Schaltanordnung zur Verhinderung der Tiefentladung einer Batterie
Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zur Verhinderung der Tiefentladung einer
Batterie durcn selbsttätiges Abschalten des Verbraucherstromes mittdls eines Elektromagnetschützes
unter Anwendung einer Serienstabilisierung mit
Halbleiterelementen.Switching arrangement for preventing deep discharge of a battery The invention relates to a switching arrangement for preventing deep discharge of a battery by automatically switching off the consumer current by means of an electromagnetic contactor using series stabilization with semiconductor elements.
Es ist bekannt, einen Stromverbraucher bei zu hoher Stromentnahme
aus dem Versorgungsnetz von diesem selbsttätig abzuschalten und den Stromverbraucher
selbsttätig wieder einzuschalten, sobald die Strombelastung auf den normalen und
einstellbaren Sollwert zurückgegangen ist. Diese bekannten Anordnungen dienen in
erster Linie dazu, starke Belastungen und Belastungsstöße von dem Versorgungsnetz
fernzuhalten, die auch die Ursache von Spannungsabfällen sein können und sich besonders
in Lichtversorgungsanlagen unangenehm bemerkbar machen. Sofern es sich um batteriegespeiste
Stromversorgungsanlagen handelt, ist es von !Dichtigkeit, die Batterien vor einer
zu tiefen Entladung zu schützen. Bei Entladung von Bleibatterien darf die Zellenspannung
nicht unter 1,8 V sinken. Denn nach Erreichen dieser Zellenspannung fällt die Klemmenspannung
der Batterie steil ab, was zu einer Zerstörung der Bleiplatten führt, Um eine Tiefentladung
der Batterie zu verhindern, sind Batterie-Entladewächter bekenn welche nach Erreichen
der noch zulässigen Zellenspannung durch ein Minimalspannungsrelais den Verbraucher
von der Batterie trennen. Es ist auch bekannt, über die Auslösespule des Spannungsrelais
einen Kontakt zu betätigen, welcher bei Erreichen der'Zellenmindestspannung ein
optisches oder akustisches Signal auslöst. Die Anwendung von derartigen Batterie-Entladewächtern
führt aber zu Schwierigkeiten, wenn die Tiefentladung einer Fahrzeugbatterie überwacht
werden muß. Denn bei den Bodenunebenheiten sind die Batteriefahrzeuge erheblichen
Erschütterungen ausgesetzt, demzufolge eine genau begrenzte Auslösung des Spannungswächters
nicht möglich ist bzw. Schwierigkeiten macht.
Der Erf-*.ndung
liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfeche und erschüttcerungsaichere Anordnung insbesondere
f:ir 9atteriefahrzouge zu finden, welche bei einen genau einstellbaren Jert der
Tindestentladungssparnurq der Batterie diese von dem Verbraucher abtrennt.It is known to automatically switch off a current consumer when the current drawn from the supply network is too high and to switch the current consumer on again automatically as soon as the current load has decreased to the normal and adjustable setpoint. These known arrangements are primarily used to keep heavy loads and load surges away from the supply network, which can also be the cause of voltage drops and are particularly noticeable in light supply systems. In the case of battery-powered power supply systems, it is imperative to protect the batteries from being too deeply discharged. When lead-acid batteries are discharged, the cell voltage must not drop below 1.8 V. Because after reaching this cell voltage, the terminal voltage of the battery drops sharply, which leads to the destruction of the lead plates . It is also known to actuate a contact via the trip coil of the voltage relay, which contact triggers an optical or acoustic signal when the minimum cell voltage is reached. However, the use of such battery discharge monitors leads to difficulties when the total discharge of a vehicle battery has to be monitored. Because when the ground is uneven, the battery vehicles are exposed to considerable vibrations, as a result of which a precisely limited triggering of the voltage monitor is not possible or causes difficulties. The invention is based on the object of finding a simple and shock-proof arrangement, especially for battery vehicles, which separates the battery from the consumer when the minimum discharge saving of the battery is precisely adjustable.
Die Erfindung besteht darin, daß bei Absinken der Spannung an dar
Magnetspule unter die Serienspannung einer Z-Diode und der Basis- , Emitter-Spannung
eines Transistors ein weiterer Transistor bzw. eine Kaskade von mehreren Transistoren
sperrt und damit die Magnetspule abschaltet, und daß beim Abschalten des Verbraucherstromes
eine Kontrollampe über zwei einen bistabilen ftlultivibrator bildende Transistoren
eingeschaltet wird und für Jieoereinschaltung der Schaltvorrichtung ein Impulskondensator
dient, welcher an die Verbindungspunkte zweier Widerstände und der Z-Diode
mit einem weiteren Widerstand angeschaltet ist. Nach der weiteren Erfindung ist
in der Verbindungsleitung von der beispielsweise positiven Batterieklemme zu der
Schaltvorrichtung ein Schalter, beispielsweise ein --Schlüsselschalter, angeordnet
und zudem sind alle Bauteile der Schaltanordnung zu einer kompletten Baueinheit
zusammengefaßt.The invention consists in that when the voltage at the solenoid coil drops below the series voltage of a Zener diode and the base, emitter voltage of a transistor, another transistor or a cascade of several transistors blocks and thus switches off the solenoid coil, and that when Switching off the consumer current a control lamp is switched on via two transistors forming a bistable ftlultivibrator and a pulse capacitor is used to switch the switching device on, which is connected to the connection points of two resistors and the Zener diode with another resistor. According to the further invention, a switch, for example a key switch, is arranged in the connecting line from the, for example, positive battery terminal to the switching device, and in addition all components of the switching arrangement are combined to form a complete structural unit.
In der. Zeichnung ist die erfindungsgemäße Schaltanordnung und ihre
Wirkungsreise an einem Beispiel beschrieben.In the. Drawing is the circuit arrangement according to the invention and its
Effective journey described using an example.
B bezeichnet die den Stromverbraucher speisende Batterie, welche mittels
eines Elektromagnetschützes, von welchem nur die Magnetspule m darge-stellt
ist, an den Verorauchar angeschaltet wird. R1 bis R6 sind Widerstände.
Mit ZD ist eine Z-Diode bezeichnet, welche in Verbindung mit den Transistoren T1,T2
eine Serienstabilisierung darstellt. Die Teile D1 bis D4 bezeichnen Dioden. Die
Transistoren T3, T4 stellen innerhalb der Schaltung einen bistabilen Multivibrator
dar. Mit C ist ein Impulskandensator für Wiedereinschaltung und- mit S ein
beispielsweise in der von der positiven Batterieklemme kommenden Leitung
liegender Schalter, beispielsweise ein Schlüsselschalter, bezeichnet. L ist eine
Kontrolllampe.B denotes the current supplying consumer battery which is connected by means of an electromagnetic contactor of which m coil only provides ones shown, is connected to the Verorauchar. R1 to R6 are resistors. ZD denotes a Zener diode which, in conjunction with the transistors T1, T2, represents a series stabilization. Parts D1 to D4 denote diodes. The transistors T3, T4 sites within the circuit a bistable multivibrator. With a Impulskandensator C for reclosure and-S with a lying, for example, in the coming from the positive battery terminal lead switch, for example, a key switch, respectively. L is a control lamp.
Wenn bei geschlossenem Schalter S die Spannung U an der Batterie gleich
oder größer ist als die Spannung Uz an der Z-Diode ZD zuzüglich der Basis-
mi ttt3r- ,panrrung vor T3, ist T3 leitend und demzufolge T4
gesperrt.
:c; flir-tlt ein Urom über fit, R2 in die Basis von T2 und
somit such
irtss.r T., T1 fiurch die Pa:lnc tspule <n, i,iese
ist erregt, Wodurch der
Uoit.raucher über einen nicht dargestellten Arbeitskontakt
an die
Battc:ric@ gt-schaltt t ir_ t. Sofern eine Tiefentladung
d.?r Batterie vor-
lic=y'"g d.h. daß die :,pannung dt,r Batterie unter die zulässige
Min-
i. _ tLtia-anunc, gusun@ en ist, ist fliest: tclriner als Uz
zuzüglich der Basis-
von T:1, ut-mzuf olge T3 :,perr t und T4 leitend wird.
e11:1 T@. leitr-n: tc,i rd, ui rd über U1 c: e en der
Basis von T3 liegende
positivf's :. Eit:f.I@@n,. 6urzcjtrschIcssen und T;, 11 srierren,
wodurch die
t'a ,:@c tspult: ff aa@,t_-e.hal tat uirc. Gleichzeitig a-ird
(110 h,ontrollampe L
über R-), t):, T4, D3 einyrj7C-yaltr-t.
::urimehr steigt die Datteriespannunc; wieder an, in dem bestehenden Ausschaltzustand
iindFit sich aber nichts. Denn der bisherige Zustand, daß riie Batteriespannung
größer ist als Uz zuzüglich der Basis-Lmitter-Spannung von T3, kann nicht
mehr erreicht werden, da der Stromweg über tilg R2, D1, T4, D3 bestehen bleibt.
renn aber.nunmehr der Schalter S geöffnet und wieder geschlossen wird, so wird der
dadurch bedingte steile Spannungsanstieg über cien Impulskondensator C an c;ie Diode
v,:n T3 übertragen. Dadurch wird T3 kurzzeitig leitend und T4 gesperrt. ::ie Kontrollampe
L wird ausgeschaltet und unter der Voraussetzung, daß die Batteriespannung gleich
oder größer ist als die Spannung Uz an der Z--Diode zuzüglich der Basis-Emitter-Spannung
von T3 bzw. eine Tiefentladung der Batterie nicht mehr besteht, der Einschaltzustand
des Verbrauchers über die Magnetspule M wieder erreicht.If, with switch S closed, the voltage U on the battery is equal to or greater than the voltage Uz on the Zener diode ZD plus the base With ttt3r-, alarm before T3, T3 is conductive and therefore T4 is blocked.
: c; flir-tlt a Urom about fit, R2 into the base of T2 and thus search
irtss.r T., T1 through the coil <n, i, this is excited, which makes the
Uoit.rauch via a working contact, not shown, to the
Battc: ric @ gt-switches t ir_ t. If the battery is deeply discharged
lic = y '"g that means that the:, voltage dt, r battery is below the permissible minimum
i. _ tLtia-anunc, gusun @ en is, is tiling: tclriner than Uz plus the base
from T: 1, ut-mzuf olge T3:, freezes and T4 becomes conductive.
e11: 1 T @. leitr-n: tc, i rd, ui rd above U1 c: e en lying on the base of T3
positivef's:. Eit: fI @@ n ,. 6urzcjtrschIcssen and T ;, 11 barriers, whereby the
t'a,: @ c tspult: ff aa @, t_-e.hal tat uirc. At the same time a-ird ( 110 h, ontroll lamp L
about R-), t) :, T4, D3 einyrj7C-yaltr-t.
:: The data tensions rise more and more; on again, but nothing is in the existing switch-off state. This is because the previous state that riie battery voltage is greater than Uz plus the base transmitter voltage of T3 can no longer be achieved because the current path remains through R2, D1, T4, D3. If, however, the switch S is now opened and closed again, the steep rise in voltage caused by this is transmitted via the pulse capacitor C to the diode v,: n T3. As a result, T3 is briefly conductive and T4 is blocked. :: The control lamp L is switched off and, provided that the battery voltage is equal to or greater than the voltage Uz at the Zener diode plus the base-emitter voltage of T3 or the battery is no longer deeply discharged, the switched-on state of the consumer via the magnetic coil M is reached again.
Alle Einzelteile der Schaltanordnung sind in Form einer kleinen Schalttafel
bzw. eines kleinen Schaltgerüstes zu einer Baueinheit zusammenge-, faßtg welche
am Eingang zwei Klemmen für den Anschluß der Batterie und am Ausgang zwei Klemmen
für den Anschluß der Magnetspule besitzt. Das bringt den Vorteil, daß die erfindungsgemäße
Schaltanordnung in einfacher Weise bei beliebigen Stromverbrauchern, beispielsweise
auch bei Batteriefahrzeugen zwischen die Batterie und den Verbraucher geschaltet
werden kann.All the individual parts of the circuit arrangement are in the form of a small control panel
or a small switchgear structure to form a unit, summarized which
at the input two terminals for connecting the battery and at the output two terminals
for connecting the solenoid. This has the advantage that the inventive
Switching arrangement in a simple manner with any power consumers, for example
also connected between the battery and the consumer in battery vehicles
can be.