DE2827051A1

DE2827051A1 - Schaltung

Info

Publication number: DE2827051A1
Application number: DE19782827051
Authority: DE
Inventors: Keith Delmar Rapp
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1977-06-20
Filing date: 1978-06-20
Publication date: 1978-12-21
Also published as: FR2395613A1; US4140957A; GB2000395A; IT7849930A0; IT1105190B

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. . 8000 MÜNCHEN 22

KARL H. WAGNER gewürzmühlsrasse 5

POSTFACH 246

1827051

20. Juni 1978 78-T-323O

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION, 2230 East Imperial Highway, El Segundo, Kalifornien 90245, V.St.A.

Schaltung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Betrieb eines Rechners sowie zur Wiederaufladung eines Batterienpacks, auf welche Weise der elektronische Rechner von einer Gleichspannungsversorgung oder wahlweise von einer Vielzahl wegwerfbarer Batterien oder einem wiederaufladbaren Batteriepack betrieben wird.

Es sind derzeit zwei unterschiedlichen Arten von Batterien bekannt, und zwar sogenannte Primärbatterien oder Primärzellen und sogenannte Sekundärbatterien oder Sekundärzellen. Die Primärbatteriezellen können typischerweise nicht aufgeladen werden und sie werden nach Gebrauch weggeworfen. Sekundärbatteriezellen dagegen können typischerweise aufgeladen werden, um mehrfach verwendet zu werden. Die primären Batteriezellen können nicht aufgeladen werden, weil die Primärzellen beim Anlegen einer Ladespannung an ihren Klemmen explodieren können. Demgemäß sind übliche elektronische Rechner,die wegwerfbare Batterien als Leistungsquellen verwenden, derart konstruiert, daß die Ausgangsgröße eines Wechselstromadapterzubehörs nicht an die Klemmen der Primärzellen angelegt werden kann. Darüber hinaus sind andere

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übliche wiederaufladbare Batterien als Leistungsquelle verwendende Rechner in "unvorteilhafter" Weise derart konstruiert, daß die Sekundärzellen nicht zugänglich sind und durch den Benutzer nicht leicht ersetzt und repariert werden können. Diese "unzweckmäßige" Konstruktion üblicher Rechner erfolgt aus dem Grunde, weil die Rechnerhersteller versuchen, den Benutzer daran zu hindern, entweder absichtlich oder unabsichtlich wegwerfbare Primärbatteriezellen in einen Rechner einzubauen, der nur für die Verwendung wiederaufladbarer Sekundärbatteriezellen geeignet ist, um so auf diese Weise mögliche Schädigungen des Rechnerbenutzers zu verhindern, da - wie erwähnt - die primären Batteriezellen explodieren könnten.

In den meisten Fällen muß der Verbraucher zum Erhalt der Vorteile eines Rechners mit einer wiederaufladbaren Batteriepackung und eines Rechners mit wegwerfbaren Batterien zwei gesonderte Rechner kaufen. Diejenigen Rechner, die die zweifache Möglichkeit primärer und sekundärer Batterien aufweisen, machen spezielle Verfahrensschritte erforderlich, um die Möglichkeit des Aufladens der wegwerfbaren Primärbatteriezellen zu verhindern. Somit sind sowohl die Kosten als auch die Mühewaltung hoch, die erforderlich ist, um Rechner der bekannten Art zu betreiben.

Zusammenfassung der Erfindung. Kurz gesagt sieht die Erfindung eine Elektronikrechner-Versorgungs- und Batteriepackungs-Ladeschaltung vor. Ein in seiner Art einzigartiger Batteriepack,der wiederaufladbare Batteriezellen enthält, besitzt einen externen Kontakt positioniert an der Aussenoberfläche des Packs. Dabei sind ebenfalls Kontakte im Rechnerbatterieabteil positioniert, um mit den Klemmen entweder der wiederaufladbaren Batteriezellen oder einer Vielzahl von wegwerfbaren Batteriezellen zusammenzuarbeiten, und zwar, um die Leistung der Batterien der Rechnerschaltung zuzuführen. Darüber hinaus ist ein zusätzlicher Kontakt innerhalb des Rechnerbatterieabteils vorgesehen, um mit dem externen Kontakt des Batteriepacks zusammenzuwirken, um auf diese Weise die Rechnerversorgungs- und Batteriepacklade-Schaltung zu vervollständigen und den Batteriepack wieder aufzuladen.

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Dieser zusätzliche Kontakt ist derart positioniert, daß der Teil der Versorgungs- und Batteriepackwiederaufladungs-Schaltung mit der Batteriequelle elektrisch abgeschaltet ist, wenn wegwerfbare Batterien ansonsten im Rechnerbatterieabteil enthalten sind. Auf diese Weise können die wegwerfbaren Batterien nicht wieder aufgeladen werden, was die Gefahr einer Explosion im wesentlichen eliminiert, einer Explosion, die durch den absichtlichen oder unabsichtlichen Versuch einer Aufladung wegwerfbarer Batteriezellen hervorgerufen werden könnte.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Teildraufsicht auf den Boden eines elektronischen Rechners bei abgenommener Rückwand;

Fig. 2a einen Teilschnitt durch den wiederaufladbaren Batteriepack, der einen Teil der erfindungsgemäßen Rechnerversorgung und Batteriepacklade-Schaltung bildet;

Fig. 2b und 2c Ansichten von oben bzw. von unten des wiederaufladbaren Batteriepacks der Fig. 2a;

Fig. 3 eine schematische Schaltung der erfindungsgemäßen Rechnerversorgungs- und Batteriepackaufladungs-Schaltung.

Fig. 1 zeigt den Boden eines elektronischen Rechners 1 bei entferntem Gehäuserückteil. Der Rechner weist eine gedruckte Schaltungsplatte 2 von üblicher Konstruktion auf, sowie ein Batterieabteil 4, sowie ein Abteil 6 zur Aufnahme des Steckers eines Wechselstromleistungsadapters. Das Batterieabteil 4 ist speziell derart ausgebildet, daß es entweder eine Vielzahl von Primärbatteriezellen (Zellen, die nach ihrem Verbrauch weggeworfen werden) oder einen Pack aus sekundären Batteriezellen (Zellen, die wieder aufgeladen werden können)aufnimmt. Das

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Batterieabteil 4 besitzt einen Satz von Schraubenfederkontakten 8-1, 8-2 und 8-3 sowie einen entsprechenden Satz von Kontaktpunkten 10-1, 10-2 und 10-3. Die entsprechenden Sätze von Schraubenfedern und Kontaktpunkten sind miteinander ausgerichtet, um mit den Klemmen (Anschlüssen) jeder der wegwerfbaren Batteriezellen oder dem wiederaufladbaren Batteriepack zusammenzuwirken, um so Leistung von den Batterien den Rechnerschaltungen zuzuführen. Das Batterieabteil 4 besitzt erfindungsgemäß einen zusätzlichen Kontaktstreifen 12, der zur Zusammenarbeit mit einem entsprechenden im wiederaufladbaren Batteriepack ausgebildeten (vgl. Fig. 2a-2c) Kontaktstreifen zusammenarbeitet, um einen Teil der Rechnerversorgungs- und Batteriepacklade-Schaltung (am besten in Fig. 3 gezeigt) zu bilden, wodurch die den Batteriepack bildenden Sekundärbatteriezellen wieder aufgeladen werden.

Das Abteil 6 besitzt eine Buchse 14 zur Aufnahme eines (nicht gezeigten) Steckers des Wechselstromleistungsadapters. Die Buchse 14 kann typischerweise innerhalb des Rechnergehäuses ausgebildet sein. Abteil 6 besitzt ebenfalls einen beweglichen flachen Federkontakt 15. Wie weiter unten im einzelnen erläutert, kann der flache Federkontakt 15 dann berührt und versetzt werden, wenn der Wechselstromadapterstecker in die Buchse 14 aufnehmend eingesetzt wird, um so eine externe Leistungsquelle zur Versorgung der Rechnerschaltungen vorzusehen.

In den Fig. 2a-2c ist der wiederaufladbare Batteriepack 25 dargestellt. Die den wiederaufladbaren Batteriepack 25 bildenden Sekundärbatteriezellen 29 können übliche Nickel-Kadmium-Batterien oder dergleichen sein, und zwar eingekapselt in einem geeigneten Material, wie beispielsweise Kunststoff. Der wiederaufladbare Batteriepack 25 besitzt ein in der Bodenoberfläche ausgebildetes Fenster 20. Das Fenster 20 bildet ein Mittel, durch welches die Klemmen oder Anschlüsse der eingekapselten Batteriezellen 29 kontaktiert werden können. Wenn der Batteriepack 25 - vgl. Fig. 1 - beispielsweise in das Batterieabteil 4 des Rechners 1 eingesetzt ist, so ist das Fenster 20 zur Aufnahme des Schraubenfederkontakts 8-1 ausgerichtet. Darüber hinaus ist gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein externer

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Kontaktstreifen 22 in das Einkapselmaterial an einer Oberfläche des Batteriepacks 25 eingeformt. Wenn der Batteriepack 25 richtig in das Batterieabteil 4 des Rechners 1 eingesetzt ist, so ist der Kontaktstreifen 22 des Batteriepacks 25 so positioniert, daß er den Kontakt 12 des Abteils 4 berührt, um dadurch den Rechnerversorgungs- und Batteriepackladekreis zu vervollständigen. Man erkennt jedoch sogleich, daß dann, wenn andererseits wegwerf bare Batterien in das Batterieabteil 4 des Rechners 1 eingesetzt sind, derjenige Teil des Versorgungs- und Batteriepackladekreises, der die wegwerfbaren Batterien enthält, offenbleibt und daher abgeschaltet ist.

Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes bevorzugtes Schematisches Diagramm zur Ausführung des Rechnerversorgungs- und Batteriepackladekreises. Anders als viele übliche Rechner kann der erfindungsgemäße Rechner 1 intern entweder durch den wiederaufladbaren Batteriepack 25 oder durch eine Vielzahl von wegwerfbaren Batterien 30,eingesetzt in das in Fig. 1 gezeigte Rechnerbatterieabteil 4,betrieben werden. Ferner kann durch den erfindungsgemäßen Batteriepack 25 - wie er in den Fig. 2a-2c dargestellt ist - und die erfindungsgemäße Rechnerversorgungsund Batteriepacklade-Schaltung erreicht werden, daß der wiederaufladbare Batteriepack 25 und die wegwerfbaren Batterien 30 in einfacher Weise und sicher miteinander in dem Batterieabteil auswechselbar sind, um die erforderliche Leistung für die Versorgung der Rechnerschaltungen vorzusehen.

Erfindungsgemäß weist die Versorgungs-und Batteriepackladeschaltung folgendes auf: Eine Steckerbuchse 14, in einer Richtung stromleitende Mittel (wie beispielsweise eine Diode 28), einen Strombegrenzungswiderstand 26, den Rechner-Ein/Aus-Schalter, die zusätzliche Schaltung des Rechners 1 und ein erstes Ende 16 des flachen Federkontakts 15, wobei alle diese Schaltungselemente elektrisch in Serie geschaltet sind. Wenn der Rechner 1 durch eine interne Batteriequelle versorgt wird, so ist der wiederaufladbare Batteriepack 25 erfindungsgemäß elektrisch verbunden zwischen einem zweiten Ende-17 des flachen Federkontakts 15 und

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einem gemeinsamen elektrischen Verbindungspunkt 32, der zweckmäßigerweise mit Widerstand 26 und Rechner-Ein/Aus-Schalter ausgebildet ist. Andernfalls sind die wegwerfbaren Batterien elektrisch verbunden zwischen einem Kontakt 24 und dem gemeinsamen elektrischen Verbindungspunkt 32. Wenn der Rechner 1 durch die wiederaufladbare Batteriequelle 25 oder die wegwerfbare Batteriequelle 30 versorgt wird, so steht der Kontakt 24 erfindungsgemäß mit dem zweiten Ende 17 des flachen Federkontakts 15 in Berührung.

Wenn insbesondere der Rechner 1 durch den wiederaufladbaren Batteriepack 25 versorgt wird und der Rechner-Ein/Aus-Schalter in die Ein-Position niedergedrückt ist, so wird ein entsprechender Gleichstromweg aufgebaut, der folgendes umfaßt: Den Batteriepack 25, den flachen Federkontakt 15, die Schaltung des Rechners 1, den Ein/Aus-Schalter und den Rückführungspfad zur Batteriequelle 25. Wenn der Rechner andererseits durch wegwerfbare Batterien versorgt wird, so wird ein entsprechender Gleichstromweg aufgebaut, der die Batterien 30, den Kontakt 24, den flachen Federkontakt 15, die Schaltung des Rechners 1 und den Ein/Aus-Sehalter sowie den Rückkehrpfad zur Batteriequelle 30 umfaßt.

Wenn es alternativ zweckmäßig ist, den Rechner von einer externen Wechselspannungsquelle zu versorgen, so werden die (nicht gezeigten) Steckermittel eines geeigneten Wechselstromadapters in die Steckerbuchse 14 eingesetzt. Der Wechselstromadapter (nicht gezeigt) weist übliche Gleichrichtermittel auf und legt eine Ausgangsgleichspannung an die Steckerbuchse 14 an. Das Einsetzen der Steckermittel zwingt die Steckerbuchse 14 in Berührung oder Eingriff mit dem ersten Ende 16 des flachen Federkontakts 15. Wenn die Steckerbuchse 14 das erste Ende 16 des flachen Federkontakts 15 kontaktiert, so wird das zweite Ende 17 des Federkontakts 15 körperlich außer Eingriff mit dem Kontakt bewegt. Wenn daher der Adapterstecker in die Buchse 14 eingesetzt wird, so kann keine Gleichspannung (d.h. die gleichgerichtete Wechselspannung) beabsichtigt oder unabsichtlich an die

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Klemmen der wegwerfbaren Batterien 30 angelegt werden, da die Steckerbuchse 14 erfindungsgemäß einen Teil der Schaltung am Kontakt 24 zwischen wegwerfbaren Batterien 30 und Gleichspannungsversorgung unterbricht. Sollten daher wegwerfbare Batterien 30 in das Batterieabteil des Rechners 1 eingesetzt sein, wenn der Adapterstecker in die Buchse 14 zur Versorgung des Rechners 1 eingesetzt wird, so wird ein entsprechender Gleichstrompfad aufgebaut, der das erste Ende 16 des flachen Federkontakts 15, die Schaltung des Rechners 1, den Ein/Aus-Schalter, den Widerstand 26, die Diode 28 und die Steckerbuchse 14 umfaßt. Die erfindungsgemäße Versorgungs- und Batteriepacklade-Schaltung eliminiert somit jedwede Gefahr und verhindert jedwede Beschädigung, die dann auftreten könnte, wenn eine Gleichspannung an die Klemmen der wegwerfbaren Batterien angelegt würde, insoferne als die Möglichkeit einer durch den Benutzer hervorgerufenen Explosion der wegwerfbaren Batterien innerhalb des Batterieabteils im wesentlichen reduziert ist.

Wenn jedoch der Adapterstecker in Buchse 14 eingesetzt ist, um gleichzeitig den Rechner 1 mit Leistung zu versorgen und den Batteriepack 25 aufzuladen, so wird ein entsprechender Gleichstrompfad aufgebaut, der das erste Ende 16 des flachen Federkontakts 15, die Schaltung des Rechners 1, den Ein/Ausschalter, den Widerstand 26, die Diode 28 und die Steckerbuchse 14 umfaßt. Wenn der Batteriepack 25 in das Rechnerbatterieabteil eingesetzt ist, so teilt sich der Gleichstrom am elektrischen Verbindungspunkt 32, um einen zusätzlichen Strompfad zu bilden, der den Batteriepack 25, den flachen Federkontakt 15 und die Steckerbuchse 14 umfaßt. Der Batteriepack 25 wird dadurch in zweckmäßiger Weise für den fortgesetzten Gebrauch aufgeladen.

Es wurde hier ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wobei aber zahlreiche Abwandlungen im Rahmen der Erfindung möglich sind. Obwohl hier beispielsweise die Versorgungs- und Batteriepacklade-Schaltung zur Leistungsversorgung eines elektronischen Rechners verwendet wurde, so kann die erfindungsgemäße Schaltung jedoch auch in irgendeiner anderen

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Vorrichtung verwendet werden, die entweder durch eine Gleicnstromversorgung oder durch Batterieleistung betrieben wird.

Zusammenfassend sieht die Erfindung eine Schaltung vor, um in einfacher und sicherer Weise einen elektronischen Rechner zu betreiben, d.h. mit Leistung zu versorgen, und zwar von einer Wechselspannungsquelle (Netz) aus oder alternativ entwe3er von einer Vielzahl wegwerfbarer Batterien aus oder von einem wiederaufladbaren Batteriepack aus. Die erfindungsgemäße Schaltung sieht Kontaktmittel vor, die speziell in einer vorbestimmten Beziehung mit dem Batterieabteil des Rechners und auf dem wiederaufladbaren Batteriepack positioniert sind. Wenn wegwerfbare Batterien innerhalb des Batterieabteils des Rechners sitzen und ein Wechselstromadapter zur Leistungslieferung an den Rechner angeschaltet wird, so werden die wegwerfbaren Batterien elektrisch von der Wechselstromquelle isoliert oder getrennt. Wenn jedoch der aufladbare Batteriepack innerhalb des Batterieabteils des Rechners angeordnet ist und der Wechselstromadapter zur Leistungslieferung an den Rechner angeschaltet ist, so wird der Batteriepack wieder aufgeladen.

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Claims

Ansprüche

1. J Schaltung, welche durch eine Batterieleistungsquelle

ier durch eine Gleichstromleistungsversorgung betrieben wird, gekennzeichnet durch Kontaktmittel (15,16,17, 24) zur selektiven Verbindung einer wiederaufladbaren Batteriequelle (25) oder einer wegwerfbaren, nicht wiederaufladbaren Batteriequelle (30) mit der Schaltung zur Versorgung der Schaltung von der Batterieleistungsqueile aus,und mit Klemmemr.itteln zum Anlegen einer Gleichspannung an die Schaltung zur alternativen Belieferung dieser Schaltung von der Gleichstromleistungsquelle aus, wobei die Klemmenmittel mit den Kontaktmitteln (15,16,17,24) in Berührung stehen, um die Gleichstromversorgung mit der wiederaufladbaren Batteriequelle (25) zu verbinden, um dadurch die wiederaufladbare Batteriequelle (25) wieder aufzuladen, wenn die Schaltung von der Gleichstromleistungsversorgung (14) beliefert wird, und wobei die Klemmenmittel mit den Kontaktmitteln (24) in Eingriff stehen, um die wegwerfbare, nicht aufladbare Batteriequelle (30) von der erwähnten Schaltung und der Gleichstromversorgung abzuschalten, wenn die Schaltung durch die Gleichstromleistungsversorgi ng beliefert wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge>ennzeichnet_F daß die Kontaktmittel (15,16,17,24) erste und zweite mit der Schaltung verbundene Enden aufweisen, daß ein (erstes) zweites "Snde der Kontaktmittel selektiv mit der wiederauf!adbaren Batteriequelle (25) oder der wegwerfbaren, n.-cht wiederaufladbaren Batteriequelle (30) verbunden ist, wenn die Schaltung von der Batterieleistungsquelle beliefert wird, und daß die Klemmenmittel in Eingriff mit dem ersten (zweiten) Ende der Kontaktmittel bewegt werden, wenn die Schaltung alternativ von der Gleichstromleistungsversorgung (14) beliefert wird, wodurch das zweite (erste) Ende der Kontaktmittel demgemäß außer Berührung mit der wegwerfbaren, nicht aufladbaren Batteriequelle

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(30) bewegt wird, um dadurch die nicht aufladbare Batteriequelle (30) elektrisch von der Schaltung zu trennen.

3. Schaltung nach Anspruch 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch elektronische Rechnermittel, verbunden mit der die Leistung liefernden Schaltung.

4. Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wiederaufladbare Batteriequelle (25) eine Packung aus wiederaufladbaren Batteriezellen (29) aufweist, und daß die Packung einen entsprechenden Kontakt (22) besitzt, der sich von den Batteriezellen zur Aussenoberfläche der Packung erstreckt, wobei dieser Kontakt (22) zur Zusammenarbeit mit den erwähnten Kontaktmitteln dient, um dadurch die wiederaufladbare Batteriequelle in die Schaltung einzuschalten.

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