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Dokumentenidentifikation DE69728034T2 11.11.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000880813
Titel ELECTRONISCHES GERÄT (INSBESONDERE UHRENEINHEIT) MIT EINER AKKULATORLADEVORRICHTUNG MIT PHOTOVOLTAISCHER ZELLE
Anmelder Asulab S.A., Marin, CH
Erfinder SAURER, Eric, CH-2022 Bevaix, CH;
FARINE, Pierre-Andre, CH-2003 Neuchâtel, CH
Vertreter Sparing · Röhl · Henseler, 40237 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 69728034
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, IT, LI
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 17.02.1997
EP-Aktenzeichen 979021359
WO-Anmeldetag 17.02.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/CH97/00052
WO-Veröffentlichungsnummer 0009730503
WO-Veröffentlichungsdatum 21.08.1997
EP-Offenlegungsdatum 02.12.1998
EP date of grant 10.03.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.11.2004
IPC-Hauptklasse H02J 7/35

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät, das einen Akkumulator für elektrische Energie, Anzeigemittel, die von dem Akkumulator gespeist werden, sowie eine Ladevorrichtung, die mit einer für das Laden des Akkumulators bestimmten Stromquelle mit photovoltaischer Zelle versehen ist, umfasst.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein elektronisches Zeitmessgerät, insbesondere eine Uhr oder einen Wecker, die bzw. der eine solche Ladevorrichtung umfasst.

Die Anwendungen der Erfindung sind jedoch nicht auf den Uhrmachereibereich beschränkt, sondern können jedes elektronische Gerät betreffen, das einen Akkumulator für elektrische Energie und eine für das Laden des Akkumulators bestimmte Stromquelle mit photovoltaischer Zelle umfasst, zum Beispiel einen elektronischen Taschen- oder Tischrechner, einen Funksender oder -empfänger, ein Infrarotsignalfernsteuerungsgerät, einen Sensor, und im grossen ganzen jedes Gerät mit autonomer elektrischer Speisung und jede Vorrichtung, die elektrische Energie, welche durch Solarzellen erzeugt wird, speichert.

Gegenwärtig tendiert man dazu, die stromsparenden Geräte bei einer möglichst niedrigen Versorgungsspannung funktionieren zu lassen, und zwar in der Grössenordnung von 1,0 bis 1,5 V, was eine gegenwärtige untere Grenze für das gute Funktionieren gewisser elektronischer Bestandteile darstellt. Die gegenwärtig für das Speisen dieser Vorrichtungen bevorzugten photovoltaischen Zellen, ob sie vom photochemischen Typ oder vom Halbleitertyp sind, liefern jedoch im allgemeinen nur eine niedrigere Spannung, typischerweise in der Grössenordnung von 0,3 bis 0,5 V, so dass es nötig ist, wenigstens drei dieser Zellen in Reihe zu schalten (siehe zum Beispiel die Publikation GB-A-2 149 942). Diese Zellen sind im allgemeinen auf einer sichtbaren Seite des Geräts nebeneinander angeordnet, um von den gleichen Beleuchtungsbedingungen zu profitieren. Eine solche Vorrichtung kann Nachteile aufweisen. Einerseits ist in den miniaturisierten Geräten die Herstellung einer Einheit mit mehreren kleinen Zellen kostspieliger als diejenige einer einzigen grösseren Zelle. Andererseits sind auf Gegenständen, für welche das ästhetische Aussehen wichtig ist, wie im Uhrmachereibereich, die Trennungslinien zwischen den nebeneinander angeordneten Zellen oft störend, und sie würden verschwinden, wenn man eine einzige Zelle oder eventuell zwei einander überlagerte, quasi durchsichtige Zellen, wie im Dokument WO 93/19405 beschrieben, verwenden könnte.

In der Anwendung für eine Armbanduhr weist eine Quelle, die aus mehreren nebeneinander angeordneten und in Reihe geschalteten photovoltaischen Zellen zusammengesetzt ist, ferner den Nachteil auf, dass sie auf einen Schatteneffekt durch die Kleider reagiert: wenn zum Beispiel ein Kleidungsstückärmel eine der Zellen verdunkelt, sinkt die Spannung dieser letzteren stark, und somit kann die Ausgangsgesamtspannung der Gesamtheit der Zellen auf einen Wert sinken, der ungenügend ist, um den Akkumluator zu laden.

Aus einem Artikel von Frank-André Rittenbruch, der mit "Solar Akkulader mit nur einer Solarzelle" betitelt ist und in der Zeitschrift "Elektronik", Vol. 39, Nr. 9 vom 27. April 1990, Seiten 150 und 151 publiziert ist, kennt man eine Ladevorrichtung, die eine einzige photovoltaische Zelle umfasst, um einen Ni-Cd-Akkumulator zu laden. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass sie Strom verbraucht, auch wenn der Akkumulator vollständig geladen ist. Übrigens muss man darauf achten, dass der Akkumulator nie vollständig entladen ist, sonst kann die Ladevorrichtung nicht von selbst wieder starten.

In der Patentanmeldung DE-A-29 00 622 wird eine Vorrichtung beschrieben, die fähig ist, einen Akkumulator mittels einer Solarzelle, deren Ausgangsspannung kleiner ist als die Spannung über den Anschlussklemmen des Akkumulators, dank eines Spannungsumsetzers, der eine Induktivität und eine zwischen die Stromquelle und den Akkumulator in Reihe geschaltete Diode umfasst, zu laden. Die Verbindungsstelle zwischen der Induktivität und der Diode wird zyklisch durch einen Transistor, der von einer monostabilen Vorrichtung gesteuert wird, mit der Erde verbunden. Diese Vorrichtung empfängt ein Eingangssignal, das von einem Widerstandsphotosensor herkommt, der die Beleuchtung misst, welcher die Solarzelle ausgesetzt ist. Wenn die Beleuchtung zunimmt, nimmt die Zeitkonstante der monostabilen Vorrichtung zu, was den Ladewiderstand der Solarzelle vermindert, um sie zu optimieren.

Die so beschriebene Vorrichtung läuft jedoch das Risiko, mehr Energie zu verbrauchen als sie erzeugt, wenn die Beleuchtung der Zelle relativ gering ist, was schliesslich zu einem Entladen des Akkumulators führen kann. Ferner ist es schwierig, ihre Funktionsweise zu optimieren, da die Beleuchtungsantwortmerkmale der Solarzelle und des Hellwiderstands im allgemeinen verschieden sind. Andererseits ist das Vorhandensein des Hellwiderstands als zusätzliches äusseres Element wegen dem Platz, der für ihn reserviert werden muss, den Herstellungskosten, sowie dem Risiko, anders als die Solarzelle beleuchtet zu werden, in mehrfacher Hinsicht, insbesondere auf einer Uhr, unvorteilhaft.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die obenerwähnten Nachteile zu vermeiden, indem sie eine wirksame, einfache, wenig kostspielige und vorteilhaft für ein Zeitmessgerät, insbesondere eine Uhr, anwendbare Vorrichtung liefert.

Ein besonderes Ziel besteht darin, die Ladevorrichtung derart anzuordnen, dass sie extrem wenig Energie verbraucht, wenn der Akkumulator wenig geladen ist und die photovoltaische Zelle nur wenig beleuchtet oder gar nicht beleuchtet wird.

In der Anwendung der Vorrichtung für ein elektronisches Zeitmessgerät besteht ein weiteres besonderes Ziel darin, die Vorrichtung mit den Energieverbraucherschaltungen der Uhr zu verbinden, um zu vermeiden, dass der Akkumulator sich übermässig entladet.

Gemäss der Erfindung ist ein elektronisches Gerät, wie es im Anspruch 1 spezifiziert ist, vorgesehen.

Diese Kombination ist besonders vorteilhaft, weil sie eine zusätzliche Induktionsspule für den Spannungsvervielfacher vermeidet. Nun ist diese Spule der einzige relativ platzraubende und schwere Bestandteil dieses letzteren, während die anderen Bestandteile in einer integrierten Schaltung realisiert werden können. Das Weglassen einer Spule vereinfacht auch die Montage des Geräts. Insbesondere kann die Spule dann, wenn die Anzeigemittel einen Motor umfassen, einen Teil dieses Motors bilden.

Vorzugsweise umfasst die Ladevorrichtung Steuermittel, die derart angeordnet sind, dass sie den Spannungsvervielfacher in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der Stromquelle und in Abhängigkeit von einem Ladezustand des Akkumulators ein- und ausschalten.

Somit kann das Funktionieren der Ladevorrichtung auf die günstigen Perioden, während denen die Spannung der photovoltaischen Stromquelle ausreichend ist, um das wirkliche Laden des Akkumulators zu ermöglichen, und einzig wenn es nötig ist, insbesondere um ein Überladen, das die Lebensdauer des Akkumulators vermindern würde, zu vermeiden, beschränkt werden.

Es ist möglich, als Stromquelle eine einzige photovoltaische Zelle zu verwenden, die eine Spannung liefert, die nur ein Bruchteil der normalen Spannung über den Anschlussklemmen des Akkumulators ist. Gegebenenfalls kann man auch eine Stromquelle verwenden, die wenigstens zwei photovoltaische Zellen umfasst, die in Reihe geschaltet sind, jedoch zusammen eine Spannung liefern, die kleiner als die Spannung über den Anschlussklemmen des Akkumulators sein kann.

Die Kombination einer Ladevorrichtung, wie weiter oben definiert, mit einem elektronischen Zeitmessgerät ist besonders deshalb vorteilhaft, weil sie ermöglicht, eine einzige photovoltaische Zelle zu verwenden, auch wenn diese Zelle eines Typs ist, der eine relativ niedrige Ausgangsspannung hat. Dies ermöglicht, die weiter oben dargestellten Nachteile in bezug auf das ästhetische Aussehen und in bezug auf die Herstellungskosten zu vermeiden. Dies erleichtert auch die Verwendung einer praktisch durchsichtigen und unsichtbaren Zelle, die vorzugsweise die gesamte Fläche der Anzeigemittel auf derjenigen Seite, auf der diese letzteren sichtbar sind, bedeckt und den Konstrukteur in bezug auf die Wahl des äusseren Aussehens des Zifferblatts und des Zeitmessgeräts im allgemeinen völlig frei lässt.

Die obenerwähnten Steuermittel der Ladevorrichtung können mit den herkömmlichen elektronischen Mitteln des Zeitmessgeräts kombiniert werden, um Energie zu sparen, wenn der Ladezustand des Akkumulators niedrig ist, insbesondere durch Blockieren der Speisung der Anzeigemittel und/oder der Zeitmessmittel in Abhängigkeit von einem oder mehreren Entladegrenzzuständen des Akkumulators, bei gleichzeitigem Ausschalten des Spannungsvervielfachers.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die einzig als Beispiel gegeben ist und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gemacht ist, in denen:

1 eine teilweise schematische Schnittansicht einer Uhr ist, die mit einem elektrischen Akkumulator und mit einer Ladevorrichtung mit Spannungsvervielfacher gemäss der Erfindung ausgerüstet ist;

2 ein Blockschema der elektrischen Schaltungen der Uhr ist, und

3 schematisch eine vorteilhafte Ausführungsform des Spannungsvervielfachers darstellt.

Die Uhr 1, welche schematisch auf 1 dargestellt ist, umfasst ein Gehäuse 2, auf dem ein Glas 3 beispielsweise über eine Dichtung 4 befestigt ist. Auf herkömmliche Weise kann ein Benutzer durch das Glas 3 hindurch Anzeigemittel sehen, die ein Zifferblatt 5 und Zeiger 6 und 7 umfassen, die sich über dem Zifferblatt verlagern. Eine photovoltaische Zelle 8 ist zum Beispiel zwischen den Zeigern und dem Glas 3 angeordnet, gegen welches sie durch einen Ring 9 anliegend gehalten wird, der sich auf dem Zifferblatt 5 abstützt. In diesem Beispiel handelt es sich um eine durchsichtige photovoltaische Zelle, deren Natur und deren Anordnung in der Publikation WO 93/19405 beschrieben sind. Diese Zelle bedeckt vollständig die Anzeigemittel, und dank ihrer Durchsichtigkeit hat sie keinen Einfluss auf das Ablesen der Zeit und das Aussehen des Zifferblatts. Wenn sie Licht erhält, variiert ihre Ausgangsspannung je nach Beleuchtung ungefähr zwischen 0,3 und 0,5 V. Es ist festzuhalten, dass die Zelle 8 auch auf dem Zifferblatt 5 angeordnet sein könnte oder dass sie das Zifferblatt bilden könnte. In diesem Fall könnte man eine lichtundurchlässige Zelle, insbesondere aus Silizium, verwenden.

Unterhalb des Zifferblatts 5 enthält das Gehäuse 2 insbesondere ein elektronisches Uhrwerk 10 und einen Akkumulator für elektrische Energie 11. In diesem Beispiel handelt es sich um einen chemischen Akkumulator, vorzugsweise des Lithiumionen-Typs, dessen Betriebsspannung zwischen 1,0 und 1,5 V liegt. Es ist jedoch festzuhalten, dass die vorliegende Erfindung auch mit anderen Typen elektrischer Akkumulatoren und elektrochemischer Kapazitäten, insbesondere den Superkondensatoren, verwendbar ist. Die Elektroden der photovoltaischen Zelle 8 sind über zwei Leiter 12, wovon ein einziger auf 1 dargestellt ist, an die elektrischen Schaltungen angeschlossen, welche sich unter dem Zifferblatt 5 befinden.

Unter Bezugnahme auf 2 umfassen die Anzeigemittel der Uhr 1 einen Schrittmotor 13, der die Zeiger 6 und 7 antreibt, indem er die durch den Akkumulator 11 gelieferte Energie benutzt. Der Motor 13 wird durch eine herkömmliche zeitmessende integrierte Schaltung 20 gesteuert, die einen beispielsweise durch einen Quarzresonator gesteuerten Oszillator 21 und eine elektronische Einheit 22 umfasst, die eine Teilerschaltung und Speicher umfasst und einer Steuerschaltung 23 des Motors zugeordnet ist. Das Ausgangssignal des Oszillators 21 wird durch die Einheit 22 verarbeitet, die in geeigneter Weise die Steuerschaltung 23 steuert, um mittels der Zeiger 6 und 7 auf dem Zifferblatt 5 die Zeit anzuzeigen. Um die Spannung VDD über den Anschlussklemmen des Akkumulators 11 zu überwachen, umfasst die integrierte Schaltung 20 ferner eine Überwachungsschaltung 24, die diese Spannung mit einer oder mehreren Grenzspannungen vergleicht und entsprechend ein numerisches Signal EOL liefert, das verschiedene Werte annehmen kann, die anzeigen, dass sich das Spannungsniveau des Akkumulators oberhalb oder unterhalb dieser verschiedener Grenzen befindet. Die Schaltungen dieser Art, die manchmal "end of life" genannt werden und dazu bestimmt sind, anzuzeigen, ob eine Batterie das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, sind im Uhrmachereibereich gut bekannt.

Die Ladevorrichtung des Akkumulators 11 umfasst zusätzlich zu der photovoltaischen Zelle 8 einen DC/DC-Wandler, der von einem Spannungsvervielfacher 26 gebildet wird und durch einen zusätzlichen statischen Block 27 gesteuert wird. Der Spannungsvervielfacher 26 empfängt den Ausgangsgleichstrom der photovoltaischen Zelle 8 bei variabler Spannung USC. Wenn er eingeschaltet ist, vervielfacht er diese Spannung beispielsweise um einen Faktor, der je nach seiner Anordnung zwischen 2 und 4 liegt, um eine Ausgangsspannung zu liefern, die grösser als die existierende Spannung VDD des Akkumulators 11 ist.

Der zusätzliche statische Block 27 umfasst einen statischen Komparator 28, eine Logikeinheit 29 und eine Umschalteinheit 30, wobei diese drei Elemente von der Spannung VDD des Akkumulators gespeist werden. In diesem Beispiel umfasst der statische Komparator 28 vorzugsweise einen CMOS-LV-Inverter- oder -Folgerschalter, der eine Umschaltspannung aufweist, die auf 0,4 V eingestellt ist. Dieser Wert wird entsprechend den Spannungsmerkmalen der Zelle 8 gewählt. Er wird durch die geometrischen Abmessungen des Paars Transistoren des p-Kanal bzw. n-Kanal Typs des Inverters bestimmt. Der Komparator 28 empfängt als Eingangssignal die Ausgangsspannung USC und, je nachdem ob diese Spannung kleiner oder grösser als die Umschaltspannung ist, liefert er der Logikeinheit 29 ein binäres Ausgangssignal VSC, das den Wert 1 hat, wenn USC < 0,4 V ist, und das den Wert 0 hat, wenn USC > 0,4 V ist. Es ist festzuhalten, dass der statische Komparator 28 durch andere Vergleichsschaltungen mit äquivalenter Wirkung ersetzt werden kann. Er hat jedoch den Vorteil, dass die Anwendung einer Referenzspannungsquelle vermieden werden kann.

Die Logikeinheit 29 empfängt die Signale VSC und EOL und liefert in Abhängigkeit von ihren Zuständen der Umschalteinheit 30 gemäss logischen Regeln, die weiter unten beschrieben werden, binäre Ausgangssignale CONV, OSC und DRIVE. Diese Signale steuern elektronische Umschalter in der Einheit 30, um dem Spannungsvervielfacher 26, der Einheit des Oszillators 21 und der Einheit 22, bzw. der Steuerschaltung 23 des Motors 13 die Spannung VDD zu liefern.

In einer auf 2 dargestellten Ausführungsform vergleicht die Überwachungseinheit 24 die Spannung VDD des Akkumulators 11 mit einem einzigen Grenzwert, zum Beispiel 1,0 V, d. h., dass ihr Ausgangssignal EOL ein binäres Signal ist. Die beiden am Eingang der Logikeinheit 29 vorhandenen binären Signale VSC und EOL können also vier mögliche Kombinationen aufweisen, die den vier Situationen A bis D entsprechen; welche in der Tabelle I dargestellt sind, die die Werte zeigt, welche diese Schaltung den Signalen CONV, OSC und DRIVE in jeder Situation zuteilt. Der Wert 1 stellt das Einschalten des entsprechenden Elements dar, und der Wert 0 das Ausschalten.

Tabelle I

Man bemerkt, dass der Wandler oder Spannungsvervielfacher 26 erst eingeschaltet wird, wenn die Zelle 8 eine Spannung liefert, die grösser oder gleich 0,4 V ist. Mit dem hier verwendeten Akkumulatortyp besteht kein Risiko des Überladens, denn die Spannung über den Anschlussklemmen des völlig geladenen Akkumulators steigt bis nahezu 2 V, ein Wert, der durch die Spannung der Zelle nach Vervielfachung nicht erreicht werden kann.

Unterhalb eines Grenzwerts von 1,0 V über den Ausschlussklemmen des Akkumulators 11 werden die Zeitmessschaltungen 21 und 22, sowie die Anzeigemittel 23 und 13 ausgeschaltet, um Energie zu sparen. Diese Grenze wird derart gewählt, dass zwischen 10% und 20% der Akkumulatorladung bewahrt wird, um die Ladevorrichtung noch funktionieren lassen zu können, wenn die Zelle 8 nach einer langen Dunkelperiode, die je nach Wert des Selbstentladestroms des Akkumulators bis ein Jahr dauern kann, erneut Licht empfängt.

Die Zeichen * in der Kolonne OSC zeigen die Möglichkeit einer Variante an, in der die Überwachungsschaltung 24 auf der Entladekurve des Akkumulators 11 zwei unterschiedliche Grenzspannungen überwacht, zum Beispiel eine erste Grenze bei 1,1 V und eine zweite Grenze bei 1,0 V. Das Signal EOL ist dann ein Signal mit mehreren Bits. In diesem Fall gibt die Logikeinheit 29 in einem ersten Entladestadium, in dem sich die Spannung zwischen 1,1 und 1,0 V befindet, dem Signal DRIVE den Wert 0, um die Elemente 23 und 13, die am meisten Strom verbrauchen, auszuschalten, d. h. dass die Anzeige gestoppt wird. Die Zeitmessschaltungen 21 und 22 funktionieren hingegen weiterhin, damit die Uhr die genaue Uhrzeit beibehält, wenn der Akkumulator wieder aufgeladen wird. Erst wenn die Spannung VDD unter 1,0 V sinkt, geht das Signal OSC auf 0 über, um die Zeitmessschaltungen zu stoppen. Die Restladung des Akkumulators ist jedoch ausreichend, um die Ladevorrichtung zu speisen, wenn die photovoltaische Zelle 8 erneut beleuchtet wird.

Es ist festzzuhalten, dass die Überwachungsschaltung 24 durch das Signal EOL auch anzeigen kann, dass das Ladungsniveau des Akkumulators 11 sehr hoch ist. Die Logikeinheit 29 kann dann durch das Signal CONV den Spannungsvervielfacher 26 ausschalten, um den Akkumulator zu schonen.

3 illustriert eine bekannte Ausführungsform des Gleichspannungsvervielfachers 26, der einen elektronischen Schalter 32, welcher zwischen einem Knotenpunkt 33 und der Masse mit dem Akkumulator 11 parallelgeschaltet ist, und eine Schottky-Diode 34 umfasst, die zwischen den Knotenpunkt 33 und den Akkumulator in Serie geschaltet ist, während eine Induktivität 35 zwischen den Knotenpunkt 33 und die Eingangsklemme 36 in Serie geschaltet ist, welche die Spannung USC von der photovoltaischen Zelle 8 empfängt. Der Schalter 32 wird periodisch durch eine Steuerschaltung 37 geöffnet und geschlossen, die durch ein Freigabesignal EN CONV betätigt wird, welches von der Umschalteinheit 30 herkommt. Bei jedem Öffnen des Schalters 32 ladet der auf die Induktivität 35 zurückzuführende, bei hoher Spannung induzierte Strom den Akkumulator 11 auf. Der Schalter 32 und seine Steuerschaltung 37 können zum Beispiel mittels einer Schaltung des MAX 631 Typs der Gesellschaft Maxim ausgeführt werden.

Ein vorteilhafter Aspekt dieses Spannungsvervielfachers besteht darin, dass er als Induktivität 35 die Induktionsspule des Stators des Schrittmotors 13 verwendet, welcher normalerweise dazu bestimmt ist, Anzeigemittel der Uhr anzutreiben. Da dieser Motor nur während kurzen Augenblicken für die Anzeige funktioniert, ist es möglich, seine Spule ausserhalb dieser Augenblicke, d. h. meistens, an den Spannungsvervielfacher 26 anzuschliessen. Man vermeidet somit, der Uhr eine Spule beizufügen, welche ein relativ schweres und voluminöses Element ist, um die Vorrichtung gemäss der Erfindung auszuführen. Vor und nach der Spule liegen dann elektronische Umschaltvorrichtungen 38 und 39, die derart angeordnet sind, dass sie die Spule in Abhängigkeit von Steuersignalen X, die von der Steuerschaltung 23 herkommen, abwechslungsweise an den Spannungsvervielfacher 26 und an die Schaltung des Motors 13 anschliessen. Es ist festzuhalten, dass die Vorrichtung 39 dank des Vorhandenseins der Diode 34 nicht in allen Fällen nötig ist.

Anstelle der Statorspule des Motors 13 könnte die Ladevorrichtung auch jede andere Spule verwenden, die bereits in einer anderen Vorrichtung des Zeitmessgeräts vorhanden ist, insbesondere eine Alarmvorrichtung, einen Spannungstransformator, der dazu besimmt ist, beispielsweise ein elektrolumineszentes Organ zu speisen, oder eine Spule, die mit einem piezoelektrischen Motor parallelgeschaltet ist.

Die Verwendung der Spule des Motors oder einer anderen Vorrichtung als Induktivität 35 des Spannungswandlers ermöglicht eine leichte, wenig platzraubende und wenig kostspielige Konstruktion, die somit gut für die Ohrenanwendungen geeignet ist, weil die anderen Bestandteile des Wandlers leicht in einer einen statischen Block 27 umfassenden integrierten Schaltung enthalten sein können, insbesondere in der weiter oben beschriebenen integrierten Schaltung 20.

Es ist zu bemerken, dass sich die Anwendungen der Erfindung nicht auf den Fall der photovoltaischen Zellen des photochemischen Typs beschränken, sondern sich auch auf jeden anderen Typ erweitern, insbesondere auf Zellen aus monokristallinem oder polykristallinem amorphem Silizium.


Anspruch[de]
  1. Elektronisches Gerät (1), das einen Akkumulator (11) für elektrische Energie, Anzeigemittel (6, 7, 13, 23), die von dem Akkumulator gespeist werden, sowie eine Ladevorrichtung, die mit einer für das Laden des Akkumulators (11) bestimmten Stromquelle mit photovoltaischer Zelle (8) versehen ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung einen Spannungsvervielfacher (26) umfasst, der zwischen die Stromquelle und den Akkumulator in Reihe geschaltet ist und eine Induktivität (35) enthält, die aus einer Spule gebildet ist, die einen Teil der Anzeigemittel oder einer anderen Vorrichtung des Geräts bildet.
  2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigemittel einen Motor (13) umfassen und dass die Spule einen Teil des Motors bildet.
  3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung Steuermittel (24, 27) umfasst, die so angeordnet sind, dass sie den Spannungsvervielfacher in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung (USC) der Stromquelle (8) mit photovoltaischer Zelle ein- und ausschalten.
  4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (24, 27) ausserdem so angeordnet sind, dass sie die Speisung der Anzeigemittel (6, 7, 13, 23) blockieren, wenn der Ladezustand des Akkumulators unter einem ersten Grenzzustand liegt.
  5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es Zeitmessmittel (21, 22) umfasst, die von dem Akkumulator gespeist werden, und dass die Steuermittel (24, 27) ausserdem so angeordnet sind, dass sie die Speisung der Zeitmessmittel (21, 22) blockieren, wenn der Ladezustand des Akkumulators unter dem ersten Grenzzustand oder unter einem zweiten Grenzzustand liegt.
  6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle (8) eine oder mehrere photovoltaische Zellen umfasst, die merklich durchsichtig sind und sich vor den Anzeigemitteln auf derjenigen Seite erstrecken, auf der diese sichtbar sind.
  7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle (8) eine einzige photovoltaische Zelle umfasst.
  8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle (8) wenigstens zwei photovoltaische Zellen umfasst, die in Reihe geschaltet sind.
  9. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (24, 27) eine Vergleichseinheit (28) umfassen, die so angeordnet ist, dass sie ein analoges Signal, das für die Ausgangsspannung (USC) der Stromquelle (8) repräsentativ ist, empfängt und eine binäres Signal (VSC) liefert, das angibt, ob die Ausgangsspannung oberhalb oder unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt.
  10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinheit (28) ein statischer Komparator ist, der von dem Akkumulator gespeist wird.
  11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Komparator (28) eine CMOS-Inverter- oder -Folgerschalter ist und wenigstens ein Paar komplementärer Transistoren des Typs p bzw. n umfasst, wobei der statische Komparator eine Umschaltspannung besitzt, die durch die geometrischen Abmessungen der Transistoren festgelegt ist.
  12. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (24, 27) eine Spannungsüberwachungsschaltung (24), die am Eingang die Spannung (VDD) über den Anschlussklemmen des Akkumulators empfängt und ein Akkumulatorspannungssignal (EOL) liefert, und eine Logikschaltung (29), die das Binärsignal (VSC) und das Akkumulatorspannungssignal (EOL) empfängt und wenigstens ein Steuersignal (CONV) liefert, um den Spannungsvervielfacher ein oder auszuschalten, umfassen.
  13. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Form eines elektronischen Zeitmessgeräts, insbesondere eine Uhr oder ein Wecker.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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