DE2846799A1

DE2846799A1 - Steuerschaltung fuer eine spannungsversorgung

Info

Publication number: DE2846799A1
Application number: DE19782846799
Authority: DE
Inventors: Mohammed Abdelmoniem Helal; Gunter Reinhard Jurgens
Original assignee: Minitronics Pty Ltd
Current assignee: Minitronics Pty Ltd
Priority date: 1977-11-04
Filing date: 1978-10-27
Publication date: 1979-05-10
Also published as: IT1099894B; US4237385A; JPS5475049A; IT7829311A0; GB2010028B; GB2010028A; HK2984A

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung der Spannungsversorgung in Zusammenhang mit einer Hauptspannungsversorgung und ist insbesondere anwendbar für den automatischen Schutz von Notbeleuchtungssystemen, die so lange nicht an eine Spannungsquelle angeschlossen sind, bis sie mit einer Hauptspannungsquelle verbunden werden und so für den Einsatz bereit sind. Es ist klar, daß andere Anwendungsmöglichkeiten gegeben sind, bei denen ein Batterienotsystem gemäß der Erfindung eingesetzt werden kann, das an der Batterie selbst oder an irgendeiner entfernten Einzellast vorgesehen sein kann, die mit Notspannung von der Batterie arbeiten soll.

In einer Ausgestaltung der Erfindung betrifft diese eine Steuerschaltung für eine Spannungsversorgung, die gekennzeichnet ist durch eine mit einem Umschalter verbundene Batterie, der die Batterie bei Vorhandensein einer Versorgungsspannung mit einer Batterieladeanordnung verbindet und der bei Ausfall der zuvor vorhandenen Versorgungsspännung eine Last an die Batterie schaltet, wobei bei einer Entladung der Batterie über die Last auf einen vorbestimmten Ladespannungswert ein Detektor ein Umschaltsignal erzeugt, durch das der Umschalter die Batterie von der Last trennt. Vorzugsweise trennt der Umschalter die

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Batterie von der Last und verbindet sie mit der Batterieladeanordnung .

In einer bevorzugten Weiterbildung ist ein Leerlaufdetektor vorgesehen, der ein Signal erzeugt, um den Umschalter zur Verbindung der Batterie mit der Ladeanordnung zu betätigen, wenn die Last entfernt ist.

In einer anderen Ausführung betrifft die Erfindung eine Steueranordnung für eine Spannungsversorgung, die gekennzeichnet ist durch eine mit einem Umschalter verbundene Batterie, der die Batterie bei Vorhandensein einer Versorgungsspannung mit einer Batterieladeanordnung verbindet und der bei Ausfall der zuvor vorhandenen Versorgungsspannung eine Last an die Batterie schaltet, und durch einen Leerlaufdetektor, der bei Fehlen einer Last nach dem entsprechenden Umschalten der Batterie ein Signal zum Schalten des Umschalters aus dem Lastzustand erzeugt.

Bei einem zentralisierten Notbatteriesystem, bei dem eine erfindungsgemäße Steuerschaltung an der Last oder an irgendeiner anderen Stelle angeordnet ist, kann anstelle des Ausfalles der Versorgungsspannung für die Batterie der Ausfall der örtlichen Hauptversorgungsspannung zur Aktivierung des Systems benutzt werden.

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Die Steuerschaltung gemäß der Erfindung läßt sich in Zusammenhang mit allen aufladbaren Batterien einsetzen und verringert unerwünschte Schaden an der Batterie während der Entladung, was zu einem frühen Batterieausfall führen könnte.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild eine erfindungsgemäße Anordnung.

Fig. 2 zeigt chematisch die Schaltungsanordnung eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung.

Ein Batterieumschalter 1 steuert die Verbindung der Batterie 2 zur nicht dargestellten Ladeschaltung oder zur Last 3, wobei entweder eine Verbindung mit der nicht dargestellten Ladeschaltung oder eine Verbindung mit der Last 3 möglich ist, jedoch diese nicht gleichzeitig angeschlossen werden können. Bei Anschluß einer üblichen, ungestörten Versorgungsspannung wird die Batterie 2 automatisch über den Umschalter 1 mit der Ladeschaltung verbunden. Die Versorgungsspannung zum Betrieb der Steuerschaltung für den Umschalter wird von der üblichen Speisespannung oder der Ladespannung geliefert. Die so zugeführte Energie wird für eine kurze Zeitspanne gespeichert, damit bei

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Ausfall der Versorgungsspannung auf Batteriespannung umgeschaltet werden kann.

Bei Ausfall der Versorgungsspannung sowie auch bei deren Abschaltung während einer Vorführung oder eines Versuches, wird der Steuerschaltung 5 für den Umschalter 1 vom Haupt-Störungsdetektor (nicht gezeigt) ein Signal 4 zugeführt, so daß die Last mit der Batterie 2 verbunden und der Steuerschaltung Energie zugeführt wird.

Ist der Umschalter mit der Last verbunden, bleibt er in Verbindung mit ihr, bis

(a) die Last entfernt wird, was durch einen Leerlauf-Detektor 6 festgestellt wird, oder bis

(b) die Batteriespannung während der Entladung auf einen vorgegebenen Wert abgesunken ist, so daß bei weiterer Entladung eine oder mehrere Zellen der Batterie umgepolt werden würden. Die Batteriespannung wird vom Detektor 7 ermittelt.

Ist einer dieser Vorgänge aufgetreten, wird der Steuerschaltung 5 ein Signal für das Umschalten des Schalters 1 zugeführt, der die Batterie mit der Ladeschaltung verbindet. Die Steuerschaltung 5 für den Umschalter 1 wird dann stromlos, da die übliche Spannungsversorgung nicht mehr zur Verfügung steht und

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die Batterie mit der unterbrochenen Ladespannung verbunden ist. Der Umschalter 1 bleibt im neutralen Zustand, bis die Hauptspannungsversorgung wieder angeschlossen wird und ein anderer Ausfall eintritt oder simuliert wird.

In der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 bilden die Widerstände R1 , R2, R3, der Transistor TR1 und die Diode DI den Haupt-StÖrungsdetektor.

Der die Widerstände R4, R5, R6, R7, und die Transistoren TR2 und TR3 enthaltende Schaltungsteil bildet den Detektor für niedrige Batteriespannung und in Zusammenhang mit dem Widerstand R8 und dem Transistor TR5 die Steuerung für das Umschaltrelais RL1,

Der Teil der Schaltung, der die Widerstände R9, R10, R11, R12 und RI3, den Kondensator C1, den Verstärker A1 und den Transistor TR4 enthält, stellt den Leerlaufdetektor dar.

Wenn die Ladeanordnung aktiviert ist, d.h. die Hauptversorgungsspannung angelegt ist, wird der Transistor TR1 durch die Widerstände R1 und R2 in den leitenden Zustand gebracht« Der Widerstand R3 begrenzt den Kollektorstrom des Transistors TR1. Befindet sich der Transistor TR1 im leitenden Zustand,

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ist seine Kollektorspannung nahezu Null und liefert für den Transistor TR3 eine Vorspannung, die ihn in den nichtleitenden Zustand bringt. Ist der Transistor TR3 im nichtleitenden Zustand, steht keine Vorspannung für die Transistoren TR2 und TR5 zur Verfügung, so daß sie im nichtleitenden Zustand bleiben und das Relais RL1 stromlos ist sowie sein Kontakt in der in Fig. 2 gezeigten Stellung liegt.

Fällt die Spannungsversorgung aus, d.h. wird der Ladevorgang unterbrochen, sinkt die Versorgungsspannung für den Haupt-Fehlerdetektor auf Null. Bei diesem Absinken auf Null kommt der Transistor TR1, bevor die Spannung Null erreicht, bei einer Spannung, die durch das Teilerverhältnis der Widerstände R1, R2 bestimmt ist, in den nichtleitenden Zustand. Da der Transistor TR1 in den nichtleitenden Zustand kommt, bevor die Versorgungsspannung auf Null abgesunken ist, wird der Transistor TR3 mittels der Widerstände R3 und R6 kurzzeitig in den leitenden Zustand gebracht, und in diesem Zustand liefert sein Kollektorstrom mittels der Widerstände R4 und R5 eine den Transistor TR2 in den leitenden Zustand bringende Vorspannung, dessen Kollektorstrom mittels der Widerstände R7 und R6 eine Vorspannung für den Transistor TR3 aufrecht erhält. Obwohl nunmehr die Versorgungsspannung für den Haupt-Fehlerdetektor auf Null abgesunken ist, wurde der Detektor für niedrige Batteriespannung aktiviert und erhält seine Versorgungsspannung von der

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Batterie.

Durch die Aktivierung des Detektors für niedrige Batteriespannung wird der Transistor TR5 mittels des Widerstandes R8 in den leitenden Zustand gebracht und erregt das Relais RL1 , so daß der Relaiskontakt RL1-1 die Batterie vom Ladezustand in den Entladezustand umschaltet, also die Batterie mit der Last verbindet. Bei Verbindung der Batterie mit der Last wird der Leerlaufdetektor aktiviert. Der Widerstand R9 und der Kondensator C1 dienen als kurze Zeitverzögerung für den Schalttransistor TR4, damit der Verstärker A1 einschwingen kann und eine unbeabsichtigte Aktivierung des Transistors TR4 während des Umschaltens des Relaiskontaktes RL1-1 auf die Last und damit eine Deaktivierung des Detektors für niedrige Ladeschaltung verhindert wird.

Fließt der Batteriestrom durch die Last, fließt er auch durch einen Laststrom-Prüfwiderstand R13. Die Spannung über dem Widerstand R13 wird über einen Widerstand R12 mittels des Verstärkers A1 gemessen und mit einer durch den Spannungsteiler R10, R11 festgelegten Bezugsspannung verglichen. Bei angeschlossener Last ist die Spannung über dem Widerstand R13 größer als die vom Spannungsteiler R10, R11 festgelegte Bezugsspannung, und dadurch beträgt die Ausgangsspannung des Verstärkers A1

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Null, d.h. der Transistor TR4 befindet sich im nichtleitenden Zustand.

Ist keine Last vorhanden, so beträgt die Spannung über dem Widerstand R13 Null und ist somit kleiner als die vom Spannungsteiler R10, R11 gelieferte Spannung, wodurch das Ausgangssignal des Verstärkers A1 auf einen hohen Spannungswert ansteigt und der Transistor TR4 mittels des Widerstandes R9 in den leitenden Zustand kommt. Im leitenden Zustand befindet sich der Kollektor des Transistors TR4 auf einer Spannung Null, und dadurch wird die Vorspannung des Transistors TR3 entfernt und dieser in den nichtleitenden Zustand gebracht, so daß die von seinem Kollektorstrom erzeugte Vorspannung für den Transistor TR2 ausfällt und dieser in den nichtleitenden Zustand gelangt. Dadurch wird der Detektor für niedrige Batteriespannnung deaktiviert und bleibt in diesem Zustand.

Ist der Detektor für niedrige Batterxespannung deaktiviert, so befindet sich der Transistor TR5 im nichtleitenden Zustand, und das Relais RL1 ist stromlos, so daß sein Kontakt RL1-1 in den Ladezustand zurückgeschaltet ist. Die Batterie kann sich nicht weiter entladen, da alle Schaltungsanordnungen deaktiviert sind und die Diode D2 eine Rückentladung in die Ladeschaltung verhindert.

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Ist die Last vorhanden und der Detektor für niedrige Batteriespannung aktiviert, liefern die Widerstände R5 rand E.4 eine Vorspannung für den Transistor TR2 und die Widerstände E.6 und R7 eine Vorspannung für den Transistor TR3. Das Wlderstandsverihältnis der Widerstände R5 zu R4 und das Widerstandsverhältnis der Widerstände R6 zu R7 ist gleich, und im allgemeinen hat der Widerstand R5 die gleiche Größe wie der Widerstand R6 und der Widerstand R4 die gleiche Größe wie der Widerstand R7. Das Widerstandsverhaltnls wird so gewählt, daß bei Absinken der Batteriespannung auf einen gewissen Wert die Widerstände R.5_:T R4 und B6, EI keine die Transistoren TR2 und TR3 in den leitenden Zustand schaltende Vorspannung liefern, und da jeder der beiden Transistoren, für die Vorspannung für den leitenden Zustand von dem anderen Transistor abhängt, wird der Detektor für niedrige Batteriespannung deaktiviert. Dadurch kommt der Widerstand TR5 In den nichtleitenden Zustand, und das Relais RL1 wird stromlos, so daß sein Kontakt in den Ladezustand zurückgeschaltet wird.

Sind die von der Batterie gesteuerten Schaltungsanordnungen deaktiviert worden, können sie nicht wieder in Betrieb genommen werden, bis die Hauptversorgungsspannung erneut angeschaltet wurde und dann entfernt wird.

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Durch diese Schaltungsanordnung wird eine vollständige, selbsttätig arbeitendes Notbeleuchtungssysteiti ermöglicht, ohne daß die Hauptversorgungsspannung erforderlich wäre, und sie gestattet eine Überprüfung vor Inbetriebnahme, da der Anschluß und die Unterbrechung der üblichen Hauptversorgungsspannung keinen negativen Einfluß auf das Notsystem hat.

Da diese Schaltungsanordnung automatisch arbeitet, sind keine besonderen Verbindungsleitungen oder Schalter für das Aktivieren oder Deaktivieren erforderlich, so daß die Gesamtanordnung zuverlässig arbeitet und gegen Fehlfunktionen durch Bedienungspersonen geschützt ist.

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Claims

Patentansprüche

1. J Steuerschaltung für eine Spannungsversorgung, gekennzeichnet durch eine mit einem Umschalter verbundene Batterie, der die Batterie bei Vorhandensein einer Versorgungsspannung mit einer Batterieladeanordnung verbindet und der bei Ausfall der zuvor vorhandenen Versorgungsspannung eine Last an die Batterie schaltet, wobei bei einer Entladung der Batterie über die Last auf einen vorbestimmten Ladespannungswert ein Detektor ein Umschaltsignal erzeugt, durch das der Umschalter die Batterie von der Last abtrennt.

2. Steuerschaltung für eine Spannungsversorgung, gekennzeichnet durch eine mit einem Umschalter verbundene Batterie, der die Batterie bei Vorhandensein einer Versorgungsspannung mit einer Batterieladeanordnung verbindet und der bei Ausfall der zuvor vorhandenen Versorgungsspannung eine

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Last an die Batterie schaltet, und durch einen Leerlaufdetektor, der bei Fehlen einer Last nach dem entsprechenden Umschalten der Batterie ein Signal zum Schalten des Umschalters aus dem Lastzustand erzeugt.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter die Batterie von der Last abtrennt und mit der Ladeanordnung verbindet, wenn die Batteriespannung unter den vorbestimmten Wert abgesunken ist.

4. Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 3, gekennzeichnet durch einen Leerlaufdetektor zur Erzeugung eines Signals zur Betätigung des Umschalters, wenn die Last nach der Verbindung mit der Batterie entfernt wird.

5. Steuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufdetektor beim Entfernen der Last die Batterie mit der Ladeanordnung verbindet.

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