DD221314A1

DD221314A1 - Schaltungsanordnung zur batterieueberwachung

Info

Publication number: DD221314A1
Application number: DD25798483A
Authority: DD
Inventors: Gert Skribanowitz
Original assignee: Metra Mess Frequenztechn
Priority date: 1983-12-15
Filing date: 1983-12-15
Publication date: 1985-04-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ueberwachung von Batterien und anderen Gleichspannungsquellen, bei der nur ein Anzeigeelement als Einschaltkontrolle und zugleich als Entladeschlussspannungsindikator dient. Erfindungsgemaess wird durch die Anordnung einer Brueckenschaltung dem schwachen Dauerlicht der Einschaltkontrolle ein heller Blinkimpuls als Entladeschlussspannungsanzeige ueberlagert und damit eine geringe Gesamtstromaufnahme des Anzeigeelementes erreicht.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von Batterien und anderen Gleichspannungsquellen, welche die Betriebszustände „Gerät eingeschaltet" und „Batterie entladen" anzeigt. ·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, zur Kontrolle des Ladezustandes von Batterien elektromechanische Spannungsmesser zu verwenden.

Der Nachteil dieser Spannungsmesser ist der große Platzbedarf und die mechanische Empfindlichkeit der Geräte sowie die

relativ unauffällige Zeigeranzeige, die eine genaue Beobachtung der Geräte erfordert. '

Es ist nach der DE-OS 2304555 eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der als Anzeigeelement für den Ladezustand eine < Leuchtdiode angeordnet ist, die beim Unterschreiten der Ladeschlußspannung aufleuchtet. Als Einschaltkontrolle ist bei dieser

Schaltungsanordnung'eine zweite Leuchtdiode erforderlich. ' .

Der Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnung ist der hohe Stromverbrauch der Leuchtdioden, der bei kleineren Batterien wesentlich zur weiteren Batterieentladung beiträgt.

Eine ähnliche Schaltungsanordnung nach der DE-OS 25 17 138 signalisiert den Moment des Einschaltens durch einen einmaligen Lichtblitz, ist abernicht als Einschaltkontrolle verwendbar.

Es ist weiterhin nach dem DD-WP 149141 eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der in einer Baugruppe ein Unterspannungskriterium erzeugt und damit eine zweite Baugruppe, die einen Impulsgenerator darstellt, angesteuert wird.

Dieser Impulsgenerator bildet dann optische oder akustische Signale. ' ,

Der Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnung besteht in dem hohen Bauelementeaufwand für die beiden benötigten

Baugruppen. ' '.!.'. '

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, unter Vermeidung der angeführten Nachteile die Betriebszustände „Gerät eingeschaltet" und „Batterie entladen" mit geringem Bauelementeaufwand und bei minimalem Stromverbrauch sicher anzuzeigen und damit Kosten einzusparen und die Betriebsdauer der Batterien zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung "

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eineSchaltungsanqrdnung zur Überwachung von Batterien und anderen Gleichspannungsquellen zu entwickeln, die mit nur einem linearen oder nichtlinearen Bauelement, vorzugsweise einer Leuchtdiode, sowohl den Betriebszustand „Gerät eingeschaltet" als auch den Betriebszustand „Batterie entladen" anzeigen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst:

Als Schaltungsanordnung ist eine Brückenschaltung vorgesehen,'deren einer Zweig aus zwei Widerständen, einem Einstellregler und einem Konstantspannungselement und deren anderer Zweig aus einer Leuchtdiode und einem Widerstand besteht. Die beiden Zweige sind über einen Vorwiderstand mit der zu überwachenden Batterie oder dgl verbunden. Die anderen Enden der beiden Zweige liegen auf Bezugspotential. V

Im Diagonalzweig der Brückenschaltung ist die Emitter-Basis-Strecke eines pnp-Transistors derart angeordnet, daß der Emitter des pnp-Transistors mit dem Konstantspannungselement oder dem Einstellregler und die Basis des pnp-Transistors mit der Leuchtdiode in Verbindung steht. Der Kollektor des pnp-Transistors ist mit der Basis eines npri-Transistors verbunden, dessen Kollektor wiederum an die Basis des pnp-Transistors angeschlossen ist und dessen Emitter auf Bezugspotential liegt. Parallel zu dem einen Zweig der Brückenschaltung ist zwischen den,beiden Widerständen, dem Konstantspannungselement und dem Emitter des pnp-Transistors ein Kondensator angeordnet, dessen anderer Anschluß auf Bezugspotential liegt. Die Leuchtdiode ist durch ein anderes lineares oder nichtlineares Bauelement ersetzbar.

In Abhängigkeit von der zu überwachenden Spannung kann in Reihe zum Emitter- oder Basisanschluß des pnp-Transistors eine Diode angeordnet sein. .

3-257 984

An beliebigen Punkten der Brückenschaltüng, vorzugsweise am Vorwiderstand, sind weiterverartjeitbare Signale entnehmbar. '

Fur die gesamte Schaltungsanordnung ist auch ein komplementärer Aufbau möglich.

Beim Betriebszustand „Gerät eingeschaltet" ist der pnp-Transistor und damit auch der npn-Tiansistor gesperrt und die Leuchtdiode leuchtet schwach und zeigt diesen Betriebszustand an. Die Leuchtstärke ist durch die Dimensionierung des zugeordneten Widerstandes einstellbar.

Beim Betriebszustand „Batterie entladen" wird beim Unterschreiten der Entladeschlußspannung der pnp-Transistor und damit auch der npn-Transistor leitend. Der npn-Transistor schaltet die Katode der Leuchtdiode auf Bs^ugspotential. Dabei bricht die an der Brücke liegende Spannung infolge des Vorwiderstandes zusammen und der Kondensator entlädt sich über die beiden Transistoren und hält diese während der Entladezeit leitend. Nach der Entladung sperren die Transistoren, bis der Kondensator wieder Voll aufgeladen ist und der Zyklus von neuem beginnt. Dadurch entsteht ein günstiges Verhältnis von Leuchtdauer zu Leuchtpause, und das schwache Leuchten als Anzeige des Betriebszustandes „Gerät eingeschaltet" wird durch ein helles rhythmisches Blinken als Anzeige des Betriebszustandes „Batterie entladen" überlagert. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht in der sicheren Anzeige zweier Betriebszustände durch ein Anzeigeelement, der geringen Anzahl benötigter Bauelemente und dem geringen Stromverbrauch, der bei dem Blinklicht nur 5 bis 20% des Leuchtdioden-Spitzenstromes beträgt. -·

Ausführungsbeispiel ^:

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt das Schaltschema der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Die Schaltungsanordnung besteht aus einer Brückenschaltung, die über einen Vorwiderstand 1 mit der zu überwachenden : · Batterie verbunden ist.

In dem einen Zweig der Brückenschaltung sind zwei Widerstände 3 und 4, ein Einstellregler 5 und eine Z-Diode als Konstantspannungselement 6 angeordnet, wobei diese Z-Diode mit ihrer Anode am Bezugspotential liegt. In dem anderen Zweig ist eine Leuchtdiode 9 und ein Widerstand 10 angeordnet, wobei der Widerstand 10 mit einem Anschluß auf Bezugspotential liegt. Der Widerstand 10 ist für einen Leuchtdiodenstrom von 2 bis 5mA dimensioniert und gewährleistet damit ein schwaches Leuchten der Leuchtdiode 9.

Zwischen den beiden Zweigen der Brückenschaltung ist als Diagonalzweig die Emitter-Basis-Strecke eines pnp-Transistors 7 so angeordnet, daß der Emitter mit der Katode der Z-Diode als Kpnstantspannungselement 6 und die Basis mit der Katode der Leuchtdiode 9 verbunden ist. Der Kollektor des pnp-Trarisistors 7 steht mit der Basis eines npn-Transi.stors 8 in Verbindung, dessen Kollektor wiederum an die Basis des Transistors 7 als Mitkopplungsschaltung angeschlossen ist und dessen Emitter auf Bezugspotential liegt. '

Parallel zu dem einen Zweig der Brückenschaltung ist zwischen dem Widerstand 3, der Z-Diode als Konstantspannungselement 6 und dem Emitter des Transistors 7 ein Kondensator 2 angeordnet, dessen anderer Anschluß auf Bezugspotential liegt. Zum genauen Abgleich auf die vorgesehene Entladeschlußspannung kann der Kippunkt der Schaltung mit dem Einstellregler 5 eingestellt werden. Wenn der Spannungsabfall am Vorwiderstand 1 vernachlässigt wird und der Schleifer des Einstellreglers 5 am diodenseitigen Anschlag liegt, gilt als ausreichende Batteriespannung U_B - Ly> U_z - U_EB

Dabei ist die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 7 in Sperrichtung vorgespannt, ι Bei abnehmender Batteriespannung sinkt das Basispotential des Transistors 7 unter das Emitterpotential ab. Ist die Potentialdifferenz größer als 0,5V, so kippt die Kombination der Transistoren 7 und 8 in den leitenden Zustand. Der

Vorwiderstand 1 begrenzt dabei den Spitzenstrom. Der leitende Zustand bleibt erhalten, bis der über den Widerstand 4, den -j . Einstellregler 5 und die Transistoren 7 und 8 fließende Entladestrom des Kondensators 2 die Transistoren 7 und 8 nicht mehr genügend leitend hält und die Schaltung zurückkippt.

Übersteigt die zu überwachende Spannung Ub die Summe aus Z-Spannung U₂, zulässiger Emitter-Basis-Sperrspannung des - Transistors 7 und Flußspannung U_F, so kann in Reihe zum Emitter- oder Basisanschluß des Transistors7 eine weitere Diode , angeordnet werden.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung von Batterien und anderen Gleichspannungsquellen mit einem linearen oder nichtlinearen Bauelement, vorzugsweise einer Leuchtdiode, zur Überwachungsanzeige, gekennzeichnet dadurch, daß eine Brückenschaltung mit einem Zweig aus Widerständen (3; 4), einem Einstellregler (5) sowie einem Konstantspannungselement (6) und einem Zweig aus einer Leuchtdiode (9) und einem Widerstand (10), wobei jeweils ein Anschluß des Konstantspannungselementes (6) und des Widerstandes (10) auf Bezugspotential liegen, vorgesehen ist, in dem Diagonalzweig der Brückenschaltung die Emitter-Basis-Strecke eines pnp-Transistors (7) derart angeordnet ist, daß der Emitter des pnp-Transistors (7) mit dem Konstantspannungselement (6) oder dem Einstellregler (5) und die Basis des pnp-Transistors (7) mit der Leuchtdiode (9) verbunden ist, der Kollektor des pnp-Transistors (7) mit der Basis eines npn-Transistors (8) in Verbindung steht, dessen Kollektor wiederum an der Basis des pnp-Transistors (7) angeschlossen ist und dessen Emitter auf Bezugspotential liegt, *x '

und daß zwischen dem Widerstand (3), dem Konstantspannungselement (6) und dem Emitter des pnp-Transistors (7) ein Kondensator (2) angeordnet ist, dessen anderer Anschluß auf Bezugspotential liegt.

2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Brückenschaltung über einen Vorwiderstand (1) mit der zu überwachenden Batterie oder dgl. verbunden ist. .

-2- 257 984

Erfindungsansprüche: .

3. Schaltungsanordnung nach.Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß in Reihe zum Emitter- oder Basisanschluß des pnp-Transistors (7) eine Diode anordenbar ist. "

4. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß an beliebigen Punkten der Brückenschaltung, vorzugsweise am Vorwiderstand (1), weiterverarbeitbare Signale entnehmbar sind. -

5. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die gesamte Schaltungsanordnung komplementär aufbaubar ist. > \ .