ist, wenn die numerische Berechnung ausgeführt wird unter der Annahme, daß R4 = 40 K#, = 4,25 K# und IS2 = 2 x 10-15 A ist. Wie man aus Fig. 2 sieht, sind VA und VB für eine bestimmte Versorgungsspannung Eo (EO = 4,0 V) einander gleich, und VA< VB, wenn die Versorgungsspannung E den Wert EO übersteigt, während VA> VB ist, wenn die Versorgungsspannung E niedriger als der Wert Eo ist.Again, according to equation (2), the voltage VB becomes dependent changed by the supply voltage E, like this through Curve b is shown in Fig. 2 when the numerical calculation is carried out under assuming that R4 = 40 K #, = 4.25 K # and IS2 = 2 x 10-15 A. As can be seen from Fig. 2, VA and VB are each other for a given supply voltage Eo (EO = 4.0 V) equal, and VA <VB when the supply voltage E exceeds the value EO, while VA> VB is when the supply voltage E is lower than the value Eo.

Wie erwähnt, schaltet der Differenzschaltstromkreis 7 die Lampe 8 ein, wenn VA< VB ist, und er schaltet die Lampe 8 aus, wenn VA> VB ist. Somit wird die Lampe 8 entsprechend der Größe der Versorgungsspannung E ein- oder ausgeschaltet, d.As mentioned, the differential switching circuit 7 switches the lamp 8 on when VA <VB, and it turns off the lamp 8 when VA> VB. Consequently the lamp 8 is switched on or off according to the size of the supply voltage E, d.

h., die Lampe 8 wird bei E>EO eingeschaltet und bei E<EO ausgeschaltet. Hierdurch kann der Zustand der Speisespannungsquelle geprüft werden.That is, the lamp 8 is switched on when E> EO and switched off when E <EO. This allows the state of the supply voltage source to be checked.

Das Auftreten der zuvor erwähnten Schwingungen ist der Tatsache zuzuschreiben, daß sich der Stromverbrauch zwischen dem Ein-Zustand und dem Aus-Zustand der Lampe 8 so stark verändert, daß die Anschlußspannung der Energieversorgungsbatterie sich ändert und daß eine solche Änderung auf den Eingang zuruckgekoppelt wird. Die Schwingungen können jedoch durch die Anordnung nach Fig. 1 durch das Einfügen des Widerstandes 10 verhindert werden, da sich der Stromverbrauch zwischen dem Ein- Zustand und dem Aus-Zustand der Lampe 8 nur geringfügig oder gar nicht ändert.The occurrence of the aforementioned vibrations is attributable to the fact that the power consumption between the on-state and the off-state of the lamp 8 changed so much that the connection voltage of the power supply battery changes changes and that such a change is fed back to the input. The vibrations can, however, by the arrangement of FIG. 1 by inserting the resistor 10 can be prevented because the power consumption between the State and the off state of the lamp 8 changes only slightly or not at all.

Die Durchlaßspannung der Dioden hat eine Temperaturänderung in der Größenordnung von -2mV/°C pro Diode zur Folge. Wenn aber die Anzahl der Dioden 2 und der Dioden 6 gleich ist, sind die Temperaturänderungen von VA und VB praktisch identisch, heben sich demgemäß gegeneinander auf und erscheinen nicht in den Ausgängen.The forward voltage of the diodes has a temperature change in the This results in an order of magnitude of -2mV / ° C per diode. But if the number of diodes 2 and the diodes 6 is the same, the temperature changes of VA and VB are practical identical, accordingly cancel each other out and do not appear in the exits.

Um eine Kennlinie nach Fig. 2 zu erhalten, muß die Durchlaßspannung der Dioden 6 kleiner als die Durchlaßspannung der Dioden 2 sein. Dieses kann bewerkstelligt werden durch Einstellen des Widerstandswertes des festen Widerstandes 4 auf einen Wert, der größer als der des festen Widerstandes 1 ist, oder durch Auswählen der Dioden 2 und 6 derart, daß IS2 größer als IS1 ist, oder durch eine Kombination beider Maßnahmen.In order to obtain a characteristic curve according to FIG. 2, the forward voltage must of the diodes 6 must be smaller than the forward voltage of the diodes 2. This can be done are by setting the resistance value of the fixed resistor 4 to one Value greater than that of the fixed resistor 1, or by selecting the Diodes 2 and 6 such that IS2 is greater than IS1, or a combination of both Measures.

Wenn einer der festen Widerstände 1, 4 und 5 einstellbar ausgebildet wird, kann die Größe Eo auf den jeweils gewünschten Wert eingestellt werden.When one of the fixed resistors 1, 4 and 5 is designed to be adjustable the quantity Eo can be set to the desired value in each case.

Ein Schaltstromkreis, dessen Ausgänge hinsichtlich der Phasenlage einander entgegengesetzt sind, wie er im Zusammenhang mit der beschriebenen Ausführungsform erwähnt ist, kann einfach durch herkönmliche Maßnahmen hergestellt werden.A switching circuit, its outputs in terms of the phase position are opposite to each other, as related to the described Embodiment mentioned can be easily made by conventional means will.

Bei dem Schaltstromkreis 7 der erläuterten Ausführungsform ist ein Ausgangsanschluß, dessen Ausgangssignal eine Phase entgegengesetzt derjenigen des Ausgangssignals des mit dem Anzeigeelement 8 verbundenen Anschlusses aufweist, mit dem festen Widerstand 10 verbunden. Ein solcher fester Widerstand 10 kann jedoch durch irgendeine Last ersetzt werden, die eine Strom-Spannungs-Kennlinie aufweist, die gleich derjenigen des Anzeigeelementes 8 ist. Wenn beispielsweise eine Leuchtdiode als Anzeigeelement 8 verwendet wird, kann anstelle des festen Widerstandes 10 eine abgeschirmte Leuchtdiode der gleichen Art oder eine Serienschaltung aus Siliciumdioden als Last verwendet werden.In the switching circuit 7 of the illustrated embodiment, a Output terminal whose output signal has a phase opposite to that of the Having the output signal of the terminal connected to the display element 8, with the fixed resistor 10 connected. However, such a fixed resistor 10 can be replaced by any load that has a current-voltage characteristic, which is the same as that of the display element 8. For example, if a light emitting diode is used as the display element 8, instead of the fixed resistor 10 a shielded light-emitting diode of the same type or a series connection of silicon diodes be used as a load.

Wie beschrieben, läßt man erfindungsgemäß Strom durch eine Last mit praktisch demselben Widerstandswert wie dem eines Anzeigeelementes fließen, wenn das Anzeigeelement abgeschaltet ist. Somit ist eine Spannungsprüfschaltung geschaffen, die eine genaue Spannungsmessung durchführen kann, wobei selbst dann keine Schwingung auftritt, wenn die Versorgungsspannung bis in die Nähe eines vorbestimmten Wertes abfällt.As described, according to the invention, current is passed through a load practically the same resistance value as that of a display element flow when the display element is switched off. Thus a voltage test circuit is created, which can perform an accurate voltage measurement, even then there is no oscillation occurs when the supply voltage comes close to a predetermined value falls off.

Die efindungsgemäße Spannungsprüfschaltung ist besonders wirksam, wenn sie zur Prüfung einer Versorgungsspannung einer Energiequelle mit einem beträchtlich hohen Innerwiderstand verwendet wird, d. h., wenn der Stromverbrauch des Gesamtsystems beträchtlich groß ist. (Es sei erwähnt, daß sogar eine gewöhnliche Batterie in Abhängigkeit von der Umgebung, beispielsweise einer sehr kalten Umgebung, einen beträchtlich hohen Innenwiderstand haben kann).The voltage test circuit according to the invention is particularly effective, when testing a supply voltage of a power source with a considerable high internal resistance is used, i.e. i.e. when the power consumption of the overall system is considerably large. (It should be mentioned that even an ordinary battery is dependent from the environment, for example a very cold environment, one considerably can have high internal resistance).

Die an den Ausgangsanschluß entgegengesetzter Phase angeschlossene Last kann durch ein gleiches Element gebildet sein, wie es als Anzeigeelement verwendet wird. D. h., bei einer Lampe als Anzeigeelement kann eine gleichartige Lampe als Last vorgesehen werden und bei einer Leuchtdiode als Anzeigeelement kann die Last durch eine gleichartige Leuchtdiode gebildet sein. Wie im Fall einer Leuchtdiode als Anzeigeelement bereits erwähnt, kann das als Last dienende zweite Anzeigeelement abgeschirmt sein. Verwendet man dagegen als Last ein nicht abgeschirmtes zweites Anzeigeelement, kann man eine positive Anzeige auch für den Fall schaffen, daß die Versorgungsspannung unter dem vorbestimmten Wert (im Ausführungsbeispiel EO) liegt.The one connected to the opposite phase output terminal Load can be formed by the same element as used as the display element will. That is, in the case of a lamp as a display element, a lamp of the same type can be used as a Load can be provided and in the case of a light-emitting diode as a display element, the load be formed by a similar light emitting diode. As in the case of a light emitting diode already mentioned as a display element, the second display element serving as a load can be shielded. On the other hand, if you use an unshielded second load as the load Display element, you can create a positive display in the event that the Supply voltage is below the predetermined value (in the exemplary embodiment EO).

Eine Unsicherheit des Benutzers des die Prüfschaltung enthaltenden Gerätes für den Fall, daß eine positive Anzeige nur für eine den vorbestimmten Wert übersteigende Versorgungsspannung vorgesehen ist, wobei die Unsicherheit bei nichtaufleuchtendem Anzeigeelement darin bestehen kann, ob die Vwersorgungsspannung zu niedrig oder das Anzeigeelement defekt ist, kann durch eine positive Anzeige auch für den Fall zu niedriger Versorgungsspannung ausgeschaltet werden.An uncertainty of the user of the containing the test circuit Device in the event that a positive display is only for one the A supply voltage exceeding a predetermined value is provided, the uncertainty if the display element does not light up, it can be whether the supply voltage too low or the display element is defective can be indicated by a positive display can also be switched off if the supply voltage is too low.

Claims

Claims 1. Voltage test circuit with a locking connection having a circuit that determines whether a supply voltage is above a predetermined value, and a detection signal at the detection terminal generated; and with a display element connected to the locking connection, the is on when it receives the locking signal, and that is off, if it does not receive the detection signal, the circuit makes another connection at which an output signal having a phase that corresponds to that is available of the output signal of the locking port is opposite, and whereby a load is connected to the other connection, the resistance value of which is practical is the same as that of the display element, in that it is indicated Another display element of the same type is provided as a load.

2. Voltage test circuit according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the display element connected to the rest position connection is a Indicates supply voltage that is equal to or greater than the predetermined value, and that the display element used as the load is one below the predetermined value indicates that the supply voltage is present.

3. Voltage test circuit according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c h e t that the display element serving as a load is covered.

4. Voltage test circuit with a locking connection Circuit that determines whether a supply voltage is above a predetermined Value and which generates a detection signal at the detection port; and with a display element connected to the locking connection, which is switched on is when it receives the detection signal, and that is off when it receives the Does not receive detection signal, the circuit having a further connection, at which an output signal is available having a phase that is the same as that of the output signal of the locking connection is opposite, and wherein to the further connection a load is connected, the resistance of which is practically equal to that of the Display element is, as a result, that it is used as a display element a light-emitting diode and a series circuit of silicon diodes is provided as a load is.