CH497804A - Spannungsregeleinrichtung für batteriegespeiste Geräte - Google Patents

Description

  
 



  Spannungsregeleinrichtung für batteriegespeiste Geräte
Die Erfindung betrifft eine   Sp annungsregeleinrich-    tung mit einem Regler und einer Regelstrecke für batteriegespeiste elektronische Geräte.



   Spannungsregeleinrichtungen dieser Art für batteriegespeiste elektronische Geräte sind an sich bekannt, sei es, dass die Regelung von Hand erfolgt, sei es, dass sie automatisch durch einen elektronischen Regler vorgenommen wird. Diese Regeleinrichtungen hatten aber bisher stets den schwerwiegenden Nachteil, dass sie falsche bzw. unbrauchbare Ergebnisse zeitigten, wenn die Batteriespannung unter einen Minimalpegel des Regelbereiches der Automatik absinkt.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diesen Nachteil zu vermeiden.



   Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass dem Regler ein Schwellwertschalter zugeordnet ist, der derart ausgebildet ist, dass er die geregelte Ausgangsspannung mit der Batteriespannung vergleicht und den Regler abschaltet, sobald die Batteriespannung einen Minimalpegel unterschreitet.



   Damit ist eine Regeleinrichtung geschaffen, die es ermöglicht, je nach Betrag der Regelgrösse am Eingang oder der Belastung am Ausgang eines von zwei am Ausgang möglichen Niveaus der Regelgrösse einzustellen.



  Welches der beiden Niveaus vorliegt, hängt dabei von einem im Regler festgelegten Schwellwert ab, durch den über das jeweils einzustellende Niveau entschieden wird.



  Hat insbesondere das eine Niveau den Wert 0, dann ist die Regelgrösse somit entweder stationär 0 oder auf einem endlichen Wert stationär geregelt.



   Eine solche Regeleinrichtung ist z. B. dann vorteil haft, wenn elektronische Messgeräte aus Batterien gespeist werden, wenn also die Eingangsgrösse schwanken kann. Schaltet man nämlich diese Regeleinrichtung zwischen Batterie und Messgerät, dann kann das Gerät nur mit der richtigen Betriebsspannung oder gar nicht benutzt werden. Die Überwachung des Betriebszustandes der Batterie entfällt dadurch und Fehlmessungen sind ausgeschlossen.



   In einer vorteilhaften Verwendung der Erfindung ist die Spannungsregeleinrichtung in einem Messgerät angeordnet, in dem die Betriebsspannung durch einen Taster im Messkopf nur für die Zeitdauer der Messung auf den Messfühler geschaltet ist.



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben; es zeigen
Fig. 1 eine Spannungsregeleinrichtung im Blockschaltbild,
Fig. 2 eine elektrische Schaltung der Spannungsregeleinrichtung,
Fig. 3 ein Temperaturmessgerät mit der Regeleinrichtung in schematischer Darstellung.



   Bei einer Spannungsregeleinrichtung nach Fig. 1 wird die Eingangsspannung U1 auf einer Serienregelstrecke S durch den Regler R so geregelt, dass an Punkt 1 eine konstante Spannung   U    anliegt. Diese Spannung wird bei Punkt 2 als Schwellspannung an einen Schwellwerteingang Ts eines Schmitt-Triggers T gegeben, während an dessen Messwerteingang Tm die Spannung U1 von Punkt 4 liegt. Der Schmitt-Trigger vergleicht eine der Eingangsspannung U, proportionale Teilspannung mit U2. Wenn diese Teilspannung unterhalb des   Schwdl-    wertes U2 liegt, kippt der Schmitt-Trigger und verstellt momentan den Regler R so, dass dieser durch die Regelstrecke S die Spannung   U    abschaltet.



   In Fig. 2 sind zunächst die gleichen Bausteine R, S und T wie in Fig. 1 verwendet. Zusätzliche Einzelheiten kommen jedoch hinzu. So sorgt eine Diode D2 zwischen Schwellwertschalter T und Regler R dafür, dass T nur dann auf R einwirkt, wenn T gekippt ist. Weiterhin besitzt die Regelstrecke S eine gleichspannungssperrende und Impulse übertragende Serieanordnung aus einer Diode D1 und einer Kapazität   Ct    im Nebenschluss. Dadurch entsteht beim Einschalten der Anordnung ein Impuls, der für eine kurze Zeit die Referenzspannung an Regler und Schwellwertschalter erzeugt und damit die Anordnung in Betrieb setzt. Der Vorteil der Verwendung einer nur Impulse übertragenden Verbindung zwischen S und R besteht darin, dass sich die Anordnung  nicht mehr einschalten kann, nachdem sie sich selbst ausgeschaltet hat.

  Sie kann also nur durch erneutes Anlegen der Versorgungsspannung U1 wie der eingeschaltet werden.



   Die Funktion der Bausteine R, S und T wird nachstehend beschrieben:
Der Regler R ist ein elektronischer Serienregler. Er erzeugt eine Referenzspannung an   R2    mit Hilfe in Durchlassrichtung betriebener Silizium-Dioden D4 und   D,    die einen geringen differentiellen Innenwiderstand haben. Die Messspannung für die Regelstrecke, die der Ausgangsspannung   U    proportional ist, wird am Spannungsteiler   R11 -    P1 - R4 - R3   / /    R15 bei P1 abgenommen - der NTC-Widerstand R15 dient dabei zur Kompensation des Temperaturganges der Referenzspannung. Ein Transistor T1 vergleicht Mess- und Referenzspannung, verstärkt die Abweichung so, dass bei einer Vergrösserung der Ausgangsspannung U2 sein Kollektorstrom sinkt. Der Sollwert kann hierbei mit dem Potentiometer P1 eingestellt werden.



   Ein Transistor T5 der Regelstrecke S wird durch den Kollektor des Transistors T1 über R5 an der Basis angesteuert und wirkt seinerseits auf einen Transistor T2, der als Längswiderstand die Ausgangsspannung   U    korrigiert. Durch einen Gleichspannungsverstärker aus den npn- und pnp-Transistoren   T;    und   T2    wird die Rückwirkung der schwankenden Eingangsspannung   Ut    auf die Regelgüte soweit vermindert, dass eine Vorregelung auch bei grossem Spannungshub von   Ut    nicht benötigt wird. Die Kollektor-Basisstrecke des Transistors T, ist zur Vermeidung von HF-Instabilitäten mit einem Kondensator   C2    überbrückt.

  Die Regelung kann durch eine Störgrössenaufschaltung über Spannungsteiler   R9    - P3  R2 und   Rlo    - R2 für den Emitter von T1 noch weiter verbessert werden.



   Der Schwellwertschalter T arbeitet nach dem Prinzip des Schmitt-Triggers als Spannungsdiskriminator.



  R8 stellt dabei den   Schweliwerteingang    Ts, R12 den Messwerteingang Tm von Fig. 1 dar. Transistor T4 ist leitend, solange ein an   P    liegender Teil Um der Messspannung U1 grösser ist als eine über R8 -   R;    - R13 der Spannung   U    proportionale Schwellspannung Us an R1. Es wird hier also aus   schaltungstechnischen    Gründen nicht wie in Fig. 1   U    mit einem Teil U1 verglichen, sondern ein Teil Us von U2 mit dem Teil Um von U1. Das Ergebnis ist jedoch das gleiche wie in einer Anordnung nach Fig. 1.



   Beim Unterschreiten des Schwellwertes Us durch Um an P2 wird Transistor   T,    über die Kopplung   Rt     T4 - R8 -   R;    -   R15    über RG leitend. Dadurch   kippt    der Trigger in bekannter Weise und sperrt Transistor T4.



  Über die Diode D2, deren Strom nur durch die Anordnung R13 - R3 / / R15 begrenzt wird, wird der Arbeitspunkt des Transistors T1 und damit der Sollwert des Reglers R soweit und solange verstellt, dass die Ausgangsspannung U2 verschwindet. Wenn die Spannung Um an   P    unterhalb des Abschaltschwellwertes Us bleibt, lässt sich die Ausgangsspannung nicht mehr durchschalten. Wenn sich die Spannung U1 jedoch wieder vergrössert, entsteht beim Einschalten über die Diode   Dr    durch die Kapazität C1 ein Schaltimpuls, der die Regelung erneut in Betrieb setzt. Eine Schalthysterese zwischen Abschalt- und Einschaltschwellwert von U1 besteht nicht, da die Versorgungsspannung des Triggers bei Abschaltung immer mitgeschaltet wird, während die Steuerspannung bestehen bleibt und der Trigger deshalb sofort in die Ausgangslage zurückkippt.



   Eine vorteilhafte Anwendung eines bistationären Reglers in einem Messgerät, beispielsweise einem Temperaturmessgerät, zeigt Fig. 3. Ein Messwertgeber M, der einen der Brückenwiderstände B einer Messbrücke MB enthält und bei solchen Geräten im allgemeinen räumlich getrennt wird vom Messgerät, ist über ein Kabel mit diesem verbunden. Um den Verbrauch einer Batterie Q auf die reine Messzeit zu beschränken, wird eine Spannungsregelung U durch einen Taster T am Messwertgeber M nur während der Messzeit eingeschaltet. Es stellt sich bei Einschaltung sofort die Nennspannung für das Messgerät ein und das Gerät ist ohne weitere Kontrolle betriebsbereit.

 

   PATENTANSPRUCH 1
Spannungsregeleinrichtung mit einem Regler und einer Regelstrecke für batteriegespeiste elektronische Geräte, dadurch gekennzeichnet, dass dem Regler ein Schwellwertschalter zugeordnet ist, der derart ausgebildet ist, dass er die geregelte Ausgangsspannung mit der Batteriespannung vergleicht und den Regler abschaltet, sobald die Batteriespannung einen Minimalpegel unterschreitet.



      PATENTANSPRUCH II   
Verwendung der Einrichtung nach dem Patentanspruch I in einem Messgerät, in dem die Betriebsspannung durch einen Taster im Messkopf nur für die Zeitdauer der Messung auf den Messfühler geschaltet ist. 

Claims (1)

1. UNTERANSPRUCH

   Spannungsregeleinrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeiclmet, dass die Regelstrecke eine gleichspannungssperrende und Impulse übertragende Serieanordnung aus einer Diode und einer Kapazität als Nebenschluss besitzt.