DE2646715B2 - Am Handgelenk zu tragendes Instrument - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein am Handgelenk zu tragendes Instrument mit einem aufladbaren elektrischen Akkumulator als Speisestromquelle, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits derartige Instrumente bekannt, die Uhren, Rechner, Blutdruckmesser, Empfänger für Personen-Suchsignale usw. sein können oder Kombinationen derartiger Geräte, in denen photoelektrische Zellen, wenn sie beleuchtet werden, zum Aufladen der aus einem Akkumulator bestehenden elektrischen Speisestromquelle vorgesehen sind (Elektronik 1975, Seite 71). Da diese Instrumente am Handgelenk getragen werden sollen, sind sie oft vom Ärmel des Kleidungsstücks der sie tragenden Person verdeckt, und zwar insbesondere im Winter, wenn darüber hinaus die verfügbare Lichtmenge wegen der Kürze der Tage, der häufigen Wolken und der geringen Steigung der Sonne am Himmel nur gering ist. Außerdem ist es offensichtlich, daß die photoelektrischen Zellen nachts keine Energie spenden.

Es sind auch andere Instrumente bekannt, bei denen thermoelektrische Elemente die Speisestromquelle aufladen, wenn sie einem Temperaturgradienten unterworfen werden wie dem, der zwischen dem Boden des das Instrument schützenden und in Berührung mit dem Handgelenk des Benutzers stehenden Gehäuses und der Umgebungstemperatur besteht (DE-OS 26 19 570). Auch in diesen Instrumenten wird der Akkumulator nicht permanent aufgeladen, weil die Umgebungsluft nicht immer eine unter der des Handgelenks liegende Temperatur hat, wie beispielsweise im Sommer.

Es gibt weitere Generatorenarten, die cuf anderen physikalischen Phänomenen beruhen, wie beispielsweise piezoelektrische Generatoren, Generatoren, die die Schwerkraft auswerten usw., die vorteilhaft in dem erfindungsgemäßen Instrument verwendet werden können.

Es ist daher offensichtlich, daß in den beiden oben beschriebenen Instrumentenarten die Ladung des Akkumulators während recht langer Zeiträume, die mehrere Monate erreichen können, nicht gewährleistet werden kann. Es ist daher erforderlich, daß dieser Akkumulator eine ausreichende Kapazität hat, und daß er ausreichend groß ist, um zu gewährleisten, daß er sich nicht vollständig entlädt, damit der Betrieb des Instruments während dieser Zeiträume gewährleistet ist Die photoelektrischen Zellen oder die thermoelektrischen Elemente müssen außerdem ausreichend große Ausmaße und daher ein erhebliches Volumen haben, um während eines so kurz wie möglich gehaltenen Zeitraums die völlige Aufladung des Akkumulators zu gewährleisten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Instrument zu schaffen, bei dem der Akkumulator gleichmäßiger und unter besseren Bedingungen aufgeladen werden kann und daher auch kleinere Ausmaße haben kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem eingangs erwähnten Instrument erfindungsgemäß die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgeschlagen.

Auf einem anderen Gebiet der Technik ist es bekannt, zum Speisen von Verbrauchern zwei Generatoren einzusetzen, in denen unterschiedliche physikalische Phänomene benutzt werden (DE-OS 14 38 174).

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Einzelheiten, Vorteile und Anwendungen der Erfindung sind nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschema einer ersten Ausführungsform eines am Handgelenk zu tragenden Instruments; F i g. 2 ein Blockschema einer zweiten Ausführungsform, wobei die Generatoren an Adapter-Vorrichtungen angeschlossen sind;

F i g. 3 ein Blockschema einer weiteren Ausführungsform, wobei die Generatoren in Serie geschaltet sind; so und

Fig.4 ein Blockschema einer vierten Ausführungsform unter Verwendung eines Steuerschaltkreises zur Kontrolle der Verzweigung der Generatoren.

F i g. 1 zeigt das Blockschema einer ersten Ausführungsform mit zwei Generatoren 1 und 2, die jeweils eine nahe dem Instrument verfügbare Energie zur Erzeugung elektrischen Stroms verwenden. Dieser elektrische Strom wird verwendet, um einen elektrischen Stromspeicher zu laden oder erneut aufzuladen, der die elektrischen oder elektronischen Schaltkreise 4 des Instruments speisen soll, und einen oder mehrere Akkumulatoren 3 enthält. Durch Dioden symbolisierte Einrichtungen 5 und 6 sind vorgesehen, um zu verhindern, daß die von einem der Generatoren gelieferte elektrische Energie in den anderen abfließt oder der Akkumulator 3 sich in die Generatoren entlädt.

Die Generatoren 1 und 2 können von bekannter, geeigneter Art zur Umwandlung von Energie anderer

Art in elektrische Energie sein. Die bekanntesten dieser Generatoren sind photoelektrische Zellen, die die Lichtenergie in elektrische Energie umwandeln oder thermoelektrische Elemente, die die thermische Energie in elektrische Energie umwandeln.

Es ist möglich, wie in Fig. 1 veranschaulicht, die von diesen Generatoren gelieferte elektrische Energie unmittelbar zum Wiederaufladen des Akkumulators zu verwenden. Es ist häufig aber auch von Interesse, an sie eine Vorrichtung anzuschließen, die ihre Leistung erhöht, insbesondere in den Fällen, wo die Bedingungen, denen sie unterworfen sind, nicht optimal sind.

Fig.2 zeigt ein Instrument, in dem der aus einer Gesamtheit von photoelektrischen Zellen gebildete Generator 1 mit einer Vorrichtung 7 zur Anpassung des von ihm gelieferten Stroms und der Spannung verbunden ist, damit die Aufladung des Akkumulators 3 unter den bestmöglichen Bedingungen stattfinden kann, gleichgültig, wie die Beleuchtung beschaffen ist, der die Zellen unterworfen sind.

F i g. 2 zeigt auch, daß der in diesem Beispiel aus einer Gesamtheit thermoelektrischer Elemente gebildete Generator 2 mit einer Vorrichtung 8 verbunden ist, die ebenfalls den von ihm gelieferten Strom und die Spannung anpaßt, damit die Aufladung des Akkumulators 3 unter bestmöglichen Bedingungen stattfinden kann, wie auch immer der Temperaturgradient beschaffen sein mag, dem der Generator unterworfen ist. Diesf Vorrichtung 8 kann von gleicher Art wie die vorbeschriebene Vorrichtung 7 sein oder von einer sachlich den thermoelektrischen Elementen angepaßten Art.

Di; Einrichtungen 5 und 6, die verhindern sollen, daß die von einem der Generatoren gelieferte elektrische Energie an den anderen abfließt, sind im Beispiel der F i g. 2 an die Adapter-Vorrichtungen 7 bzw. 8 angeschlossen.

Das Interesse an einem Instrument, wie dem in F i g. 2 beschriebenen, beruht auf dem Umstand, daß die Generatoren 1 und 2 zum großen Teil komplementär w sind. Wenn die Beleuchtung nicht ausreicht, um den photoelektrischen Zellen genügend Energie zum Aufladen des Akkumulators 3 liefern, was vorwiegend im Winter der Fall ist, ist häufig die Lufttemperatur niedrig; der Temperaturgradient, dem die thermoelektrischen Elemente unterworfen sind, ist dann recht hoch. In diesem Fall ist es die von ihnen gelieferte Energie, die den Akkumulator auflädt. Wenn dagegen im Sommer die Lufttemperatur zu nahe der des Handgelenks ist, als daß die thermoelektrischen Elemente diese Aufladung gewährleisten könnten, ist die Menge des verfügbaren Lichts bedeutsam. In diesem Fall sind es dann die photoelektrischen Zellen, die die gewünschte Energie liefern.

Fig.3 zeigt eine andere Ausführungsform des Instruments, bei der die Generatoren 1 und 2 in Serie miteinander und parallel mit dem Akkumulator 3 geschaltet sind. Ein solcher Aufbau ist von Interesse, wenn die von jedem der Generatoren gelieferte Spannung unter derjenigen des Akkumulators liegt Die sich aus dieser Zusammenschaltung ergebende Spannung kann dann die Spannung des aufzuladenden Akkumulators übersteigen.

Das Blockschema der Fig.4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Steuerschaltkreis 9 von den Generatoren 1 und 2 durch Leitungen IO und 11 eine Information empfängt, die sich auf die von ihnen gelieferte Spannung bezieht. Dieser Steuerschaltkreis steuert jeweils unabhängig voneinander Umschalter 12 und 13 derart, daß wenn die beiden Generatoren eine ausreichende Spannung liefern, die Umschalter die in der Zeichnung dargestellte Stellung einnehmen, in der die Generatoren parallel geschaltet sind, wobei sich die sie liefernden Ströme summieren, um den Akkumulator 3 aufzuladen. Wenn einer der Generatoren keine ausreichende Spannung mehr liefert, schwingt der entsprechende Umschalter in seine andere Stellung und unterbricht die Verbindung dieses Generators mit dem Akkumulator. Wenn die Spannung des zweiten Generators ebenfalls nicht mehr ausreicht, schwingt auch der zweite Umschalter in seine andere Stellung, und die Generatoren sind dann in Serie geschaltet. Ihre Spannungen addieren sich und ermöglichen so die Wiederaufladung des Akkumulators. Wenn schließlich selbst diese Summe von Spannungen unzureichend wird, wirkt der Steuerschaltkreis 9 auf einen Kontakt 14 ein, der den Schaltkreis öffnet und die Generatoren vollständig von dem Akkumulator 3 trennt.

Es ist offensichtlich, daß das Blockschema der F i g. 4 nur von erläuternder Bedeutung ist. In einer praktischen Anwendungsform würden die Umschalter 12 und 13 und der Kontakt 14 durch elektronische Schaltkreise ersetzt, die wie auch der Steuerschaltkreis 9 und die Adapter-Vorrichtungen 7 und 8, in die elektronischen Schaltkreise des Instruments selbst integriert würden.

Außerdem können die Generatoren 1 und 2 in den in den F i g. 3 und 4 schematisch dargestellten Instrumenten an Vorrichtungen wie die im Fall der Fig. 2 beschriebenen angeschlossen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Am Handgelenk zu tragendes Instrument mit einem aufladbaren elektrischen Akkumulator als Speisestromquelle für den elektrischen Teil und mit einem Energiewandler zur Umwandlung physikalischer Energie in elektrische Energie, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiewandler mindestens zwei Generatoren (1, 2) aufweist, in denen unterschiedliche physikalische Phänomene für die Stromerzeugung benutzt sind, wobei diese beiden Generatoren getrennt oder gemeinsam den für die Aufladung des elektrischen Akkumulators (3) erforderlichen Strom liefern.

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer (1) der Generatoren photoelektrisch und der andere (2) thermoelektrisch ist.

3. Instrument nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander und mit dem Akkumulator (3) parallelgeschalteten Generatoren (I, 2) mit Einrichtungen (5, 6) versehen sind, die verhindern, daß die von dem einen gelieferte Energie in den anderen abfließt

4. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatoren (1, 2) miteinander in Serie geschaltet sind.

5. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Einrichtungen (Steuerschaltkreis 9; Umschalter 12, 13, Kontakt 14) aufweist, die es ermöglichen, die Generatoren (1,2) selbsttätig oder wahlweise einzuschalten und abzuschalten und sie parallel oder in Serie miteinander und mit den Akkumulator (3) zu schalten, abhängig von den physikalischen Bedingungen, denen sie unterworfen sind.