-
Überwachungsschaltung für eine Notstrombatterie
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsschaltung für eine
Notstrombatterie und insbesondere auf eine Überwachungsschaltung für eine Notstrombatterie
bei Alarmgeräten oder bei wichtigen Geräten, wie beispielsweise bei Herz-Lungenmaschinen.
-
Netzbetriebene Alarmgeräte besitzen üblicherweise eine Notstrombatterie,
wie beispielsweise einen Akkumulator, der bei Ausfall der Netzspannung oder bei
Abtrennung des Gerätes vom Netz die Stromversorgung des Alarmgerätes übernimmt.
Dabei ist eine ständige Überprüfung des Akkumulators auf seinen Ladezustand und
auf seine Funktionsfähigkeit notwendig. Auch bei anderen wichtigen Geräten, beispielsweise
Herz-Lungenmaschinen, Narkosegeräten, und Notstrombeleuchtungen aller Art ist eine
ständige Überprüfung der Notstrombatterie auf ihre Funktionsfähigkeit notwendig.
-
Es sind Überwachungsschaltungen für Notstrombatterien bekannt, bei
denen ein Strom zur Erhaltung des Ladezustandes des Akkumulators überwacht wird.
Bei Ausfall dieses Stroms wird ein Alarm ausgelöst.
-
Der Strom zur Aufrechterhaltung der Ladung, der sog. Daueriadestrom,
kann in einem großen Bereich liegen. Er hängt sehr vom allgemeinen Zustand des Akkumulators
ab und liegt somit in einem Bereich, der von 1 Ampere bei einem normalen Akkumulator
bis zu wenigen Mikroampere bei einem sehr guten Akkumulator geht. Dies hat den Nachteil,
daß dieser geringe Strom einen Fehlalarm auslösen kann.
-
Ferner besteht beispielsweise bei Alarmanlagen die Möglichkeit, einen
geeigneten Widerstand parallel zum Akkumulator anzuschließen.
-
Der über diesen Widerstand fließende Strom wird von einer derartigen
Überwachungsschaltung als Dauerladestrom erfaßt. Wird danach das Alarmgerät vom
Akkumulator und anschließend auch vom Netz abgetrennt, so wird bei einem solchen
Vorgehen kein Alarm ausgelöst.
-
Bei einer weiteren Überwachungsschaltung für eine Not Strom batterie
wird der Akkumulator kurzzeitig abgeklemmt, belastet und sein Ladezustand ermittelt.
Dies erfordert eine sehr mühsame Handhabung, sofern nicht mittels einer elektronischen
Schaltung eine automatische Ermittlung der Funktionsfähigkeit des Akkumulators erfolgt.
Dies hat jedoch den Nachteil eines sehr aufwendigen Schaltungsaufbaus.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungsschaltung
für eine Notstrombatterie zu schaffen, die ohne aufwendigen
Schaltungsaufbau
die Notstrombatterie ständig auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft.
-
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs
1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
-
Die Überwachungsschaltung für eine Notstrombatterie weist ein Hauptversorgungsteil
auf, dessen Ausgangsspannung so gesteuert wird, daß sie periodisch zwischen zwei
festgelegten Werten geschaltet wird, wobei der untere Wert tiefer ist als die Spannung
einer angeschlossenen Batterie und der obere Wert etwa der Spannung der vollgeladenen
Batterie entspricht. Ist die Ausgangsspannung des Hauptversorgungsteils auf den
tieferen Wert herabgesteuert, so übernimmt im Normalfall die Notstrombatterie die
Stromversorgung eines Verbrauchers. Liegt aber die Klemmenspannung der Notstrombatterie
aufgrund ungenügender Ladung oder erhöhten Innenwiderstandes unterhalb des tieferen
Wertes der Ausgangsspannung des Hauptversorgungsteils, so wird der Verbraucher mit
der Ausgangsspannung des Hauptversorgungsteils versorgt. Ein angeschlossener Vergleicher
ermittelt die am Verbraucher liegende Spannung und gibt bei ungenügender Spannung
der Notstrombatterie ein Alarmsignal. Da die Klemmenspannung der Notstrombatterie
unter der Belastung des angeschlossenen Verbrauchers gemessen wird, werden auch
Alterungs-Fehler des Akkumulators ermittelt.
-
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die an einer Diode abfallende
Spannung ermittelt, wobei die Diode im Stromweg des Verbrauchers liegt und somit
vom Betriebsstrom des Verbrauchers durchflossen wird. Ein Abklemmen des Akkumulators
unter Vortäuschen eines Ladestroms mittels eines Widerstandes löst ebenso ein Alarmsignal
aus wie ein ungenügend geladener Akkumulator oder ein alter Akkumulator, der einen
hohen Innenwiderstand aufweist. Ein zusätzlicher Vorteil besteht also darin, daß
die Überwachungsschaltung gegen vorsätzliche Störmaßnahmen betriebssicher ist, d.h.,
ein Abklemmen oder ein Überbrücken des Akkumulators löst ein Alarmsignal aus.
-
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
-
Fig. 1 zeigt den elektrischen Schaltungsaufbau eines ersten Ausführungsbeispiels
der Überwachungsschaltung für eine Notstrombatterie.
-
Fig. 2 zeigt den elektrischen Schaltungsaufbau eines zweiten erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispiels.
-
Gemäß der Darstellung in Fig. 1 besitzt die überwachungsschaltung
für eine Notstrombatterie ein Hauptversorgungsteil 1,
das an die
Netzspannung angeschlossen sein kann. Ein Impulsgeber 2 liefert.in festgelegten
Zeitintervallen Impulse an das Hauptversorgungsteil 1, dessen Ausgangsspannung dadurch
von einem ersten Wert von beispielsweise 13,8 Volt auf einen zweiten Wert von beispielsweise
9 Volt herabgesteuert wird. Der Ausgang des Hauptzesorgungsteils 1 ist mit einem
Akkumulator 3 verbunden. Ein Verbraucher 5, wie beispielsweise ein Alarmgerät oder
eine Notstrombeleuchtung, ist an den Akkumulator 3 angeschlossen. Außerdem ist ein
Eingang eines Vergleichers 4 mit dem Akkumulator 3 verbunden; ein zweiter Eingang
des Vergleichers ist an eine Vergleichsspannungsquelle Uv angeschlossen. Am ersten
Eingang des Vergleichers 4 liegt, wenn das Hauptversorgungsteil nicht herabgesteuert
ist, der erste Wert seiner Ausgangsspannung von beispielsweise 13,8 Volt.
-
Bei herabgesteuertem Hauptversorgungsteil 1 übersteigt die vom Akkumulator
3 gelieferte Klemmenspannung zug UB den zweiten Wert der Ausgangs spannung des Hauptversorgungsteils
1 von beispielsweise 9 Volt. Die Klemmenspannung des Akkumulators liegt bei Belastung
durch den Verbraucher 5 nur geringfügig unter dem ersten Wert der Ausgangs spannung
des Hauptversorgungsteils 1. Sie liegt noch oberhalb des zweiten Werts der Ausgangsspannung
von z.B. 9 Volt.
-
Ist der Akkumulator 3 abgeklemmt, oder liegt seine Klemmenspannung
unterhalb 9 Volt, so gelangt nur der zweite Wert der Ausgangsspannung des Hauptversorgungsteils
1 von 9 Volt zum ersten Eingang des Vergleichers 4, der durch entsprechende Wahl
der Vergleichsspannung UV dabei einen Alarm auslöst.
-
Gemäß der Darstellung in Fig. 2 besitzt ein zweites Ausführungsbeispiel
der Überwachungsschaltung für eine Notstrombatterie ein Hauptversorgungsteil 1 und
einen Impulsgeber 2, die identisch denen in Fig. 1 aufgebaut sind. Zwischen Hauptversorgungsteil
1, Akkumulator 3 und Verbraucher 5 sind 3 Dioden geschaltet. Die Diode D1 läßt einen
Ladestrom vom Hauptversorgungsteil zum Akkumulator 3 fließen. Die Diode D2 zwischen
dem Akkumulator 3 und dem Verbraucher 5 ermöglicht bei herabgesteuerter Ausgangs
spannung des Hauptversorgungsteils 1 einen Stromfluß vom Akkumulator 3 zum Verbraucher
5. Die dabei an dieser Diode D2 abfallende Spannung UD wird von einem Vergleicher
4 mit einer Spannung S verglichen. Der Spannungsabfall UD an der Diode D2 liegt
bei einer Silicium-Diode in der Größenordnung von etwa 0,7 Volt. Eine weitere Diode,
die Diode D3 verbindet das Hauptversorgungsteil 1 mit dem Verbraucher 5; sie ist
so angeschlossen, daß sie einen direkten Stromfluß vom Hauptversorgungsteil zum
Verbraucher ermöglicht. Sie liegt, wenn die Ausgangsspannung des Hauptversorgungsteils
1 den ersten, höheren Wert annimmt, einer Serienschaltung aus den Dioden D1 und
D2 parallel. Der dabei an der Diode D2 auftretende Spannungsabfall UD ist somit
nur ein Bruchteil des an der Diode D3 auftretenden Spannungsabfalls. Der Spannungsabfall
UD an der Diode D2 nimmt entsprechend der Frequenz der Impulse des Impulsgebers
2, der die Ausgangsspannung des Hauptversorgungsteils 1 steuert, zwei verschiedene
,derte an, die mittels des Vergleichers 4 ständig mit der Schwellspannung U verglichen
werden. Die Impulsfrequenz des Impuls-5 gebers 2 liegt vorzugsweise in einem Bereich,
der ein leichtes und einfaches Verarbeiten des Ausgangssignals des Vergleichers
4
ermöglicht, beispielsweise bei etwa 1 kHz. Ein Abklemmen des
Akkumulators 3 bewirkt eine starke Änderung des Ausgangssignals des Vergleichers
4, das somit ein Alarmsignal auslöst. Ein alter Akkumulator mit erhöhtem Innenwiderstand
oder ein nicht genügend geladener Akkumulator werden auf diese Weise auch gemeldet.
-
Die Erfindung schafft somit eine Überwachungsschaltung für eine Notstrombatterie,
die schaltungstechnisch einfach ist und keine aufwendige Handhabung erfordert. Die
Überwachungsschaltung ist störsicher, denn ein Abklemmen oder ein Überbrücken des
Akkumulators mit einem Widerstand und ein durch Alterung entstandener Kapazitätsverlust
des Akkumulators lösen gemäß vorstehender Beschreibung sofort einen Alarm aus.
-
L e e r s e i t e