DE1246871B - Vorrichtung zur Kontrolle einer Gleichspannung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIr

Deutsche KL: 2Ie-36/01

N23194IXd/21e
21. Mai 1963
10. August 1967

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle der Spannung einer Gleichspannungsquelle, z. B. einer Speisebatterie, mittels einer Glühlampe. Solche Vorrichtungen sind bekannt, z. B. aus der deutschen Patentschrift 680 792. Die Glühlampe kann gegebenenfalls in Reihe mit einem Widerstand über die Batterie angeschlossen werden und strahlt Licht aus, solange die Batterie noch mehr oder weniger brauchbar ist. Diese Art von Vorrichtungen hat den Nachteil, daß der Zustand der Batterie nur sehr ungenau kontrolliert wird, da eine Glühlampe mit einer Nennspannung von z. B. 6 V noch bei 2,5 V sichtbar aufleuchtet. Dies ist größtenteils auf die nichtlineare Strom-Spannungs-Kennlinie von Glühlampen zurückzuführen, welche Kennlinien derart sind, daß die aufgenommene Leistung weniger als quadratisch mit der Spannung abnimmt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung gewährleistet eine erheblich genauere Kontrolle der Spannung einer Gleichspannungsquelle.

Bei einer Vorrichtung zur Kontrolle der Spannung einer Gleichspannungsquelle, z. B. einer Speisebatterie, mittels einer über den Kollektor-Emitter-Kreis eines Transistors durch die Gleichspannungsquelle gespeisten Glühlampe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des Transistors mit einer Klemme der Gleichspannungsquelle verbunden ist und dessen Basis über mindestens ein spannungsreduzierendes Element mit der anderen Klemme dieser Gleichspannungsquelle verbindbar ist, derart, daß die Emitter-Basis-Strecke des Transistors durch die Gleichspannungsquelle in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, so daß das von der Glühlampe ausgestrahlte Licht bei verhältnismäßig geringer Abnahme der Spannung der Gleichspannungsquelle verhältnismäßig stark abnimmt.

Es sei hier bemerkt, daß es aus der deutschen Auslegeschrift 1107 329 an sich bekannt ist, eine zur Kontrolle einer Batteriespannimg verwendete Glühlampe in den Kollektorkreis eines Transistors zu schalten. Nach dieser Auslegeschrift wird jedoch die Basis des Transistors über einen Schalter des Zentrifugalreglers eines Motors durch die Batterie in der Vorwärtsrichtimg polarisiert, so daß die Glühlampe erst zu brennen anfängt, wenn die durch die Batterie an den Motor gelieferte Spannung zu niedrig wird und das Verhältnis zwischen der mittleren Zeit, während welcher der Schalter für Strom durchlässig ist, und der Zeit der Undurchlässigkeit des Schalters einen bestimmten Wert überschreitet. Es werden somit die Eigenschaften des Transistors als Schalter und als Stromquelle mit hohem Eigenwiderstand nicht zur Vorrichtung zur Kontrolle einer
Gleichspannung

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dr. H. Scholz, Patentanwalt,

Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:
Jacobus de Lange Boom,
Emmasingel, Eindhoven (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 25. Mai 1962 (278 941)

Korrektur der für Spannungskontrollzwecke ungünstigen Strom-Spannungs-Kennlinie einer Glühlampe ausgenutzt.

Vorzugsweise bildet das in den Basiskreis des Transistors eingeschaltete, die Spannung reduzierende Element gemeinsam mit dem Basis-Emitter-Eingangswiderstand des Transistors und gegebenenfalls mit einem dazu parallelgeschalteten Widerstand einen Spannungsteiler.

Der Basiskreis des Transistors kann ferner eine als Spannungsreduzierendes Element wirksame Zenerdiode enthalten, so daß der Transistor gesperrt wird, wenn die Spannung der Gleichspannungsquelle geringer wird als die Summe der Basis-Emitter-Schwellenspannung des Transistors und der Zenerspannung der Diode.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

F i g. 1 zeigt das Schaltbild einer bekannten Vorrichtung mit einer Glühlampe, und

F i g. 2 und 3 zeigen die Schaltbilder von zwei Ausführungsbeispielen der Vorrichtung nach der Erfindung.

Fi g. 1 zeigt eine Batterie 1 von z. B. 6 V, die ein Gerät 2, z. B. einen tragbaren Transistorfunkempfänger, über einen Schalter 3 speist. Es wird eine bekannte Kontrollvorrichtung verwendet, um die Span-

709 620'201

Claims (1)

1. 3 4

   nung der Batterie 1 bei eingeschaltetem Gerät 2 zu Ist die Nennspannung der Batterie wieder z. B.

   kontrollieren. Diese Vorrichtung besteht aus einer 6 V und die der Glühlampe 5 V bei einem Strom von

   Glühlampe 4, z. B. für eine Spannung von 5 V und 50 mA, so wird ein Widerstand 5 von 2900 Ohm und

   einen Strom von 50 mA, welche Lampe über einen ein Widerstand 7 von 200 Ohm verwendet werden

   Widerstand 5 von z. B. 20 Ohm und einen Druck- 5 können. Bei der Nennspannung der Batterie wird ein

   knopfschalter 6 an die Batterie angeschlossen werden Strom I_b von 0,4 mA nach der Basis des Transistors 8

   kann. bei einer Basis-Emitter-Spannung von 0,315 V

   Die Glühlampe 4 strahlt sichtbares Licht aus, so- fließen, was einem Eingangswiderstand von 790 Ohm

   lange die Spannung an ihren Klemmen mindestens oder einem Gesamtwiderstand zwischen Basis und

   40% der Nennspannung beträgt oder solange der io Emitter von 160 Ohm einem Kollektorstrom von

   Strom durch die Lampe mindestens 60 % des Nenn- 50 mA entspricht.

   Stroms ist. Bei den erwähnten Weiten wird somit die Die Glühlampe erlischt bei einem Kollektorstrom

   Lampe allmählich weniger Licht ausstrahlen und erst von 30 mA, der einem Basisstrom von 0,182 mA bei

   vollkommen erlöschen, wenn 3er Strom auf 30 mA einer Basis-Emitter-Spannung von 0,27 V entspricht,

   gesunken ist, was einer Spannung von 2 V über der 15 Die Batteriespannung ist dann gleich
   Lampe 4 und von 0,6 V über dem Widerstand 5, also

   einer Batteriespannung von 2,6 V = 43% der Nenn- V₁ — V_be + R₅ (I_b + I₇),
   spannung von 6 V entspricht.

   Wäre die Nennspannung der Batterie gleich 100 V, wobei I₇ = Ohm ist.
   so müßte ein Widerstand 5 von etwa 2 kOhm benutzt ao

   ^Werdi ™ S^{r d}if .™^der°^^e L^a™P^e (^W^^ef^and F₁ ist somit 0,27 + 2900 (0,182 + 1,35) = 4,82 von 100 Ohm bei 50 mA) wurde die Batterie 1 ge- ^ _{800/o der nominalen} Batteriespannung,
   meinsam mit dem Widerstand 5 als Stromquelle wirksam sein, und die Lampe würde vollkommen erlöschen bei einer Batteriespannung von 60 V, d. h. 25 Die Kontrollvorrichtung hat somit den gewünschbei einer Spannung gleich 60% der Nennspannung ten engeren Wirkungsbereich. Dieser Bereich kann im der Batterie. übrigen, z. B. durch Wahl von Widerständen 5 und 7 Bei zahlreichen Geräten ist nur eine kleinere Ab- von kleineren Werten, noch enger gemacht werden, nähme der Batteriespannung z.B. bis zu 75% der In dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig.3 Nennspannung zulässig, so daß die Kontrollvorrich- so ist eine Zenerdiode9 zwischen dem Widerstands tung nach F i g. 1 nicht zufriedenstellend wirkt. In und der Basis des Transistors 8 eingeschaltet, wähdem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Glüh- rend der Widerstand 7 weggelassen ist.
   lampe 4 in den Kollektorkreis eines pnp-Transistors8, Ist die Zenerspannung der Diode 9 gleich 5 V, so z. B. des Typs OC 76, aufgenommen. Der Kollektor muß der Widerstands einen Wert von etwa 17000hm dieses Transistors kann durch die Batterie 1 über 35 haben, damit bei der nominalen Batteriespannung den Schalter 3, den Druckknopfschalter 6 und die von 6 V ein Strom von 0,4 mA, entsprechend einem Glühlampe 4 gespeist werden, während seine Basis Kollektorstrom von 5OmA, der Basis des Trangleichzeitig über einen Ohmschen Widerstand 5 durch sistors 8 zufließt. Der Transistor wird dann gesperrt, die Batterie 1 in der Vorwärtsrichtung polarisiert wenn die Batteriespannung kleiner als die Summe wird. Der Emitter des Transistors 8 ist direkt mit der 40 F₉ + V_be der Zenerspannung der Diode 9 und der Plusklemme der Batterie 1 verbunden, so daß der in Basis-Emitter-Schwellenspannung des Transistors 8, den Basiskreis des Transistors eingefügte Wider- d. h. kleiner als etwa 5,1 V wird. Vorher wird jedoch stand gemeinsam mit dem Basis-Emitter-Eingangs- der Kollektorstrom auf 30 mA herabsinken, und die widerstand des Transistors und mit einem dazu par- Glühlampe wird erlöschen bei einem Basisstrom von allelgeschalteten Widerstand 7 einen Spannungsteiler 45 0,182 mA und bei einer Basis-Emitter-Spannung von bildet. 0,27 V, was einer Batteriespannung

   V\ = ^vbe + V₉+V_t-I_b=* 0,27 + 5,0 + 1,7 · 0,182 = 5,58 V

   oder etwa 93% der nominalen Batteriespannung ent- Glühlampe, da sie ein oder zwei Halbleiterelemente spricht. enthalten. Sie liefern jedoch bedeutend genauere und

   Auch in diesem Fall kann der Wirkungsbereich der deutlichere Angaben und lassen sich in vielen Fällen Kontrollvorrichtung noch enger gemacht werden, verwenden, in denen die bekannten Vorrichtungen z. B. indem eine Diode 9 mit höherer Zenerspannung 55 nutzlos wären und in denen sonst ein Meßgerät be- und ein Widerstand 5 kleineren Wertes gewählt wer- nutzt werden müßte,
   den. Hätte man z. B. für die Zenerspannung dieser

   Diode einen Maximalwert von 5,695 V gewählt und Patentansprüche:

   wäre der Widerstands durch eine direkte Verbindung ersetzt, so würde die Glühlampe 4 bei einer 60 1. Vorrichtung zur Kontrolle der Spannung Batteriespannung einer Gleichspannungsquelle, z. B. einer Speisebatterie, mittels einer über den Kollektor-Emit-

   V₁ = V₉+ V_be = 5,695 + 0,27 = 5,955 V ter-Kreis eines Transistors durch die Gleichspan-

   nungsquelle gespeisten Glühlampe, dadurch

   = etwa 99% der nominalen Batteriespannung er- 65 gekennzeichnet, daß der Emitter des Tranlöschen, sistors (8) mit einer Klemme der Gleichspan-

   Die geschilderten Ausführungsbeispiele sind teurer nungsquelle (1) verbunden ist und dessen Basis

   als die bekannten Kontrollvorrichtungen mit einer über mindestens ein Spannungsreduzierendes