DE2154720A1 - Unterspannungs- und Überlastschutzschaltung - Google Patents

Unterspannungs- und Überlastschutzschaltung

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DE2154720A1
DE2154720A1 DE19712154720 DE2154720A DE2154720A1 DE 2154720 A1 DE2154720 A1 DE 2154720A1 DE 19712154720 DE19712154720 DE 19712154720 DE 2154720 A DE2154720 A DE 2154720A DE 2154720 A1 DE2154720 A1 DE 2154720A1
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transistor
voltage
emitter
base
collector
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DE19712154720
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DE2154720C3 (de
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Klaus Dipl.-Phys. χ 8045 Dresden Fritzsche
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ZENTRALLABORATORIUM RUNDFUNK
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/24Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to undervoltage or no-voltage

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  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Description

  • Unterspannungs- und tib erlastschutzschalt Ung Die Erfindung betrifft eine Unterspannungs- und Überlastschutzschaltung, insbesondere ftlr durch Batterien gespeiste elektrische Geräte.
  • Bei batteriegespeisten elektrischen Geräten ist die Betriebsdauer von der Lebensdauer der Batterien abhängig.
  • Batterien entladen sich jedoch nicht schlagartig am Ende ihrer Lebensdauer, sondern die Batteriespannung sinkt langsam ab. Dieser Vorgang stört im allgemeinen bei batteriegespeisten elektrischen Geräten, insbesondere bei Kofferempfangsgeräten, nicht. Sobald die Batteriespannung so weit gesunken ist, daß sie iür den Betrieb nicht mehr ausreicht, macht sich das an der geringen Leistung und der schlechten Qualität des abgegebenen Signals bemerkbar. Die Batterie wird nunmehr ausgewechselt. Da eine Unterspannung sich nur auf die Leistung und die Qualität des abgegebenen Signals, nicht aber auf die Bauelemente selbst auswirkt, wurde eine Unterspannungsschutzschaltung bei batteriegetriebenen Geräten bisher nicht fUr notwendig erachtet.
  • Natürlich gibt es auch Batteriegerte, bei denen zumindest eine Kontrolle der Batteriespannung erfolgen muß, z. B. bei tragbaren Kurzwellensendern oder Phonogeräten.
  • Ein Absinken der Batteriespannung schränkt die Reichweite des Gerätes ein bz. beeinflußt die Qualität beim Aufzeichnen von Sendungen stark. Die Kontrolle der Batteriespannung erfolgt bei diesen Geräten durch ein Meßinstrument.
  • Nachteil dieser Lösung ist, daß das Meßinstrument teuer ist, daß ein Ablesen erfolgen muß, bevor die Störungen beseitigt werden können, und daß das Instrument, obwohl es ständig mitläuft, nur dann gebraucht wird, wenn ein Absinken der Batteriespannung erfolgt.
  • Es ist bekannt, das Instrument nicht nur zur Batteriespannungsanzeige zu verwenden, sondern auch zur Aussteueranzeige, d. h, eine Mehrfachausnutzung des Instrumentes vorzunehmen* Nachteil der Lösung ist, daß die Aussteueranzeige bei Phonogeräten gerade beim Aufzeichnen von Signalen benötigt wird. Ein Absinken der Batteriespannung unter den zulässigen Wert beim Aufzeichnen zieht jedoch eine schlechte Aufzeichnungequalität nach sich. Deshalb ist beim Aufzeichnen unbedingt eine Kontrolle notwendig, die jedoch nicht besteht.
  • Um bei Phonogeräten das teure Instrument zur Spannungskontrolle einzusparen und auch beim Aufzeichnen eine Kontrolle tiber die Batteriespannung zu erhalten, ist es bekannt, eine Anzeigelampe zu verwenden. Dazu wird vor den Antriebsmotor eine Spannungskonstanthalteschaltung geschaltet. Der Stelltransistor dieser Schaltung ist so geschaltet, daß eine Funktion der Schaltung gewährleistet ist, wenn die Kollektor-Emitter-Spannung großer als die Kollektor-Emitter-Sä.ttigungsspannung ist. Die Eollektor-Emitter-Strecke ist statt mit einem Widerstand nunmehr mit der Anzeigelampe überbrückt. Die Anzeigelampe leuchtet, solange die vorgenannte Bedingung erfüllt ist, d. h., solange die Batteriespannung genügend groß ist. Sinkt die Batteriespannung unter den zulässigen Wert, so erlischt auch die Anzeigelampe.
  • (DAS 1 223 032) Nachteil dieser Schaltung Ist, daß die Anzeigelampe ständig leuchtet und dadurch ein zusätzlicher Strom gebraucht wird, d. h. daß die Batterie zusätzlich belastet wird. Weiterhin ist diese Schaltung nur theoretisch einsetzbar, denn die Überspannung Uber die Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung tiberstreicht einen Bereich von 0,5 bis 5 V, d. h., innerhalb dieses Bereiches soll die Lampe leuchten und beim Unterschreiten des Bereiches schlagartig erlöschen. Solche Lampen sind bisher unbekanne. Hinzu kommt noch die Stdran£illigkeit von normalen Gltthlampen. Fällt die Gltlhlampe aus, so ist die gesamte Spannungsversorgungsschaltung nicht mehr funktionsfähig.
  • Die genannten Schaltungen sind nur Vorrichtungen zum Anzeigen einer ausreichenden Batteriespannung. Einen selbsttätigen Schutz vor Unterspannungen geben sie nicht.
  • Weiterhin wird keine Information Uber eine Überlastung des Verbrauchers gegeben. Bei Phonogeräten wird die Qualität der Aufzeichnung und der Wiedergabe nicht nur von der Batteriespannung bestimmt, sondern anch von der Leistung, die der Motor aufbringen muß. Ist der Motor Uberlastet, so wird nicht die Nenndrehzahl erreicht, die Qualität sinkt. Die beschriebenen Anordnungen zeigen nur die Größe der Batteriespannung an.
  • Zweck der Erfindung ist es deshalb, eine Schaltungsanordnung zur Anzeige von Unterspannungen zu schaffen, die ständig einsatzbereit ist, keinen zusätzlichen Strom beim Normalbetrieb braucht, fUr die kein teueres Anzeigeinstrument benötigt wird und die durch Ausfall des Anzeigemittels nicht in ihrer Funktion gestört ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu finden, die Unterspannungen und Uberlastungen des Verbrauchers anzeigt und/oder dann das Gerät abschaltet bz. eine Zusatzbatterie zaschaltet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einem in einer Regelschaltung eingeschalteten ersten Transistor, Uber dessen Emitter-Kollektor-Strecke ein Teil der Eingangsspannung steht und dessen Basis durch eine Vergleichsspannung angesteuert ist, ein zweiter Transistor so zugeschaltet ist, daß dessen Basis mit der Basis des ersten Transistors und daß dessen Emitter mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden ist und daß an den Kollektor des zweiten Transistors eine Anzeigelampe und/oder eine Steuerung eines Schalters, der das Gerät abschaltet oder eine Zusatzbattzrie zuschaltet, angeschloasen ist.
  • In die Bsß uleitung des ersten Transistors kann zwischon dem Verbindungspunkt der Basen der Transistoren und d«s ersten Transistor ein Widerstand oder eine Diode eingeschaltet werden.
  • Bei normalem Betrieb ist die Batteriespannung größer als die an einer Last stehende Spannung. Die Lastspannung wird durch eine Regelschaltung gesteuert. Der erste Transistor ist in Durchgangsrichtung geschaltet und stellt nur einen geringen Widerstand dar. Der Spannungsabfall zwischen dem Emitter des ersten Transistors und dem Verbindungspunkt der Basen ist bei normalem Betrieb kleiner als der Spannungsabfall zwischen dem Emitter des ersten Transistors und dem Verbindungspunkt des Kollektors des ersten und dem Emitter des zweiten Transistors. Das bedeutet, der zweite Transistor ist in Sperrichtung geschaltet. Sinkt die Batteriespannung ab, so wird sie einmal den Wert erreichen, bei dem der Potentialunterschied zwischen dem Emitter und dem Kollektor des ersten Transistors kleiner wird, als er zwischen dem Emitter und der Basis des gleichen Transistors ist.
  • Da der Emitter des zweiten Transistors mit dem Kallektor des ersten Transistors und die Basen der Transistor ren miteinander verbunden sind, wird nunmehr der zweite Transistor getiffnet. Es fließt ein Strom, die Anzeigelampe leuchtet, und der Schalter wird betätigt.
  • Bei einer Lasterhöhung wird eine größere Spannung abfallen. Da die Eingangaspannung bei dieser Betrachtung konstant bleibt, kann sich nur der Spannungsabfall zwischen dem Emitter und dem Kollektor des ersten Transistors verringern. Sobald der Spannungsabfall so klein geworden ist, daß er geringer ist als der Spannungsabfall zwischen dem Emitter und der Basis des ersten Transistors, so wird der zweite Transistor geöffnet.
  • Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines AusfUhrungsbeispieles näher erläutert werden.
  • Die zugehörige Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine Prinzipschaltung und in Fig. 2 die Prinzipschaltung im Zusammenwirken mit einer Spannungsstabilisierungsschaltung.
  • An der Spannungsquelle ist der Emitter eines Transistors 1 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 1 ist zusammen mit dem Emitter eines Transistors 2 mit einem Lastwiderstand 3 verbunden. Die Basen der Transistoren 1 und 2 sind zusammen an einen die Vergleichsgröße der Schaltung zufahrenden Eingang 4 gelegt. Eine Lampe 5 ist in die -Kollektorleitung des Transistors 2 geschaltet. Ein vor dem Lastwiderstand 3 geschalteter Widerstand 6 stellt ein die Spannung Uber den Lastwiderstand 3 konstanthaltendes Netzwerk dar. Die Transistoren 1 und 2 sind vom gleichen Leitungstyp.
  • Die Bedingung fEr die Schaltung ist, daß Uber dem Lastwiderstand 3 eine einstellbare Spannung steht. Der Transistor 1 ist auf Durchgang geschaltet. Die Eingangsspan nung fällt nun Uber dem Transistor 1, dem Widerstand 6 und dem Lastwiderstand 3 ab. Das Potential an der Basis der Transistoren 1 und 2 wird durch die vom Eingang 4 zugeführte Vergleichsgröße bestimmt. Der Spannungsabfall zwischen dem Verbindungspunkt der Basen und dem Verbindungspunkt des Kollektors des Transistors 1 mit dem Emitter des Transistors 2 ist bei normalem Betrieb so gepolt, daß der Transistor 2 gesperrt ist. Sinkt die Eingangsepannung am Ende der Lebensdauer der Batterien ab oder wird der Lastwiderstand 3 verringert, so muß ein größerer Eingangsstrom fließen, wenn die Spannung Uber dem Lastwiderstand konstant bleiben soll. Mit diesem größeren Eingangsetrom baut sich der Spannungsabfall zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Transistors 1 ab. Der Spannungsabfall Uber der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 1 bleibt nahezu konstant, d. h., es verringert sich der Spannungsabfall Uber der Basis-Kollektor-Strecke des Transistors 1 und - weil die Basis bzw. der Emitter des Transistors 2 mit der Basis bzw.
  • dem Kollektor des Transistors 1 verbunden sind - auch die Emitter-Basis-Spannung des Transistors 2. Durch den Transistor 2 fließt dann ein Strom, wenn der Spannungsabfall Uber seiner Emitter-Basis-Strecke nahezu 0 ist bzw. wenn dieser Spannungsabfall in Durohlaßrichtung gepolt ist. Das ist dann der Fall, wenn die Emitter-Kollektor-Spannung des Transistors 1 kleiner geworden ist als die Emitter-Basis-Spannung des Transistors 1.
  • In diesem Fall fließt durch den Transistor 2 ein Strom, der die Lampe 5 leuchten läßt. Damit wird angezeigt, daß die Eingangsspannung unter den zulässigen Grenzwert gesunken ist.
  • In Fig. 2 ist die beschriebene Prinzip- und Wirkschaltung in eine Unterspannungssohutzschaltung eingebaut.
  • An den Eingang ist der Transistor 1 mit seinem Emitter angeschlossen. Der Emitter des Transistors 2 ist mit dem Kollektor des Transistors 1 verbunden. An die Basis des Transistors 1 ist eine Diode 7 angeschlossen. Die Diode 7 ist mit ihrem anderen Anschluß mit der Basis des Transistors 2 verbunden0 In die Kollektorleitung des Transistors 2 ist die Lampe 5 eingeschaltet. Der Kollektor des Transistors 2 ist mit der Basis eines Transistors 8 verbunden. In die Kollektorleitung des Transistors 8 ist ein Relais 9, mit dem ein nicht gezeigt er Schalter betätigt wird, eingeschalten. Die Spannungsstabilisierungsschaltung fUr den Spannungsabfall Uber einen Motor 10, der dem Lastwiderstand 3 entspricht, besteht aus dem Transistor 1, einem Transistor 11, Dioden 12, einem Widerstand 13 und einer den an der Basis des Transistors 2 stehenden Vergleichswert liefernden, aus Wideratänden 14, 15 und 16 bestehenden Widerstandsanordnung. Der Widerstand 15 ist einstellbar und mit seinem Abgriff mit der Basis des Transistors 11 verbunden. Der Kollektor des Transistors 11 ist mit der Basis des Transistors 2 verbunden d. h., vom Transistor 11 wird der Vergleichswert an den Transistor 2 geliefert.
  • Diese Schaltung arbeitet nach dem Prinzip der bereits erläuterten Schaltung. Die Diode 7 dient zur Veränderung der Ansprechspannung fUr die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung. Beim Absinken der Eingangs spannung laufen die gleichen Vorgänge ab, die vorstehend erläutert sind. Wird jedoch die Last des Motors 10 vergrößert, so fällt Uber dem Motor 10 eine größere Spannung ab. Da die Eingangsspannung bei dieser Betrachtung konstant bleibt, muß notgedrungen ein geringerer Spannungsabfall Uber dem Transistor 1 stehen. Gleichzeitig wird aber der vom Transistor 11 an die Basis der Transistoren 1 und 2 abgegebene Strom erhöht. Die Potentialdifferenz zwischen der Basis des Transistors 2 und seinem Emitter wird abgebaut. Sobald der Unterschied zwischen den Potentialen sich umkehrt, fließt durch den Transistor 2 ein Strom. Die Lampe 5 leuchtet auf, und das Relais 9 spricht an.

Claims (2)

  1. Patentansprüche:
    Unterspaanungs- und Uberlastschutzschaltung, insbesondere fUr durch Batterien gespeiste elektrische Geräte mit einer Anseigelampe, dadurch gekennzeichnet, daß einem in eine Regelschaltung (1; 11; 12; 13; 14; 15; 16) eingeschalteten ersten Transistor (1), Uber dessen Emitter-Kollektor-Strecke ein Teil der Eingangsspannung steht und dessen Basis durch eine Vergleichsspannung angesteuert ist, ein zweiter Transistor (2) so zugeschaltet ist, daß dessen Basis mit der Basis des ersten Transistors (1) und daß dessen Emitter mit dem Kollektor des ersten Transistors (1) verbunden ist und daß an den Kollektor des zweiten Transistors (2) eine An zeigelampe (5) und/oder eine Steuerung eines Schalters (8; 9), der das Gerät abschaltet oder eine Zusatzbatterie einschaltet, angeschlossen ist.
  2. 2. Unterspannungs- und Überlastschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Basiszuleitung des ersten Transistors (1) vom Verbindungspunkt mit der Basis des zweiten Transistors (2) ein Widerstand oder eine Diode (7) eingeschaltet ist.
DE19712154720 1971-02-01 1971-11-04 Unterspannungs- und Uberlastschutzschaltungsanordnung Expired DE2154720C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD15280871 1971-02-01
DD15280871 1971-02-01

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2154720A1 true DE2154720A1 (de) 1972-09-14
DE2154720B2 DE2154720B2 (de) 1975-07-10
DE2154720C3 DE2154720C3 (de) 1976-02-12

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3844093A1 (de) * 1988-12-28 1990-07-05 Metabowerke Kg Elektrohandwerkzeug mit netzunabhaengiger stromversorgung

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DE3844093A1 (de) * 1988-12-28 1990-07-05 Metabowerke Kg Elektrohandwerkzeug mit netzunabhaengiger stromversorgung

Also Published As

Publication number Publication date
DE2154720B2 (de) 1975-07-10
HU168714B (de) 1976-06-28

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E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
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