DE1252771B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ΜτΤ^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIm

10

Deutsche Kl.: 21 b - 26/03

21K9 4C

Nummer: 1 252 771

Aktenzeichen: H 53951VI b/21 b

Anmeldetag: 7. Oktober 1964

Auslegetag: 26. Oktober 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung und Messung des Ladezustands einer elektrischen Gleichspannungsquelle, insbesondere eines aufladbaren Sammlers oder einer Trockenbatterie in transportablen elektrischen Geräten mit Hilfe einer Glühlampe, die an die zu messende Spannungsquelle geschaltet ist und deren Helligkeit eine Funktion des Ladezustands der Spannungsquelle ist. Die Erfindung gibt ferner eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens an.

Transportable elektrische Geräte, wie Blitzlichtgeräte, Meßgeräte der verschiedensten Art, werden im allgemeinen von aufladbaren Kleinsammlern oder von Trockenbatterien gespeist. Die Kapazität derartiger Stromquellen ist begrenzt und je nach Größe und Bauart mehr oder weniger groß. Wenn sich die Spannungsquelle dem Entladungszustand nähert, sinkt die Spannung so stark ab, daß die für das Gerät benötigte Leistung nicht mehr erreicht wird. Bei elektronischen Blitzlichtgeräten z. B. ist es dann dem Benutzer nicht mehr möglich, zu erkennen, ob eine genügende Lichtstärke von dem Gerät erzeugt wird, da die Lichtleistung bzw. die Leuchtdichte wegen der kurzen Lichtdauer vom menschlichen Auge nicht genügend abgeschätzt werden kann.

Auch bei anderen elektrischen Meßgeräten kommt es häufig vor, daß die Spannung ohne Belastung noch ihren vollen oder annähernd vollen Wert hat, während sie bei Belastung durch das Gerät kurz vor dem Entladezustand der Spannungsquelle stark absinkt. Eine Messung mit üblichen Voltmetern ist dann nur möglich, wenn sich das Gerät in eingeschaltetem Zustand befindet.

Zur Messung einer Spannungsquelle unter Belastung sind schon die verschiedensten Geräte bekanntgeworden, die mit Meßeinrichtungen ausgerüstet sind. Diese Meßeinrichtungen sind jedoch verhältnismäßig teuer. Man hat zur Verbilligung schon vorgeschlagen, zur Überwachung und Messung der Spannungsquelle Glüh- oder Glimmlampen zu verwenden. Bei einer bekannten Vorrichtung zur Kontrolle der Spannung einer Gleichspannungsquelle mittels einer Glühlampe besteht eine Schwierigkeit im Unvermögen des menschlichen Auges, Helligkeitsunterschiede absolut zu bewerten. Zwar verwendet diese Vorrichtung Transistoren zur Verstärkung der Spannungs- und damit der Helligkeitsunterschiede, doch lassen sich eben wegen des Erfordernisses einer subjektiven Entscheidung keine reproduzierbaren Meßergebnisse, sondern nur eine vage Anzeige mit individuell verschiedenen Bewertungsmöglichkeiten erzielen. Bei Verwendung von geeigneten Schaltele-Verf ahren und Vorrichtung zur Überwachung
und Messung des Ladezustands einer
elektrischen Spannungsquelle

Anmelder:

Ernst Herrmann, Berlin 45, Ostpreußendamm 52

Als Erfinder benannt:
Ernst Herrmann, Berlin

menten läßt sich diese Vorrichtung höchstens dahingehend verbessern, daß die Glühbirne analog »0« und »I« anzeigt. Eine zuverlässige Bewertung der tatsächlichen Restkapazität der Spannungsquelle auf Grund der reinen Beobachtung der Helligkeitsdifferenzen der Lampe ist aber in keinem Fall möglich.

Es gibt auch schon Prüfeinrichtungen zur Anzeige des Ladezustands von Batterien und Akkumulatoren unter Verwendung einer Glimmlampe, wobei die zu prüfende Spannungsquelle — je nach Höhe der Spannung — direkt oder über einen Wechselrichter und einen Transformator an eine Glimmlampe gelegt wird. Erreicht die Spannung einen bestimmten, festgesetzten Betrag, in Höhe der Zündspannung der Glimmlampe, so leuchtet diese auf, andernfalls bleibt sie dunkel. Auch in diesem Fall ist die Anzeige nur »gut« oder »schlecht« im engeren Sinn der Schaltung, ohne genauere Aussagen über den Zustand der Spannungsquelle zu machen.

Diese bekannten Vorrichtungen erfüllen also die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, nämlich die genaue Ermittlung des jeweiligen Ladezustands einer elektrischen Spannungsquelle nur in recht ungenauen Grenzen. Der daraus entstehende Nachteil wirkt sich so aus, daß ζ. Β. eine Batterie, deren Spannung noch knapp über dem Sollwert der Prüfschaltung liegt, als gut beurteilt wird, obwohl sie nach kurzer Belastung nicht mehr in der Lage sein wird, ihren Zweck zu erfüllen.

Demgegenüber gibt die vorliegende Erfindung eine einfache, billige und sichere Methode zur Überwachung und differenzierten Messung des Ladezustands einer elektrischen Spannungsquelle an, die da-

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durch gekennzeichnet ist, daß der Helligkeitsunterschied zwischen dem Licht einer mit einer geeigneten Spannung gezündeten Glimmlampe und dem Licht des Leuchtfadens der unmittelbar dahinter angeordneten Glühlampe festgestellt wird.

Das Verfahren gemäß der Erfindung beruht auf einem für den angegebenen Zweck völlig neuartigen Prinzip, nämlich dem Helligkeitsvergleich zweier Temperaturstrahler, von denen der eine von der zu überwachenden und.zu messenden Spannungsquelle betrieben wird.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei welcher in einem vorzugsweise innen schwarz mattierten Gehäuse mit einer Einblicköffnung eine mit einer geeigneten Spannung betriebene Glimmlampe vorgesehen ist. Hinter den Elektroden der Glimmlampe ist die Glühlampe angeordnet, die an die zu überwachende und zu messende Spannungsquelle anschaltbar ist. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat den Vorzug, besonders billig zu sein.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Kontrolle der Spannungsquelle bei der planmäßigen Verwendung des elektrischen Gerätes vorgenommen werden kann, ohne daß die an sich kleine Energiequelle eine wesentliche zusätzliche Belastung erhält. Bei ausgeschaltetem Gerät reicht die Belastung der Glühlampe aus, um zu gewährleisten, daß die Spannung der Quelle unter einer gewissen Belastung und nicht im Leerlauf gemessen wird; denn, wie bereits eingangs erwähnt, kann bei einer Leerlaufmessung der Spannung das wirkliche Ergebnis in bezug auf die belastete Spannungsquelle verfälscht werden.

Als Indikator des Ladezustands der Stromversorgungsquelle kann eine normale Glühlampe, die der Spannung angepaßt ist oder angepaßt werden kann, verwendet werden. Der Leuchtfaden dieser Lampe ist zweckmäßigerweise so anzuordnen, daß er hinter der Glimmlampe zwischen den stabförmigen Elektrodcn sichtbar ist. Da das Glimmlicht derartiger Glimmlampen in seiner Leuchtfarbe und damit in seiner Farbtemperatur innerhalb eines weiten Spannungsbereiches konstant ist, kann der Farbunterschied bei der Lichtquelle eindeutig erkannt werden.

Die Leuchtdichte des Glühfadens der Glühlampe ändert sich bekanntlich mit der vierten Potenz der zu messenden Spannung. Dadurch ergibt sich eine relativ hohe Meßgenauigkeit; denn schon die kleinsten Abweichungen in der Temperatur des Glühfadens können beim Vergleich mit dem Glimmlicht der Glimmlampe festgestellt werden.

Die gemäß der Erfindung verwendete Glimmlampe ist in vielen Geräten bereits vorhanden, so daß sich der Aufbau der Meßeinrichtung lediglich auf die An-Ordnung einer geeigneten Glühlampe beschränkt. In denjenigen Geräten, wo keine Glimmlampe vorhanden ist, aber eine geeignete Zündspannung zur Verfugung steht, kann die Glimmlampe einfach an die vorhandene Zündspannungsquelle angeschlossen werden. Die Zündspannung ist verhältnismäßig hoch. Bei Geräten, die nur eine niedrige Spannung aufweisen, kann mittels eine:s einfachen Transistor-Glcichspannungswandlers die erforderliche Glimmlampenspannung erzeugt weiden. Da die hierzu benötigten Teile einfach und billig sind, verteuert sich das Gerät nur unwesentlich. Die Glimmlampe nimmt praktisch keine Leistung aus der Spannungsquelle, so daß die geringe zusätzliche Belastung nicht ins Gewicht fällt, wenn der Gleichspannungswandler ebenfalls an die zu messende Spannungsquelle angeschlossen wird.

Zur Abstimmung der Leuchtfarben der beiden Lampen kann zwischen der Glimmlampe und der Glühlampe ein Lichtfilter, beispielsweise ein geeignetes Farbfilter, angeordnet werden. Dieses Filter erlaubt eine zuverlässige Farbanpassung und gleichzeitig eine Verlagerung der Glühfadentemperatur in einen besonders günstigen Spannungsbereich.

Zwischen der Glimmlampe und der Glühlampe kann auch ein verlaufendes Lichtfilter mit unterschiedlich ansteigender Dichte vorgesehen sein. Durch Verschiebung desselben wird-die Einstellung der zu überwachenden Spannung ermöglicht. Dieses Filter kann auch mit einer Skala versehen werden, mit deren Hilfe mehrere Spannungsbereiche durch Verschieben des Filters bestimmt werden können.

Der elektrische Teil der Vorrichtung ist besonders einfach aufgebaut. Die Glühlampe kann dauernd an der Spannungsquelle angeschlossen sein. Es ist aber auch möglich, in den Glühlampen Stromkreis einen Tastschalter einzubringen. Eine Abstimmung der Glühlampe kann durch einen veränderbaren Regelwiderstand oder mit einem auf die Glühlampe eingestellten Widerstand erfolgen. Zum besseren Erkennen der beiden Farbtemperaturquellen kann es auch zweckmäßig sein, in der Einblicköffnung eine geeignete Optik vorzusehen.

An Hand der Abbildungen soll am Beispiel von zwei bevorzugten Ausführungsformen die Vorrichtung gemäß der Erfindung sowie das Verfahren gemäß der Erfindung näher erläutert werden.

A b b. 1 zeigt im Prinzip eine einfache Vorrichtung und

Abb. 2 eine etwas abgewandelte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In A b b. 1 ist in einem Gehäuse 1, das innen schwarz mattiert ist, eine stabförmige Glimmlampe 2 untergebracht, die zwei parallel verlaufende Drahtelektroden 3 und 4 besitzt. Diese Elektroden stehen über Anschlüsse 5 mit der geeigneten Zündspannung V in Verbindung. Zwischen den Elektroden 3 und 4 baut sich dann das Glimmlicht 6 auf. Unmittelbar hinter der Glimmlampe 2 sitzt die Glühlampe 7, deren Leuchtfaden 8 so angeordnet ist, daß das Auge 9 durch die Einblicköffnung 10 im Gehäuse 1 den Leuchtfaden 8 zwischen den Glimmelektroden 3, 4 erkennen kann.

Die Glühlampe 7 ist über Zuleitungen 11 über einen Tastschalter 12 und einen regelbaren Widerstand 13 mit der zu überwachenden und zu messenden Batterie 14 verbunden. Zum Messen der Spannung wird der Tastschalter 12 gedrückt, nachdem zuvor der Widerstand 13 beim Eichen eingestellt wurde. An Hand des Helligkeitsunterschiedes zwischen dem Licht der Glimmlampe 2 und dem Licht der Glühlampe 7 kann das Auge 9 den Ladezustand der Stromquelle 14 erkennen. Es kann zweckmäßig sein, für die Glühlampe 7 einen gestreckten Leuchtfaden zu verwenden. Die gesamte Anordnung kann verhältnismäßig klein aufgebaut und an geeigneter Stelle des elektrischen Gerätes, beispielsweise im Batterieraum, eingesetzt werden. Es ist auch möglich, die gesamte Anordnung beweglich, d. h. aus dem Gerät herausnehmbar, zu gestalten, um die Messung leichter durchführen zu können.

In A b b. 2, für die sinngemäß die gleichen Bezugszeichen wie für A b b. 1 gelten, ist ein Transistor-Gleichspannungswandler 15 vorgesehen, der mit seinen Eingangsklemmen 16 an die Spannungsquelle angeschlossen wird. Dieser Gleichspannungswandler hat die Aufgabe, die verhältnismäßig geringe Batteriespannung so zu vergrößern, daß sie zur Zündung der Glimmlampe 2 ausreicht. Zwischen der Glimmlampe 2 und der Glühlampe 7 befindet sich noch ein Filter 17, das innerhalb zweier Führungen und 19 im Gehäuse 1 verschoben werden kann. Dieses Filter weist eine verlaufende, d. h. über die Fläche gesehen zunehmende Dichte auf und ist somit geeignet, durch Verschiebung längs der Führungen 18 und 19 eine Einstellung der Spannungsanzeige zu ermöglichen. Das Filter kann auch mit einer Skala versehen werden, auf welcher dann unmittelbar die Einstellung ablesbar ist.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Überwachung und Messung des Ladezustands einer elektrischen Spannungsquelle, insbesondere eines aufladbaren Sammlers oder einer Trockenbatterie in transportablen elektrischen Geräten mit Hilfe einer Glühlampe, die an die zu messende Spannungsquelle geschaltet ist und deren Helligkeit eine Funktion des Ladezustands der Spannungsquelle ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Helligkeitsunterschied zwischen dem Licht einer mit einer geeigneten Spannung gezündeten Glimmlampe und dem Licht des Leuchtfadens der unmittelbar dahinter angeordneten Glühlampe festgestellt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vorzugsweise innen schwarz mattierten Gehäuse (1) mit einer Einblicköffnung (10) eine mit einer geeigneten Spannung betriebene Glimmlampe (2) vorgesehen ist und hinter den Elektroden der Glimmlampe eine an die zu überwachende und zu messende Spannungsquelle (14) anschaltbare Glühlampe (7) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung für die Glimmlampe von einem Transistor-Gleichspannungswandler (15) erzeugt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstimmung der Leuchtfarben der beiden Lampen aufeinander zwischen der Glimmlampe und der Glühlampe ein Lichtfarbfilter angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Glimmlampe (2) und der Glühlampe (7) ein Lichtfilter (17) mit verlaufender Dichte angeordnet ist, das durch Verschiebung die Einstellung der zu überwachenden Spannung gestattet und gegebenenfalls mit einer Skala versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Glühlampenstromkreis der zu überwachenden Spannungsquelle (14) ein Tastschalter (12) und ein einstellbarer oder auf die Glühlampe eingestellter Widerstand (13) geschaltet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblicköffnung mit einer geeigneten Optik zur Betrachtung der beiden Lichtquellen versehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Glimmlampe, die Glühlampe und das Filter aufnehmende Gehäuse gegebenenfalls mit dem Tastschalter und dem Regelwiderstand über ein Kabel mit der Spannungsquelle verbunden und herausnehmbar, beispielsweise im Batterieraum des elektrischen Gerätes, untergebracht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 717 102;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 088 614;
schweizerische Patentschrift Nr. 408 141.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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