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Dokumentenidentifikation DE3716069A1 10.12.1987
Titel Ladeeinrichtung mit automatischer Polungs- und Ladespannungswahl, Abschaltautomatik und Unterspannungs-Einschaltschutz für wiederaufladbare Batterien sowie einfache Präzisionsmelde- und Schalteinrichtung
Anmelder Sorgatz, Wolfgang, 7500 Karlsruhe, DE
Erfinder Sorgatz, Wolfgang, 7500 Karlsruhe, DE
DE-Anmeldedatum 14.05.1987
DE-Aktenzeichen 3716069
Offenlegungstag 10.12.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.12.1987
IPC-Hauptklasse H02H 7/18
IPC-Nebenklasse H02J 7/00   H01M 10/46   

Beschreibung[de]

1. Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Ladeeinrichtung für wiederaufladbare Batterien - hier als Beispiel für 12 V- und 24 V-Batteriespannungen ausgeführt -, bei welcher hier eine selbsttätige Einrichtung die erforderliche Batteriespannung und Polung erkennt und beim Erreichen der Batterieladeschlußspannung den Ladestrom automatisch abschaltet.

Beim Anschließen der Batterie ist somit weder auf die erforderliche Spannung noch auf die richtige Polung zu achten.

2. Bei den bekannten Ladegeräten mit manueller Einstellung der richtigen Spannung und Polung kommt es immer wieder vor, daß die Ladeeinrichtungen falsch gehandhabt und dadurch die Batterien oder Ladeeinrichtungen zerstört werden, oder daß für den Bedienenden und die Umgebung gefährliche Situationen auftreten; vor allem bei ungünstigen Lichtverhältnissen und verschmutzten Batterien, wenn die Spannungsangaben und die Polaritätskennzeichnung schlecht erkennbar sind oder wenn Laien am Werk sind.

3. Da wiederaufladbare Batterien in allen Bereichen der Technik und des täglichen Lebens im Einsatz sind, wie beim Militär, der Polizei und Feuerwehr, den Verkehrsbetrieben, der Bahn und Post, in Kraftfahrzeug-Werkstätten, im privaten Bereich usw., sind die Schäden infolge unsachgemäßer Anwendung beträchtlich.

4. Ausgangspunkt der Erfindung ist die Weiterentwicklung der Ladeautomatik nach der DE 31 06 171 C2 und der Polungsautomatik nach DE 34 08 657 A1, zu der hier die Ladespannungs- Wahlautomatik und der Unterspannungs-Einschaltschutz hinzukommen.

5. Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine einfache, funktionssichere und preiswerte Ladeeinrichtung mit automatischer Ladespannungswahl für zwei Spannungsbereiche - hier in Schaltung Fig. 2b ausgeführt, z. B. für 12 V- und 24 V- Batterien - zu entwickeln, die aber erweiterungsfähig ist für Spannungen bis ≤250 V-Polungsautomatik, mit Unterspannungsschutz-Einschaltschutz und automatischer Ladeschlußspannungsabschaltung, die als kleine Flachbaugruppe nach Fig. 3 hergestellt und in normale handelsübliche Ladegeräte einfach eingebaut werden kann.

6. Diese Aufgabe wird gemäß den Vorschlägen nach den vorgenannten Patentansprüchen 1-4, die hiermit wiederholt werden und gleichfalls Gegenstand der Beschreibung sind, gelöst.

7. Wie die Schaltung der Ladeeinrichtung in Fig. 2b zeigt, ist diese mit leicht erhältlichen und preiswerten Bauteilen herzustellen. Sie ist so aufgebaut, daß eine sichere Funktion gewährleistet wird und auch im Fehlerfall, z. B. Ausfall eines elektronischen Bauteils, keine gefährlichen Zustände entstehen können.

8. Nachfolgend werden die einzelnen Funktionen der in der Schaltung nach Fig. 2b beispielhaft verwirklichten Patentansprüche nach den vorgenannten Patentansprüchen 1-4 näher erläutert.

8.1 Fig. 2a zeigt als Diagramm am Beispiel einer für eine 12 V- und 24 V-Batterie ausgelegten Schaltung die Funktion des Unterspannungs-Einschaltschutzes und der Ladeschlußspannungsabschaltung.

Beim Anschluß einer zu ladenden 12 V-Batterie zieht Relais 3 nur an, wenn die Batterie noch mindestens 8 V Restspannung enthält.

Normalerweise gelten 12 V-Bleibatterien schon bei ≤10,5 V als entladen, bei ≤8 V sind sie meistens defekt und nicht mehr aufladbar. Somit können mit dieser Schaltungsauslegung auch keine 6 V-Batterien geladen werden.

Beim Erreichen der Ladeschlußspannung von 14 V fällt das Relais 3 wieder ab und unterbricht den Ladestrom. Geht die Batteriespannung nach dem Abschalten des Ladestroms auf ≤12,6 V zurück, zieht das Relais 3 wieder an, bis die Batterie auf die Ladeschlußspannung von 14 V nachgeladen ist.

Wird eine 24 V-Batterie an die Ladeeinrichtung angeschlossen, zieht Relais 4 nur an, wenn mindestens 18 V Restspannung vorhanden ist, und fällt beim Erreichen der Ladeschlußspannung von 28 V wieder ab. Der Ladevorgang setzt hier bei 26 V wieder ein, bis die Batterie auf ihre Ladeschlußspannung von 28 V nachgeladen ist.

8.2 Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 2b für die in 8.1 erläuterten Funktionen ist folgende:

Wird die Ladeeinrichtung nach Fig. 1 angeschlossen und die Thermo-Sicherung "Th-Si" eingeschaltet, fließt nach Fig. 2b ein Gleichstrom von +24 V über LD1, R7 und die Diode (Anschluß 1-2) des Optokopplers OK1 nach M 12 V. Über den jetzt leitenden Ausgangskreis des OK1 (Anschluß 3) und den Widerstand R6 wird der Schalttransistor T1 durchgeschaltet und damit die Stromversorgung für die übrige elektronische Schaltung freigegeben.

Die Leuchtdiode LD1 (grün) zeigt an, daß die Ladeeinrichtung betriebsbereit ist.

Die Kombination LD1, R7, Optokoppler OK1, R6 und Schalttransistor T1 hat hier gleichzeitig die Aufgabe, mit einfachen Mitteln zu verhindern, daß beim Laden einer Batterie und dabei auftretendem Netzspannungsausfall, z. B. beim versehentlichen Ziehen des Netzsteckers des Ladegerätes, die Ladeeinrichtung von der angeschlossenen Batterie weiter versorgt wird, die dadurch entladen wird, bzw. ein Laden durch das Weiterleuchten der LD2 oder LD3 vorgetäuscht wird.

D7 verhindert eine Zerstörung der IC 1, IC 2 und IC 3, wenn aus Versehen die Anschlüsse - E und M 12 V der Ladeeinrichtung beim Anschluß an ein Ladegerät vertauscht werden sollten.

Anstelle der Schutzschaltung mit dem OK1 und T1 könnte auch einfach eine Diode in Durchlaßrichtung in die Leitung nach dem Wechselkontakt 3/11 eingeschaltet werden, die dann bei Netzspannungsausfall einen Rückstrom von der Batterie verhindert. Diese Diode müßte dann aber für den maximalen Ladestrom ausgelegt sein, was dann durch die auftretende Verlustwärme noch Kühlmaßnahmen erforderlich machen würde, was insgesamt aufwendiger und teurer wäre als die nach Anspruch 4.6 vorgeschlagene Schutzschaltung.

IC 2 und IC 3 sind preiswerte Doppel-Zeitgeberschaltkreise, z. B. vom Typ NE 556, die auch bei + 5 V-Versorgungsspannung einwandfrei arbeiten und hier erfindungsgemäß als Spannungs-Komparator eingesetzt werden.

Ihre Funktionsweise hierbei ist folgende, z. B. erläutert am IC 2:

Die Anschlüsse 4, 10 und 14 des IC 2 liegen an der von IC 1 stabilisierten konstanten +5 V-Versorgungsspannung, Anschluß 7 an - E (0 V). Die Batterieladespannung liegt über den Spannungsteilern R11, R13 und R12 bzw. P1, R10, R15 und R16 an den Anschlüssen 2 und 6 bzw. 8 und 12. Am Ausgang (Anschluß 9) des IC 2 liegt über dem Schalttransistor T4 das Relais Rel. 3 und die Leuchtdiode LD3.

Über den Spannungsteiler R11, R13 und R12 wird der Unterspannungs-Einschaltschutz und eine Aus-/Einschalt-Spannungshysterese hergestellt und über den Spannungsteiler P1, R10, R15 und R16 die Ladeschlußspannungsschaltung mit Aus-/Einschalt-Spannungshysterese. Hierbei sind die Widerstände der Spannungsteiler R11, R13 und R12 so dimensioniert, daß, wenn die Spannung an Anschluß 6 unter 1/ 3 der +5 V-Versorgungsspannung liegt, an Anschluß 1 Signal "1" entsteht, und sobald die Spannung an Anschluß 22/3 der +5 V-Versorgungsspannung übersteigt, an Anschluß 1 Signal "0" erscheint. Im ersten Fall erhält Anschluß 12 über R14, D4 eine positive Spannung, die ≤2/3 der +5 V- Versorgungsspannung ist. Dadurch bleibt der Ausgang (Anschluß 9) und damit auch 14 gesperrt, und das Relais 3 kann nicht durchschalten.

Übersteigt die Spannung an Anschluß 22/3 der + 5 V-Versorgungsspannung, entsteht an Anschluß 1 Signal "0". Anschluß 12 erhält nun keine positive + 5 V-Versorgungsspannung mehr und ist die Teilerspannung an dieser Stelle ebenfalls noch ≤2/3 der positiven + 5 V-Versorgungsspannung, entsteht jetzt am Ausgang (Anschluß 9) Signal "1". Der Schalttransistor T4 wird durchgeschaltet, das Relais 3 zieht an und schaltet den Wechselkontakt 3/11 auf 3/14 um. Dieser Zustand wird durch LD3 angezeigt.

Steigt die Batteriespannung an den Wechselkontakten 2/11 und 1/11 auf ≤14 V, wird durch die Dimensionierung der Spannungsteiler P1, R10, R15 und R16 auch die Spannung an Anschluß 12 des IC 2 ≤2/3 der +5 Versorgungsspannung und dadurch der Ausgang (Anschluß 9) wieder gesperrt; das Relais 3 fällt in seine Ruhelage zurück und die LD3 erlischt.

Durch die Widerstände R13 und R15 wird eine Spannungshystere erzeugt, die bewirkt, daß das Relais 3 unter 8 V nicht anzieht bzw. wieder abfällt, bei der Ladeschlußspannung ≤14 V abgeschaltet und beim Zurückgehen dieser Spannung auf ≤12,6 V wieder eingeschaltet wird. Dadurch wird ein automatisches Ein- und Ausschalten des Ladestromes erreicht.

Die Ladeschlußspannung kann durch P1 genau eingestellt werden.

Die Widerstände R10 und R11 werden entsprechend der vorgesehenen Batterieladespannungen dimensioniert.

Durch die richtigen Teilerverhältnisse der Widerstände P 1, R10, R15 und R16 bzw. R11, R13 und R12 werden die gewünschten Einschalt- bzw. Abschaltspannungen festgelegt.

Das IC 3 mit dem Schalttransistor T5 und dem Relais 4 in der Schaltung nach Fig. 2b funktioniert in gleicher Weise wie vorstehend für IC 2 beschrieben, nur für einen anderen, hier z. B. den 24 V-Batterieladespannungsbereich mit den nach Fig. 2a dargestellten Ladeein- und Ladeausschaltspannungen. Das Einschalten dieses Batteriespannungsbereiches wird durch die Leuchtdiode LD2 signalisiert.

D3 ist eine Verpolungsschutzdiode, die verhindert, daß Relais 3 und Relais 4 kurzzeitig anziehen, wenn an A1 Minus angeschlossen wird und die Relais 1 und Relais 2 nicht schnell genug umpolen.

Die Wechselkontakte der Relais 3 und Relais 4 sind aus Sicherheitsgründen so geschaltet, daß auch im Fehlerfall kein Kurzschluß zwischen +24 V und M 12 V entstehen kann.

8.3 Funktionsweise der automatischen Polungswahl - Patentanspuch 1 und 4.5.

Wird Anschluß A1 der Schaltung nach Fig. 2b mit dem Minus- und Anschluß A2 mit dem Pluspol der zu ladenden Batterie verbunden, fließt ein Strom von A2 über R26, Optokoppler OK2 (Anschluß 4-3) und D1 nach A1. Dadurch wird der Transistor (Anschluß 5-6) des OK2 leitend und über R1 der Schalttransistor T3 durchgeschaltet. Jetzt kann Strom bei eingeschaltetem Ladegerät von M 12 V über T1, D7, die Relais 1 und 2 und T3 nach - E fließen; die Relais 1 und 2 ziehen an und schalten die Wechselkontakte 1/11 und 2/11 um, so daß der Umschaltkontakt 2/11 wieder mit dem Pluspol und der Umschaltkontakt 1/11 mit dem Minuspol der angeschlossenen Batterie verbunden ist.

Durch die Flip-Flop-Schaltung mit den Transistoren T3 und T2 und den Widerständen R1 bis R5 bleibt dieser Schaltzustand auch dann bestehen, wenn ein oder beide Anschlüsse A1/A2 wieder von der Batterie getrennt werden.

Werden danach aber die Anschlüsse A1 und A2 wieder vertauscht und A1 mit dem Pluspol und A2 mit dem Minuspol der zu ladenden Batterie verbunden, so fließt jetzt ein Strom von A1 über D2, Anschluß 1-2 des OK2 und R26 nach A2. Der Transistor (Anschluß 7-8) des OK2 wird jetzt leitend und schaltet über R4 den Transistor T2 durch. Der Transistor T3 wird dadurch gesperrt, die Relais 1 und 2 fallen ab und die Umschaltkontakte gehen in ihren, wie in Fig. 2b dargestellten, Ruhezustand zurück.

Die in der Schaltung Fig. 2b beispielhaft gezeigte Verwendung von zwei einzelnen Relais mit je einem Umschaltkontakt, deren Erregerspulen parallelschaltet sind, ist für das Schalten großer Ladeströme ( ≤8 A) erforderlich, da Relais mit zwei Umschaltkontakten nicht so hoch belastbar sind.

Für Ladeströme bis 8 A kann die Schaltung auch nur mit einem Relais mit zwei Umschaltkontakten ausgeführt werden. Die Flip-Flop-Schaltung und deren erfindungsgemäße Ansteuerung über den Zweifach Optokoppler OK2 gewährleistet einen sicheren, störungsfreien und polungsrichtigen Anschluß. Außerdem wird durch diese Umschalteinrichtung die zu ladende Batterie nur geringfügig belastet, da ein Strom von nur 5 mA zur Ansteuerung des Optokopplers ausreicht. Ohne diese Schaltung - bei direkter Ansteuerung der Relais - würden diese bei nicht polungsrichtiger oder unsicherer Verbindung der Anschlüsse A1 und A2 mit der Batterie mehrmals kurzzeitig anziehen und wieder abfallen, was auch zu starker Funkenbildung führen würde.

Die Ladeautomatik schaltet erst dann den Ladestrom zur Batterie ein, wenn durch die Diode D3 von der Batterie her richtig gepolt Strom zur Elektronik fließen kann und die Batteriespannung einer der z. B. im Diagramm in Fig. 2a festgelegten Einschaltspannung entspricht.

Sind die Anschlüsse A1 und A2 nicht mit einer Batterie verbunden, sind sie spannungslos und können so gefahrlos berührt oder auch kurzgeschlossen werden.

9. Anstelle der nach 8.3 beschriebenen Umpolautomatik mit Relais mit mechanischen Wechselkontakten können auch elektronische Umpoleinrichtungen, z. B. nach der Schaltung in Fig. 4 (Anspruch 7), eingesetzt werden, insbesondere bei kleinen Ladeströmen, bei denen keine so hohe Verlustwärme auftritt. Für große Ladeströme hat eine solche Ausführung allerdings den Nachteil, daß infolge der hohen Verlustwärme Kühlmaßnahmen erforderlich sind, die mehr Raum beanspruchen und aufwendiger sein können als Relais.

9.1 Die Funktionsweise der in Fig. 4 gezeigten Schaltung einer elektronischen Umpoleinrichtung ist nachstehend beschrieben:

Wird Anschluß A1 mit dem positiven und Anschluß A2 mit dem negativen Batteriepol verbunden, sind die Transistoren T7 und T5 leitend, die Transistoren T4 und T6 gesperrt. Der Kollektor-Ausgang T2 ist so polungsrichtig mit A1 verbunden.

Werden die Anschlüsse A1 und A2 vertauscht, so daß jetzt A1 mit dem Minuspol und A2 mit dem Pluspol der Batterie verbunden sind, werden die Transistoren T4 und T6 leitend und die Transistoren T5 und T7 gesperrt. Die Widerstände R9, R10, R11 und R12 haben alle gleiche Widerstandswerte.

9.2 Eine bessere Durchschaltung mit noch geringeren Schaltströmen und damit kleinerer Verlustwärme ließe sich für größere Ladeströme auch verwirklichen, wenn anstelle der in Fig. 4 als Beispiel gezeigten Si-Transistoren T4 bis T7MOS-Feldeffekt- oder SIP-MOS-Leistungstransistoren eingesetzt würden. Nur wegen der z. Zt. noch recht hohen Preise für diese Transistoren sind die Lösungen mit Relais wirtschaftlicher.

10. Mit der Schaltung nach Fig. 4 wird erfindungsgemäß nach den unter Punkt 5. und 6. formulierten Patentansprüchen eine weitere automatische Ladeeinrichtung in einfacherer Ausführung bereitgestellt, bei der die Ladespannungen mit dem Schalter "Sch" auf 12 V bzw. 24 V geschaltet, die Ladeschlußspannungen mit P1 bzw. P2 eingestellt werden können und der Ladevorgang automatisch über den Schalttransistor T1 und den erfindungsgemäß in Doppelfunktion betriebenen Regel- und Schalttransistor T2 ein- bzw. ausgeschaltet und mit der Leuchtdiode LD angezeigt wird.

10.1 Funktionsweise der Schaltung nach Fig. 4:

Für die Spannungsein- und -ausschaltautomatik dieser Ladeeinrichtung wird wieder ein Zeitgeber-Schaltkreis, hier ein Einfach-Zeitgeberschaltkreis (IC 2) z. B. NE 555, als Spannungskomparator eingesetzt, dessen Innenschaltung in Fig. 4 zum besseren Verständnis der Funktion hier etwas ausführlicher dargestellt ist.

Über seine Anschlüsse 4 und 8 liegt der IC 2 an der von IC 1 stabilisierten konstanten +5 V-Versorgungsspannung, Anschluß 1 ist mit dem Minus der Versorgungsspannung verbunden. Die Batterieladespannung liegt über den Schalter "Sch" je nach Stellung des Schalters über den Spannungsteiler aus den Widerständen P1, R3, R2 und R1 bzw. bei Stellung 24 V zusätzlich über P2 und R4 an den Anschlüssen 2 und 6.

Am Ausgang (Anschluß 3) des IC 2 liegt über den Basiswiderstand R5 der Schalttransistor T1, der über R6, die Leuchtdiode LD und den Transistor T2 den Ladestrom ein- bzw. ausschaltet. Der IC 2 besteht aus einer Flip-Flop-Schaltung (FL), den Komparatoren K1 und K2 und dem invertierten Ausgang IN.

Ist die Spannung am Anschluß 2 des IC 2 unter 1/3 der +5 V-Versorgungsspannung, erscheint am Ausgang des Komparators K2 Signal "1", wodurch das Flip-Flop über seinen "S"-Eingang gesetzt wird. Am Ausgang des Flip-Flops und damit am Eingang des Inverters IN steht Signal "0", so daß am Ausgang des Inverters (Anschluß 3) "1"-Signal steht und damit T1 durchgeschaltet wird. Damit wird auch der Transistor T2 leitend und Ladestrom kann fließen.

Steigt die Spannung am Ausgang 6 des IC 2 durch den Ladevorgang über 2/3 der +5 V-Versorgungsspannung, erscheint am Ausgang des Komparators K1 "1"-Signal und das Flip-Flop wird über seinen Reset-Eingang R zurückgesetzt.

Am Ausgang des Flip-Flops und damit am Eingang des Inverters erscheint "1"-Signal, wodurch der Ausgang des Inverters auf "0" zurückgeht und T1 gesperrt wird. Damit wird auch T2 gesperrt und der Ladestrom abgeschaltet. Die Anschlüsse A1 und A2 sind nun auch spannungslos und können gefahrlos von der Batterie abgenommen und danach auch kurzgeschlossen werden.

Durch den Widerstand R2 im Spannungsteiler zwischen den Anschlüssen 2 und 6 des IC 2 wird eine Spannungshysterese erzeugt, die bei abfallender Ladeschlußspannung der Batterie den Ladestrom wieder einschaltet.

Dabei muß R2 immer kleiner sein als R1 und im richtigen Verhältnis zu diesem stehen, um die gewünschten Ein- und Ausschaltpunkte festzulegen.

Der Ladevorgang wird durch die Leuchtdiode LD angezeigt. Die Ladung der Batterie erfolgt mit einem konstanten Ladestrom, dessen Größe durch den Widerstand R7 bestimmt wird. Dieser kann für verschiedene Werte ausgelegt oder auch einstellbar gemacht werden.

Durch den an R 7 entstehenden Spannungsabfall wird der Regeltransistor T3 mehr oder weniger geöffnet und damit die Basis-Emitterspannung von T2 so eingestellt, daß ein konstanter Ladestrom fließt.

Der Kondensator C4 verhindert ein Schwingen der Regelschaltung. Beim Sperren des Transistors T1 gewährleistet der Widerstand R8 ein sicheres Sperren von T2 und damit Abschalten des Ladestroms.

Der Transistor T2 wird hierbei erfindungsgemäß in Doppelfunktion als Schalter und Konstanthalter des Ladestroms betrieben.

Die in dieser Schaltung Fig. 4 beispielhaft gezeigte elektronische Umpolautomatik der Anschlüsse A1-A2 ist unter Punkt 9 bereits näher erläutert.

Diese kann auch in jedes normale, handelsübliche Kleinladegerät nachträglich problemlos eingebaut werden.

11. Funktionsweise der Schaltung Fig. 5 (Patentanspruch nach Punkt 8):

In dieser Schaltung wird erfindungsgemäß wieder ein Einfach-Zeitgeberschaltkreis (IC 2) mit entsprechend dimensioniertem Spannungsteiler für eine einfache, preiswerte und präzise arbeitende Ladeautomatik verwendet, die sich besonders für kleine Ladespannungen bzw. Ladeströme, z. B. für NiCd-Knopfzellen oder 9 V-NiCd-Blockbatterien, eignet. Die Funktionsweise der Ein-/Ausschaltautomatik ist die gleiche wie die unter Punkt 10.1 für die Schaltung Fig. 4 beschriebene. Nur wird hier zum Ein- und Ausschalten des Ladestromes der interne Schalttransistor T (Anschluß 7) des IC 2 benutzt. Nach dem Abschalten des Ladestromes, dessen Fließen durch die Leuchtdiode LD angezeigt wird, wird die Batterie durch den Spannungsteiler P1, R3, R2 und R1 nur mit einem sehr geringen Reststrom von ca. 0,1 mA belastet.

12. Funktionsweise der Schaltung Fig. 6 (Patentanspruch nach Punkt 9):

Hier wird in geringfügiger Abwandlung der Grundschaltungen nach Fig. 4 bzw. Fig. 5 dargestellt, wie durch Anschluß eines durch äußere Einflüsse seinen Innenwiderstand veränderlichen Sensors anstelle des Widerstandes R3, unter Verwendung des gleichen Einfach-Zeitgeberschaltkreises und eines zusätzlichen Relais, mit einfachen Mitteln eine funktionssichere und präzise arbeitende Schalt- oder Meldeeinrichtung hergestellt werden kann.

Der IC 2 wird in gleicher Weise betrieben wie in den Schaltungen Fig. 4 und 5. Das Schaltrelais ist an Anschluß 7 angeschlossen und wird durch den internen Schalttransistor T des IC 2 ein- oder abgeschaltet.

Ändert sich der Widerstand des angeschlossenen Sensors, hier als Beispiel der Widerstand des in einen Thermostat eingesetzten Heißleiters, ändern sich auch die Spannungsverhältnisse an den mit dem Spannungsteiler verbundenen Anschlüssen 2 und 6 des IC 2. Dadurch werden die unter Punkt 10.1 bereits erläuterten Funktionen im IC 2 ausgelöst und das am Ausgang (Anschluß 7) angeschlossene Relais betätigt, über dessen Kontakte Signal- oder Starkstromkreise geschaltet werden können.

Mit P1 können genau die gewünschten Schaltpunkte eingestellt werden.

Als Relais können auch Ausführungen mit mehreren Schaltkontakten eingesetzt werden.

Anwendungsmöglichkeiten wären z. B.:

  • - Fotowiderstand als Dämmerungsschalter,
  • - Fototransistor als Gaskonzentrationsmelder in Verbindung mit Infrarotstrahlen-Absorptionsspektrum-Verfahren,
  • - Fototransistor mit Fluoreszenzschicht als Strahlenmelder beim Überschreiten eines bestimmten Wertes von Radioaktivität oder Röntgenstrahlung,
  • - Infrarot-Wärmedetektor als Alarmmelder oder Schalter usw.



Anspruch[de]
  1. 1. Batterieladeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anschluß einer 12 V- oder 24 V-Batterie automatisch der richtige Ladespannungsbereich und die richtige Polung gewählt werden, durch Unterspannungs-Einschaltschutz keine 6 V-Batterie geladen werden kann, bei Erreichen der Ladeschlußspannung der Ladestrom automatisch abgeschaltet wird, und an den Anschlußklemmen auch bei betriebsbereitem Gerät keine Spannung ohne angeschlossene Batterie vorhanden ist und somit bei Kurzschluß der nicht angeschlossenen Klemmen auch kein Kurzschlußstrom fließen kann und die optisch durch eine LED Störungen signalisiert, z. B. wenn vom Ladegerät zur Batterie keine elektrische Verbindung besteht.
  2. 2. Batterieladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit minimalem Bedienungsanspruch auskommt und die Schaltung auf einer relativ kleinen Flachbaugruppe aufgebaut ist, die bis zu 16 A Ladestrom liefern und an jedes handelsübliche Ladegerät angeschlossen bzw. eingebaut werden kann.
  3. 3. Batterieladeeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung auch mit speziellen Schaltkreisen oder speicherprogrammierbaren Steuerungen hergestellt werden kann.
  4. 4. Batterieladeeinrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß

    1. 4.1 die automatische Ladespannungswahl und die Ladeautomatik der Schaltung mit einem IC als 5 V-Festspannungsregler, z. B. Typ 7805, und den in der Schaltung eingesetzten Doppelzeitgeber-Schaltkreisen, z. B. vom Typ NE 556 in Verbindung mit zwei Relais auf einfache und funktionssichere Weise hergestellt ist,
    2. 4.2 der Unterspannungs-Einschaltschutz in der Schaltung mit zwei Dioden und zwei Widerständen hergestellt wird, in der Weise, daß durch die Dimensionierung zweier Spannungsteiler das eine Relais unter 7 bis 8 V und das andere Relais unter 17 bis 18 V nicht anzieht,
    3. 4.3 bei Erreichen der einstellbaren Ladeschlußspannungen das eine Relais bei 14 V abschaltet (einstellbar durch ersten Spannungsteiler) und das andere Relais bei 28 V abschaltet (einstellbar durch zweiten Spannungsteiler),
    4. 4.4 die Wechselkontakte der beiden Relais so geschaltet sind, daß auch im Fehlerfall, wenn die Relais gleichzeitig anziehen sollten, kein Kurzschlußstrom zwischen +24 V und M 12 V fließen kann,
    5. 4.5 die Flip-Flop-Schaltung der Umpolautomatik durch Zweifach-Optokoppler angesteuert und zwei parallelgeschaltete Relais mit einem Transistor so geschaltet werden, daß am Wechselkontakt des einen Relais immer der Pluspol und am Wechselkontakt des anderen Relais immer der Minuspol der angeschlossenen Batterie liegt, unabhängig davon, wie die Anschlüsse A1 und A2 mit der Batterie verbunden sind,
    6. 4.6 durch eine besondere Schaltungsanordnung die Stromversorgung der Schaltung bei Netzspannungsausfall über einen Schalttransistor unterbrochen wird und nicht durch eine angeschlossene Batterie aufrechterhalten bleibt.


  5. 5. Batterieladeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem IC als 5 V-Festspannungsregler, z. B. Typ 7805, und einem Zeitgeber-Schaltkreis, z. B. vom Typ NE 555, als Spannungskomparator eine einfache einstellbare Ladeautomatik hergestellt wird, deren Ladespannung mit einem Schalter auf 12 V bzw. 24 V geschaltet und die Abschaltspannungen mit zwei Einstellpotentiometern eingestellt werden können.
  6. 6. Batterieladeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Schaltung ein Transistor in Doppelfunktion als Schalter und Konstanthalter des Ladestroms betrieben wird. Der Ladevorgang wird über einen Schalttransistor ein- bzw. ausgeschaltet und mit einer Leuchtdiode angezeigt.
  7. 7. Batterieladeeinrichtung nach Anspruch 1 und 4.5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umpolautomatik auch elektronisch mit vier Transistoren und vier Widerständen hergestellt werden kann, wobei hier anstelle der Si-Transistoren auch MOS-Feldeffekt- oder SIP-MOS-Leistungstransistoren eingesetzt werden können.
  8. 8. Batterieladeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sich nach einer weiteren Schaltung mit einem IC als Festspannungsregler, einem Zeitgeber-Schaltkreis und einem entsprechend dimensionierten Spannungsteiler eine sehr preiswerte und in guter Präzision arbeitende Ladeautomatik für Kleinbatterien herstellen läßt.
  9. 9. Präzisionsmelde- bzw. Schalteinrichtung in Abwandlung der Schaltung nach Anspruch 8, derart gekennzeichnet, daß anstelle des Festwiderstandes R3 in dem Spannungsteiler ihren Innenwiderstand veränderliche Sensoren, wie Fototransistoren, Fotowiderstände, Heißleiter, Infrarot- Wärmedetektoren usw., angeschlossen werden können, die so über ein in den Ausgangskreis des Zeitgeber-IC eingeschaltetes Relais sehr genau bestimmte Zustände signalisieren oder Schaltfunktionen auslösen.






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