CZ2002717A3 - Řídicí obvod dynama jízdního kola - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká jízdních kol a zvláště řídicího obvodu proudu z dynama

Dosavadní stav techniky

Do typické výbavy jízdního kola patří dynamo poskytující elektrickou energii pro reflektor, například přední světlomet apod. Zařízení sloužící k řízení činnosti světlometu je například popsáno v japonské patentové přihlášce 5-238447 a v patentové přihlášce 200062523. Podle popsaného zařízení v dřívější publikaci se snímá svorkové napětí akumulátoru a budicí proud dynama se ovládá podle zjištěné hodnoty výstupu snímače, čímž se snižují psychické nároky na jezdce a stabilizuje se jas reflektoru. Podle zařízení, uvedeného v poslední publikaci, se zavádí nabíjecí kondenzátor, přes který se v době, kdy dynamo generuje nízkou hodnotu výkonu, přivádí elektrická energie do reflektoru.

Novější typy jízdních kol jsou často vybavené doplňkovým vybavením poháněným dynamem, mohou to být například akční členy (vystavovací mechanismy) měnící rychlostní stupně v elektricky ovládaných převodových systémech, akční členy určené pro regulaci tlumící síly v elektricky ovládaných suspenzí, indikátor zadních světel pro počítače cyklů (taková zařízení se týkají „elektricky ovládaných jednotek“). Takové elektricky vládané jednotky rozeznávají nestabilní operace, jestliže se budicí napětí v systému dostane pod předem stanovenou hodnotu. Jestliže akční člen sestává z motoru, může nižší budicí napětí působit problémy, například snížit rychlost nebo způsobit neschopnost provozu při běžné rychlosti, přitom u elektricky ovládaného převodového systému může dojít k přerušení operace změn rychlostního stupně, nebo u akčního členu se může elektricky ovládaná suspenze stát nefunkční. Pokud elektricky ovládaná jednotka zahrnuje mikroprocesor, může zde při provozu dojít k chybám. U indikátoru zadního světla může dojít ke snížení svítivosti a tím k zhoršené viditelnosti jízdního kola..

Při dané rychlosti otáčení dynama je napětí při rozsvíceném reflektoru nižší, než když je reflektor vypnutý, což se projevuje zvláště u jízdního kola vybaveného elektricky ovládanou a již popsanou jednotkou, u které se snaha o dosažení stálého napětí stává problémem. Obvyklá a již zmíněná zařízení, která jsou schopná dodávat stabilní elektrický proud do reflektoru, nejsou schopná dodávat stabilní elektrický proud do ostatních elektricky ovládaných jednotek. Výsledkem je nutnost použít zvyšovací transformátor nebo obvod, aby se zajistila stabilní dodávka elektrické energie do elektricky ovládaných jednotek při • · ·· ·· · ·· ·· • · · · · Β Β · · Β · _ ΒΒΒΒΒΒΒΒΒ

- 2 - · ΒΒΒΒΒΒΒΒΒΒ··

Β Β ΒΒΒ ΒΒΒ •ΒΒΒ ΒΒΒΒ ·· Β ·· ΒΒΒΒ rozsvíceném reflektoru, což ovšem přináší u takto vybaveného zařízení zvýšené výrobní náklady.

Podstata vynálezu

Tento vynález se týká řídicího obvodu dynama u jízdního kola, u kterého je činnost reflektoru řízená tak, aby se snížila zátěž akumulátoru. U jednoho provedení tohoto vynálezu se řídicí obvod nabíjení u jízdního kola, který přijímá elektrickou energii z dynama a ovládá činnost reflektoru a napájecího obvodu, zahrnuje spínač reflektoru určeného pro selektivní dodávku proudu z dynama do reflektoru, akumulátor dobíjený dynamem, řídicí obvod reflektoru operativně připojený k prvnímu spínači a k akumulátoru, který ovládá první spínač reflektoru pro přerušovanou dodávku elektrické energie do reflektoru, jestliže napětí akumulátoru klesne pod zvolenou hodnotu. U jiného specifického provedení usměrňovač usměrňuje elektrickou energii přicházející z dynama do akumulátoru, kde řídicí obvod reflektoru ovládá spínač reflektoru s cílem dodávat do reflektoru proud v intervalech, které odpovídají polovině cyklu výstupního napětí dynama. Ovládací obvod reflektoru umožňuje přenos plného výkonu do reflektoru, je-li hodnota napětí akumulátoru větší jak zvolená hodnota.

Přehled obrázků na výkrese

Obr. 1 znázorňuje blokové schéma konkrétního provedení řídicího obvodu dynama podle tohoto vynálezu, obr.2 znázorňuje podrobné schéma konkrétního provedení řídicího obvodu dynama z obr.l, obr. 3 A-B znázorňuje průběh vlnového kmitu zobrazující dodávku napětí do reflektoru dynamem, když je napětí akumulátoru pod zvolenou hodnotou.

Příklady provedení vynálezu

Obr.l znázorňuje blokové schéma konkrétního provedení řídicího obvodu dynama podle tohoto vynálezu. Ovládací obvod dynama zahrnuje dynamo i (DYN) fungující jako generátor, usměrňovači obvod 2 (RECT), akumulátor 3 (ACC) dodávající proud do elektricky ovládané jednotky, reflektor 4 (LMP) a spínač 5 (SW) umístěný mezi dynamem i a reflektorem 4. Dynamo I například zahrnuje náboj dynama umístěný v rámci náboje předního kola. Usměrňovacím obvodem 2 je obvod, který usměrňuje AC výstupní napětí z dynama 1 a

-3 ···· ···· ·· 99

9 9 9 9 9

9 9 9 9 9

9999999 9 9

9 9 9 9

99 9999 zahrnuje diodu apod. Akumulátorem 3 je zařízení, které zahrnuje kondenzátor, tranzistor atd., a ovládá spínání a rozepínání spínače 5 pomocí napět při dobíjení.

Obr.2 znázorňuje podrobné schéma konkrétního provedení obvodu ovládání dynama z obr. 1. Dynamo 1 je spojeno s prvním kondenzátorem Cl a druhým kondenzátorem C2 a první diodou Dl a druhou diodou D2, V tomto obvodu vytváří první a druhý kondenzátor Cl, C2, první a druhá dioda Dl, D2 napětí zdvojující usměrňovači obvod. První kondenzátor Cl je nabíjen v průběhu kladného polovičního cyklu výstupu dynama! a během následující záporné poloviny cyklu se nabíjí druhý kondenzátor C2, a to napětím, které se rovná napětí generovanému dynamem ! plus napětí prvního kondenzátorů Cl· Tímto způsobem může druhý kondenzátor získat vysoké napětí při malé rychlosti. Druhý kondenzátor funguje jako dodavatel energie pro první a třetí polem řízený tranzistor FET1 a FET3.

Třetí dioda D3 sloužící jako usměrňovači obvod je spojená s dynamem 1, přitom její výstup je připojený cestou prvního tranzistoru FET1 k třetímu kondenzátorů C3, který funguje jako dobíječi akumulátor. Hradlo prvního tranzistoru FET1 je připojeno přes první odpor Rl k druhému kondenzátorů C2. V tomto obvodu třetí dioda D3 umožňuje nabíjení třetího kondenzátorů C3 před první tranzistor FET1 výstupem z dynama l· a to pouze v průběhu záporné poloviny cyklu. Tak jak je to u těchto tranzistorů známo, jestliže je potenciál u hradla prvního tranzistoru FET1 vyšší než potenciál zdroje, a to o hodnotu větší než je předem stanovená hodnota (například 2 V), první tranzistor FET1 se sepne. Jelikož napětí druhého kondenzátorů C2 je zavedeno na hradlo prvního tranzistoru FET1, zavedené napětí je dostatečně vysoké dokonce při nízké rychlosti, tak jak to již bylo popsáno, přitom první tranzistor FET1 je v sepnutém stavu stabilizovaný a operace nabíjení třetího kondenzátorů C3 je rovněž stabilizovaná.

Druhý tranzistor FET2, třetí tranzistor FET3 (odpovídající spínači 5 na obr. l)a reflektor 4 jsou sériově připojené k dynamu l· Dioda D5, která je znázorněna v paralelním zapojení s druhým tranzistorem FET2 a dioda D4 znázorněná v paralelním zapojení s třetím tranzistorem FET3, jsou parazitními (pasivními) diodami příslušných tranzistorů FET2,

FET3. Hradlo druhého tranzistoru FET2 je spojené přes druhý odpor R2 s druhým kondenzátorem C2 a hradlo třetího tranzistoru FET3 je připojené k řídícímu obvodu JO Třetí odpor R3 je rovněž paralelně spojený s hradlem třetího tranzistoru FET3.

Pomocí tohoto uspořádání zmíněného obvodu může být potenciál hradla prvního tranzistoru FET1 ovládán řídicím obvodem 10 s cílem řídit nabíjení třetího kondenzátorů C3, přitom potenciál hradla třetího tranzistoru FET3 může být ovládán podle napětí třetího kondenzátorů C3, a to s cílem ovládat operaci sepnuto/rozpojeno třetího tranzistoru FET3.

-4···· ····

Rozpojením druhého tranzistoru FET2 společně s třetím tranzistorem FET3 se může reflektor úplně vypnout.

Nyní bude popsána činnost prvního obvodu. Předpokládá se, že všechny kondenzátory jsou na počátku vybité. Nejprve během kladné poloviny cyklu výstupu dynama prochází proud cestou (1):

(1) : dynamo -» Dl -» Cl -> dynamo

Výsledkem této činnosti je nabíjení prvního kondenzátoru Cl. Napětí na prvním kondenzátoru Cl dosahuje přibližně hodnoty špičkového výstupního napětí 0,6V.

V průběhu následné záporné poloviny cyklu proud proudí opačným směrem cestou (2):

(2) : dynamo —Cl—D2 —C2 —D5 —dynamo

Výsledkem je nabíjení druhého kondenzátoru C2. Proud proudící do druhého kondenzátoru C2 se rovná proudu z dynama 1 plus proud z nabitého prvního kondenzátoru Cl. takto může být druhý kondenzátor C2 adekvátně nabíjen i při nízké rychlosti. Jestliže napětí na druhém kondenzátoru C2 dosáhne hodnoty {(napětí na C3) + (spínací napětí na hradle FETlJjprvní tranzistor FET1 se sepne. Druhý tranzistor FET2 se rovněž sepne. Nyní může proud procházet cestou (3):

(3) : dynamo —> D3 —> FET1 —» C3 —» FET2 -> dynamo

Výsledkem je nabíjení třetího kondenzátoru O. S tímto uspořádáním může být třetí kondenzátor C3 stabilně nabit na relativně vysoké napětí, a to pouze v průběhu záporné poloviny cyklu výstupu dynama. Kromě toho tím, že napětí zavedené na hradlo prvního tranzistoru FET1 může být stabilizováno druhým kondenzátorem C2, může se sepnutý stav prvního tranzistoru FET1 rovněž stabilizovat.

V tomto okamžiku neodpovídá napětí na třetím kondenzátoru C3 napětí, které je potřebné pro stabilní pohon jiných elektricky ovládaných jednotek. Napětí na hradle třetího tranzistoru FET3 je ovládáno řídicím obvodem 10 tak, že třetí tranzistor FET3 zůstává rozpojený. Během kladné poloviny cyklu je první kondenzátor Cl nabíjen proudem proudícím cestou (1):

(1): dynamo -> Dl -> Cl -> dynamo, tak jak to již bylo popsáno. Přitom reflektor se rozsvítí proudem proudícím cestou (4):

(4): dynamo —> FET2 > D4 > reflektor -» dynamo.

» ·· ·· • * · · «· ·· ···♦ ···· ♦ · · • · • 9

9

9999

Během následující záporné poloviny cyklu je nabíjen druhý kondenzátor C2 a třetí kondenzátor C3, a to proudem proudícím cestou (2):

(2) : dynamo —> Cl—> D2 —> C2 —> D5 —τ dynamo a proudem proudícím cestou (3):

(3) : dynamo —> D3 —> FET1 —» C3 —» FET2 -» dynamo

Zmíněná operace realizovaná proudem proudícím cestou (1) a (4) během kladné poloviny cyklu výstupu dynama a operace realizovaná proudem proudícím cestou (2) a (3) během záporné poloviny cyklu, se provádí opakovaně.

Obr. 3b znázorňuje v tomto případě časový průběh vlny výstupu dynama a obr. 3 a znázorňuje časový průběh vlny napětí na reflektoru. Z obrázků je zřejmé, že reflektor se rozsvítí během kladné poloviny cyklu výstupu dynama, zatímco dobíječi akumulátor (kondenzátor C3) se nabíjí během záporné poloviny cyklu. Na obr.3b je kladné špičkové napětí nižší než záporné špičkové napětí V2. Děje se tak vlivem poklesu napětí v dynamu, jako důsledek zátěže reflektoru. Třetí kondenzátor C3 je opakovaně nabíjen stejným způsobem, a když napětí na třetím kondenzátoru C3 dosáhne hodnoty postačující k pohonu jiných zařízení, třetí tranzistor FET3 se řídicím obvodem 10 sepne. Způsobí to proudění cestou (5):

(5): (3): dynamo -» reflektor -» FET3—» FET2 —> dynamo, takže reflektor svítí. V tomto stavu reflektor nesvítí přerušovaně, ale během jak kladné, tak i záporné poloviny cyklu výstupu dynama, svítí plynule. Reflektor se může vypnout rozpojením druhého tranzistoru FET2, kromě třetího tranzistoru FET3.

U popsaného provedení mají tři tranzistory FET 1,2.3, druhý a třetí kondenzátor C2.3 a řídicí obvod 10 stejnou úroveň zemnění, což umožňuje vyhnout se speciálnímu obvodu pro jednotné uzemnění prvků, a dále to umožňuje snadné přepínání tranzistorů. Kromě toho tím, že výkon pro činnost řídicího obvodu 10 se získává ze třetího kondenzátoru C3, je možné zabránit aplikaci vysokého napětí z dynama do řídicího obvodu, čímž se lze vyhnout nutnosti zavést obvod k ochraně řídicího obvodu 10.

Zatímco uvedené je popisem různých provedení tohoto vynálezu, lze použít i jiné modifikace vynálezu, aniž by tím došlo ke vzdálení se od myšlenky a rozsahu tohoto vynálezu. Například je možné změnit velikost, tvar, umístění a orientace různých komponent. Komponenty znázorněné jako přímo spojené, nebo ve vzájemném kontaktu, mohou mít mezilehlou strukturu umístěnou mezi nimi. Funkce jednoho prvku lze zajistit dvěma prvky a

-6·· ·0 ·· 0 00 ··

0 0 · 0 0 · 0 0 · 0 0 0000 00 *

0 00 0000000 · 0

0 000 000

0·0 0000 00 0 ·· 00·0 naopak.. Není nutné, aby se všechny výhody uplatňovaly u konkrétního provedení ve stejnou dobu. Každý znak, který je vůči dosavadnímu stavu unikátní, a to sám nebo v kombinaci s jinými znaky, lze žadatelem považovat za samostatný popis dalšího vynálezu, a to včetně konstrukčního a/nebo funkčního pojetí zahrnutého tímto znakem. Rozsah vynálezu by neměl být omezen konkrétní uvedenou konstrukcí nebo původním zaměřením na konkrétní konstrukci nebo znak.

Claims (16)

1. PATENTOVÉ NÁROKY v

   1. Řídicí obvod nabíjení u jízdního kola, který slouží pro příjem elektrického proudu z dynama jízdního kola a pro řízení činnosti reflektoru a nabíjecího obvodu, přitom zmíněný obvod zahrnuje:

   - první spínač reflektoru pro výběrový přívod proudu z dynama do reflektoru,

   -akumulátor nabíjený dynamem,

   - řídicí obvod reflektoru operativně připojený ke spínači reflektoru a k akumulátoru s cílem řídit první spínač reflektoru tak, aby se realizovala přerušovaná dodávka proudu tehdy, když napětí akumulátoru klesne pod zvolenou hodnotu,
2. 2. Obvod podle nároku 1,vyznačující se tím, že dále zahrnuje usměrňovač, který usměrňuje proud z dynama do baterie.
3. 3. Obvod podle nároku 2, vyznačující se tím, že řídicí obvod reflektoru ovládá první spínač reflektoru při dodávce proudu do reflektoru v intervalech, které se přibližně rovnají polovině cyklu výstupního napětí dynama.
4. 4. Obvod podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje:

   spínač nabíjení výběrové dodávky proudu z dynama do akumulátoru a spínací řídicí obvod nabíjení, který řídí činnost spínače nabíjení.
5. 5. Obvod podle nároku 4, vyznačující se tím, že spínač nabíjení zahrnuje tranzistor nabíjení, kde spínací řídicí obvod nabíjení zahrnuje:

   první kapacitní odpor nabíjený výstupním proudem dynama během jedné kladné poloviny cyklu a záporné poloviny cyklu, druhý kapacitní odpor dobíjený výstupním proudem dynama během druhé kladné poloviny cyklu a negativní poloviny cyklu, a stejně tak proudem z prvního kapacitního odporu, kde napětí z alespoň jednoho z prvního a druhého kapacitního odporů je přivedeno na řídicí terminál tranzistoru nabíjení..
6. 6. Obvod podle nároku 5, vyznačující se tím, že první kapacitní odpor se nabíjí výstupním proudem dynama během kladné poloviny cyklu, a kde druhý kapacitní • 9

   999 9 * · ·9

   9 9 9 9

   9 9 99 · ♦ · · « · • · · · · · • * · »·><♦··«

   9 9

   99 9 9 odpor se nabíjí výstupním proudem dynama během záporné poloviny cyklu a proudem z prvního kapacitního odporu.
7. 7. Obvod podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m , že akumulátor zahrnuje kapacitní odpor.
8. 8. Obvod podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m , že první spínač reflektoru zahrnuje první tranzistor reflektoru.
9. 9. Obvod podle nároku 8, vyznačující se tím, že dále zahrnuje druhý tranzistor reflektoru spojený sériově s prvním tranzistorem reflektoru, a kde řídicí obvod reflektoru řídí činnost druhého spínače reflektoru na základě hodnoty napětí akumulátoru.

   v
10. 10. Rídicí obvod nabíjení u jízdního kola sloužící k příjmu proudu z dynama jízdního kola a k řízení činnosti reflektoru a obvodu nabíjení, přitom zmíněný obvod zahrnuje:

    - spínač reflektoru pro výběrový přívod proudu z dynama do reflektoru,

    - akumulátor nabíjený dynamem,

    - řídicí obvod reflektoru operativně spojený se spínačem reflektoru a s akumulátorem, a to za účelem řízení spínače reflektoru tak, aby přerušovaně dodával proud do reflektoru, jestliže hodnota napětí akumulátoru poklesne pod zvolenou hodnotu, přitom řídící obvod reflektoru zahrnuje:

    - první kapacitní odpor,

    - první diodu připojenou pro přenos proudu z dynama do prvního kapacitního odporu během jedné kladné poloviny cyklu a záporné poloviny cyklu dynama,

    - druhý kapacitní odpor,

    - druhou diodu připojenou pro přenos proudu z dynama do druhého kapacitního odporu během druhé kladné poloviny cyklu a záporné poloviny cyklu dynama, a stejně tak proudu z prvního kapacitního odporu.
11. 11. Obvod podle nároku 10, vyznačující se tím, že akumulátor zahrnuje třetí kapacitní odpor.

    -912. Obvod podle nároku 11, vyznačující se tím, že dále zahrnuje první tranzistor, který výběrově přivádí proud z dynama do akumulátoru, přitom napětí z alespoň jednoho z prvního a třetího kapacitního odporu se zavádí do řídicího terminálu prvního tranzistoru.

    • • * *0 · » 0 0

    0 *·· 0 0 000

    0 0 0

    00 0 <0 00

    0 0 0 0

    0 0 0

    0 0 0 0 0 0 «0 0000
12. 13. Obvod podle nároku 12, vyznačující se tím, že spínač reflektoru zahrnuje druhý tranzistor s řídicím terminálem připojený tak, že přijímá napětí z druhého kapacitního odporu.
13. 14.Obvod podle nároku 13, vyznačující se tím, že spínač reflektoru zahrnuje třetí tranzistor sériově spojený s druhým tranzistorem, přitom třetí tranzistor zahrnuje řídicí terminál připojený k řídicímu obvodu reflektoru tak, že tranzistor se sepne, jestliže hodnota napětí akumulátoru je vyšší než zvolená hodnota.
14. 15. Obvod podle nároku vyznačující se tím, že dále zahrnuje třetí diodu usměrňující proud z dynama do akumulátoru.
15. 16. Obvod podle nároku 15, vyznačující se tím, že dále zahrnuje čtvrtou diodu paralelně spojenou s třetím tranzistorem, čímž je proudu umožněno proudit do reflektoru během jedné z kladné poloviny cyklu a záporné poloviny cyklu dynama.
16. 17. Obvod podle nároku 16, vyznačující se tím, že dále zahrnuje pátou diodu paralelně spojenou s druhým tranzistorem.