DD221314A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR BATTERY MONITORING - Google Patents

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.The invention relates to a circuit arrangement for monitoring batteries and other DC voltage sources, in which only one display element serves as a turn-on control and at the same time as a discharge final voltage indicator. In accordance with the invention, the arrangement of a bridge circuit superimposes on the weak continuous light of the switch-on control a bright flash pulse as a final discharge voltage indication and thus achieves a low overall current consumption of the display element.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von Batterien und anderen Gleichspannungsquellen, welche die Betriebszustände „Gerät eingeschaltet" und „Batterie entladen" anzeigt. ·The invention relates to a circuit arrangement for monitoring batteries and other DC voltage sources, which indicates the operating states "device switched on" and "discharging battery". ·

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, zur Kontrolle des Ladezustandes von Batterien elektromechanische Spannungsmesser zu verwenden.It is known to use for the control of the state of charge of batteries electromechanical voltmeter.

Der Nachteil dieser Spannungsmesser ist der große Platzbedarf und die mechanische Empfindlichkeit der Geräte sowie dieThe disadvantage of this voltmeter is the large footprint and the mechanical sensitivity of the devices and the

relativ unauffällige Zeigeranzeige, die eine genaue Beobachtung der Geräte erfordert. 'relatively inconspicuous pointer display, which requires a close observation of the devices. '

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 dieserIt is known from DE-OS 2304555 a circuit arrangement in which a <light-emitting diode is arranged as a display element for the state of charge, which lights up when falling below the charge voltage. As power-on control is in this

Schaltungsanordnung'eine zweite Leuchtdiode erforderlich. ' .Schaltungsanordnung'eine second LED required. '.

Der Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnung ist der hohe Stromverbrauch der Leuchtdioden, der bei kleineren Batterien wesentlich zur weiteren Batterieentladung beiträgt.The disadvantage of this known circuit arrangement is the high power consumption of the light-emitting diodes, which contributes significantly to the battery discharge for smaller batteries.

Eine ähnliche Schaltungsanordnung nach der DE-OS 25 17 138 signalisiert den Moment des Einschaltens durch einen einmaligen Lichtblitz, ist abernicht als Einschaltkontrolle verwendbar.A similar circuit arrangement according to DE-OS 25 17 138 signals the moment of switching on by a single flash of light, but is not usable as a power-on control.

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.It is also known according to the DD-WP 149141 a circuit arrangement in which generates an undercurrent criterion in an assembly and thus a second assembly, which is a pulse generator, is controlled.

Dieser Impulsgenerator bildet dann optische oder akustische Signale. ' ,This pulse generator then forms optical or acoustic signals. ',

Der Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnung besteht in dem hohen Bauelementeaufwand für die beiden benötigtenThe disadvantage of this known circuit arrangement is the high component cost for the two required

Baugruppen. ' '.!.'. ' Assemblies. ''.!.'.'

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.The object of the invention is to safely display the operating states "device switched on" and "discharge battery" with low component cost and minimal power consumption while avoiding the mentioned disadvantages and thus to save costs and to increase the operating life of the batteries.

Darlegung des Wesens der Erfindung "Explanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to develop a circuit arrangement for monitoring batteries and other DC voltage sources, which can display both the operating state "device switched on" and the operating state "discharge battery" with only a linear or non-linear component, preferably a light emitting diode.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst:This object is achieved according to the invention as follows:

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. VAs a circuit arrangement, a bridge circuit is provided 'whose one branch consists of two resistors, an adjusting controller and a constant voltage element and whose other branch consists of a light-emitting diode and a resistor. The two branches are connected via a series resistor to the battery or the like to be monitored. The other ends of the two branches are at reference potential. 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 the diagonal branch of the bridge circuit, the emitter-base path of a pnp transistor is arranged such that the emitter of the pnp transistor with the constant voltage element or the adjustment and the base of the pnp transistor is connected to the light emitting diode. The collector of the pnp transistor is connected to the base of a npri transistor whose collector is in turn connected to the base of the pnp transistor and whose emitter is at reference potential. Parallel to the one branch of the bridge circuit is arranged between the two resistors, the constant voltage element and the emitter of the pnp transistor, a capacitor whose other terminal is at reference potential. The light-emitting diode can be replaced by another linear or nonlinear component.

In Abhängigkeit von der zu überwachenden Spannung kann in Reihe zum Emitter- oder Basisanschluß des pnp-Transistors eine Diode angeordnet sein. .Depending on the voltage to be monitored, a diode may be arranged in series with the emitter or base terminal of the pnp transistor. ,

3-257 9843-257 984

An beliebigen Punkten der Brückenschaltüng, vorzugsweise am Vorwiderstand, sind weiterverartjeitbare Signale entnehmbar. 'At any points of the bridge circuit, preferably at the series resistor, signals which can be relayed further can be removed. '

Fur die gesamte Schaltungsanordnung ist auch ein komplementärer Aufbau möglich.For the entire circuit arrangement and a complementary structure is possible.

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.In the operating state "device switched on", the pnp transistor and thus also the npn transistor are blocked and the light-emitting diode lights up weakly and indicates this operating state The luminous intensity can be set by dimensioning the assigned resistance.

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. -· In the operating state "discharge battery", the pnp transistor and thus also the npn transistor become conductive when the discharge voltage drops below the npn transistor switches the cathode of the light emitting diode to B s potential, whereby the voltage across the bridge collapses due to the series resistor and the capacitor discharges across the two transistors and keeps them conductive during the discharge time, after discharge the transistors lock until the capacitor is fully charged again and the cycle begins anew, thus creating a favorable ratio of lighting time to lighting pause, and weak illumination as an indication of the operating state "device switched on" is superimposed by a bright rhythmic flashing as an indication of the operating state "battery discharge." The advantage of the circuit arrangement according to the invention is the reliable display of two operating states by a display element which requires a small number ter components and the low power consumption, which is at the flashing light only 5 to 20% of the peak LED current. - ·

Ausführungsbeispiel ^: Exemplary embodiment ^:

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt das Schaltschema der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows the circuit diagram of the circuit arrangement according to the invention.

Die Schaltungsanordnung besteht aus einer Brückenschaltung, die über einen Vorwiderstand 1 mit der zu überwachenden : · Batterie verbunden ist.The circuit arrangement consists of a bridge circuit which is connected via a series resistor 1 to the monitored battery.

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.In one branch of the bridge circuit, two resistors 3 and 4, an adjusting regulator 5 and a Zener diode are arranged as a constant voltage element 6, this Zener diode with its anode being at the reference potential. In the other branch, a light emitting diode 9 and a resistor 10 is arranged, wherein the resistor 10 is connected to a terminal to reference potential. The resistor 10 is dimensioned for a light-emitting diode current of 2 to 5 mA and thus ensures a weak illumination of the light emitting diode 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. 'Between the two branches of the bridge circuit, the emitter-base path of a pnp transistor 7 is arranged as a diagonal branch so that the emitter is connected to the cathode of the Zener diode as kpnstantspannungselement 6 and the base to the cathode of the light emitting diode 9. The collector of the PNP transistor 7 is connected to the base of an NPN transistor 8, whose collector is in turn connected to the base of the transistor 7 as a positive feedback circuit and whose emitter is at reference potential. '

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 Parallel to the one branch of the bridge circuit, a capacitor 2 is arranged between the resistor 3, the Zener diode as a constant voltage element 6 and the emitter of the transistor 7, whose other terminal is at reference potential. For exact adjustment to the intended discharge voltage, the tipping point of the circuit can be adjusted with the adjustment controller 5. If the voltage drop across the series resistor 1 is neglected and the wiper of the setting controller 5 is located on the diode-side stop, is considered sufficient battery voltage 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. DerIn this case, the emitter-base path of the transistor 7 is biased in the reverse direction, ι As the battery voltage decreases, the base potential of the transistor 7 drops below the emitter potential. If the potential difference is greater than 0.5 V, the combination of the transistors 7 and 8 tilts into the conductive state. The

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.Series resistor 1 limits the peak current. The conductive state is maintained until the current through the resistor 4, the -j . Setting controller 5 and the transistors 7 and 8 flowing discharge current of the capacitor 2, the transistors 7 and 8 is no longer sufficiently conductive and the circuit tilts back.

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.If the voltage Ub to be monitored exceeds the sum of the Z voltage U ₂ , the permissible emitter-base reverse voltage of the transistor 7 and the forward voltage U _F , another diode can be arranged in series with the emitter or base terminal of the transistor 7.

Claims (5)

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 '1. Circuit arrangement for monitoring batteries and other DC voltage sources with a linear or non-linear component, preferably a light-emitting diode, for monitoring display, characterized in that a bridge circuit with a branch of resistors (3; 4), an adjusting regulator (5) and a constant voltage element ( 6) and a branch of a light-emitting diode (9) and a resistor (10), wherein in each case one terminal of the constant-voltage element (6) and the resistor (10) are at reference potential, is provided in the diagonal branch of the bridge circuit, the emitter base Path of a pnp transistor (7) is arranged such that the emitter of the pnp transistor (7) with the constant voltage element (6) or the setting controller (5) and the base of the pnp transistor (7) with the light emitting diode (9) is connected, the collector of the pnp transistor (7) with the base of an npn transistor (8) is in communication, the collector in turn de s pnp transistor (7) is connected and whose emitter is at reference potential, * 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.and that between the resistor (3), the constant voltage element (6) and the emitter of the pnp transistor (7), a capacitor (2) is arranged, whose other terminal is at reference potential. 2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Brückenschaltung über einen Vorwiderstand (1) mit der zu überwachenden Batterie oder dgl. verbunden ist. . 2. Circuit arrangement according to item 1, characterized in that the bridge circuit via a series resistor (1) is connected to the battery or the like to be monitored. , -2- 257 984-2- 257 984 Erfindungsansprüche: .Invention claims:. 3. Schaltungsanordnung nach.Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß in Reihe zum Emitter- oder Basisanschluß des pnp-Transistors (7) eine Diode anordenbar ist. "3. Circuit nach.Punkt 1 and 2, characterized in that in series with the emitter or base terminal of the PNP transistor (7), a diode can be arranged. " 4. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß an beliebigen Punkten der Brückenschaltung, vorzugsweise am Vorwiderstand (1), weiterverarbeitbare Signale entnehmbar sind. -4. Circuit arrangement according to item 1 to 3, characterized in that at any points of the bridge circuit, preferably on the series resistor (1), further processed signals can be removed. - 5. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die gesamte Schaltungsanordnung komplementär aufbaubar ist. > \ .5. Circuit arrangement according to item 1 to 4, characterized in that the entire circuit arrangement is complementary buildable. > \.