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Schaltungsanordnung für Beleuchtungen, insbesondere
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Fahrradbeleuchtungen Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf
eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE-OS 28 50 642 bekannt.
Generell ist es insbesondere bei Fahrradbeleuchtungen wünschenswert, daß im Stand
die Beleuchtung nicht erlischt, wofür bei der bekannten Schaltungsanordnung automatisch
von Generator- auf Batteriebetrieb umgeschaltet wird.
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In der Fahrt wird, sobald der Generator ausreichende Energie liefert,
zusätzlich zum Betrieb der Lichtquelle auch die Batterie wieder aufgeladen.
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Bei der bekannten Schaltungsanordnung wird die Spannung des Generators
über eine Dioden-Gleichrichterbrücke gleichgerichtet und über eine Dioden-, Kondensator-und
Transistorschaltung der Batterie zugeführt und gleichzeitig auch der Lichtquelle.
Die Transistorschaltung dient hierbei einerseits dazu, zu verhindern, daß bei dem
periodischen Abfall der Generatorspannung während normalem Betriebes Strom aus der
Batterie ge-
zogen wird und zum anderen dazu bei Absinken des Effektivwertes
des Generatorspannung die Lichtquelle aus der Batterie zu speisen. Hierzu lädt die
Generatorspannung über eine Diode einen Kondensator auf, der die Transistorschaltung
entsprechend durchschaltet.
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Nachteilig an dieser Schaltungsanordnung ist, daß bei verhältnismäßig
langsamer Fahrt des Fahrrades die Batterie nicht aufgeladen wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Schaltungsanordnung
der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß auch bei verhältnismäßig
geringer Generatorspannung noch eine Aufladung der Batterie möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem
Generator und der Batterie eine unmittelbar aus dem Generator mit Wechselspannung
gespeiste Spannungsverdopplerschaltung vorgesehen ist.
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Somit ist sichergestellt, daß auch bei verhältnismäßig geringer Generatorspannung
die der Batterie zugeführte Spannung für deren Aufladen noch ausreichend ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Anspruch 2 beschreibt eine besonders einfache Spannungsverdopplerschaltung,
die lediglich drei Dioden und einen Kondensator benötigt.
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Anspruch 3 zeigt, wie in einfacher Weise von Generator- auf Batteriebetrieb
umgeschaltet werden kann.
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Eine weitere Verbesserung erreicht man mit dem Merkmal des Anspruches
4, da dort insbesondere die Kapazität der Batterie geschont wird. Hierbei wird die
Erkenntnis ausgenützt, daß beim Stand des Fahrrades die Beleuchtungsstärke geringer
sein kann, da es hierbei nur darauf ankommt, gesehen zu werden.
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Die Ansprüche 5 und 6 zeigen eine besonders einfache Umschaltanordnung,
die den wesentlichen Vorteil eines sehr geringen Stromverbrauches hat.
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Mit den Merkmalen des Anspruches 7 wird erreicht, daß die Umschaltanordnung
eine Hysterese hat, wodurch ein unnötig häufiges Umschalten zwischen Generator-
und Batteriebetrieb verhindert wird.
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Mit den Merkmalen des Anspruches 8 wird eine Tiefentladung der Batterie
bei längerem Stand verhindert, beispielsweise wenn vergessen wurde, die Schaltungsanordnung
abzuschalten.
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Mit den Merkmalen des Anspruches 9 kann die Schaltungsanordnung von
automatischem Betrieb auf Handbetrieb umgeschaltet werden.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert.
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Die einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der-Schaltungsanordnung.
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Ein Generator G ist mit seinem einen Pol mit Masse verbunden. Sein
anderer Pol ist mit einer in Durchlaßrichtung geschalteten Diode D2 verbunden, deren
Aus-
gang mit einer weiteren ebenfalls in Durchlaßrichtung geschalteten
Diode D3 verbunden ist. Der gemeinsame Verbindungspunkt der Dioden D2 und D3 ist
über eine von dort aus gesehen in Sperrichtung geschalteten Diode Dl mit Masse verbunden.
Parallel zu der Diode D2 liegt ein Kondensator Cl. Die drei Dioden Dl, D2 und D3
bilden somit ein Dioden-T-Glied, das unmittelbar an den Generator G geschaltet ist
und das somit unmittelbar an der Wechselspannung liegt. Zusammen mit dem Kondensator
Cl bildet dieses Dioden-T-Glied eine Spannungsverdopplerschaltung. Gibt nämlich
der Generator G eine negative Halbwelle ab, bei der sein Masseanschluß also positives
Potential führt, so wird der Kondensator Cl iiber die Diode Dl aufgeladen und zwar
so, daß der gemeinsame Verbindungspunkt der Dioden Dl, D2 und D3 auf positivem Potential
ist. Bei der darauf folgenden Halbwelle, bei der der Masseanschluß des Generators
negatives Potential führt, sperrt die Diode Dl, während der andere Generatorpol
positives Potential hat, was dem bisher negativen Anschluß des Kondensators Cl zugeführt
wird, wodurch die Spannung der jetzt positiven Halbwelle der in dem Kondensator
C1 gespeicherten Spannung hinzuaddiert wird. Die somitgegenübervder Generatorspannung
verdoppelte Kondensator spannung sird dann über die Diode D3 dem Ausgang des Dioden-T-Gliedes
zugeführt, der direkt mit dem positiven Pol einer Batterie B verbunden ist. Der
negative Pol der Batterie ist mit Masse verbunden. Parallel zu dem Generator G liegt
eine Reihenschaltung aus einer Lichtquelle L1 und einem Kontakt Kl. Dieser Kontakt
K1 gehört zu einem Relais RLS, das weiter unten erläutert wird. In Ruhestellung,
bei der das Relais abgefallen ist, ist der Kontakt Kl in der gezeigten Stellung,
bei der die
Lichtquelle Ll direkt parallel zu dem Generator liegt.
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Ist der Kontakt K2 umgeschaltet, so ist nach einer Variante der Erfindung
(gestrichelte Linie) die Lichtquelle Ll mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt von
Dioden-T-Schaltung und positivem Pol der Batterie B verbunden. Die Lichtquelle wird
dann (überwiegend) aus der Batterie gespeist, wobei -je nach Generatorspannung -
noch ein gewisser Reststrom zu der Lichtquelle Ll bzw. der Batterie B fließen kann.
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Nach einer weiteren Variante der Erfindung ist eine zweite Lichtquelle
L2 vorgesehen, die gegenüber der Lichtquelle Ll eine verringerte Leistungsaufnahme
hat. Diese Lichtquelle Ll liegt mit ihrem einen Anschluß an Masse und mit ihrem
anderen Anschluß über einen weiteren Kontakt K2 an dem gemeinsamen Verbindungspunkt
von positivem Pol der Batterie B und Ausgang des Dioden-T-Gliedes. Bei Generatorbetrieb,
d. h. abgefallenem Relais ist der Kontakt K2 in der dargestellten, geöffneten Stellung.
Bei dieser Schaltungsvariante ist der Kontakt Kl in seiner Arbeitsstellung nicht
mit der Batterie verbunden.
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Aus diesem Grunde wurde die entsprechende Leitung auch gestrichelt
dargestellt.
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Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen Schaltung ist wie folgt:
Bei normalem Generatorbetrieb ist das Relais abgefallen und die beiden Kontakte
Kl und K2 sind in der dargestellten Lage. Die Lichtquelle Ll wird somit direkt von
dem Generator gespeist und die Batterie B wird von dem Generator und der Spannungverdopplerschaltung
Dl, D2, D3, Cl aufgeladen.
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Ist die Generatorausgangsspannung unter einen vorge-
gebenen
Wert gefallen, so schaltet das Relais um, worauf die beiden Kontakte Kl und K2 in
ihre andere Stellung umschalten. Je nach Schaltungsvariante werden dann die Lichtquelle
Ll oder L2 aus der Batterie gespeist. Gibt der Generator in dieser Schaltstellung
noch eine gewisse Spannung ab, die nach Verdopplung durch die Spannungsverdopplerschaltung
über der Batteriespannung liegt, so erfolgt hierüber noch eine Aufladung der Batterie.
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Im folgenden wird die Umschaltanordnung detaillierter beschrieben.
Der mit dem Eingang der Spannungsverdopplerschaltung verbundene Pol des Generators
ist -über eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode D4 mit einer hierzu in Reihe
liegenden Reiheschaltung von zwei Widerständen Rl und R3 verbunden. Die Widerstände
Rl und R3 dienen als Spannungsteiler, wobei der Widerstand Rl etwa den sieben bis
zehnfachen Wert des Widerstandes R3 hat. Der andere Anschluß des Widerstandes R3
liegt an Masse. An dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen der Diode D4 und dem
Widerstand Rl liegt noch ein Glättungskondensator C2, dessen anderer Anschluß mit
Masse verbunden ist. Der Spannungsteilerabgriff, d. h. der gemeinsame Verbindungspunkt
zwischen den Widerständen Rl und R3 ist mit der Basis eines Transistors T1 verbunden,
dessen Emitter auf Masse und dessen Kollektor über eine Reihenschaltung aus einer
Zenerdiode ZD und einem Widerstand R4 auf dem gemeinsamen Verbindungspunkt von positivem
Pol der Batterie B und Ausgang der Spannungsverdopplerschaltung liegt. Der Kollektor
des Transistors Tl ist mit der Basis eines Transistors T2 verbunden, dessen Emitter
ebenfalls auf Masse liegt -' dessen Kollektor über eine Relaiswicklung RLS mit dem
gemeinsamen Ver-
bindungspunkt von positivem Pol der Batterie B
und Ausgang der Spannungsverdopplerschaltung verbunden ist. Zusätzlich ist der Kollektor
des Transistors T2 noch über einen Rückkopplungswiderstand R2 mit dem Spannungsteilerabgriff
bzw. der Basis des Transistors T1 verbunden.
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Über die Relaiswicklung RLS werden die Kontakte Kl und K2 betätigt.
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Schließlich ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen
dem Minuspol der Batterie und der beschriebenen Umschaltanordnung noch ein von Hand
betätigbarer Schalter S vorgesehen.
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Im folgenden wird die Wirkungsweise der bis hierher beschriebenen
Umschaltanordnung beschrieben, wobei angenommen sei, daß der Schalter S geschlossen
ist.
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Die von dem Generator abgegriffene Spannung wird in der Diode D4 Halbwellen-gleichgerichtet
und in dem Kondensator C2 geglättet. Die geglättete Spannung wird dann dem Spannungsteiler
R1, R3 zugeführt. Ist die an dem Spannungsteiler R 1, R3 abgegriffene Generator
spannung größer als die Durchschaltspannung des Transistors Tl, so schaltet dieser
durch, d. h.
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wird leitend. Hierdurch sperrt der Transistor T2, so daß die Relaisspule
RLS stromlos ist. Die Kontakte Kl und K2 sind damit in ihrer (dargestellten) Ruhestellung.
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Fällt die Generatorspannung dagegen soweit ab, daß am Spannungsteilerabgriff
die Durchschaltspannung des Transistors nicht mehr erreicht ist1 so sperrt dieser,
worauf
der Transistor T2 leitend wird, so daß die Relaisspule RLS Strom zieht worauf das
Relais durchschaltet und die Kontakte K1 und K2 in ihre Arbeitsstellung umschalten.
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Ist bei dieser Betriebsstellung die Batteriespannung soweit abgesunken,
daß die Zenerdiode ZD nicht mehr leitend ist, so sperrt der Transistor T2, worauf
das Relais wieder abfällt. Hierdurch wird eine Tiefentladung der Batterie verhindert.
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Über den Rückkopplungswiderstand R2 erhalten die Transistoren Dl und
D2 eine Schalthysterese, welche ein zu häufiges hin- und herschalten verhindert.
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Sämtliche in den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung
dargestellten technische Einzelheiten können sowohl für sich als auch in beliebiger
Kombination erfindungswesentlich sein.
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L e e r s e i t e