DE1814891C3 - Konstantstromregler für einen elektrischen Verbraucher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Konstantstromregler für einen elektrischen Verbraucher, insbesondere für eine Heizspule eines thermoelektrischen Instrumen- jo tes, mit einem Feldeffekt-Transistor, dessen Ausgangselektroden einerseits mit einer Stromquelle verbunden und andererseits mit einem Widerstand und einem Ausgangstransistor in Reihe geschaltet sind.

Bei einem aus der US-PS 33 03 413 bekannten Konstantstromregler der vorgenannten Art sind der Feldeffekt-Transistor und der Widerstand noch mit einer Diode in Reihe geschaltet. An den Verbindungspunkt dieser Diode mit der einen Ausgangselektrode des Feldeffekt-Transistors, dessen andere Ausgangs- -to elektrode mit seinem Gate verbunden ist ist die Basis des Ausgangstransistors angeschlossen, dessen beide Ausgangselektroden mit dem Widerstand in Reihe geschaltet sind. Bei diesem bekannten Konstantstromregler ist mithin die Diode für die Anlieferung eines »5 konstanten Stromes an einen angeschlossenen elektrischen Verbraucher maßgebend, indem durch sie die an dem Widerstand liegende Spannung entsprechend konstant auf einen Wert gehalten wird, der gleich ist mit der Eigen-Konstantspannung der Diode, vermindert um so den eher konstanten Spannungsabfall über den Emitter des Ausgangstransistors. Erfahrungsgemäß unterliegen nun solche Dioden gewissen Spannungsschwankungen in der Größenordnung von etwa ±20%, so daß ein solcher Konstantstromregler ohne den Rückgriff auf besondere Gegenmaßnahmen eine entsprechend große Streubreite in der auf einen konstanten Wert ausgerichteten Stromregelung erfahren wird. Zur Verringerung dieser großen Streubreite und damit ursächlich zur möglichst weitgehenden Unterdrückung solcher großer «ι Spannungsschwankungen muß folglich als Gegenmaßnahme die für einen solchen Konstantstromregler verwendete Diode für einen sehr genauen Spannungsabfall gesteuert werden, was entweder eine diffizilere und damit ausgesprochen teure Herstellung solcher hi Dioden voraussetzt oder die Zugrundelegung eines statistischen Mittelwertes bei der Auswahl der jeweiligen Diode, so daß damit Verhältnisse geschaffen sind, die für eine verstärkt auf die Einsparung von Kosten ausgerichtete Massenfertigung nicht vertretbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Konstantstromregler der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auf die Verwendung solcher Dioden verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Widerstand über den Verbindungspunkt zwischen dem Gate und der einen Ausgangselektrode des Feldeffekt-Transistors an die Basis des Ausgangstransistors angeschlossen ist mit dessen beiden Ausgangselektroden der elektrische Verbraucher in Reihe geschaltet ist Es ist damit möglich, unabhängig von evtL Spannungsschwankungen der Stromquelle einen konstanten Stromfluß durch den Widerstand hindurch zu erhalten, so daß dieser einen entsprechend konstanten Spannungsabfall zur Weiterleitung an die Basis des Ausgangstransistors liefert, mit dessen beiden Ausgangselektroden der elektrische Verbraucher verbunden ist der somit ständig mit dem beispielsweise in der Zusammenschaltung mit einem Meßgerät für eine gewünschte genaue Meßanzeige erforderlichen Konstantstrom versorgt wird. Für die Verhältnisse bei einem Kraftfahrzeug kann hierbei das Meßgerät beispielsweise in einem veränderbaren Widerstand bestehen, der dabei nach einer Weiterbildung der Erfindung mit dem elektrischen Verbraucher und den beiden Ausgangselektroden des Ausgangstransistors in Reihe geschaltet ist und beispielsweise den Füllzustand des Kraftstofftanks mittels eines Schwimmers als Meßfühler erfaßt so daß der sich verändernde Füllzustand des Kraftstofftanks zu einem entsprechenden Zeigerausschlag führt dessen Genauigkeit durch die konstante Stromregelung für die Heizspule eines thermoelektrischen Instrumentes als des hierbei maßgeblichen elektrischen Verbrauchers gewährleistet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Schaltbild für einen Konstantstromregler gemäß Erfindung und

F i g. 2 in Abwandlung das Schaltbild gemäß F i g. 1 für denselben Konstantstromregler unter Berücksichtigung einer speziellen Verwendung für ein Kraftfahrzeug.

Der Konstantstromregler gemäß F i g. 1 wird beispielsweise von einer Batterie 10 eines Kraftfahrzeuges gespeist, deren positive Anschlußklemme 11 über eine Leitung 12 mit einer Leitung 13 verbunden ist. Die Leitung 13 ist mit einer den Strom begrenzenden Einrichtung verbunden, die aus einem Feldeffekt-Transistor 14 besteht. Die eine Ausgangselektrode 15 dieses Feldeffekt-Transistors 14 ist mit der Leitung 13 und seine andere Ausgangselektrode 16 ist mit einer Leitung 18 verbunden, an deren Verbindungspunkt mit dem Gate 17 des Feldeffekt-Transistors 14 ein Konstantv.-iderstand 19 angeschlossen ist. Der Konstantwiderstand 19 ist über eine Leitung 20 geerdet.

Der Konstantwiderstand 19 ist über den Verbindungspunkt zwischen dem Gate 17 und der einen Ausgangselektrode 16 des Feldeffekt-Transistors 14 an die Basis 24 eines Ausgangstransistors 21 angeschlossen. Der Kollektor 22 und der Emitter 23 des Ausgangstransistors 21 sind in Reihe mit einem elektrischen Verbraucher, wie der Heizspule 26 eines thermoelektrischen Instrumentes 25, geschaltet. Die Heizspule 26 dieses thermoelektrischen Instrumentes 25 ist über eine Leitung 27 mit der Leitung 13 und über eine Leitung 28

mit dem Kollektor 22 des Ausgangstransistors 21 verbunden. Bei dem thermoelektrischen Instrument 25 kann die Heizspule 26 beispielsweise die Ablenkung eines Bimetalls bewirken zum Ausschlag eines Zeigers, welcher den Wert eines zu messenden Parameters anzeigt. Mit dem Emitter 23 des Ausgangstransistors 21 ist ein veränderlicher Widerstand 29 in Reihe geschaltet, der in Abhängigkeit von diesem zu messenden Parameter, wie beispielsweise der im Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges befindlichen Kraftstoffmenge, verändert wird. Der veränderliche Widerstand 2H ist über eine Leitung 31 mit der Leitung 20 verbunden und somit über diese geerdet Die Leitung 20 ist über eine Leitung 33 mit der negativen Anschlußklemme 32 der Batterie 10 verbunden.

Für die Verhaltnisse eines Kraftfahrzeuges kann vorausgesetzt werden, daß sich dabei die Anschlußspannung der Batterie 10 innerhalb weiter Grenzen verändern kann, beispielsweise zwischen etwa 6 Volt beim Anlassen des Motors und etwa 14 ^volt während der Normalfahrt, bei welcher dann die Batterie 10 mit einem elektrischen Generator verbunden ist Der Konstantstromregler ist nun dafür eingerichtet, innerhalb dieser weiten Grenzen der Ausgangsspannung der Batterie 10 die Heizspule 26 des thermoelektrischen Instrumentes 25 mit einem konstanten Strom zu versorgen, der für einen vorgegebenen Wert des veränderlichen Widerstandes 29 unabhängig ist von der Anschlußspannung der Batterie 10. Maßgebend dafür sind der Feldeffekt-Transistor 14, der Konstantwiderstand 19 und der Ausgangstransistor 21. Durch die Verbindung der Ausgangselektrode 16 des Feldeffekt-Transistors 14 einerseits mit dessen Gate 17 und andererseits mit dem Widerstand 19 fließt unabhängig von der Größe der Ausgangsspannung der Batterie 10 ein im wesentlichen konstanter Strom durch die Ausgangselektroden 15 und 16 des Feldeffekt-Transistors 14. Folglich fließt auch ein im wesentlichen konstanter Strom durch den Konstantwiderstand 19, der damit einen im wesentlichen konstanten Spannungsabfall liefert, womit der Basis 24 des Ausgangstransistors 21 eine im wesentlichen konstante Spannung geliefert wird. Wenn der veränderliche Widerstand 29

auf einen bestimmten Wert eingestellt ist, wird also ein im wesentlichen konstanter Strom durch den Ausgangstransistor 21 fließen und damit auch durch die mit dessen Kollektor 22 und dem Emitter 23 in Reihe geschaltete Heizspule 26 des thermoelektrischen Instrumentes 25, so daß für jeden beliebigen Wert des zu messenden Parameters unabhängig von der Größe der Anschlußspannung der Batterie 10 eine konstante Anzeige über den jeweiligen Füllzustand des Kraftstofftanks gegeben ist

In Fig.2 ist gezeigt daß der veränderliche Widerstand 29 des Konstantstromreglers gemäß F i g. 1 beispielsweise im Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges mit einem Schwimmer 41 verbunden sein kann, so daß er in Abhängigkeit von der Füllmenge verändert wird. Die Batterie 10 ist hierbei in Reihe mit der Heizspule 26 des thermoelektrischen Instrumentes 25 geschaltet und über eine Leitung 39 mit einem Verbindungspunkt 40 mit der Leitung 13 verbunden. Der veränderliche Widerstand 29 ist einerseits geerdet und andererseits über eine Leitung 37 mit einem Verbindungspunkt 38 verbunden, der über die Leitung 30 mit dem Emitter 23 des Ausgangstransistors 21 verbunden ist Der Konstantwiderstand 19 ist über eine Leitung 34 mit einem Verbindungspunkt 35 verbunden, der andererseits über eine Leitung 36 geerdet ist Auch bei dieser Schaltung fließt ein von der Anschlußspannung der Batterie 10 unabhängiger konstanter Strom durch die Heizspule 26 des thermoelektrischen Instrumentes 25, und zwar für jeden vorgegebenen Wert des veränderlichen Widerstandes 29 in Abhängigkeit von der Lage des Schwimmers 41. Sofern bei dieser Schaltung die Klemmenspannung der Batterie 10 innerhalb der bei einem Kraftfahrzeug üblichen Grenzwerte um etwa 8 Volt schwankt so kann für einen solchen Konstantstromregler eine Abweichung von nur etwa 2 Milliampere bei dem durch die Heizspule 26 des thermoelektrischen Instrumentes 25 fließenden Stromes gemessen werden, wenn beispielsweise bei einer Klemmenspannung von 11 Volt der Batterie 10 ein Strom von 124 Milliampere in der Heizspule 26 meßbar ist der sich bei einer Klemmenspannung von 19VoIt auf nur 126 Milliampere erhöht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Konstantstromregler für einen elektrischen Verbraucher, insbesondere für eine Heizspule eines thermoelektrische!! Instrumentes, mit einem Feldeffekt-Transistor, dessen Ausgangselektroden einerseits mit einer Stromquelle verbunden und andererseits mit einem Widerstand und einem Ausgangstransistor in Reihe geschaltet sind, dadurch iü gekennzeichnet, daß der Widerstand (19) über den Verbindungspunkt zwischen dem Gate (17) und der einen Ausgangselektrode (16) des Feldeffekt-Transistors (14) an die Basis (24) des Ausgangstransistors (21) angeschlossen ist, mit dessen beiden Ausgangselektroden (Kollektor 22, Emitter 23) der elektrische Verbraucher (Instrument 25) in Reihe geschaltet ist.

?. Konstantstromregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem elektrischen Verbraueher (Instrument 25) und den beiden Ausgangselektroden (Kollektor 22, Emitter 23) des Ausgangstransistors (21) ein veränderbarer Widerstand (29) in Reihe geschaltet ist