DE3231999C2

DE3231999C2 - Batteriespannungs-Ermittlungseinrichtung

Info

Publication number: DE3231999C2
Application number: DE3231999A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Yokohama Kanagawa Takahashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-08-28
Filing date: 1982-08-27
Publication date: 1985-01-03
Also published as: DE3231999A1; JPH0315703B2; JPS5835471A; US4544893A

Abstract

Es wird eine Einrichtung für die Erfassung der Spannung einer Batterie für den Einsatz in elektronischen Geräten und Anlagen angegeben; die Erfassungseinrichtung hat eine Anzeigevorrichtung, die Segmente für die Anzeige eingegebener und verarbeiteter Daten sowie Segmente für die Anzeige besonderer Daten enthält, eine Signalausgabevorrichtung für die Abgabe von Zeitmultiplexsignalen für die Ansteuerung der Anzeigevorrichtung im Zeitmultiplexbetrieb, eine Spannungsermittlungsvorrichtung zum Erfassen der Spannung der Stromversorgungsbatterie unter Synchronisierung mit den Zeitmultiplexsignalen aus der Signalausgabevorrichtung, einen Spannungsvergleicher für den Vergleich der mittels der Spannungsvergleicher für den Vergleich der mittels der Spannungsermittlungsvorrichtung erfaßten Batteriespannung mit einer Bezugsspannung und eine Segmenttreiberstufe für die Ansteuerung von aus den Segmenten der Anzeigevorrichtung vorgewählten Segmenten aufgrund des Ergebnisses des Vergleichs mittels des Spannungsvergleichers.

Description

weist die Anzeigeeinrichtung acht Ziffernstellen auf, wobei jede Ziffernstelle aus Segmenten Sa bis Sg, einem Dezimalpunkt-Segment Spp und einem Segment Scom für die bei diesem Ausführungsbeispiel auszuführende Anzeige des Batteriespannungszustands gebildet ist Im allgemeinen wird zwar das Segment Scom für die Anzeige der Stellung von Ziffern an jeweils drei Stellen verwendet, jedoch dient es bei diesem Ausführungsbeispiel auch für die Anzeige des Spannungszustands der Batterie. Die bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete An-Zeigeeinrichtung ist eine allgemein bekannte achtstellige Leuchtdioden-Anzeigeeinrichtung, in welcher eine jeweilige Ziffernstelle mittels eines Zeitmultiplex-Signals betrieben wird. Wenn im einzelnen das Ziffernstellen-Signal hohen Pegel annimmt und das Segment-Signal niedrigen Pegel annimmt, leuchten die dadurch jeweils gewählten Segmente der Ziffernstelle (oder von Ziffernstellen) auf.

Die F i g. 3A, 3B und 3C zeigen jeweils die Anzeige des Batteriezustands der Batterie auf der vorstehend beschriebenen Anzeigeeinrichtung. Im einzelnen veranschaulicht F i g. 3A den Fall, daß die verwendete Batterie volle Kapazität hat, wobei zur Anzeige dieses Zustands keines der Segmente Scom eingeschaltet wird. Fig.3B veranschaulicht den Fall, daß eines der Segmente Scom leuchtet, um den Benutzer darauf aufmerksam zu machen, daß die Batteriekapazität abzusinken beginnt und ein Austausch der Batterie notwendig werden wird. Fig.3C zeigt den Fall, daß alle Segmente Scom eingeschaltet sind, damit der Benutzer erkennt, daß die Batteriekapazität unter einen notwendigen Spannungswert abgesunken ist und ohne Austausch der Batterie keine ordnungsgemäßen Betriebsvorgänge des elektronischen Geräts gewährleistet werden können.

F i g. 4 zeigt ein Blockschaltbild, das den Aufbau der Batteriespannungs-Ermittlungseinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt In Fig.4 bezeichnet 2 die Anzeigeeinrichtung, bei der Leuchtdioden eingesetzt sind; 3 ist eine Steuerschaltung, die alle Steuerungsfunktionen des elektronischen Tischrechners bei diesem Ausführungsbeispiel übernimmt, entsprechend Eingabesignalen aus der Tastatur 1 vorbestimmte Betriebsvorgänge herbeiführt und an die Anzeigeeinrichtung 2 Zeitmultipiex-Ziffernstellen-Steuersignale Ti bis T», Segment-Steuersignale a bis g und ein Dezimalpunkt-Steuersignal DP abgibt, um dadurch Tasteneingaben bzw. Rechenergebnisse anzuzeigen^ ist eine Speichereinrichtung, die mit der Steuerschaltung 3 über Signalleitungen AD verbunden ist Die Signalleitungen AD umfassen Adressen-SigncUeitungen für die Abgabe von Adressen von Daten an einen Teil der Speichereinrichtung und Datenleitungen für die Übertragung der Daten. Die Speichereinrichtung 4 ist so gestaltet, daß sie mittels einer Batterie BAT5 betrieben wird, um die in der Speichereinrichtung enthaltenen Daten auch dann zu schützen, wenn die Hauptstromversorgung der Steuerschaltung unterbrochen wird.

Das Signal Te aus den Ziffernstellen-Steuersignalen T\ bis 7g für die Anzeigeeinrichtung 2 wird außer an die Anzeigeeinrichtung 2 auch an eine als Schaltelement dienende Schaltung 6 abgegeben. Wenn von der Steuerschaltung 3 das Zeitmultiplex-Ziffernstellen-Steuersignal T₈ für die achte (bzw. erste) Stelle abgegeben wird, führt die Schaltung 6 Schaltvorgänge aus, durch die Strom über Widerstände RA und RB aus der Batterie BAT5 abgeleitet wird. Einzelheiten dieser Schaltung 6 werden später erläutert.

Mit 7 ist ein Spannungsvergleicher bezeichnet, dessen Positiveingang (+) eine Bezugsspannung e, aufnimmt, die mittels einer Zenerdiode ZD festgelegt ist, und deren Negativeinsarig (—) eine Spannung et von dem Verbindungspunkt, d. h. dem Abgriff zwischen den Widerständen RA und RB aufnimmt. Wenn die Spannung e*, höher als die am Positiveingang des Spannungsvergleichers 7 anliegende Bezugsspannung e_s ist, besitzt das Ausgangssignal Vo des Spannungsvergleichers hohen Pegel-Wenn andererseits die Spannung ez, niedriger als die Bezugsspannung e_s ist besitzt das Ausgangssignal Vo niedrigen Pegel. Dabei hat die Bezugsspannung e_s den Wert einer Minimalspannung, die es noch ermöglicht ein ordnungsgemäßes Betreiben des elektronischen Geräts sicherzustellen. Mit 8 ist eine Segmenttreiberstufe bezeichnet die zum Betreiben der Segmente Scom in der Anzeigevorrichtung 2 dient und die als Eingangssignal das Ausgangssignal Vo des Spannungsvergleichers 7 aufnimmt. Wenn das Signal Vo hohen Pegel hat weist ein Ausgangsüignal COM niedrigen Pegel auf, um dadurch die Segmente Scom in einen Leuchtbereitschaftszustand zu versetzen.

Im folgenden wird die Schaltung 6 narh F i g. 5 ausführlich beschrieben.

Das Zeitmultiplex-Ziffernstellen-Steuersignal T? wird an einen Eingangsanschluß Tx angelegt Wenn der Eingangsan -chluß Tx hohen Pegel annimmt fließt über einen Widerstand R_t und die Basis eines Transistors (?, Strom, der den Transistor Q₁ durchschaltet, wodurch Ausgänge IN₁ und IN₂ leitend verbunden werden. Das heißt aus denn Schaltelement 6, dem Widerstand RB, dem Widerstand RA und der Batterie 5 wird ein geschlossener Stromkreis gebildet. Dabei dient ein Widerstand R₂ zum Vorspannen der Basis des Transistors Qu Wenn andererseits der Eingangsanschluß Tx auf niedrigem Signalpegel liegt, ist der Transistor Qi gesperrt, so daß die Ausgänge IN\ und INz offen sind. Das heißt, der aus dem Schaltelement 6, dem Widerstand RB, dem Widerstand RA und der Batterie 5 gebildete Stromkreis ist unterbrochen.

Fig.6 zeigt ein Schaltbild zur Erläuterung von Einzelheiten der Segmenttreiberstufe 8 gemäß F i g. 4. Wenn das Ausgangssignal Vo des Spannungsvergleichers 7 hohen Pegel annimmt, wird über einen Widerstand Λ 6 der Basis eines Transistors Qz Strom zugeführt, wodurch der Transistor durchgeschaltet wird und das Ausgangssignal bzw. Segment-Steuersignal COM niedrigen Pegel annimmt. In diesem Zustand sind die Segmente Scom für das Leuchten bzw. Einschalten vorbereitet. Wenn andererseits das Ausgangssignal Vo des Spannungsvergleichers niedrigen Pegel hat, ist der Transistor Qi gesperrt, so daß die Segmente Scom ausgeschaltet sind Dabei dient ein Widerstand A₈ zum Begrenzen des Stroms zu dfcr Flüssigkristall- oder Leuchtdk/deri-Anzeigeeinrichtung 2, während ein Widerstand R 7 zum Vorspannen der Basis des Transistors Qz dient

Im folgenden werden die Betriebsvorgänge· der Batteriespannungs-Ermittlungseinrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau in Einzelheiten anhand des Zeitdiagramm:s in F^:. g. 7 erläutert.

Hierbei zeigt ein Abschnitt A in der Fig.7 einen Zustand, bei d«m die Batterie volle Kapazität hat. Wenn gemäß den vorangehenden Ausführungen die Spannung eb am Negativeingang ( —) des Spannungsvergleichers 7 niedriger als die Bezugsspannung e_s am Positiveingang (t) ist, werde.,· die Segmente Scom eingeschaltet. In dem Abschnitt A behält jedoch das Segment-Steuersignal COM aus der Segmenttreiberstufe den hohen Pegel bei und die Segmente Scom ergeben keinerlei Anzei-

ge, da das Schaltglied 6 im offenen Zustand ist, wenn das Ziffernstellen-Steucrsignal T» niedrigen Pegel hat, und die Spannung e* gleich der Batteriespannung E ist, deren Wert ausreichend höher als die Bezugsspannung e, ist. Wenn das Ziffernstellen-Steuersignal 7"« hohen Pegel 5 annimmt, wird das Schaltelement 6 durchgeschaltet, so daß über die Widerstände RA und RB Strom zu der Batterie 5 fließt. Dabei ergibt sich die Spannung c_h aus E ■ RBI(RA + RB). Wenn die Batteriespannung ihren vollen Wert hat, ist die Spannung e* höher als die Bezugsspannung e„ so daß das Ausgangssignal Vn des Spannungsvergleichers 7 unabhängig von dem Ziffernstellen-Steuersignal auf dem niedrigen Pegel gehalten wird und damit auch das Segment-Steuersignal COM für die Segmente Scom im Ausschaltzustand verbleibt. so daß keine Anzeige erfolgt. Dieser Zustand entspricht dem in der F i g. 3A dargestellten.

Als nächstes ist in einem Abschnitt B ein Zustand gezeigt, der dem nach F i g. 3B entspricht und bei dem in der Anzeigeeinrichtung nur Ha«; Scgmpni Sa:.:· für die achte Ziffernstelle leuchtet. Während nämlich das Ziffcrnstellen-Steuersignal 7Ή auf dem niedrigen Pegel liegt, ist die Spannung C/, gleich der Battcriespannung E, die zu diesem Zeitpunkt höher als die Bezugsspannung e, ist. Wenn jedoch das Ziffernstellen-Stcuersignal T» den hohen Pegel annimmt wird das Schallglied 6 durchgeschaltet was zur Folge hat. daß die Spannung e* auf E ■ RhI(RA + RB) absinkt. Falls zu diesem Zeitpunkt die Spannung ej, niedriger als die Bezugsspannung e, ist, nimmt das Ausgangssignal Vo des Spannungsverglei- jo chers 7 hohen Pegel an. so daß das Segment-Steuersignal COM für das Einschalten bereit ist. Damit wird in diesem Abschnitt ßdas Segment-Steuersignal COM in einen für das Einschalten bzw. Leuchten geeigneten Zustand allein während des hohen Pegels des Ziffernstel- J5 len-Steuersignals T» versetzt, so daß nur das Segment SfOM an der achten Ziffernstelle anzeigt.

Als nächstes ist in einem Abschnitt C ein Zustand gezeigt, bei dem die Batteriespannung so niedrig geworden ist. daß sie nicht langer die Sollspannung hervorbringen kann, nämlich ein Zustand gemäß der Darstellung in Fig.3C. In diesem besonderen Abschnitt ist selbst während der Zeit, während der das Ziffernsteüen-Steuersignal 7i fehlt, d. h. das Schaltelement 6 offen ist und die Batteriespannung fals Spannung e» abgegeben wird, die Batteriespannung E niedriger als die Bezugsspannung e,. Daher wird von Anfang an das Ausgangssignal Vo vom Spannungsvergleicher 7 mit hohem Pegel abgegeben, wobei, wenn das Ziffernstellen-Steuersignal Tg hohen Pegel annimmt und das Schaltelement 6 durchgeschaltet wird, die Spannung e^ noch weiter absinkt. Demzufolge wird das Ausgangssignal Vo des Spannungsvergleichers 7 auf hohem Pegel gehalten. Daher bleibt das von der Segmenttreiberstufe 8 abgegebene Segment-Steuersignal COM auf niedrigem Pegel entsprechend den Ziffernstellen-Steuersignalen 7Ί bis T₈ für alle Ziffernstellen, wodurch die Segmente Sr om aller Ziffernstellen aufleuchten bzw. eingeschaltet werden.

Gemäß der vorstehenden Erläuterung des Ausführungsbeispiels wird zwar eine Leuchtdioden-Anzeige- w einrichtung eingesetzt, jedoch kann gleichermaßen eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung verwendet werden.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, ermöglicht es die Batteriespannungs-Ermittlungseinrichtung, den Spannungszustand einer Batterie mit einfachem Schaltungsaufbau unter Nutzung mindestens eines Steuersignals von Zeitmultiplex-Stcuersignalen für die Ansteuerung der Ziffernstellen zu erfassen, ohne daß die Stcuerschaltungen usw. des elektronischen Geräts bzw. der elektronischen Anlage wie des elektronischen Tischrechners oder dergleichen unnötig belastet werden.

Es wird somit eine Einrichtung für die Ermittlung der Spannung einer Batterie für den Einsatz in elektronischen Geräten ur.d Anlagen angegeben, die eine Anzeigeeinrichtung mit Segmenten für die Anzeige eingegebener und verarbeiteter Daten und Segmenten für die Anzeige besonderer Daten, eine Signalausgabevorrichtung für die Abgabe von Zeitmultiplexsignalen für die Ansteuerung der Anzeigeeinrichtung im Zeitmultiplexbetrieb, eine Spannungsermittlungsvorrichtung zum Erfassen der Spannung der Stromversorgungsbatterie unter Synchronisierung mit den Zeitmultiplexsignalen aus der Signalausgabevorrichtung, einen Spannungsvergleicher für den Vergleich der mittels der Spannungsermittlungsvorrichtung erfaßten Batteriespannung mit einer Bezugsspannung und eine Segmenttreiberstufe für die Ansteuerung von aus den Segmenten der Anzeigeeinrirhtiina vnrcjpu/ähltnn 5if»ompntf»n aiifarnnrt H*»c Froph-_β --ο- ■ —ο ο- σ —

nisses des Vergleichs mittels oes Spannungsvergleichers aufweist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 spannungs-Ermittlungseinrichtung bekannt, bei der Patentansprüche: beim Absinken der Batteriespannung unter den für einen zuverlässigen Gerätebetrieb ausreichenden Wert

1. Batteriespannungs-Ermittlungseinrichtung für eine Warnanzeige abgegeben wird.

ein Gerät, das eine im Zeitmultiplexbetrieb ange- 5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batsteuerte, durch eine Batterie gespeiste Segment-An- teriespannungs-Ermittlungseinrichtung gemäß dem Zeigeeinrichtung für die Anzeige eingegebener und Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszugesialverarbeiteter Daten aufweist, mit einem Vergleicher, ten, daß der Benutzer zusätzliche Informationen über der eine batteriespannungsabhängige Spannung mit den Batteriezustand erhält.

einer Bezugsspannung vergleicht und bei Absinken io Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenc'sn Teil der Batteriespannung unter den Wert der Bezugs- des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst spannung eine Ansteuerung einer Mehrzahl von An- Die erfindungsgemäße Batteriespannungs-Ermittzeigeeinrichtungs-Segmenten zur Anzeige der unzu- lungseinrichtung bietet dem Benutzer somit nicht nur reichenden Batteriespannung bewirkt, dadurch Informationen bezüglich unzureichender Batteriespangekennzeichnet, daß der nicht mit der Be- is nung, sondern informiert den Benutzer zusätzlich schon zugsspannung (e_s) gespeiste Eingang des Verglei- for der eigentlichen Batterieerschöpfung mittels einer chers (7) mit einer an die Batterie (S) angeschalteten anders gearteten Warnanzeige darüber, daß ein Batte-Last (RB, RA) verbunden ist, daß der die Last (RB, rieaustausoh bzw. eine Batteriewiederaufladung in Kür-RA) und die Batterie (5) enthaltende Stromkreis ze erforderlich werden wird, die Batteriespannung derüber ein Schaltelement (6) schließbar ist. das peri- 20 zeit aber noch für einen zuverlässigen Gerätebetrieb odisch in Abhängigkeit von einem der Zeitmultiplex- ausreichend ist Dies wird zudem mit einfachem schalsignale den die Last (RB. RA) und die Batterie (5) tungstechnischem Aufbau und geringem Aufwand realienthaltenden Stromkreis schließt, und daß das Ver- siert

gleicherausgangssignal bei Absinken der bei ge- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Geschlossenem Stromkreis am Vergleicher (7) auftre- 25 genstand der Unteransprüche.

tenden Spannung unter den Wert der Bezugsspan- Die erfindungsgemäß vorgesehene zusätzliche Anzei-

nung (e,) eine Ansteuerung eines Teils der Segmente ge erfordert hierbei keinerlei unnötige Belastung einer

bewirkt Steuerschaltung bzv, der Batterie. Insbesondere mit

2. Ermittlungseinrichtung nach Anspruch I, da- den Ausgestaltungen der Patentansprüche 5 und 6 wird durch gekennzeichnet, daß die Last (RB, RA) aus 30 in äußerst einfacher schaltungstechnischer Weise die einem Spannungsteiler besteht dessen Abgriff mit Spannung der Batterie unter Synchronisierung mit eidem nicht mit der Bezugsspannung (e,) gespeisten nem Ziffernstellen-Treibersignal der Anzeigeeinrich-Eingang des Vergleichers (7) verbunden ist tung erfaßt und ein bestimmtes Segment der Anzeige-

3. Ermittliaigseinrichiung nacn Anspruch 1 oder 2, einrichtung eingeschaltet, wenn die ermittelte Batteriedadurch gekennzeichnet, d?.ß das Schaltelement (6) 35 spannung unterhalb eines bestimmten Werts, aber noch als Transistor (Q_s) ausgebildet isi. oberhalb des Werts der Bezugsspannung liegt

4. Ermittlungseinrichtung nach Anspruch 3, da- Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausfühdurch gekennzeichnet, daß das eine der Zeitmulti- rungsbeispielen unter Bezugnahme der Zeichnung näplexsignale dem Basisanschluß des Transistors (Q\) her erläutert Es zeigt

zugeführt ist to F i g. ί eine perspektivische Ansicht der äußeren Ge-

5. Ermittlungseinrichtung nach einem der vorher- staltung eines elektronischen Tischrechners, in welchem gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Batteriespannungs-Ermittlungseinrichtung eingeder Vergleicher (7) über eine Treiberstufe (8) mit setzt ist,

ausschließlich durch den Vergleicher (7) ansteuerba- F i g. 2 eine schematische Darstellung der Segmentgeren, einander korrespondierenden Segmenten der « staining einer in Fig. 1 gezeigten Anzeigeeinrichtung, einzelnen Ziffernstellen der Segment-Anzeigeein- Fig. 3A, 3B und 3C jeweils schematische Darstellunrichtung verbunden ist und diese Segmente sowohl gen, die Zustände von numerischen Anzeigen bei einem bei Ermittlung unzureichender Batteriespannung als Ausführungsbeispiel der Ermittlungseinrichtung zeigen, auch bei Ermittlung einer nur noch für kürzeren Ge- F i g. 4 ein Blockschaltbild, das den Schaltungsaufbau rätebetrieb ausreichenden Batteriespannung in An- 30 der Batteriespannungs-Ermittlungseinrichtung gemäß zeige-Bereitschaftszustand versetzt. dem Ausführungsbeispiel zeigt,

6. Ermittlungseinrichtung nach Anspruch 5, da- F i g. 5 den Aufbau eines Schaltglieds,

durch gekennzeichnet, daß das eine der Zeitmulti· Fig. 6 den Aufbau einer Segmenttreiberstufe und

plexsignale ein Ziffernstellen-Treibersignal ist und Fig. 7 ein Zeitdiagramm.

daß bei Ermittlung einer nur noch für kurzzeitigen 55 In Fig. 1, die die äußere Gestaltung eines elektroni-

Gerätebetrieb ausreichenden Spannung das vom sehen Tischrechners zeigt, in welchem die Batteriespan-

Vergleicher (7) angesteuerte Segment der zugehöri- nungs-Ermittlungseinrichtung eingesetzt ist bezeichnet

gen Zifferstelle durch das Ziffernstellen-Treibersi- 1 eine Tastatur mit einer Vielzahl von Zifferntasten für

gnal und das Vergleicherausgangssignal zum Leuch- die Eingabe von Ziffernwerten und mit Funktionstasten

ten erregt ist. 60 für die Eingabe von Rechenbefehlen gemäß den vier

Grundrechenarten; 2 ist eine Anzeigeeinrichtung für die

Anzeige von Ziffernwerten gemäß der Eingabe aus der

Tastatur 1, Rechenergebnissen bezüglich der eingegebenen Ziffernwerte und eines Spannungszustands der

Die Erfindung betrifft eine Batiericspannungs-Er- tf Batterie.

mittlungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Pa- F ig. 2 ist eine schematische Darstellung für die Erläu-

tentanspruchs 1. terung der Gestaltung von Segmenten in der in F i g. 1

Aus der DE-OS 22 54 592 ist eine derartige 3atterie- gezeigten Anzeigeeinrichtung. Gemäß der Darstellung