DE2751836C3 - Prüfgerät mit Digitalanzeige zum Überwachen des Betriebszustands elektrischer Anlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich au ein Prüfgerät mit Digitalanzeige zum Überwachen des Betriebszustandes elektrischer Anlagen, insbesondert solcher mit einer wiederaufladbaren Batterie, mit parallel zueinander geschalteten Signalgebern und je einem diese Signalgeber in Abhängigkeit vom Auftreten jeweils einer vorbestimmten Betriebsspannung an Speisespannung anlegenden Transistor.

Insbesondere bei Kraftfahrzeugen bedarf es zur Sicherstellung stetiger Betriebsbereitschaft eines bestimmten Ladezustandes der Batterie. Ein den Erfordernissen genügender Ladezustand der Batterie ist nur gewährleistet, wenn von einer bestimmten Motordrehzahl an auch dann die Batterie aufgeladen wird, wenn durch Einschalten mehrerer Verbraucher eine erhöhte Belastung des Bordnetzes vorliegt. Erhöhte Belastungen des Bordnetzes treten beispielsweise im Winterfahrbetrieb auf, wenn neben eingeschalteten Scheinwerfern auch Scheibenheizungen, Ventilatoren und ähnliche Hilfseinrichtungen benötigt werden.

Da die bei Kraftfahrzeugen üblichen Ladekontrolllampen zur laufenden Überwachung des Betriebszustandes der elektrischen Anlage nicht hinlänglich sind, bestellt ein Bedürfnis nach einem eine derartige Überwachung ermöglichenden Prüfgerät. Dieses Bedürfnis ist nicht nur auf Kraftfahrzeuge beschränkt. Es besteht vielmehr bei all jenen Anlagen, die durch einen Generator oder eine Lichtmaschine eine bordeigene Batterie aufladen, beispielsweise eine Änlasserbatterie.

Es sind auch schon Prüfgeräte für ähnliche Zwecke bekanntgeworden. So ist in der US-PS 34 37 916 ein Gerät zum Überwachen des Reglers bei Kraftfahrzeugen beschrieben. Dieses vorbekannte Gerät besitzt zwei voneinander unabhängige Schaltkreise mit Signallampen zur Anzeige von Unter-, Normal- und Überspannungen. In einem ersten Schaltkreis wird eine Signallampe über einen Transistor gesteuert, dessen Basis über eine Zenerdiode an einem Potentiometer liegt Im zweiten Schaltkreis ist ebenfalls eine über einen Transistor gesteuerte Signallampe vorgesehen, wobei die Basis des Transistors ebenfalls an einem Potentiometer liegt, und zwar wiederum unter Zwischenschaltung einer Zenerdiode. Beim Auftreten von Unterspannungen sind beide Transistoren gesperrt Angesichts der Sperrung des einen Transistors liegen die in Reihe

ίο zueinander geschalteten Signallampen des ersten Schaltkreises an Spannung; sie brennen somit. In Abhängigkeit von der Auslegung der Zenerdiode und einer zugeordneten Spannungsteilerschaltung schaltet bei ansteigender Spannung der Transistor des ersten

is Schaltkreises mit steigender Spannung fortschreitend durch, um beim Erreichen einer vorbestimmten Normalspannung voll leitend zu sein. Demzufolge erlischt mit ansteigender Spannung die eine der Signallampen nach und nach, so daß beim Erreichen der Normalspannung allein die andere Signallampe des ersten Schaltkreises an Speisespannung liegt Bei weiter ansteigender Spannung wird entsprechend der Auslegung der Zenerdiode, des Potentiometers und der Spannungsteileranordnung die Basis des dem anderen Schaltkreis zugeordneten Transistors angesteuert, wodurch dieser Transistor allmählich fortschreitend leitend wird und in Abhängigkeit vom Grad der auftretenden Überspannung die diesem Schaltkreis zugeordnete Signallampe allmählich heller werdend zu brennen beginnt

Das vorbekannte Gerät zum Überwachen des Reglers bei Kraftfahrzeugen ist im Aufbau aufwendig und die Anzeige ist undifferenziert Ausgehend von diesem Stande der Technik liegt der Erfindung daher die Schaffung eines im Aufbau einfachen und funktionssicheren Prüfgeräts zum Überwachen des Betriebszustandes elektrischer Anlagen, insbesondere solcher mit einer wiederaufladbaren Batterie, zugrunde, das auch nachträglich in derartige elektrische An.¹ ;gen einschaltbar seinsoll.

Bei einem Prüfgerät der eingangs beschriebenen Art ist diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale in der Weise gelöst, daß unterhalb einer vorbestimmten Betriebsspannung einer der Transistoren leitend und der andere Transistor in an sich bekannter Weise gesperrt ist und daß ferner die Basis dieses erstgenannten Transistors am Kollektor des anderen Transistors liegt, der beim Überschreiten einer vorgestimmten Schwellenspannung in den leitenden Zustand übergeht, wodurch sein Kollektor mit steigender Betriebsspannung fortschreitend negativ und der erstgenannte Transistor allmählich fortschreitend und beim Erreichen einer vorbestimmten Grenzspannung völlig gesperrt ist Erfindungsgemäß sind mithin zwei mit jeweils einem Steuertransistor und mit Signalgebern ausgerüstete Schaltkreise in der Weise miteinander gekoppelt, daß in Abhängigkeit vom Auftreten einer vorbestimmten Schwellenspannung und damit in Abhängigkeit vom

ύο Leitendwerden des einen Transistors von dessen Kollektor aus die Basis des anderen Transistors angesteuert wird, so daß dieser, seiner Charakteristik entsprechend, in Abhängigkeit vom Leitendwerden des anderen Transistors fortschreitend in den gesperrten Zustand übergeht. Diese Schaltungsausbildung ermöglicht einen im Vergleich zum Stande der Technik einfachen Schaltungsaufbau und die Anzeige von drei voneinander verschiedenen Betriebszuständen mit nur

zwei Signalgebern. Bis zum Erreichen einer vorbestimmten Betriebsspannung ist eier eine Transistor durchgesteuert, dem naturgemäß eine untere Ansprechschwelle einer auftretenden Betriebsspannung zugeordnet ist, was hier jedoch nicht interessiert, und dieser Betriebszustand wird angezeigt durch das Aufleuchten des diesem Schaltkreis zugeordneten Signalgebers. Den zweiten Betriebszustand kennzeichnet das gleichzeitige Aufleuchten beider Signalgeber, was beim Erreichen einer die genannte Betriebsspannung überschreitenden Spannung beginnt und nach dem Erreichen einer oberen Grenzspannung endet Bei beiden Signalgebern kann es sich um Signaldioden unterschiedlicher Farblichtgebung handeln. Die jeweilige Spannungshöhe ist an der unterschiedlichen Leuchtkraft der Signalgeber ablesbar, und zwar so, daß bei einem geringfügigen Überschreiten der Betriebsspannung, unterhalb welcher der Transistor des einen Schaltkreises voll leitend ist, angesichts des nur geringen Durchsteuerns des anderen Transistors der diesem zugeordnete Signalgeber schwach aufleuchtct, während der erste Signalgeber gegenüber dem früheren Betriebszustand nur eine geringfügige Leuchteinbuße erleidet, während bei der Annäherung an die obere Grenzspannung, bei deren Erreichen volles Durchsteuern am zweiten Transistor eintritt, der Signalgeber des ersten Schaltkreises nur noch schwach leuchtet und der andere Signalgeber demgegenüber nahezu volle Leuchtkraft erlangt hat. Der dritte Betriebszustand ist schließlich durch das Erreichen einer vorbestimmten Grenzspannung gekennzeichnet, bei der der zweite Transistor voll durchsteuert und demgemäß der zugeordnete Signalgeber voll aufleuchtet, wobei aber gleichzeitig angesichts des Anlegens der Basis des ersten Transistors an den Kollektor des zweiten Transistors volle Sperrung am ersten Transistor und mithin vollständiges Erlöschen des dem erstgenannten Schaltkreis zugeordneten Signalgebers erreicht wird.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 2 angegeben, die insbesondere zur problemloser. Verwendung in Kraftfahrzeugen bestimmt ist.

Nachstehend soll anhand der Zeichnung der elektrische Aufbau einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prüfgerätes sowie dessen Betriebsweise erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 an'üand eines Schaltbildes dun Stromlaufplan eines Prüfgerätes, das als Ladeprüfstecker für Kraftfahrzeuge mit auf 12 V Betriebsspannung ausgelegtem Bordnetz ausgebildet ist, und

Fig.2 den Stromverljuf als Funktion der im Bordnetz eines Kraftfahrzeuges auftretenden Betriebsspannungen.

Bei dem in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichneten Schaltbild vermitteln die Anschlußklemmen 11, 12 die Einschaltung des Ladeprüfers in das Bordnetz eines im übrigen hier nicht weiter interessierenden Kraftfahrzeugs. Zwischen den Eingangsklemmen liegen in parallelen Zweigen 13, 14 die Dioden 15, 16, die als Signalgeber dienen. Bei der Diode 15 handelt es sich um einen Rotlicht-Signalgeber, hingegen bei der Diode 16 um einen Grünlicht-Signalgeber, ίη jedem der parallelen Zweige 13,14 liegt in Reihe zu den Signaldioden 15, 16 ein Transistor 17, 18, der kollektorseitig über einen ohmschen Widerstand 19, 24 an der jeweiligen Signaldiode anlieg!. Der Transistor 17 ist emitterseitig über eine Zenerdiode 20 mit der den negativen Pol charakterisierenden Anschlußklemmen 12 verbunden. Die Basis dieses Transistors ist über einen ohmschen Widerstand 21 zwischen dem Kollektor des Transistors 18 und der Signaldiode 16 an den Parallelzweig 14 angelegt, während die Basis des Transistors 18 über einen ohmschen Widerstand 25 an einem Spannungsteiler liegt, der aus einem mit der Anschlußklemme 12 verbundenen ohmschen Widerstand 22 und einer mit der den Pluspol kennzeichnenden Klemme 11 verbundenen ZeneiJiode 23 besteht Der Emitter dieses Transistors liegt unmittelbar an der Klemme 12, während der Kollektor über einen ohmschen Widerstand 24 mit der Signaldiode 16 verbunden ist. Die Transistoren 17, 18 dienen als Schaltelemente zum Anlegen der Signaldiode 15, 16 an Speisespannung in Abhängigkeit von den auftretenden Spannungswerten.

Im Spannungsbereich unter 8 V sine beide Transistoren gesperrt Obgleich die Basis des Transistors 17 über die ohmschen Widerstände 21,24 positiv angesteuert ist, verhindert die in Sperrichtung gesch ';ete Zenerdiode 20 einen Stromfluß durch den Trartsinor 17. Die Stromaufnahme beträgt in diesem Zustand etwa 2 mA. Dadurch ist die Möglichkeit des vollständigen Entladens einer im Netz befindlichen Batterie ausgeschlossen. Wenn die Betriebsspannung über 8 V ansteigt, wird der Transistor leitend und mithin leuchtet die rote Signaldiode auf. Dieses Signal kennzeichnet die Entnahme von Batteriestrom zur Versorgung aller eingeschalteten Verbraucher.

Fig.2 veranschaulicht das Konstantbleiben des Leerlaufstroms mit 2,0 mA bis zu einer Betriebsspannung von 8 V. Diese Betriebsspannung kennzeichnet den Betriebspunkt bei dem der der Signaldiode 15 zugeordnete Transistor 17 leitend wird und mithin die Signaldiode 15 aufleuchtet. Bis zu einer Betriebsspannung von 12 V bleibt der Transistor 17 unverändert leitend und die rote Signaldiode 15 in Funktion. Der Transistor 18 bleibt hingegen bis zu einer SchwNenspannung von 12 V gesperrt.

Sobald die Betriebsspannung auf die Schwellenspannun£ von 12 V angestiegen ist, wird der Transistor 18 über den aus der Zenerdiode 23 und dem ohmschen Widerstand 22 bestehenden Spannungsteiler leitend. Neben der roten Signaldiode 15 leuchtet die grüne Signaldiode 16 auf, weil die Schaltschwelie an der Basis des Transistors 17 noch nicht unterschritten ist. Das Aufleuchten beider Signaldiodcn zeigt an, daß neben Lichtmaschinenstrom noch Batteriestrom verbraucht wird. Die Batterie wird bei diesem Betriebszustand nur ungenügend aufgeladen.

Wenn infolge Erreichens der Schwellenspannung von 12 V der Transistor 18 in den leitenden Zustand übergeht, wird der Kollektor dieses Transistors negativ. Dies führt mit ansteigender Betriebsspannung fortschreitend zur Sperrung des Transistors 17. Sobald die Betriebsspannung auf einen Grenzwert von 12,8 V ansteigt, wird der Transistor 18 voll durchgesteuert. Damit ist der Kollektor des Transistors 18 negativ und der Transistor 17 w\ d über den Widerstand 21 gesperrt. Demgemäß erlischt die Rotlichtsignaldiode 15, während die Grünlichtsignaldiode 16 weiter aufleuchte'. Das alleinige Aufleuchten der Signaldiode If) zeigt an. daß bei einer Betriebsspannung über 12,8 V alle Verbraucher mit Lichtmaschinenstrom versorgt und zugleich die Batterie aufgeladen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche,- 27 51 83β

1. Prüfgerät mit Digitalanzeige zum Überwachen des Betriebszustandes elektrischer Anlagen, insbesondere solcher mit einer wiederaufladbaren Batterie, mit parallel zueinander geschalteten Signalgebern und je einem diese Signalgeber in Abhängigkeit vom Auftreten jeweils einer vorbestimmten Betriebsspannung an Speisespannung anlegenden Transistor, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb einer vorbestimmten Betriebsspannung der eine Transistor (17) leitend und der andere Transistor (18) in an sich bekannter Weise gesperrt ist, daß die Basis dieses erstgenannten Transistors (17) am Kollektor des anderen Transistors (18) liegt, der beim Oberschreiten einer vorbestimmten Schwellenspannung in den leitenden Zustand übergeht, wodurch sein Kollektor mit steigender Betriebsspannung fortschreitend negativ und der erstgenannt Transistor allmählich fortschreitend und beim Erreichen einer vorbestimmten Grenzspannung völlig gesperrt ist.

2. Prüfgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Ladeprüfstecker für Kraftfahrzeuge, der über einen bordeigenen Steckkontakt, etwa den Kontakt eines Zigarettenanzünders, an die elektrische Anlage eines Kraftfahrzeugs anschließbar ist