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Stand der Technik:
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Hundeleinen
werden zur Zeit – wenn überhaupt – nur mit
reflektierenden Stoffen hergestellt, um sie bei Beleuchtung sichtbar
zu machen. Den bisher hergestellten Leinen liegt das Problem zugrunde, dass
die Leine wegen ihrer Leinenstärke
und Farbe, trotz der reflektierenden Schicht (kaum oder) gar nicht
zu sehen ist, insbesondere wenn keine Lichtquelle vorhanden ist.
Die Folgen können
Unfälle und/oder
Zusammenstöße mit anderen
Verkehrsteilnehmern sein.
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In 1 ist
eine herkömmliche
Hundeleine zu sehen. Eine Hundeleine besteht meistens aus Rolle,
Schieber und Leine, die allesamt in einem Gehäuse enthalten sind. Dabei sind
alle Bestandteile oft der folgenden Beschreibung ähnlich angeordnet.
So ist die Leine um die Rolle gewickelt und tritt aus einer Öffnung aus
dem Gehäuse
aus. Der Schieber stoppt den Ausrollvorgang der Leine, indem man
ihn auf die Rolle zudrückt
und sich mit den Zähnen
der Rolle "verkeilt", was zum Stoppen
der Drehbewegung der Rolle führt.
Eine spezielle Feder ist meist zentral zum Gehäuse und der Rolle angeordnet.
Diese verbindet Rolle und Gehäuse
so, dass sie bei Drehbewegung der Rolle gespannt wird und somit
durch einen Zug das Aufrollen der Leine möglich macht.
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Ein
Generator hat zwei wesentliche Bestandteile:
Zum einen besteht
er aus einem Dauer- oder Elektromagneten, der sich nicht bewegt
und fest steht (Stator). Zum anderem besteht ein Generator aus einem Anker,
der wiederum aus einem Eisenkern samt Kommutator besteht, um den
eine Spule gewickelt wurde. Dieser Anker dreht sich im Magnetfeld
des Stators und wird Rotor genant. Ein Kommutator ist ein technisches
Bauteil, das die Stromrichtung umkehrt. Es besteht aus zwei gegenseitig
isolierten Halbringen, die jeweils mit einem Pol der Spannungsquelle
verbunden sind. Erfolgt am Generator nun eine mechanische Bewegung,
dann bewegt sich auch der Rotor im Magnetfeld des Stators und es wird
eine Spannung induziert, die genutzt werden kann. Man hat mechanische
Energie in elektrische Energie umgewandelt.
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Phosphoreszenz
wird in die Quantenphysik eingeordnet. Der Begriff „Phosphoreszenz" meint einen Vorgang,
bei dem ein Körper,
der aus phosphoreszierendem Material besteht, angeregt wird – z. B. durch
UV-Licht – und
nachleuchtet. Phosphoreszenz ist eine Form der Lumineszenz, bei
der es zu einem Nachleuchten kommt. Als so genannte Anregung kann
sichtbares Licht, UV-Licht, Elektronen-, Röntgen- oder radioaktive Strahlung
verwendet werden. Im praktischen Einsatz einer phosphoreszierenden Substanz
sind oft deren Helligkeit (Intensität, Leuchtdichte), deren Nachleuchthelligkeiten
und Nachleuchtdauer (Abklingzeit) von Interesse.
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Neuerung durch Erfindung:
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Die
Probleme (z. B. Nichterkennen der Leine und Konsequenzen) werden
durch die in Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale (selbstständiges Leuchten
der Leine durch Phosphoreszenz) gelöst und die Hundeleine ist in
Design, Effektivität
und Sichtbarkeit herkömmlichen
Hundeleinen gegenüber vorteilhafter.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass:
- 1. Die Leine im Dunkeln sichtbar gemacht
wird.
- 2. Die Energie zum Leuchten je nach Art des Hundes mehr oder
weniger durch den in das Gehäuse integrierten
Generator erzeugt wird. Ist dies einmal nicht der Fall wird die
Energie aus unabhängigen
Energiequellen, z. B. Batterien, genommen.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
mit Lichtquellen (LED) zur Beleuchtung der phosphoreszierenden Leine.
Im Griff sind unabhängige
Spannungsquellen (Batterien). Die Spulen des Generators sind als
Rotor über
ein Getriebe mit der Achse der Rolle verbunden. Zudem sind die unabhängigen Spannungsquellen,
der Generator und die LEDs über eine
spezielle Schaltung (s. Absatz "Schaltungsvarianten" und 5, 6)
verbunden. Der Generator ist flach an einer Gehäuseseite angebracht. Die Leine
phosphoresziert, indem sie entweder selbst phosphoreszierend ist
oder anderweitig mit phosphoreszierenden Stoffen bearbeitet wurde.
Wird die Leine ausgerollt, so wird sie von den LEDs angeregt, sodass
sie leuchtet. Die LEDs sind an der Öffnung des Gehäuses befestigt,
durch welche die Leine austritt. Ein mechanischer Schalter ist so
angebracht, dass er bei einer Drehbewegung der Leine schließt und somit die
Schaltung aktiviert.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
mit drei seitlich angebrachten Generatoren. Die drei Generatoren
sind in einer Metallplatte eingebracht und erhalten so eine hohe
Stabilität.
Die Platte ist gelenkartig mit dem Gehäuse verbunden und wird mithilfe
eines elastischen Gegenstandes (z. B. Gummi) fixiert, wodurch die
Generatoren an die Rolle gedrückt
werden. Somit ist die Haftung zwischen Getrieberad und Rolle immer
gewährleistet.
Es bietet sich hierbei an Generator und Rolle über ein Getriebe(-rad) zu verbinden, da
so die Leistungsausbeute erhöht
werden kann. Die Leine phosphoresziert, indem sie entweder selbst
phosphoreszierend ist oder anderweitig mit phosphoreszierenden Stoffen
bearbeitet wurde. Wird die Leine ausgerollt, so wird sie von den
LEDs angeregt, sodass sie leuchtet. Die LEDs sind an der Öffnung des
Gehäuses
befestigt, durch welche die Leine austritt. Ein mechanischer Schalter
ist so angebracht, dass er bei einer Drehbewegung der Leine schließt und somit
die Schaltung aktiviert. Im Griff sind unabhängige Spannungsquellen (Batterien).
Die Spulen des Generators sind als Rotor über ein Getriebe mit der Achse
der Rolle verbunden. Zudem sind die unabhängigen Spannungsquellen, der
Generator und die LEDs über
eine spezielle Schaltung (s. Absatz "Schaltungsvarianten" und 5, 6) verbunden.
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4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer phosphoreszierenden Leine mit phosphoreszierenden Fasern.
Die Leine hat einen zentral liegenden Kern (grau), der von außen nicht
zu sehen ist. Um ihn sind einzelne Fasern von beliebiger Anzahl
und Dichte angeordnet (grau), von denen eine beliebige Anzahl phosphoresziert
(weiß).
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5 zeigt
eine Beschaltungsvariante: Als unabhängige Spannungsquellen dienen
in diesem Beispiel hier Batterien, als Lichtquellen Leuchtdioden.
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Damit
die Lichtquellen immer mit Energie versorgt werden können, schaltet
diese Schaltung, falls eine gewisse Schwellspannung des Generators unterschritten
wird, d. h., dass die Lichtquellen gleichzeitig zu wenig Energie
abgeben, selbstständig auf
die unabhängigen
Spannungsquellen um. Dies wird durch die Ansprechspannung des in 5 dargestellten
Relais geregelt.
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Die
in 6 dargestellte Schaltung verfolgt denselben Zweck
wie die in 5 dargestellte Schaltung. Die
Komponenten unabhängige
Spannungsquelle, Generator und Lichtquelle sind nach wie vor vorhanden.
Allerdings werden zur Beschaltung statt eines Relais MOSFETs benutzt.
Hierauf ist zu achten, dass die Anforderungen der MOSFETs auf die Leistungen
der anderen Bauteile abgestimmt ist (s. Bedingungen). Zur Einrichtung
der Schwellspannung dient ein Spannungsregler (LD1117) mit 3,3V
Ausgangsspannung. Sinkt die die Spannung des Generators unter 4,3V,
so beträgt
die Ausgangsspannung 0V und die Schaltung schaltet. N-Kanal oder P-Kanal MOSFETs
lassen sich auch vertauschen, wenn ein negativer Spannungsregler
verwendet wird.
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Bedingungen
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Damit
das ganze System wirtschaftlich arbeitet, müssen folgende Bedingungen eingehalten
werden:
- 1. Zur Beleuchtung der phosphoreszierenden
Leine müssen
Lichtquellen mit einem hohen Wirkungsgrad und möglichst hoher Energieabgabe (in
Form von Lichtstrahlung) integriert werden.
- 2. Je nach Art, Anzahl und elektronischer Beschaltung dieser
Lichtquellen hängt
die Benutzung davon ab, dass
2.1. die Anzahl bzw. Gesamtspannung
und Stromabgabe der Batterien oder Akkus groß genug ist.
2.2. das Übersetzungsverhältnis zwischen
Rolle und Rotor groß genug
ist, um eine entsprechend hohe Leistung zu erzielen. Man könnte die
Rolle zahnen lassen, sodass die Übersetzung
von Generator und Rolle und/oder Getriebe verbessert wird und eine
größere Leistungsausbeute
möglich ist.
Dazu könnte
man Generatoren nehmen, die ausreichende Spannungs- und Stromwerte
haben, und die Zahnung der Generatoren anpassen lassen.
2.3.
die magnetische Feldstärke
des als Stator fungierenden Bauteils groß genug ist, um eine entsprechend
hohe Leistung zu erzielen.
2.4. die Art und Anzahl der Wicklungen
des Rotors so ausgelegt ist, dass die gebrauchte Leistung erzielt
werden kann; die gebrauchte Leistung wird durch die eingesetzten
Bauteile beeinflusst und mitbestimmt.
2.5. die Dichte bzw.
Stärke
der Eisenkerne, um welche die Spulen gewickelt sind, genügen, um eine
ausreichende Leistung zu erzielen.
2.6. die Sorte von Relais
bzw. Transistoren oder ähnlichen
Bauteilen zur Beschaltung der Bauteile an die Spannungen und Ströme der Schaltung
angepasst sind.
- 3. Die Leine muss, auf welche Weise auch immer, phosphoreszieren.
Bei der Weise die Leine zum Phosphoreszieren zu bringen, gibt es
im Wesentlichen zwei Möglichkeiten:
3.1
Man trägt
den phosphoreszierenden Stoff direkt auf die Leine auf.
3.2
Man benutzt eine Leine aus Verflechtungen, bei der phosphoreszierende
Fasern mit eingeflochten werden. (s. 4)
- 4. Ferner muss die Aufrollfeder der Rolle stark genug sein,
um die Leine unter Betreiben des Generators aufzurollen, aber immer
noch für
das Tier (z. B. Hund) abrollbar sein.
- 5. Außerdem
sollte bei dem Gehäuse
und der Rolle auf ein geringes Eigengewicht, hohe Stabilität und dennoch
auf eine geringe Stärke
geachtet werden. Damit wird erreicht, dass das Gehäuse nicht
wesentlich dicker und/oder schwerer ist im Vergleich zu herkömmlichen
nicht phosphoreszierenden Ausführungen.
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Anmerkungen
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Es
muss darauf geachtet werden, dass im Generator die Spannung gleichgeschaltet
wird. Es bietet sich an, dafür
einen Kommutator zu benutzen, denn dadurch werden die verhältnismäßig hohen
Widerstände
eines Gleichrichters gespart. Außerdem ist bei einem Kommutator
die Spannung je nach Drehrichtung positiv oder negativ. Somit lässt sich
die Energie der Aufroll- und
Abrollbewegung der Leine gesondert benutzen, so kann z. B. der eine
Teil der vom Generator umgewandelten Energie in einem Akku oder
Kondensator gespeichert werden.
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Als
Lichtquelle kann statt des Gebrauchs von LEDs auch auf einen Lichtschlauch
zurückgegegriffen
werden. Dieser bietet den Vorteil, dass die Leine intensiver, von
allen Seiten und je nach Länge
des Schlauchs kann auch ein größeres Stück der Leine angestrahlt
werden. Bei den LEDs ist es vorteilhaft, wenn man sie dort anbringt,
wo die Leine das Gehäuse
verlässt.