DE2502958C3 - Spannungsprüfvorrichtung - Google Patents
SpannungsprüfvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum
Prüfen der Spannung einer Spannungsquelle mit einer Briickenscha'tung, die aufgebaut ist aus einem ersten
Brückenzweig mit einem ersten Widerstand, einem zweiten Brückenzweig mit einer ersten Diode oder
ersten in Serie geschalteten Dioden, die mit dem ersten
Brückenzweig verbunden sind, einem dritten Brückenzweig mit einem zweiten Widerstand, der mit dem
ersten Brückenzweig verbunden ist wobei der Verbindungspunkt zwischen dem dritten und ersten Brückenzweig
mit dem einen Anschluß der Spannungsquelle
verbindbar ist und einem vierten Brückenzweig mit einer Reihenschaltung von einer zweiten Diode oder
zweiten in Serie geschalteten Dioden und einem dritten Widerstand, wobei der vierte Brückenzweig einen
Endes mit dem dritten Brückenzweig und anderen Endes mit dem zweiten Brückenzweig verbunden ist
und wobei der Verbindungspunkt zwischen dem vierten und zweiten Brückenzweig an den anderen Anschluß
der Spannungsquelle anschließbar ist
Bei einem tragbaren Instrument, in dem eine Batterie als die Speisespannungsquelle vorgesehen ist, muß der
Benutzer wissen, ob die Speisespannungsbatterie noch normale Spannung hat oder nicht um den normalen
Betrieb der im Gerät vorgesehenen elektrischen Schaltungen usw. sicherzustellen. Häufig wurde dieses
bewerkstelligt mit Hilfe eines Amperemeters. Dieses ist aber nachteilig insofern, als der Zeiger eines Amperemeters
häufig schwierig zu sehen ist und daß das Amperemeter zu sperrig ist, um bei gedrängten
Platzverhältnissen, wie diese beispielsweise bei einer Kamera vorhanden sind, Verwendung finden zu können.
Es ist auch bekannt eine Lampe oder eine lichtemittierende Diode od. dgl entsprechend gesteuert einzuschalten,
um den normalen oder nicht normalen Zustand der Speisespannungsbatterie anzuzeigen. Diese Methode ist
wegen ihrer Einfachheit und leichten visuellen Erkennbarkeit stark bevorzugt und wird häufig realisiert durch
die Kombination eines einzigen Transistors und eines durch Widerstände gebildeten Spannungsteilers, wobei
die Lampe od. dgl. ein- oder ausgeschaltet wird,
G5 entsprechend dem Ergebnis des Vergleiches zwischen
der Basis-Emitter-Spannung Vߣdes Transistors und der
Speisespannung. Bei solchen Anordnungen ist aber die Anzeige stark von Tenperaturänderungen oder von
Unregelmäßigkeiten in der Basis-Emitter-Spannung ¥be des Transistors und im Stromverstärkungsfaktoir
Jim {for die Emittergrandschaltung) abhängig. Sonach
hat sich letztere Methode wegen ik-es schlechten Teraperaturverhaltens und flirer schlechten Genauigkeit
doch als recht unbefriedigend erwiesen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Spannungsprüfschaltung
der vorstehend beschriebenen Art (bei der ein Anzeigeelement, wie eine Lampe oder eine
lichtemittierende Diode vorgesehen ist) anzugeben, deren Temperaturgang und Anzeigegenauigkeit stark
verbessert ist
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch gekennzeichnet
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist also eine Brückenschaltung vorgesehen, wie diese beispielsweise
in Fig. 8 der US-PS 2482980 dargestellt ist und
Widerstände für die im ersten und dritten Brückenzweig, eine Diodengruppe für den zweiten Brückenzweig
und eine Serienschaltung eines Widerstandes mit einer Diodengruppe für den vierten Brückenzweig
umfaßt; jedoch wird im Unterschied zu den Lehren der genannten US-Patentschrift (d.h. Realisierung einer
stabilen Konstantspannungsquelle) ein ausreichend hoher Widerstandswert für den im vierten Brückenzweig
in Reihenschaltung liegenden Widerstand vorgesehen, so daß die Ausgangsspannung der Brückenschaltung
abhängig von der Speisespannung variabel ist und die Spannungsänderung angezeigt wird.
Diese Anordnung hat zahlreiche Vorteile, wie diese sich aus der nachstehenden Beschreibung mehrerer
zeichnerisch dargestellter Ausführungsformen der Erfindung ergeben; es zeigt
F i g. 1 das Schaltbild eines ersten Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 2 eine Kennliniendarstellung der Schaltung nach Fig. 1,
F i g. 3 das Schaltbild einer weiteren Ausführungsform,
F i g. 4 und 5 Kennliniendarstellungen von Schaltungen, die sich im Schaltungszustand von der erfindungsgemäßen
Schaltung unterscheiden.
In Fig. 1 ist ein fester Widerstand 1 in Reihe geschaltet mit Dioden 2 bezüglich der Spehespannungsquelle
3, die va Form einer Batterie vorliegt. Feste Widerstände 4 und 5 liegen in Reihenschaltung mit
Dioden 6 gleichfalls bezüglich der Speisespannungsquelle 3. Ein Schaltkreis 7 hat zwei Eingar ,gsanschlüsse,
die mit dem Verbindungspunkt A zwischen Widerstand 1 und Dioden 2 bzw. dem Verbindungspunkt 8zwischen
den Widerständen 4 und 5 verbunden sind, um den Stromfluß zu einer zwischen ihrem Ausgangsanschluß
und der Speisespannungsquelle 3 liegenden Lampe 8 abzuschalten, wenn die Spannung VA am Verbindungspunkt A die Spannung Vb am Verbindungspunkt B
überschreitet, und um den Stromfluß zur Lampe 8 einzuschalten, wenn die Spannung VA niedriger als die
Spannung Vs ist. Sonach ist bei dieser Ausführungsform eine Brückenschaltung vorgesehen, die den festen
Widerstand t als den ersten, die Dioden 2 als den zweiten, den festen Widerstand 4 als den dritten und die
Reihenschaltung des festen Widerstandes 5 mit den Dioden 6 als den vierten Br-ückenzweig aufweist, und bei
der die Spannung Va am Verbindungspunkt A zwischen erstem und zweitem Brückenzweig und die Spannung
Vb am Verbindungspunkt B zwischen drittem und viertem Brückenzweig die Eingangsspannungen für den
Schalt-Stromkreis 7 bilden, derart, daß die Lampe 8 ein- oder ausgeschaltet wird, entsprechend der Differenz
zwischen der Spannung VA und der Spannung V8. Ein
Tastschalter 9 ist des weiteren vorgesehen, um düe Spannungsprüfschaltung mit der von ihr zu prüfenden
Speisespannungsquelle 3 zu verbinden.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist die Folgende:
Wenn der Tastschalter 9 niedergedrückt wird, fließt Strom zur Brückenschaltung, um die Spannungen VA und Vb an den Verbindungspunkten A bzw. B zu ίο erzeugen. Die Spannung Va ist gegeben durch
Wenn der Tastschalter 9 niedergedrückt wird, fließt Strom zur Brückenschaltung, um die Spannungen VA und Vb an den Verbindungspunkten A bzw. B zu ίο erzeugen. Die Spannung Va ist gegeben durch
worin bedeuten
k die Boltzmann-Konstante,
T die absolute Temperatur,
q die Elementarladung,
T die absolute Temperatur,
q die Elementarladung,
E die Spannung der Speisespannungsquelle 3,
R1 der Widerstandswert des festen Widerstandes 1,
Is 1 der Sättigungsstrom der Dioden 2 in Sperrichtung.
R1 der Widerstandswert des festen Widerstandes 1,
Is 1 der Sättigungsstrom der Dioden 2 in Sperrichtung.
Gleichung 1 kann analytisch nicht gelöst werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird aber beispielsweise
die Spannung VA gegenüber der Speisespannung E geändert, wie dieses durch die Kurve a in F i g. 2
angegeben ist, wenn die numerische Berechnung ausgeführt wird mit der Annahme, daß R1 = 10 \Sl und
/$130.5 · 10-15A sind. Anderweits ist die Spannung Vb
ausgedrückt durch
Vn =-■ E- I R4
Hierin bedeuten
/ = (E - 3 kT In -.-VV(R4 +
V (i 's2 /
V (i 's2 /
R 5)
mit
A4 = Widerstandswert des festen Widerstandes 4,
R 5 = Widerstandswert des festen Widerstandes 5,
Is 2 = der Sättigungsstrom in Sperrichtung der Dioden
6 und
/ = der durch den Widerstand 4 fließende Strom.
/ = der durch den Widerstand 4 fließende Strom.
Wiederum wird mit Gleichung 2 bei der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise die Spannung VB
geändert bezüglich der Speisespannung E, wie dieses durch die Kurve b in F i g. 2 dargestellt ist wenn der
numerischen Berechnung die Werte A4=4OkQ,
Ä5 = 4,25kn und /S2 = 2 · 10-'5A zugrundegelegt
werden. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, sind VA und VB für
eine bestimmte Speisespannung Eo(Eo = 4,0 V) einander gleich, und VA ist kleiner als Vb, wenn die Speisespannung
E den Wert E0 übersteigt, während VA größer als
Vb ist, wenn die Speisespannung E niedriger als der
no Wert E0 ist. Der Schalt-Stromkreis 7 schaltet, wie
erwähnt, die Lampe 8 ein, wenn VA kleiner als VB ist,
schaltet aber die Lampe 8 ab, wenn VA größer als VB ist.
Sonach wird die Lampe 8 ein- oder ausgeschaltet, entsprechend der Größe der Speisespannung £, d. h. die
Lampe 8 brennt, wenn E größer als £b ist und brennt
nicht, wenn E kleiner als E3 ist. Hierdurch kann der
Zustand der Speisespannungsquelle geprüft werden.
Die Durchlaßspannung der Dioden hat eine Tempe-
Die Durchlaßspannung der Dioden hat eine Tempe-
raturänderung der Größenordnung von —2 mV/" C und
Diode zur Folge; wenn aber die Anzahl der Dioden 2 und der Dioden 6 gleich sind, dann werden die
Temperaturänderungen als praktisch identische Temperaturänderungen von Va und Vb erscheinen und sich
demgemäß gegeneinander aufheben und nicht in den Ausgängen erscheinen.
Um eine Kennlinie nach F i g. 2 zu erhalten, muß die Durchlaßspannung der Dioden 6 kleiner als die
Durchlaßspannung der Dioden 2 sein. Dieses kann bewerkstelligt werden durch entsprechende Wahl der
Größe des Widerstandes 4 auf einen Wert größer als der des Widerstandes 1 oder durch Auswählen der
Dioden 2 und 6 derart, daß /5 2 größer als Is 1 ist, oder
durch eine Kombination beider Maßnahmen.
Selbstverständlich kann, wenn einer der Widerstände t, 4 und 5 einstellbar ausgebildet wird, die Größe E0 auf
den jeweils gewünschten Wert eingestellt werden.
Das in Fig.3 dargestellte Ausführungsbeispiel ist
hinsichtlich der Wirkungsweise vollständig identisch mit dem ersten Ausführungsbeispiel, jedoch mit der
einzigen Ausnahme, daß die Reihenschaltung zwischen fixiertem Widerstand 5 und den Dioden 6 in
umgekehrter Anordnung vorliegt
Bei beiden Ausführungsformen ist eine Lampe zur Anzeige vorgesehen, sie kann aber auch durch eine
lichtemittierende Diode oder durch ein anderes Anzeigeelement ersetzt werdea
Es darf nochmals darauf hingewiesen werden, daß die eingangs erwähnte US-Patentschrift 24 82980 darauf
gerichtet ist, eine stabile Konstantspannungsquelle bereitzustellen, was sich hinsichtlich der Zielsetzung von
der vorliegenden Erfindung vollständig unterscheidet
Wenn nämlich die in Fig.8 der genannten US-Patentschrift
dargestellte Schaltung und die vorliegende Schaltung nach F i g. 1 verglichen werden, sieht man,
daß sich die vorliegende Erfindung von der genannten US-Patentschrift dahingehend unterscheidet daß ein
Schall-Stromkreis und ein Anzeigeelement vorgesehen ist. Weiterhin ist erkennbar, daß die Bedingungen für
den Widerstandswert R 5 der vorliegenden Anordnung nach F i g. 1 von den in der US-Patentschrift beschriebenen
Bedingungen unterscheidet
Es sei nun ein Vergleich angestellt zwischen einer Schaltung, in der der Schaltstromkreis und das
Anzeigeelement aus der Schaltung nach F i g. 1 entfernt sind, und der in F i g. 8 der genannten US-Patentschrift
dargestellten Schaltung.
ι ο Wenn bei der Schaltung der Schaltstromkreis und das Anzeigeelement entfernt sind und wenn die numerische
Rechnung ausgeführt wird mit nur einem Widerstandswert R 5 des Widerstandes 5 gleich ο Ω und 100 Ω und
mit allen übrigen Schaltungskonstanten als vorgegeben, dann wird das Resultat das in F i g. 4 dargestellte sein, in
der die Kurve a die Spannung VA, die Kurve b\ die
Spannung V8 für R 5 = 0 Ω und die Kurve O2 die
Spannung Ve für R 5 = 100 Ω wiedergeben. Wenn der
Wert von V4 - Ve graphisch über der Speisespannung E
aufgetragen wird, dann eriiält man das Diagramm nach
F i g. 5. in dem die Kurve c 1 die Größe VA - Vb für
Α5=0Ω und die Kurve c2 die Größe VA- V8 für
Ä5=100 Ω darstellen. Sonach erfordert die Realisierung
einer stabilen Konstantspannungsquelle, was das erklärte Ziel der genannten US-Patentschrift ist daß
R 5 ein niedriger Widerstand ist bestenfalls in der Größenordnung von 100 Ω liegt oder in anderen
Worten, einen Widerstand einer Größenordnung, die einen Spannungsabfall von 2 bis 3 mV pro eingesetzter
Diode erzeugt Dieses ist von der vorliegenden
Erfindung vollständig verschieden, da hiernach die Verwendung eines Widerstandes in der Größenordnung
von 4 bis 5 ΙςΩ zugelassen wird.
Die vorliegende Erfindung führt daher zu einer Spannungsprüfschaltung mit reduzierter Temperaturabhängigkeit
die darüber hinaus stabil und hinsichtlich der Anzeigegenauigkeit überlegen ist wobei ein
einfaches Anzeigeelement wie eine Lampe oder eine lichtemittierende Diode Verwendung finden kann.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
- Patentansprüche:\ 1. Vorrichtung zum Prüfen der Spannung einer iSpannungsquelle mit einer Brückenschaltung, die aufgebaut ist aas einem ersten Brückenzweig mit'. einem ersten Widerstand, einem zweiten Brückenzweig mit einer ersten Diode oder ersten in Serie geschalteten Dioden, die mit dem ersten Brückenzweig verbunden sind, einem dritten Brückenzweig mit einem zweiten Widerstand, der mit dem ersten Brückenzweig verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt ^wischen dem dritten und ersten Brückenzweig mit dem einen Anschluß der Spannungsquelle verbindbar ist, und einem vierten Brückenzweig mit einer Reihenschaltung von einer zweiten Diode oder zweiten in Serie geschalteten Dioden und einem dritten Widerstand, wobei der vierte Brückenzweig einen Endes mit dem dritten Brückenzweig und anderen Endes mit dem zweiten Brückenzweig verbunden ist und wobei der Verbindungspunkt zwischen dem vierten und zweiten Brückenzweig an den anderen Anschluß der Spannungsquelle anschließbar ist, gekennzeichnet durcha) einen Schaltstromkreis (7), der seinen Schaltzustand entsprechend der Differenzspannung zwischen dem Verbindungspunkt von erstem und zweitem Brückenzweig (1 bzw. 2) und dem Verbindungspunkt von drittem (4) und viertem (S) Brückenzweig zu ändern vermag und dieser Schaltstromkreis (7) einen Ausgangsanschluß zur Signalisierung seines jeweiligen Schaltzustandes aufweist,b) ein Anzeigeelement (8), das an den Ausgangsanschluß zum Anzeigen des Schaltzustandes des Schaltstromkreises angeschlossen ist, undc) durch einen ausreichend hohen Widerstandswert des dritten Widerstandes (5) der Gestalt, daß die Differenzspannung zwischen dem Verbindungspunkt von erstem und zweitem Brückenzweig und dem Verbindungspunkt von drittem und viertem Brückenzweig von der Spannung der Spannungsquelle abhängt.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsanschluß des Schaltstromkreises (7) leitend ist, wenn die Spannung am Verbindungspunkt zwischen erstem (1) und zweitem (2) Brückenzweig kleiner als die Spannung am Verbindungspunkt zwischen drittem (4) und viertem (5) Brückenzweig ist, und daß er nichtleitend ist, wenn die Spannung am Verbindungspunkt zwischen erstem und zweitem Brückenzweig größer als die Spannung am Verbindungspunkt zwischen drittem und viertem Brückenzweig ist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Diode oder die zweiten in Serie geschalteten Dioden (6) einerseits mit dem zweiten Brückenzweig (2) und andererseits mit dem dritten Widerstand (5) und der dritte Widerstand (5) anderen Endes mit dem dritten Brückenzweig (4) verbunden ist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Diode oder die zweiten in Serie geschalteten Dioden (6) mit dem dritten Brückenzweig (4) und andererseits mit dem dritten Widerstand (5) und der dritte Widerstand (5) anderen Endes mit dem zweiten Brückenzweig (2) verbunden ist.
- 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärtsspannung der ersten Diode oder der ersten in Serie geschalteten Dioden (2) größer als die Vorwärts-S spannung der zweiten Diode oder der zweiten in Serie geschalteten Dioden (6) ist
- 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (1), zweite (4) und dritte (5) Widerstand je ein Widerstand mit festem Widerstandswert ist
- 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß vom ersten (1), zweiten (4) und dritten (5) Widerstand wenigstens einer einstellbar ist
- 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Zahl der ersten in Serie geschalteten Dioden gleich der Zahl der zweiten in Serie geschalteten Dioden ist
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1089074 | 1974-01-28 | ||
JP49010890A JPS50104332A (de) | 1974-01-28 | 1974-01-28 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2502958A1 DE2502958A1 (de) | 1975-08-07 |
DE2502958B2 DE2502958B2 (de) | 1976-07-15 |
DE2502958C3 true DE2502958C3 (de) | 1977-02-24 |
Family
ID=
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