DE2217905C2

DE2217905C2 - Batteriegespeiste Meßvorrichtung

Info

Publication number: DE2217905C2
Application number: DE2217905A
Authority: DE
Inventors: Cesare Firenze Anichini
Original assignee: Finike Italiana Marposs SpA
Current assignee: Finike Italiana Marposs SpA
Priority date: 1971-04-14
Filing date: 1972-04-13
Publication date: 1982-07-01
Also published as: CH545460A; GB1392503A; FR2133665B1; SE369445B; JPS4743929A; US3803475A; FR2133665A1; JPS552563B2; DE2217905A1

Description

Die Erfindung betrifft eine batteriegespeiste Meßvorrichtung mit einer Batterie, einem mechanisch-elektrischen Meßwandler mit einem beweglichen Element, dessen Position von der zu messenden Größe abhängig ist, einer Schaltung zum Anschließen der Batterie an dui Meßwandler und an den Ausgang des Meßwandlers angeschlossenen Demodulationseinrichtungen, die· einen Ausgang aufweisen, der ein auf die Position des beweglichen Elementes ansprechendes Signal abgibt.

Derartige batteriegespeiste Meßvorrichtungen sind bekannt. Bei bestimmten Ausführungsformen bleibt die Batterie mit einer bestimmten Belastung dauernd eingeschaltet, so daß ihre Ladungsdauer begrenzt ist. Der Einbau eines Schalters löst das Problem nicht vollständig, denn die Bedienungsperson kann beim Betrieb der Vorrichtung sicher nicht andauernd ein- und ausschalten.

Auch der Einbau eines mechanisch arbeitenden, der Bewegung des Meßgliedes zugeordneten Schalters führt zu keinen befriedigenden Ergebnissen. Da das Meßglied eine beschränkte Bewegungsstrecke hat, ist die Anordnung der Schalterkontakte besonders umständlich. Außerdem ist seine Funktion wegen der leichten Oxydationsfähigkeit der Kontakte unzuverlässig. Darüber hinaus kann der direkte Anbau eines mechanisch wirkenden Kontaktes an das Meßglied das Gleichgewicht des Systems und somit das Meßergebnis beeinflussen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine batteriegespeiste Meßvorrichtung zu schaffen, bei der die Batterie automatisch eingeschaltet wird, wenn sich die Meßvorrichtung im Betriebszosiand befindet, und automatisch wieder ausgeschaltet wird, wenn die Vorrichtung außer Betrieb ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer eingangs beschriebenen Meßvorrichtung dadurch ge-

löst, daß sie eine Rückkopplungsschaltung besitzt, die den Ausgang des Meßwandlers mit der Schaltung verbindet und die die Schaltung derart steuert, daß diese ein Speisen des Meßwandlers durch die Batterie zuläßt, wenn sich das bewegliche Element in einem ersten

so Positionsbereich befindet, der dem Betriebszustand der Meßvorrichtung entspricht, und daß diese ein Speisen des Meßwandlers durch die Batterie verhindert, wenn sich das bewegliche Element in einem zweiten Positionsbereich befindet, der dem Außerbetriebszustand der Meßvorrichtung entspricht.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten batteriegespeisten Meßvorrichtung finden somit keine mechanischen Hilfseinrichtungen Anwendung, um den Einsatz der Batterie zu steuern. Statt dessen ist eine

W) Rückkopplungsschaltung angeordnet, über die das bewegliche Wandlerelement zusätzlich zu seiner Funktion als Meßelement auch als Steuerelement für eine Schaltung wirkt, die die Speiseschaltung für die Meßvorrichtung automatisch schließt bzw. öffnet. Mit anderen Worten, beim Erfindungsgegenstand hat das bewegliche Element des Meßwandlers zwei Funktionen. Zu einen wirkt es in bekannter Weise als Meßelement, und zum anderen dient es in der vorstehend

beschriebenen Weise über die Rückkopplungsschaltung als Steuerelement zum Ein- und Ausschalten der Batterie.

Ergänzend zum Stand der Technik sei noch auf die DE-AS 10 62 585 verwiesen, in der eine Einrichtung zur Lebensdauerprüfung der Batterie einer batteriegespeisten elektrischen Warn- und Blinklampe beschrieben ist Die Lebensdauer der Batterie wird dadurch geprüft, daß ein Widerstand parallel zur Batterie zugeschaltet wird. Die Stromzufuhr zur Blinklampe wird hierbei jedoch in to herkömmlicher Weise durch Ein- und Ausschalten eines Schalters gesteuert. Die Veröffentlichung betrifft somit weder eine Meßvorrichtung der erfindungsgemäßen Gattung, noch beschreibt sie eine Einrichtung zur automatischen Zu- und Abschaltung der Batterie. Dieses wird in herkömmlicher Weise über einen manuell zu betätigenden Schalter erreicht.

In der AT-PS 3 210 ist eine Einrichtung zur Sicherung gegen die Entladung von Sammlerbatterien über eine zulässige Grenze hinaus beschrieben. Diese Einrichtung entspricht ebenfalls nicht der erfindungsgemäßen Gattung. Darüber hinaus wird hierbei die Batterie nur dann abgeschaltet, wenn die Spannung unter einen bestimmten Wert absinkt und wenn nicht gleichzeitig die Stromstärke über eine Normalgrenze ansteigt. Dies wird durch zwei Spulen erreicht, die einen Ausschalter steuern. Abgesehen davon, daß hierbei das Ein- und Ausschalten der Batterie nicht in Abhängigkeit davon gesteuert wird, ob sich eine (Meß) Vorrichtung in oder außer Betrieb befindet, weist die bekannte Einrichtung auch keine erfindungsgemäß ausgebildete Rückkopplungsschaltung auf, über die eine Schaltung angesteuert wird, die schließlich das Ein- und Ausschalten der Batterie bewirkt.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgegen-Standes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer batteriegespeisten Meßvorrichtung; und

Fig.2 eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 bezeichnet 5 eine Batterie zur Speisung eines Oszillators 6 in der Bauart mit sinusförmiger Einschaltung.

Der Oszillator 6 besteht aus einem Verstärker 7 und weist eine veränderliche Impedanz 8 auf, deren Veränderungen so sind, daß sie ihm im Einschaltungszustand halten oder nicht

Der Oszillatorausgang ist mit einem Gleichrichter 9 verbunden, dessen Ausgpng seinerseits eine Anzeigevorrichtung 10 beherrscht. Derselbe Ausgang ist außerdem mit dem Eingang des Oszillators 6 verbunden.

Die Impedanz 8 ist in Abhängigkeit vom Meßwert des Meßstückes veränderlich. Insbesondere ist die Impedanz 8 beim Fehlen des Meßstückes derart daß sie das Schwingen des Oszillators 6 verhindert. In diesem Zustand ist die Batterie 5 praktisch in einem offenen Stromkreis eingeschaltet, so daß ihre Entladung äußerst ho langsam erfolgt und kein nennenswerter Stromverbrauch stattfindet

Wenn aber das Meßstück vorhanden ist, steigt die Impedanz 8 zu einem Wert an, der das Schwingen des Oszillators zuläßt. Die Schwingungen werden durch den Gleichrichter 9 gleichgerichtet und als positive Signale zum Eingang des Osz'llators 6 weitergeleitet Somit werden diese Schwingungen solange verstärkt, bis sich der Verstärker 7 auf die Lieferung einer bestimmten Leistung stabilisiert In diesem Zustand ist der Ausgang des Oszillators 6 in der Lage, die Anzeigevorrichtung 10 zu steuern, die die Wertangabe des gerade aufgenommenen Maßes liefert

Es leuchtet ein, daß eine derartige Anordnung die Entladung der Batterie 5 nur dann zuläßt, wenn sich das Meßgerät im Betriebszustand befindet

Die Vorrichtung wird nachstehend an Hand der F i g. 2 eingehender beschrieben.

Darin ist mit 11 ein Transistor der Bauart NPN bezeichnet, der an seiner Basis über einen Widerstand 12 von sehr hohem Wert durch eine Batterie 13 gespeist wird. Am Kollektor des Transistors 11 ist die Primärwicklung eines Differentialtransformators 14 angelegt Kollektor und Emitter des Transistors 11 sind außerdem mit einem Kondensator 16 verbunden, der die Schwingzahl bestimmt.

Der Ausgang der Sekundärwicklung des Differentialtransforniators 14 wird über einen Kondensator 17 der Basis des Transistors 11 zugeführt und außerdem einem Gleichrichter 18 von an sich bekannter Art. Der Ausgang des Gleichrichters 18 ist an ein Meßgerät 19 sowie an die Basis des Transistors 11 angeschlossen. Die Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung des Diffe;üntialtransformators 14 wird durch ein eisenmagnetisches Glied 20 hergestellt das dem Meßtaster zugeordnet und daher in Abhängigkeit der Abmessungen des Meßstückes beweglich ist

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: der Transistor 11 ist so geschaltet, daß er wie ein Oszillator arbeitet. Wenn sich das Meßstück nicht in Meßstellung befindet, steht das eisenmagnetische Glied 20 in unterer Lage und der Induktanzwert am Kollektor des Transistors 11, der durch den Differentialtransformator 14 bedingt ist, hat eine solche Größe, daß der Kreis daran gehindert wird, in Schwingung zu geraten.

Bei dem hohen Wert des Widerstandes 12 ist der im Kreis fließende Strom sehr schwach und praktisch von der gleichen Größenordnung wie der Streustrom der Batterie. Daher entlädt sich dabei die Batterie in vernachlässigbarem Maß.

Wenn nun das Meßstück in Meßstellung gebracht wird, wird das eisenmagnetische Glied 2C nach oben verstellt. Der Induktanzwert am Kollektor des Transistors 11 erreicht nun auf Grund des Transformators 14 eine Größe, die es dem Kreis gestattet in Schwingung zu geraten. Bei der schwachen Speisung des Transistors 11 haben die Schwingungen eine äußerst geringe Amplitude. Diese Schwingungen werden durch den Gleichrichter 18 gleichgerichtet und wieder der Basis des Transistors 11 a!s positive Reaktion zugeführt Somit wird die Polarisation des Transistors immer jtäri.er und eine Steigerung der Schwingungen findet statt, die sich auf eine bestimmte Amplitude festlegen. Die Eigenschaften der Schwingungen am Ausgang der Sekundärwicklung des Transformators 14 hängen somit nur noch von der Stellung des Gliedes 20, d. h. von den Abmessungen de^c jeweils gemessenen Meßstückes ab. Der Ausgang des Transformators 14, der durch den Gleichrichter 18 gleichgerichtet ist, steuert den Anschlag des Zeigers am Meßinstrument 19, das den Meßwert des Meßstückes anzeigt.

Wird nun das Meßstück ei, fernt, geht das Glied 20 wieder nach unten i>nd br¹ π tr 1 die Induktanz auf einen derartigen Wert, daß der Oszillator nicht mehr schwingen kann. Das System gelangt somit in den eingangs beschriebenen Zustand zurück, wobei sich

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praktisch die Batterie 13 in einem offenen Stromkreis das Einsetzen der Schwingungen bis zu einer bestimmeingeschaltet befindet, so daß ihre Entladung nur ten Stellung verhindert und das Einsetzen der äußerst langsam vor sich geht. Schwingungen über diese Stellung hinaus zuläßt. Der Meßwandler kann eine beliebige Baulorm Dementsprechend können der Oszillstor und die aufweisen, unter der einzigen Voraussetzung, daß seine ■> übrigen Bauglieder von einer beliebigen, bekannten Impedanz einen solchen Wert hat, daß er in passender Bauart sein. Verbindung mit den übrigen Parametern des Oszillators

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Batteriegespeiste Meßvorrichtung mit einer Batterie, einem mechanisch-elektrischen Meßwandler mit einem beweglichen Element, dessen Position von der zu messenden Größe abhängig ist, einer Schaltung zum Anschließen der Batterie an den Meßwandler und an den Ausgang des Meßwandlers angeschlossenen Demodulationseinrichtungen, die einen Ausgang aufweisen, der ein auf die Position des beweglichen Elementes ansprechende Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Rückkopplungsschaltung besitzt, die den Ausgang des Meßwandlers (8,14) mit der Schaltung (7,11) verbindet und die die Schaltung derart steuert, daß diese ein Speisen des Meßwandlers (8,14) durch die Batterie (5,13) zuläßt, wenn sich das bewegliche Element in einem ersten Positionsbereich befindet, der dem Betriebszustand der Meßvorrichtung entspricht, und daß diese ein Speisen des Meßwandiers (8,14) durch die Batterie (5,13) verhindert, wenn sich das bewegliche Element (20) in einem zweiten Positionsbereich befindet, der dem Außenbetriebszustand der Meßvorrichtung entspricht

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (7, 11) der Meßwandler (8, 14) und die Rückkopplungsschaltung im Betriebszustand der Meßvorrichtung einen Schwingkreis bilden.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gel -nnzeichnet, daß das bewegliche Element (20) einem Meßtaster zugeordnet und in Abhängigkeit der Abmessungen eines Meßstückes beweglich ist

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4. Meßvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwandler (8, 14) ein Differentialtransformator ist, dessen Eingangs- und Ausgangswicklungen durch das bewegliche Element (20) elektromagnetisch gekoppelt sind, ίο und daß die Rückkopplungsschaltung eine Ausgangswicklung des Differentialtransformators mit einem Eingang der Schaltung (7,11) verbindet.

5. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine

ι ί Schaltung zwischen dem Ausgang der als Gleichrichter (9, 18) ausgebildeten Demodulationseinrichtungen und der Schaltung (7, 11) umfaßt, die, wenn sich das bewegliche Element (20) im ersten Positionsbereich befindet, ein positives Rückkopp-

lungssignal zum Stabilisieren der Schwingungen des Schwingkreises zur Verfügung stellt

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis einen Transistorverstärker (11) und der Meßwandler einen Differentialtransformator (14) umfaßt, die eine Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen aufweist, die durch das bewegliche Element (20) elektromagnetisch gekoppelt sind, wobei ein Ausgang der Sekundärwicklungen mit einem Eingang des Gleichrichters (18) und mit einem Eingang des Transistorveraärkers (11) verbunden ist und wobei der Ausgang des Gleichrichters (18) an den Transistorverstärker (11) angeschlossen ist.