DE1230099B - Anzeigegeraet in einem batteriebetriebenen Transistor-Rundfunkempfaenger zur Pruefung des Ladezustandes der Batterie - Google Patents

Description

• Anzeigegerät in einem batteriebetriebenen Transistor-Rundfunkempfänger zur Prüfung des Ladezustandes der Batterie Die Erfindung betrifft ein Anzeigegerät der im Oberbegriff des Anspruch 1 angegebenen Art.
• Trockenbatterien werden durch Lagerung und Benützung allmählich entladen, und es ist schwierig, genau festzustellen, wie groß die Kapazität einer zum Teil entladenen Batterie ist. Die in einem Transistorgerät während der Benutzung auftretenden Ströme geben kein zuverlässiges Maß für den Zustand der Batterie, weil in einem solchen Gerät temperaturabhängige Elemente, insbesondere Transistoren vorhanden sind, so daß die auftretenden Ströme nicht nur eine Funktion des Zustandes der Batterie, sondern gleichzeitig auch der durch Betrieb oder Umgebung bedingten Temperaturen der empfindlichen Elemente eines solchen Gerätes sind.
• Die Aufgabe, den Ladezustand der Batterie zu prüfen, wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Die Erfindung wird nun im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, in der Fig. 1 in einem Schaltschema den Zwischenfrequenz- und den Gleichrichterteil eines Transistorradios darstellt; Fig. 2 zeigt in einem Diagramm die Stromabhängigkeit eines Flächentransistors von der Temperatur, dabei ist längs der Ordinate der Strom in Mikroampere und längs der Abszisse die Temperatur in Grad Celsius aufgetragen; Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen der Batteriespannung und dem Strom in einem Zwischenfrequenzkreis, der nicht auf einen Sender abgestimmt ist; längs der Ordinate ist dabei die Batteriespannung in Volt und längs der Abszisse der Strom in Mikroampere aufgetragen; Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit des Ausschlagwinkels des Meßinstruments des Anzeigegeräts von der Temperatur; längs der Ordinate ist dabei der Ausschlagwinkel und längs der Abszisse die Temperatur in Grad Celsius angegeben.
• In dem in F i g. 1 dargestellten Schaltschema sind zwei Zwischenfrequenzstufen ZF1 und ZF2 und eine Gleichrichterstufe D dargestellt. Von der Gleichrichterstufe führt eine Verbindung zur Basis des ersten Transistors, durch die die Schwundregelspannung von der Gleichrichterstufe an die erste Zwischenfrequenzstufe geliefert wird. Der an den Kollektor des ersten Transistors angeschlossene Zwischenfrequenz - Abstimmkreis enthält einen Anschluß, der zu dem Anzeigegerät 1 führt, das seinerseits wieder über einen Schalter mit der Versorgungsbatterie verbunden ist.
• Das durch einen Kreis in der Zeichnung hervorgehobene Anzeigegerät besteht aus einer Spule 2, beispielsweise der Drehspule eines Drehspulinstruments, sowie aus dem zu dieser Spule parallelgeschalteten Widerstand R. Parallel zu dem Anzeigegerät ist außerdem noch ein Kondensator C vorgesehen.
• Der Kollektorstrom i des ersten Zwischenfrequenzverstärkers ist temperaturabhängig und es gilt die folgende Gleichung dl tgO= dT Diese Beziehung ist in F i g. 2 dargestellt, wobei den Temperaturen von 0 bis 50"C Ströme von 370 bis 430 Mikroampere entsprechen.
• Der Strom i, der durch das Anzeigegerät 1 fließt, ist daher nicht nur von der Batteriespannung, sondern auch von der Temperatur abhängig, die sich insbesondere auf den Transistor auswirkt.
• Der Strom i ist außerdem noch davon abhängig, welche Hochfrequenzleistung in dieser Zwischenfrequenzstufe verstärkt werden soll. Damit durch Signale wechselnder Stärke keine Fehler der Anzeige entstehen, wird die Messung nur dann vorgenommen, wenn kein Signal eintrifft, d. h. also, wenn der Empfän- ger nicht auf einen bestimmten Sender abgestimmt ist.
• In F i g. 3 ist nun in einem Diagramm der Zusammenhang der Batteriespannung mit dem Kollektorstrom dargestellt, wobei die Temperatur als Parameter für die verschiedenen Kurven gilt. Die Kurve X bezieht sich auf eine Temperatur von 25"C, die Kurve B auf eine Temperatur von 50"C und die Kurve C auf eine Temperatur von 0 0C.
• Längs der Ordinate ist noch der Bereich der Batteriespannung eingezeichnet, bei dem ein Transistorradio betrieben werden kann, bei dem also noch keine untragbaren Verzerrungen in der Tonfrequenz auftreten.
• Wenn man diese Fig. 3 betrachtet, dann sieht man, daß allein durch Bestimmung des Kollektorstromes einer Zwischenfrequenzstufe noch kein sicherer Schluß auf den Zustand der Batterie gezogen werden kann, da durch den Temperatureinfluß beachtliche Fehler entstehen.
• Zur Beseitigung des Temperatureinflusses wird nun gemäß der Erfindung das Anzeigegerät so ausgebildet, daß der Temperatureinfluß praktisch vollständig ausgeschaltet wird.
• Die Temperaturabhängigkeit des Ausschlags des Meßinstruments des Anzeigegeräts-l ist in Fig. 4 dargestellt. Längs der Ordinate ist dabei der Ausschlagwinkel des Meßinstruments dargestellt und längs der Abszisse ist die Temperatur in Grad Celsius aufgetragen. Es gilt dann die Beziehung: de tg dT Wenn nun eine Unabhängigkeit der Anzeige von der Temperatur erreicht werden soll, dann muß eine Beziehung zwischen d i und dE hergestellt werden.
• Dafür werden folgende Maßnahmen vorgeschlagen, die einzeln oder in Kombination angewendet werden können.
• 1. Parallel zu der Spule des Meßinstruments wird ein Widerstand gelegt, der einen bestimmten, später zu erläuternden Temperaturkoeffizienten aufweist.
• 2. Der Temperaturkoeffizient der Spule des Meßinstruments wird in entsprechender Weise gewählt.
• 3. Der Temperaturkoeffizient der Rückstellfeder des Meßinstruments wird in bestimmter Weise ausgewählt, und der Temperaturkoeffizient des Magnetmaterials erhält ebenfalls einen vorbestimmten Wert.
• Wenn man mit a den Temperaturkoeffizienten der Spule des Meßinstruments und mit ß den Temperaturkoeffizient des der Meßinstrumentspule parallelgeschalteten Widerstandes bezeichnet und mit 8 den Temperaturkoeffizient der Feder und mit y den Temperaturkoeffizienten des Magnets, dann muß die folgende Gleichung erfüllt sein, damit man mit dem Anzeigegerät 1 eine temperaturunabhängige Anzeige erhält.
• Unter Rso ist dabei der Widerstand des Parallelwiderstandes bei 0°C und unter Rewo der Widerstand der Spule des Meßinstruments bei 0°C zu verstehen.
• Es hat sich nun herausgestelIt, daß die oben angegebene Gleichung 1 vereinfacht werden kann, und daß man dabei trotzdem noch ausreichende Ergebnisse erhält. Die vereinfachte Gleichung lautet tg zu = B(oc ß + t .
• Unter i8 ist dabei der Strom zu verstehen, der durch den parallel zur Spule des Instruments geschalteten Widerstand R fließt. Mit dieser Gleichung erhält man nun eine brauchbare Lehre zur Auswahl entsprechender Materialien, die frei gewählt werden können, wobei der durch die Spule fließende Strom Werte von ic> is bis ic < is annehmen kann.
• Aus der obigen Gleichung ergibt sich auch, daß man für den Magnet ein billiges Material verwenden kann, beispielsweise ein Ferritmaterial, das für übliche Instrumente nicht verwendet werden könnte, da es einen sehr großen Temperaturkoeffizienten bis 0,0019 pro Grad Celsius aufweist.. Gerade dieser Wert, der sonst Schwierigkeiten bereitet, kann hier günstig ausgenützt werden. -Ein mit einem solchen Magnet ausgestattetes Meßinstrument kann so gebaut werden, daß die folgende Gleichung erfüllt ist: tge = ia( y).
• Nimmt man nun für den durch die Spule fließenden Strom le einen Wert von 800 Mikroampere -an, und für er - y einen Wert von 1,7 10-1, dann gilt folgende Gleichung tg Zu = 8 10-4.1,7.10-8 = 1,36 Mikroampere pro Grad Celsius.
• Das Anzeigegerät dieses speziellen Ausführungsbeispiels ist in Transistorverstärkerkreisen brauchbar, die einen Temperaturgradienten von 1,36 Mikroampere pro Grad Celsius aufweisen. Damit man die von zwei Variablen abhängende Information genau während des Betriebs des Transistorkreises erhält, muß man den Umgebungstemperaturfaktor und die elektromagnetischen Eigenschaften bei der Konstruktion berücksichtigen. Innerhalb eines Temperaturbereichs von mindestens 0 bis - 500 C stellt das erfindungsgemäße Gerät ein ausgezeichnetes Anzeigegerät dar, wobei die in F i g. 3 dargestelIten Kurven B und C, die den Grenzwerten dieses Temperaturbereichs entsprechen, praktisch mit der Kurve A für die mittlere Temperatur von 25"C zusammenfallen.
• Im allgemeinen ist der Kollektorkreis umgekehrt gepolt und besitzt eine hohe Impedanz, so daß keine Schwierigkeit auftritt, wenn eine verhältnismäßig niedrige Impedanz als Meßinstrument in den Kreis geschaltet wird. Wenn dagegen eine Impedanz in den Emitterkreis geschaltet wird, so wird eine zusätzliche Impedanz zu dem Anzeigeeinstellwiderstand hinzugefügt, so daß eine Fehlanpassung eintreten kann, die dadurch behoben werden kann, daß man einen geringeren Widerstandswert für den Emitterwiderstand nimmt. In beiden Fällen ist das Ergebnis identisch, da der Emitterstrom dem Kollektorstrom entspricht und da der Einfluß der Temperatur genau denselben Gradienten für die Impedanz in der Ubergangsfläche entsprechend der Zunahme -und Abnahme der Temperatur zeigt. Deshalb bezieht sich die Erfindung nicht nur auf einen Kollektorkreis, wie er gemäß einer Ausführungsform in Fig. 1 dargestellt ist, sondern gilt gleichermaßen für einen Emitterkreis.
• Zur Bestimmung des Zustandes der Batterie wird die Messung dann vorgenommen, wenn der Empfänger nicht auf einen Sender abgestimmt ist, weil die Anzeige sonst verfälscht wird. Andererseits kann das Anzeigegerät jedoch auch dann benützt werden, wenn der Empfänger abgestimmt wird, weil dann der von dem Gerät angezeigte Strom ein Maß für die Abweichung der Abstimmung von dem vorgegebenen Wert darstellt. Das erfindungsgemäße Gerät kann also gleichzeitig als Abstimmgerät verwendet werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Anzeigegerät in einem batteriebetriebenen Transistor-Rundfunkempfänger zur Prüfung des Ladezustandes der Batterie durch Messung des Stromes in dem Reihenkreis von dem Transistor zur Batterie in der Zwischenfrequenzstufe mit einem Drehspulinstrument, dessen Rückstellfeder den Temperaturkoeffizienten +e hat und dessen Magnet den Temperaturkoeffizienten -7 besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik des Ausschlagwinkels in Abhängigkeit von dem Strom einen negativen Gradienten in bezug auf die Umgebungstemperatur besitzt, wobei dieser Gradient, d. h. dO den Gradienten dT' dt d T ausgleicht und der Gleichung tg = Ic(8 - 7) d# genügt, in der tg e den Gradienten und ic den dT Strom darstellt, der über den Transistor in die Drehspule fließt.
2. 2. Gerät nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßinstrument mit einer Drehspule und einem zu dieser Drehspule parallelgeschalteten Widerstand R ausgestattet ist, wobei der Temperaturkoeffizient der Drehspuleoc und der Temperaturkoeffizient des negativen Widerstandes R ß ist, und wobei diese Werte die Gleichung erfüllen, wobei vorausgesetzt ist, daß i5 ein Teil oder der Hauptteil des in Anspruch 1 beschriebenen Stromes ist, der durch den Shuntwiderstand R fließt, und daß Rso der Wert für den Widerstand R bei 0°C und Reo der Wert für den Spulenwiderstand bei 0°C ist.
3. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschaften der Drehspule und des Widerstandes R wenigstens die Gleichung tg zuO = i8 (0; - ß - 7 + E) erfüllen, da der Wert von (1 + Rso/Rco) annähernd gleich dem Wert 1 ist.
4. 4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkoeffizient des Magneten -y gleich dem Temperaturkoeffizienten eines Ferritmaterials ist.
5. 5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkoeffizient des Magneten -y dem Temperaturkoeffizienten einer gewöhnlichen Metallegierung entspricht.
6. 6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeinstrument in Reihe mit der Batterie der Zwischenverstärkerstufe geschaltet ist, die hauptsächlich die Schwundregelungsspannung zurückführt, und daß dieses Anzeigeinstrument auch gleichzeitig als Abstimmanzeiger verwandt werden kann, da der Transistorverstärker den Zeiger des Anzeigeinstrumentes im Augenblick des Herauskommens aus der Abstimmung ausschlagen läßt, so daß qualitativ die Batteriekapazität angezeigt wird, und daß der Transistorverstärker den Zeiger bei einer leichten Spannungsänderung im Augenblick des Abstimmens wieder weit zurückschwingen läßt.