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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Klemmenspannung einer Batterie der durch den Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung.
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Eine aus der EP 1 05 505 A1 bekannte Vorrichtung dieser Art ist zur Überprüfung des Ladezustandes einer Trockenbatterie vorgesehen und weist dafür ein auf die jeweilige Prüfbatterie aufstülpbares zylindrisches Gehäuse auf, das die mit den Batteriepolen in Berührung bringbaren Kontaktelektroden und den Meßstromkreis trägt, der zum Messen der Klemmenspannung als ein integrierter Schaltkreis ausgebildet und an eine mit Leuchtdioden gebildete, an einer Stirnplatte des Gehäuses angeordnete Meßanzeige angeschlossen ist. Mit dieser Vorrichtung läßt sich damit entsprechend einfach ermitteln, ob die jeweilige Prüfbatterie entsprechend dem ermittelten Meßwert für die Klemmenspannung noch brauchbar ist oder nicht, wobei die insoweit geübte Meßanzeige eine mit den Grenzwerten gebildeten zulässigen Meßbereich für die Klemmenspannung umschließt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Gattung zur Anwendung bei einer Gut-Schlecht- Auswahl von Fahrzeugbatterien derart auszubilden, daß ein Meßvorgang und eine Kennzeichnung jeder als Gut gemessenen Batterie mit einem Gerät durchgeführt werden können.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der angegebenen Gattung erfindungsgemäß mit den Merkmalen nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Es wird damit ein Handgerät bereit gestellt, daß beispielsweise bei der Serienfertigung von Kraftfahrzeugen zur entsprechend einfachen Bewertungsmöglichkeit des Ladezustandes der Batterie im Rahmen der Endkontrolle benutzt werden kann, wobei dann die Gut-Beurteilung der Fahrzeugbatterie mittels des Markierungsstiftes durch Anbringung eines geeigneten Prüfsymbols an dem zugeordneten Batteriepol kenntlich gemacht werden kann.
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Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 gekennzeichnet.
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 eine Perspektivansicht des Handgerätes in der Anordnung auf einer Prüfbatterie,
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Fig. 2 eine Draufsicht auf das Handgerät gemäß Fig. 1,
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Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Handgerätes,
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Fig. 4 eine Stirnansicht des Handgerätes nach der Linie IV-IV in Fig. 1 und
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Fig. 5 ein Schaltbild des für das Handgerät verwendeten Meßstromkreises in der Ausbildung als ein integrierter Schaltkreis.
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Das in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Handgerät 100 weist eine tragfähige Ausbildung mit einem Handgriff 105 auf, an dem ein Druckknopfschalter PB-1 mit dem Daumen einer Greifhand erreichbar ist. Das Handgerät 100 ist an einem vorderen Gehäuseteil 107 mit einer ersten Kontaktelektrode 101 versehen, die zusammen mit einer an einem hinteren Gehäuseteil 109 angeordneten zweiten Kontaktelektrode 102 für eine Berührung mit den beiden Batteriepolen P und N einer Prüfbatterie bestimmt ist. Die eine Kontaktelektrode 101 ist mit einer mit den beiden Batteriepolen im wesentlichen gleich großen Berührungsfläche versehen. Die zweite Kontaktelektrode 102 ist mit einer auf die Mitte dieser einen Kontaktelektrode 101 radial ausgerichteten Hauptachse mit einer demgegenüber größeren, länglichen Berührungsfläche versehen, um mit dem Handgerät 100 auch Prüfbatterien überprüfen zu können, bei denen der gegenseitige Abstand der beiden Batteriepole entsprechend der strichpunktierten Darstellung in Fig. 3 gegenüber einem Normabstand vergrößert ist. Die eine Kontaktelektrode 101 ist im übrigen von einer aus einem Isoliermaterial bestehenden Zentrierhülse 103 umgeben, um damit Fehlmessungen zu verhindern, wenn an die Batteriepole der Prüfbatterie bereits die üblichen Batterieklemmen Cl angeschlossen sind. Die Zentrierhülse 103 ist so dimensioniert, daß durch sie die eine Kontaktelektrode 101 eine Abstützung an der Batterieklemme Cl des Pluspoles P der Prüfbatterie erfährt, wenn ihre Stirnfläche beim Aufsetzen des Handgerätes auf die Prüfbatterie die Stirnfläche des Pluspols P berührt und dann auch die Stirnfläche der zweiten Kontaktelektrode 102 an der Stirnfläche des Minuspols N oder N&min; der Prüfbatterie anliegt.
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Innerhalb des vorderen Gehäuseteils 107 des Handgerätes 100 ist koaxial zu der Kontaktelektrode 101 eine Magnetspule SL-1 angeordnet, die einen durch eine Rückstellfeder 113 vorgespannten Markierungsstift 115 umgibt. Die Feder 113 ist an der Stirnfläche der Magnetspule abgestützt und beaufschlagt einen Ringbund 111 des Markierungsstiftes 115, dessen Spitze 117 durch eine axiale Durchtrittsbohrung 106 der Kontaktelektrode 101 hindurchgeführt ist. Durch die Feder 113 wird der Markierungsstift 115 normal in eine zu der Berührungsfläche der Kontaktelektrode 101 zurückversetzte Anordnung vorgespannt. Sobald die Magnetspule SL-1 durch Betätigung des Druckknopfschalters PB-1 zu einem zur Messung der Klemmenspannung der Prüfbatterie ausgebildeten Meßstromkreis unter Bedingungen durchgeschaltet wird, die nachfolgend über die Fig. 5 näher beschrieben werden, wird dadurch der als Tauchkern der Magnetspule arbeitende Markierungsstift 115 mit seiner Spitze 117 gegen die Stirnfläche des Pluspols P der Prüfbatterie angedrückt, um dort eine Markierung beispielsweise in der Ausbildung von drei Punkten anzubringen. An dem Handgriff 105 sind schließlich noch vier verschiedenfarbige Leuchtdioden L 1 bis L 4 sichtbar angeordnet, die an den Meßstromkreis als Meßanzeigen angeschlossen sind.
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Der in Fig. 5 in der Ausbildung als ein integrierter Schaltkreis dargestellte Meßstromkreis ist für eine Erfassung der Klemmenspannung VOC zwischen zwei zulässigen Grenzwerten ausgebildet. Für eine als Gut zu bewertende Prüfbatterie ist der Meßbereich durch einen unteren Grenzwert von beispielsweise 12,38 V und einen oberen Grenzwert von beispielsweise 12,8 V festgelegt. Die an dem Pluspol P der Prüfbatterie durch die Kontaktelektrode 101 erfaßte positive Spannung +VOC wird durch einen durch zwei Widerstände R 9 und R 10 gebildeten Spannungsteiler auf etwa 43% verkleinert, also praktisch halbiert, um an den positiven Eingang eines ersten Komparators 202 und an den negativen Eingang eines zweiten Komparators 204 angeliefert zu werden. Dem Spannungsteiler ist ein Kondensator C 1 vorgeschaltet, der als ein Filter die Eingangsspannung stabilisiert. Weiterhin ist an die Kontaktelektrode 101 ein 8 V-Reglerkreis 201 angeschlossen, um die aktiven Schaltkreisteile mit einer 8 V-Gleichspannung zu versorgen. An diesen Reglerkreis 201 ist über eine Diode D 7 ein zweiter Reglerkreis 203 angeschlossen, der mit der Kontaktelektrode 102 Verbindung hat und für einen Temperaturausgleich eine Bezugsspannung VT von etwa 6,25 V liefert.
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Die durch den Reglerkreis 203 temperaturabhängig geregelte Bezugsspannung VT wird an einen Widerstand R 1 geliefert, der einem der Kalibrierung des Meßstromkreises dienenden Potentiometer P 1 vorgeschaltet ist. Der Widerstand des Potentiometers P 1 bildet zusammen mit einem Widerstand R 21 einen Spannungsteiler, über den an dem negativen Eingang des Komparators 202 der für die Klemmenspannung VOC zulässige untere Grenzwert von 12,38 V angelegt wird. Gleichartig wird an dem positiven Eingang des zweiten Komparators 204 unter Verwendung ebenfalls eines Widerstandes R 2 und eines Spannungsteilers, der aus einem zweiten Potentiometer P 2 und einem Widerstand R 22 gebildet ist, der für die Klemmenspannung VOC zulässige obere Grenzwert von 12,8 V vorgegeben, wobei die Vorgabe hier noch über einen Widerstand R 4 vermittelt wird. Bei beiden Komparatoren 202 und 204 ist dem positiven Eingang jeweils noch ein Widerstand R 5 bzw. R 6 vorgeschaltet, über den jeder Komparator mit der durch den Reglerkreis 201 zur Verfügung gestellten Arbeitsspannung von 8 V unter Vermittlung eines jeweils noch vorgesehenen weiteren Widerstandes R 7 bzw. R 8 versorgt wird. An den beiden Komparatoren 202 und 204 wird daher jeweils dann eine Ausgangsspannung CL bzw. CH erhalten, wenn die Klemmenspannung VOC größer als 12,38 V und kleiner als 12,8 V ist.
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Die Ausgangsspannungen CL und CH der beiden Komparatoren 202 und 204 werden an zwei ODER-NICHT- Gatter 206 und 208, an die ein Stromverstärker 216 angeschlossen ist, geliefert. An den Stromverstärker 216 ist über einen Widerstand R 11 die eine Leuchtdiode L 4 angeschlossen, mit der ein PNP- Transistor Q 3 in Reihe geschaltet ist. Der Transistor Q 3 ist normal in seinen gesättigten Zustand vorgespannt. Wenn daher für die Klemmenspannung ein Wert von weniger als 12,38 V gemessen wird, dann wird durch die Leuchtdiode L 4 eine rote Meßanzeige erhalten, daß die Prüfbatterie als Schlecht zu bewerten ist.
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Die Ausgangsspannungen CL und CH der beiden Komparatoren 202 und 204 werden auch an zwei weitere ODER- NICHT-Gatter 210 und 212 geliefert, an die ein zweiter Stromverstärker 218 angeschlossen ist. An diesen zweiten Stromverstärker 218 ist die Leuchtdiode L 2 über einen Widerstand R 17 angeschlossen. Wenn daher für die Klemmenspannung VOC ein Wert von mehr als 12,8 V gemessen wird, dann wird durch die Leuchtdiode L 2 eine entsprechende rote Meßanzeige erhalten, daß die Prüfbatterie als Schlecht zu bewerten ist.
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Die Ausgangsspannungen CL und CH der beiden Komparatoren 202 und 204 werden auch an ein UND-Gatter 214 geliefert. Dieses UND-Gatter 214 ist über einen Widerstand R 15 an die Basis eines NPN-Transistors Q 1 angeschlossen, der angesteuert wird, solange die Klemmenspannung VOC innerhalb des zulässigen Meßbereiches zwischen 12,38 V und 12,8 V liegt. Sobald der Transistor Q 1 gesättigt ist, wird durch die an diesen Transistor über einen Widerstand R 16 angeschlossene Leuchtdiode L 3 eine grüne Meßanzeige erhalten, daß die Prüfbatterie als Gut zu bewerten ist.
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Die Anode der Leuchtdiode L 3 wird mit der Klemmenspannung VOC beliefert. Wenn daher nach dem Aufleuchten der Leuchtdiode L 3 der Druckknopfschalter PB 1 betätigt wird, dann wird dadurch der Meßstromkreis zu der Magnetspule SL 1 durchgeschaltet und als Folge davon der Markierungsstift 115 gegen die Kraft seiner Rückstellfeder 113 mit der Spitze 117 an die Stirnfläche des Pluspols P der Prüfbatterie angedrückt, um dort für eine Gut-Auswahl der Prüfbatterie eine Markierung anzubringen. Die Magnetspule SL-1 ist dafür noch mit einem ersten Thyristor SCR-1 zusammengeschaltet, der über zwei Dioden D 1 und D 6 an den Emitter des Transistors Q 1 angeschlossen ist, an welchem ein angeschlossener Kondensator C 2 einen ungewollten Stromfluß durch die Magnetspule SL-1 als Folge von bei dieser Schaltung möglichen hohen dV/dt- Signalen verhindert. Dem gleichen Zweck dient ein weiterer, dem Thyristor SCR-1 vorgeschalteter Kondensator C 4.
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Ein weiterer PNP-Transistor Q 2 ist zwischen die Kathode der Leuchtdiode L 3 und die Basis des Transistors Q 3 geschaltet. Die Basis dieses Transistors Q 2 ist über einen Widerstand R 13 und eine Diode D 4 an die Anode des Thyristors SCR-1 angeschlossen. Durch den Transistor Q 2 wird daher bei betätigtem Druckknopfschalter PB 1 der Stromfluß durch die Magnetspule SL-1 für eine Zeitdauer aufrecht erhalten, die für die Markierung des Pluspols P der Prüfbatterie durch die Spitze 117 des Markierungsstiftes 115 ausreicht. Wäre dieser Transistor Q 2 nicht vorhanden, dann würde bei der Betätigung des Druckknopfes PB 1 und einem Stromfluß durch die Magnetspule SL-1 die Klemmenspannung VOC unter den unteren Grenzwert von 12,38 V abfallen und die Leuchtdiode L 3 ausgehen. Der in dem Meßstromkreis vorhandene Transistor Q 2 hat daneben noch die Wirkung, daß er durch seine Zusammenschaltung mit der Basis des Transistors Q 3, an welche ein Widerstand R 14 angeschlossen ist, ein Aufleuchten der Leuchtdiode L 4 verhindert, solange die Leuchtdiode L 3 stromdurchflossen ist.
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In den Meßstromkreis ist daneben noch eine aus einer Zenerdiode Z 2, einem Kondensator C 3, einem zweiten Thyristor SCR-2, einem Widerstand R 18 und einer Zenerdiode Z 3 gebildete Sperrschaltung integriert, die bei einer gemessenen Klemmenspannung von mehr als 12,8 V einen Stromfluß durch die Magnetspule SL 1 verhindert. Wenn nach einer erstmaligen Messung einer zu hohen Klemmenspannung die Kontaktelektroden 101 und 102 durch eine entsprechende Manipulation des Handgerätes 100 wiederholt auf die Batteriepole der Prüfbatterie aufgesetzt werden, so ist es dadurch nicht möglich, für die Klemmenspannung VOC einen sonst innerhalb des zulässigen Meßbereichs liegenden neuen Meßwert zu erhalten, um eine ursächlich als Schlecht zu bewertende Prüfbatterie als Gut bewerten zu können. Durch diese integrierte Sperrschaltung wird erreicht, daß immer dann, wenn die Leuchtdiode L 2 stromdurchflossen ist, auch ein Stromfluß durch den Thyristor SCR-2 vorliegt und damit das Gatter des Thyristors SCR-1 geerdet bleibt.
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Die letzte Leuchtdiode L 1 ist schließlich für den Zweck vorgesehen, mit einer gelben Meßanzeige an dem Handgriff 105 darauf aufmerksam zu machen, daß das Handgerät 100 mit einer falsch gepolten Berührung seiner Kontaktelektroden 101 und 102 auf die Prüfbatterie aufgesetzt wurde, also die Kontaktelektrode 101 auf deren Minuspol N und die Kontaktelektrode 102 auf deren Pluspol P aufgesetzt wurde. Die Leuchtdiode L 1 ist dafür über einen Widerstand R 19 an die Anode einer Zenerdiode Z 1 angeschlossen, deren Kathode an die Kontaktelektrode 101 angeschlossen ist. Ein Nebenschlußwiderstand R 20 bewirkt eine Umgehung der Leuchtdiode L 1 und ihres Widerstandes R 19, indem dieser Nebenschlußwiderstand R 20 an die Kontaktelektrode 102 angeschlossen ist, der im übrigen noch eine Diode D 5 vorgeschaltet ist. Wenn daher bei falsch aufgesetztem Handgerät der Druckknopf PB 1 gedrückt wird, dann wird unter Vermittlung der Zenerdiode Z 1 der Meßstromkreis für eine Spannungsmessung gesperrt, während gleichzeitig die Leuchtdiode L 1 mit einem Schutz durch den Nebenschlußwiderstand R 20 stromdurchflossen ist.
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Der vorbeschriebene Meßstromkreis ist für die Prüfung einer normalen 12 V-Fahrzeugbatterie aus handelsüblichen elektronischen Bauteilen zusammengeschaltet, für die in Fig. 5 teilweise Angaben gemacht sind. Abweichende Ausbildungen zur Anpassung an unterschiedliche Prüfbedingungen sind daher denkbar.