DE2814851A1 - Schaltungsanordnung zur speisung eines schaltkreises sowie eines von diesem impulsweise gesteuerten verbrauchers - Google Patents
Schaltungsanordnung zur speisung eines schaltkreises sowie eines von diesem impulsweise gesteuerten verbrauchersInfo
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Description
d.
fiYRi
2314851
LGZ LAND1S & GYR ZUG AG
CH-6301 ZUG, Schweiz
Schaltungsanordnung zur Speisung eines Schaltkreises sowie eines von diesem impulsweise gesteuerten Verbrauchers
PA 2Ο14
909839/0612
~*~ 28H851
Schaltungsanordnung zur Speisung eines Schaltkreises sowie eines von diesem impulsweise gesteuerten Verbrauchers
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Speisung
eines Schaltkreises sowie eines von diesem impulsweise gesteuerten Verbrauchers mit einer aufladbaren Ni-Cd-Zelle nach dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Es sind elektrisch angetriebene Uhren, insbesondere Schaltuhren für periodisch wiederkehrende Schaltaufgaben bekannt, in denen ein
Impulsuntersetzer nach einer bestimmten Anzahl Schwingungen eines Quarzes einen Impuls an einen elektrischen Schrittmotor zur Betätigung
eines Uhrwerkes abgibt. Ein integrierter Schaltkreis (im folgenden
IC genannt) dient als Impulsuntersetzer. Dessen Speisespannung muss zur Sicherstellung seiner Funktionsfahigkeit in relativ
engen Grenzen konstant gehalten werden. Bei hochohmiger Spannungsquelle bewirkt der Impuls für den Schrittmotor ein für den IC unzulässiges
Absinken der Speisespannung.
Eine von einer Eingangsspannung her dauernd geladene Ni-Cd-Zelle, die beim Ausfall der Eingangsspannung den Betrieb der Uhr über
mehrere Stunden aufrecht erhält, dient bei der bekannten Schaltungsanordnung als Gangreserve. Die Ni-Cd-Zelle speist ferner den
IC und bildet mit ihrer nahezu lastunabhängigen Klemmenspannung von 1,1...1,4 V die Betriebsspannung des IC auch während der Stossbelastung
durch den Schrittmotor. Eine weitere Massnahme zum Konstanthalten
der Spannung für die Speisung des IC ist daher nicht nötig.
Eine solche Schaltung weist jedoch den Nachteil auf, dass bei defekter
Ni-Cd-Zelle die Uhr auch beim Vorhandensein der Eingangsspannung nicht mehr weiter läuft: Bei einem Kurzschluss der Ni-Cd-Zelle
bleibt die Uhr stehen und bei einem Unterbruch wird der IC durch Ueberspannung zerstört.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Betriebsfähigkeit
des Schaltkreises sowohl bei einem Kurzschluss als auch bei einem Unterbruch der Ni-Cd-Zelle erhalten bleibt, wenigstens solange
die Eingangsspannung noch vorhanden ist.
Die Erfindung besteht in den im Kennzeichen des Patentanspruches 1
genannten Merkmalen.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Zeichnung näher erläutert:
Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltschema einer bekannten Uhr,
Fig. 2 und 3 zwei Schaltschemata nach der Erfindung.
In den nachfolgend beschriebenen Figuren sind für gleiche Teile
die gleichen Bezugszeichen verwendet. In allen drei Figuren ist
ein Schrittschaltmotor 1 eines nicht dargestellten Räderwerkes über
einen Transistor 2 an zwei Versorgungsleitungen 3 und 4 angeschlossen. Im bekannten Beispiel der Fig. 1 sind die beiden Versorgungsleitungen
3 und 4 mit den Klemmen einer Ni-Cd-Zelle 5 sowie mit zwei Speiseanschlüssen 6 und 7 eines IC 8 verbunden. Die Klemmenspannung
der Ni-Cd-Zelle 5 bildet die Speisespannung für den IC 8. Die Ni-Cd-Zelle 5 ist über eine Diode 9 und einen Vorwiderstand 10
an zwei eine Eingangsspannung U aufweisende Klemmen 11 und 12 an-
geschlossen.
Ein in allen drei Figuren gleiches Netzwerk 13 mit einem Quarz 14 steuert zusammen mit dem IC 8 und dem Transistor 2 den Verbraucher,
im vorliegenden Fall den Schrittmotor 1.
In den beiden nachfolgend gemeinsam beschriebenen Schaltungen der Figuren 2 und 3 erfolgt im Gegensatz zur Schaltung der Fig. 1 die
Speisung des Schrittschaltmotors 1 unabhängig von der Speisung der Ni-Cd-Zelle 5. Zu diesem Zweck speist eine weiter unten beschriebene
Spannungsteiler- oder Spannungsstabilisiereinrichtung ab den beiden Klemmen 11 und 12 zwei Versorgungsleitungen 3a und 4a, während
die mit ihrer ersten Klemme 15 an die erste Versorgungsleitung PA 2Ο14 ./.
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3α und an die Klemme 12 angeschlossene Ni-Cd-Zelle 5 ihre Spannung,
wie anhand der Fig. 1 beschrieben, über die Diode 9 und den Vorwiderstand
1O bezieht. Mit ihrer zweiten Klemme 16 ist die Ni-Cd-Zelle 5 über einen Begrenzungswiderstand 17 mit der zweiten Sammelschiene
4a verbunden und bildet so bei Ausfall der Eingangsspannung U einen Ladestromkreis für einen zwischen die beiden Vere
sorgungsleitungen 3a und 4a geschalteten Pufferkondensator 18.
Eine Reihenschaltung einer Diode 19, vorzugsweise einer Ge-Diode, und einer Stabilisierungsdiode 2O ist dem Pufferkondensator 18
parallel geschaltet, wobei sich die Diode 19 auf der Seite der zweiten Versorgungsleitung 4a befindet. Die beiden Dioden 19, 2O
sind bezüglich der zwischen den beiden Sammelschienen 3a und 4a herrschenden Spannung von etwa 1,5 V in Durchlassrichtung geschaltet.
Ferner ist die zweite Klemme 16 der Ni-Cd-Zelle 5 über einen weiteren Widerstand 21 mit dem zweiten Speiseanschluss 7 des IC 8
verbunden, wobei der zweite Speiseanschluss 7 gleichzeitig an den Verbindungspunkt 22 zwischen den Dioden 19 und 2O gelegt ist.
In der Ausführung nach Fig. 2 wird die Spannung zwischen den beiden
Versorgungsleitungen 3a und 4a über einen Längstransistor 23 stabilisiert. Dessen Kollektor-Emitter-Strecke ist zwischen die
Klemme 11 und die zweite Versorgungsleitung 4a geschaltet. Ein an die Klemmen 11 und 12 angeschlossener Spannungsteiler liefert die
Referenzspannung für die Basis des Längstransistors 23 und besteht
aus einem Widerstand 24, einer der Temperaturkompensation dienenden Diode 25 und einer Referenzdiode 26. Die Basis des Längstransistors
23 ist an den Verbindungspunkt 27 zwischen dem Widerstand 24 und der Diode 25 angeschlossen.
Die beiden Schaltungen der Fig. 2 und 3 unterscheiden sich im wesentlichen lediglich in der Ausführung der Spannungsstabilisierungseinrichtung.
Im Gegensatz zur Fig. 2, deren Schaltung nur für Gleichspannung geeignet ist, kann im Ausführungsbeispiel der Fig.
3 Gleich- oder Wechselspannung eingespeist werden. Dazu wird die zweite Versorgungsleitung 4a über einen Widerstand 28 an Stelle
des Längstransistors 23 der Fig. 2 von der Eingangsspannung U her
versorgt, wobei die Diode 9 sowohl die Spannung für die Speisung PA 2Ο14 'J'
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der Ni-Cd-Zelle 5 als auch für den Verbraucher liefert. Eine zweite
Referenzdiode 29 stabilisiert die Speisespannung für den Verbraucher,
das heisst für den Schrittmotor 1, und ist zwischen die beiden
Versorgungsleitungen 3a und 4a geschaltet. Ein weiterer Kondensator 30 liegt parallel zu den Speiseanschlüssen 6 und 7 des IC
und dient zum Konstanthalten der Spannung am IC 8 beim Schalten des Schrittmotors 1.
In den Schaltungen nach den Fig. 2 und 3 bietet die Auswahl der Stabilisierungsdioden 2O und der Referenzdioden 26 und 29 Schwierigkeiten,
da für den geforderten Betriebsbereich von 1,1...1,8 V keine zufriedenstellenden,handelsüblichen Zenerdioden erhältlich
sind. Solche weisen bei kleinen Strömen keinen definierten Knick der Kennlinie auf, haben relativ grosse dynamische Widerstände,
grosse Temperatur-Koeffizienten und verursachen im Falle eines Ausleseverfahrens Beschaffungsprobleme und hohe Kosten. Diese
Schwierigkeit lässt sich dadurch beheben, indem als Stabilisierungsdiode
20 zur Begrenzung der Speisespannung für den IC 8 im Falle eines Unterbruches der Ni-Cd-Zelle 5, sowie als Referenz—
dioden 26 und 29 für die Stabilisierung der Speisespannung für den Verbraucher 1 GaAsP-Leuchtdioden verwendet werden. Diese weisen
in der Durchlassrichtung einen ausgeprägten Knick der Kennlinie im Bereich von 1,5...1.65 V auf und erfüllen auch die übrigen
geforderten Nebenbedingungen. Sie bringen ausserdem noch den
Vorteil mit sich, dass die als Leuchtdiode ausgebildete Stabilisierungsdiode 2O gleichzeitig zur optischen Anzeige eines Unterbruches
der Ni-Cd-Zelle 5 verwendbar ist. Soll auch deren Kurzschluss angezeigt werden, dann ist eine zusätzliche Reihenschaltung
eines Widerstandes 31 und einer weiteren Leuchtdiode 32 dem Begrenzungswiderstand 17 parallel zu schalten, wie dies in der
Fig. 2 eingezeichnet ist.
Die Ausführungen nach den Fig. 2 und 3 arbeiten wie folgt: Im störungsfreien
Betrieb speist die Ni-Cd-Zelle 5 über den Widerstand 21 den IC 8. Der entstehende Spannungsabfall über dem Widerstand
21 darf dank des kleinen Stromes vernachlässigt werden. Der vom Quarz 14 gesteuerte IC 8 gibt an den Transistor 2 zum Beispiel
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jede Sekunde einen Impuls ab, wodurch dieser leitend wird und der
Schrittmotor 1 einen Schritt ausführt. Der entstehende Stromstoss beeinflusst die Spannung an den Speiseanschlüssen 6 und 7 des IC
nicht. Die Dioden 19 und 20 sind dabei nicht wirksam, weil die Summe von deren Durchlassspannungen grosser als 1,5 V ist.
Beim Ausbleiben der Eingangsspannung U wird über den Begrenzungswiderstand
17 der Pufferkondensator 18, der die nötige Impulsenergie
für den Schrittmotor 1 liefert, während den Schrittpausen des Schrittmotors 1 auf die Spannung der Ni-Cd-Zelle 5 aufgeladen.
Bei einem Unterbruch der Ni-Cd-Zelle 5 begrenzt die als Stabilisierungsdiode
20 verwendete Leuchtdiode die Speisespannung für den IC 8 auf 1,5 V, während die Spannung für den Schrittmotor 1
unverändert erhalten bleibt. Die Leuchtdiode zeigt den Unterbruch optisch an.
Bei einem Kurzschluss der .Ni-Cd-Zelle 5 wirkt über der Reihenschaltung
der Diode 19 und des Widerstandes 21 die Spannung zwischen den Versorgungsleitungen 3a und 4a von 1,5 V, wovon nur etwa O,2 V
an der Diode 19 abfällt, wenn diese eine Germanium-Diode ist, so dass an den Speiseanschlüssen 6 und 7 des IC 8 noch eine Spannung
von 1,3V liegt.
Die für die Speisung einer Uhr beschriebene Schaltungsanordnung
kann auch für andere Verbraucher wie Taschenrechner, Blitzlichtgeräte, Speicher und anderes mehr Verwendung finden. Vor allem
für die Notstromversorgung von Speichern auf dem Computersektor ist die Ausfallanzeige durch Leuchtdioden von entscheidendem Vorteil,
indem defekte Zellen rechtzeitig erkannt werden können.
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Claims (3)
1. Schaltungsanordnung zur Speisung eines Schaltkreises sowie eines
von diesem impulsweise gesteuerten Verbrauchers mit einer von einer Eingangsspannung über wenigstens eine Diode und einen Vorwiderstand
aufladbaren Ni-Cd-Zelle zum Aufrechterhalten des Betriebes
des Schaltkreises und des Verbrauchers bei einem Ausfall der Eingangsspannung, wobei die stabile Klemmenspannung der Ni-Cd-Zelle
gleichzeitig als Speisespannung für den Schaltkreis dient und der eine Pol der Eingangsspannung zusammen mit einer ersten
Klemme der Ni-Cd-Zelle und je einem Anschluss für die Speisung des Schaltkreises und für den Verbraucher an einer ersten Versorgungsleitung
angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig von der Reihenschaltung der Diode (9) und dem Vorwiderstand (1O)
zum Aufladen der Ni-Cd-Zelle (5) ein Spannungsteiler (23, 24, 25, 26; 28, 29) für die Speisung des Verbrauchers (1) ab einer zweiten
Versorgungsleitung (4a) vorhanden ist, dass die zweite Klemme (16) der Ni-Cd-Zelle (5) über einen Begrenzungswiderstand (17) mit der
zweiten Versorgungsleitung (4a) verbunden ist, wobei der Begrenzungswiderstand (17) beim Ausfall der Eingangsspannung ((J ) einen
Ladestromkreis für einen zwischen die beiden Versorgungsleitungen (3a, 4a) geschalteten Pufferkondensator (18) bildet, dass ferner
parallel zum Pufferkondensator (18) die Reihenschaltung einer Diode
(19) und einer Stabilisierungsdiode (20), deren gemeinsame Durchlassspannung
grosser ist als die Spannung zwischen den beiden Versorgungsleitungen (3a und 4a), geschaltet ist, und beide Dioden
(19, 2O) in Durchlassrichtung gepolt sind, wobei sich die Diode
(19) auf der Seite der zweiten Versorgungsleitung (4a) befindet, und dass ausserdem die zweite Klemme (16) der Ni-Cd-Zelle (5) über
einen weiteren Widerstand (21) mit dem zweiten Speiseanschluss (7)
des Schaltkreises (8) und dem Verbindungspunkt (22) zwischen der Diode (19) und der Stabilisierungsdiode (2O) verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass als Spannungsteiler zur Speisung des Verbrauchers (1) eine Stabilisierungseinrichtung (23, 24, 25, 26; 28, 29) mit einer Referenzdiode
(26, 29) dient, und dass als Referenzdiode (26, 29) sowie
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als Stabilisierungsdiode (20) zur Begrenzung der Speisespannung
für den Schaltkreis (8) im Falle eines Unterbruches der Ni-Cd- :
Zelle (5) GaAsP-Leuchtdioden dienen, während die mit der Stabilisierungsdiode
(20) in Reihe geschaltete Diode (19) eine Ge-Diode ist.
3. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die als Leuchtdiode ausgebildete Stabilisierungsdiode (20) gleichzeitig zur optischen Anzeige eines Unterbruches der
Ni-Cd-Zelle (5) verwendbar ist und dass zur Anzeige eines Kurzschlusses
der Ni-Cd-Zelle (5) die Reihenschaltung eines Widerstandes (31) mit einer weiteren Leuchtdiode (32) zum Begrenzungswiderstand
(17) parallel geschaltet ist.
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909839/0612
Applications Claiming Priority (1)
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Also Published As
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| CH613346B (de) | |
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| CH613346GA3 (en) | 1979-09-28 |
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