DE3716069A1 - Ladeeinrichtung mit automatischer polungs- und ladespannungswahl, abschaltautomatik und unterspannungs-einschaltschutz fuer wiederaufladbare batterien sowie einfache praezisionsmelde- und schalteinrichtung - Google Patents

Description

1. Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Ladeein­ richtung für wiederaufladbare Batterien - hier als Bei­ spiel für 12 V- und 24 V-Batteriespannungen ausgeführt -, bei welcher hier eine selbsttätige Einrichtung die erfor­ derliche Batteriespannung und Polung erkennt und beim Erreichen der Batterieladeschlußspannung den Ladestrom automatisch abschaltet.

Beim Anschließen der Batterie ist somit weder auf die erforderliche Spannung noch auf die richtige Polung zu achten.

2. Bei den bekannten Ladegeräten mit manueller Einstellung der richtigen Spannung und Polung kommt es immer wieder vor, daß die Ladeeinrichtungen falsch gehandhabt und da­ durch die Batterien oder Ladeeinrichtungen zerstört wer­ den, oder daß für den Bedienenden und die Umgebung gefähr­ liche Situationen auftreten; vor allem bei ungünstigen Lichtverhältnissen und verschmutzten Batterien, wenn die Spannungsangaben und die Polaritätskennzeichnung schlecht erkennbar sind oder wenn Laien am Werk sind.

3. Da wiederaufladbare Batterien in allen Bereichen der Tech­ nik und des täglichen Lebens im Einsatz sind, wie beim Militär, der Polizei und Feuerwehr, den Verkehrsbetrieben, der Bahn und Post, in Kraftfahrzeug-Werkstätten, im priva­ ten Bereich usw., sind die Schäden infolge unsachgemäßer Anwendung beträchtlich.

4. Ausgangspunkt der Erfindung ist die Weiterentwicklung der Ladeautomatik nach der DE 31 06 171 C2 und der Polungsautoma­ tik nach DE 34 08 657 A1, zu der hier die Ladespannungs- Wahlautomatik und der Unterspannungs-Einschaltschutz hin­ zukommen.

5. Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine einfache, funktions­ sichere und preiswerte Ladeeinrichtung mit automatischer Ladespannungswahl für zwei Spannungsbereiche - hier in Schaltung Fig. 2b ausgeführt, z. B. für 12 V- und 24 V- Batterien - zu entwickeln, die aber erweiterungsfähig ist für Spannungen bis 250 V-Polungsautomatik, mit Unter­ spannungsschutz-Einschaltschutz und automatischer Lade­ schlußspannungsabschaltung, die als kleine Flachbaugruppe nach Fig. 3 hergestellt und in normale handelsübliche Ladegeräte einfach eingebaut werden kann.

6. Diese Aufgabe wird gemäß den Vorschlägen nach den vorge­ nannten Patentansprüchen 1-4, die hiermit wiederholt werden und gleichfalls Gegenstand der Beschreibung sind, gelöst.

7. Wie die Schaltung der Ladeeinrichtung in Fig. 2b zeigt, ist diese mit leicht erhältlichen und preiswerten Bautei­ len herzustellen. Sie ist so aufgebaut, daß eine sichere Funktion gewährleistet wird und auch im Fehlerfall, z. B. Ausfall eines elektronischen Bauteils, keine gefährlichen Zustände entstehen können.

8. Nachfolgend werden die einzelnen Funktionen der in der Schaltung nach Fig. 2b beispielhaft verwirklichten Patent­ ansprüche nach den vorgenannten Patentansprüchen 1-4 näher erläutert.

8.1 Fig. 2a zeigt als Diagramm am Beispiel einer für eine 12 V- und 24 V-Batterie ausgelegten Schaltung die Funktion des Unterspannungs-Einschaltschutzes und der Ladeschluß­ spannungsabschaltung.

Beim Anschluß einer zu ladenden 12 V-Batterie zieht Re­ lais 3 nur an, wenn die Batterie noch mindestens 8 V Restspannung enthält.

Normalerweise gelten 12 V-Bleibatterien schon bei 10,5 V als entladen, bei 8 V sind sie meistens defekt und nicht mehr aufladbar. Somit können mit dieser Schaltungsausle­ gung auch keine 6 V-Batterien geladen werden.

Beim Erreichen der Ladeschlußspannung von 14 V fällt das Relais 3 wieder ab und unterbricht den Ladestrom. Geht die Batteriespannung nach dem Abschalten des Ladestroms auf 12,6 V zurück, zieht das Relais 3 wieder an, bis die Batterie auf die Ladeschlußspannung von 14 V nachgeladen ist.

Wird eine 24 V-Batterie an die Ladeeinrichtung angeschlos­ sen, zieht Relais 4 nur an, wenn mindestens 18 V Restspan­ nung vorhanden ist, und fällt beim Erreichen der Lade­ schlußspannung von 28 V wieder ab. Der Ladevorgang setzt hier bei  26 V wieder ein, bis die Batterie auf ihre Ladeschlußspannung von 28 V nachgeladen ist.

8.2 Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 2b für die in 8.1 erläuterten Funktionen ist folgende:

Wird die Ladeeinrichtung nach Fig. 1 angeschlossen und die Thermo-Sicherung "Th-Si" eingeschaltet, fließt nach Fig. 2b ein Gleichstrom von +24 V über LD 1, R 7 und die Diode (Anschluß 1-2) des Optokopplers OK 1 nach M 12 V. Über den jetzt leitenden Ausgangskreis des OK 1 (Anschluß 3) und den Widerstand R 6 wird der Schalttransistor T 1 durchgeschaltet und damit die Stromversorgung für die übrige elektronische Schaltung freigegeben.

Die Leuchtdiode LD 1 (grün) zeigt an, daß die Ladeeinrich­ tung betriebsbereit ist.

Die Kombination LD 1, R 7, Optokoppler OK 1, R 6 und Schalt­ transistor T 1 hat hier gleichzeitig die Aufgabe, mit ein­ fachen Mitteln zu verhindern, daß beim Laden einer Batte­ rie und dabei auftretendem Netzspannungsausfall, z. B. beim versehentlichen Ziehen des Netzsteckers des Ladege­ rätes, die Ladeeinrichtung von der angeschlossenen Batte­ rie weiter versorgt wird, die dadurch entladen wird, bzw. ein Laden durch das Weiterleuchten der LD 2 oder LD 3 vorge­ täuscht wird.

D 7 verhindert eine Zerstörung der IC 1, IC 2 und IC 3, wenn aus Versehen die Anschlüsse - E und M 12 V der Ladeein­ richtung beim Anschluß an ein Ladegerät vertauscht werden sollten.

Anstelle der Schutzschaltung mit dem OK 1 und T 1 könnte auch einfach eine Diode in Durchlaßrichtung in die Leitung nach dem Wechselkontakt 3/11 eingeschaltet werden, die dann bei Netzspannungsausfall einen Rückstrom von der Batterie verhindert. Diese Diode müßte dann aber für den maximalen Ladestrom ausgelegt sein, was dann durch die auftretende Verlustwärme noch Kühlmaßnahmen erforderlich machen würde, was insgesamt aufwendiger und teurer wäre als die nach Anspruch 4.6 vorgeschlagene Schutzschaltung.

IC 2 und IC 3 sind preiswerte Doppel-Zeitgeberschaltkreise, z. B. vom Typ NE 556, die auch bei +5 V-Versorgungsspan­ nung einwandfrei arbeiten und hier erfindungsgemäß als Spannungs-Komparator eingesetzt werden.

Ihre Funktionsweise hierbei ist folgende, z. B. erläutert am IC 2:

Die Anschlüsse 4, 10 und 14 des IC 2 liegen an der von IC 1 stabilisierten konstanten +5 V-Versorgungsspannung, Anschluß 7 an - E (0 V). Die Batterieladespannung liegt über den Spannungsteilern R 11, R 13 und R 12 bzw. P 1, R 10, R 15 und R 16 an den Anschlüssen 2 und 6 bzw. 8 und 12. Am Ausgang (Anschluß 9) des IC 2 liegt über dem Schalttransistor T 4 das Relais Rel. 3 und die Leuchtdiode LD 3.

Über den Spannungsteiler R 11, R 13 und R 12 wird der Unter­ spannungs-Einschaltschutz und eine Aus-/Einschalt-Span­ nungshysterese hergestellt und über den Spannungsteiler P 1, R 10, R 15 und R 16 die Ladeschlußspannungsschaltung mit Aus-/Einschalt-Spannungshysterese. Hierbei sind die Widerstände der Spannungsteiler R 11, R 13 und R 12 so dimen­ sioniert, daß, wenn die Spannung an Anschluß 6 unter ¹/ ₃ der +5 V-Versorgungsspannung liegt, an Anschluß 1 Signal "1" entsteht, und sobald die Spannung an Anschluß 2 ²/₃ der +5 V-Versorgungsspannung übersteigt, an Anschluß 1 Signal "0" erscheint. Im ersten Fall erhält Anschluß 12 über R 14, D 4 eine positive Spannung, die ²/₃ der +5 V- Versorgungsspannung ist. Dadurch bleibt der Ausgang (An­ schluß 9) und damit auch 14 gesperrt, und das Relais 3 kann nicht durchschalten.

Übersteigt die Spannung an Anschluß 2 ²/₃ der +5 V-Ver­ sorgungsspannung, entsteht an Anschluß 1 Signal "0". An­ schluß 12 erhält nun keine positive +5 V-Versorgungsspan­ nung mehr und ist die Teilerspannung an dieser Stelle ebenfalls noch ²/₃ der positiven +5 V-Versorgungsspan­ nung, entsteht jetzt am Ausgang (Anschluß 9) Signal "1". Der Schalttransistor T 4 wird durchgeschaltet, das Relais 3 zieht an und schaltet den Wechselkontakt 3/11 auf 3/14 um. Dieser Zustand wird durch LD 3 angezeigt.

Steigt die Batteriespannung an den Wechselkontakten 2/11 und 1/11 auf 14 V, wird durch die Dimensionierung der Spannungsteiler P 1, R 10, R 15 und R 16 auch die Spannung an Anschluß 12 des IC 2 ²/₃ der +5 Versorgungsspannung und dadurch der Ausgang (Anschluß 9) wieder gesperrt; das Relais 3 fällt in seine Ruhelage zurück und die LD 3 er­ lischt.

Durch die Widerstände R 13 und R 15 wird eine Spannungshy­ stere erzeugt, die bewirkt, daß das Relais 3 unter 8 V nicht anzieht bzw. wieder abfällt, bei der Ladeschlußspan­ nung 14 V abgeschaltet und beim Zurückgehen dieser Span­ nung auf 12,6 V wieder eingeschaltet wird. Dadurch wird ein automatisches Ein- und Ausschalten des Ladestromes erreicht.

Die Ladeschlußspannung kann durch P 1 genau eingestellt werden.

Die Widerstände R 10 und R 11 werden entsprechend der vor­ gesehenen Batterieladespannungen dimensioniert.

Durch die richtigen Teilerverhältnisse der Widerstände P 1, R 10, R 15 und R 16 bzw. R 11, R 13 und R 12 werden die ge­ wünschten Einschalt- bzw. Abschaltspannungen festgelegt.

Das IC 3 mit dem Schalttransistor T 5 und dem Relais 4 in der Schaltung nach Fig. 2b funktioniert in gleicher Weise wie vorstehend für IC 2 beschrieben, nur für einen anderen, hier z. B. den 24 V-Batterieladespannungsbereich mit den nach Fig. 2a dargestellten Ladeein- und Ladeausschaltspan­ nungen. Das Einschalten dieses Batteriespannungsbereiches wird durch die Leuchtdiode LD 2 signalisiert.

D 3 ist eine Verpolungsschutzdiode, die verhindert, daß Re­ lais 3 und Relais 4 kurzzeitig anziehen, wenn an A 1 Minus angeschlossen wird und die Relais 1 und Relais 2 nicht schnell genug umpolen.

Die Wechselkontakte der Relais 3 und Relais 4 sind aus Si­ cherheitsgründen so geschaltet, daß auch im Fehlerfall kein Kurzschluß zwischen +24 V und M 12 V entstehen kann.

8.3 Funktionsweise der automatischen Polungswahl - Patentan­ spuch 1 und 4.5.

Wird Anschluß A 1 der Schaltung nach Fig. 2b mit dem Minus- und Anschluß A 2 mit dem Pluspol der zu ladenden Batterie verbunden, fließt ein Strom von A 2 über R 26, Optokoppler OK 2 (Anschluß 4-3) und D 1 nach A 1. Dadurch wird der Transistor (Anschluß 5-6) des OK 2 leitend und über R 1 der Schalttransistor T 3 durchgeschaltet. Jetzt kann Strom bei eingeschaltetem Ladegerät von M 12 V über T 1, D 7, die Relais 1 und 2 und T 3 nach - E fließen; die Relais 1 und 2 ziehen an und schalten die Wechselkontakte 1/11 und 2/11 um, so daß der Umschaltkontakt 2/11 wieder mit dem Pluspol und der Umschaltkontakt 1/11 mit dem Minuspol der ange­ schlossenen Batterie verbunden ist.

Durch die Flip-Flop-Schaltung mit den Transistoren T 3 und T 2 und den Widerständen R 1 bis R 5 bleibt dieser Schaltzu­ stand auch dann bestehen, wenn ein oder beide Anschlüsse A 1/A 2 wieder von der Batterie getrennt werden.

Werden danach aber die Anschlüsse A 1 und A 2 wieder ver­ tauscht und A 1 mit dem Pluspol und A 2 mit dem Minuspol der zu ladenden Batterie verbunden, so fließt jetzt ein Strom von A 1 über D 2, Anschluß 1-2 des OK 2 und R 26 nach A 2. Der Transistor (Anschluß 7-8) des OK 2 wird jetzt leitend und schaltet über R 4 den Transistor T 2 durch. Der Transi­ stor T 3 wird dadurch gesperrt, die Relais 1 und 2 fallen ab und die Umschaltkontakte gehen in ihren, wie in Fig. 2b dargestellten, Ruhezustand zurück.

Die in der Schaltung Fig. 2b beispielhaft gezeigte Verwen­ dung von zwei einzelnen Relais mit je einem Umschaltkon­ takt, deren Erregerspulen parallelschaltet sind, ist für das Schalten großer Ladeströme (8 A) erforderlich, da Relais mit zwei Umschaltkontakten nicht so hoch belastbar sind.

Für Ladeströme bis 8 A kann die Schaltung auch nur mit einem Relais mit zwei Umschaltkontakten ausgeführt werden. Die Flip-Flop-Schaltung und deren erfindungsgemäße An­ steuerung über den Zweifach Optokoppler OK 2 gewährleistet einen sicheren, störungsfreien und polungsrichtigen An­ schluß. Außerdem wird durch diese Umschalteinrichtung die zu ladende Batterie nur geringfügig belastet, da ein Strom von nur 5 mA zur Ansteuerung des Optokopplers ausreicht. Ohne diese Schaltung - bei direkter Ansteuerung der Re­ lais - würden diese bei nicht polungsrichtiger oder unsi­ cherer Verbindung der Anschlüsse A 1 und A 2 mit der Batte­ rie mehrmals kurzzeitig anziehen und wieder abfallen, was auch zu starker Funkenbildung führen würde.

Die Ladeautomatik schaltet erst dann den Ladestrom zur Batterie ein, wenn durch die Diode D 3 von der Batterie her richtig gepolt Strom zur Elektronik fließen kann und die Batteriespannung einer der z. B. im Diagramm in Fig. 2a festgelegten Einschaltspannung entspricht.

Sind die Anschlüsse A 1 und A 2 nicht mit einer Batterie verbunden, sind sie spannungslos und können so gefahrlos berührt oder auch kurzgeschlossen werden.

9. Anstelle der nach 8.3 beschriebenen Umpolautomatik mit Re­ lais mit mechanischen Wechselkontakten können auch elek­ tronische Umpoleinrichtungen, z. B. nach der Schaltung in Fig. 4 (Anspruch 7), eingesetzt werden, insbesondere bei kleinen Ladeströmen, bei denen keine so hohe Verlustwärme auftritt. Für große Ladeströme hat eine solche Ausführung allerdings den Nachteil, daß infolge der hohen Verlustwär­ me Kühlmaßnahmen erforderlich sind, die mehr Raum bean­ spruchen und aufwendiger sein können als Relais.

9.1 Die Funktionsweise der in Fig. 4 gezeigten Schaltung einer elektronischen Umpoleinrichtung ist nachstehend beschrie­ ben:

Wird Anschluß A 1 mit dem positiven und Anschluß A 2 mit dem negativen Batteriepol verbunden, sind die Transistoren T 7 und T 5 leitend, die Transistoren T 4 und T 6 gesperrt. Der Kollektor-Ausgang T 2 ist so polungsrichtig mit A 1 verbun­ den.

Werden die Anschlüsse A 1 und A 2 vertauscht, so daß jetzt A 1 mit dem Minuspol und A 2 mit dem Pluspol der Batterie verbunden sind, werden die Transistoren T 4 und T 6 leitend und die Transistoren T 5 und T 7 gesperrt. Die Widerstände R 9, R 10, R 11 und R 12 haben alle gleiche Widerstandswerte.

9.2 Eine bessere Durchschaltung mit noch geringeren Schalt­ strömen und damit kleinerer Verlustwärme ließe sich für größere Ladeströme auch verwirklichen, wenn anstelle der in Fig. 4 als Beispiel gezeigten Si-Transistoren T 4 bis T 7 MOS-Feldeffekt- oder SIP-MOS-Leistungstransistoren einge­ setzt würden. Nur wegen der z. Zt. noch recht hohen Preise für diese Transistoren sind die Lösungen mit Relais wirt­ schaftlicher.

10. Mit der Schaltung nach Fig. 4 wird erfindungsgemäß nach den unter Punkt 5. und 6. formulierten Patentansprüchen eine weitere automatische Ladeeinrichtung in einfacherer Ausführung bereitgestellt, bei der die Ladespannungen mit dem Schalter "Sch" auf 12 V bzw. 24 V geschaltet, die Ladeschlußspannungen mit P 1 bzw. P 2 eingestellt werden können und der Ladevorgang automatisch über den Schalt­ transistor T 1 und den erfindungsgemäß in Doppelfunktion betriebenen Regel- und Schalttransistor T 2 ein- bzw. aus­ geschaltet und mit der Leuchtdiode LD angezeigt wird.

10.1 Funktionsweise der Schaltung nach Fig. 4:

Für die Spannungsein- und -ausschaltautomatik dieser Lade­ einrichtung wird wieder ein Zeitgeber-Schaltkreis, hier ein Einfach-Zeitgeberschaltkreis (IC 2) z. B. NE 555, als Spannungskomparator eingesetzt, dessen Innenschaltung in Fig. 4 zum besseren Verständnis der Funktion hier etwas ausführlicher dargestellt ist.

Über seine Anschlüsse 4 und 8 liegt der IC 2 an der von IC 1 stabilisierten konstanten +5 V-Versorgungsspannung, An­ schluß 1 ist mit dem Minus der Versorgungsspannung verbun­ den. Die Batterieladespannung liegt über den Schalter "Sch" je nach Stellung des Schalters über den Spannungs­ teiler aus den Widerständen P 1, R 3, R 2 und R 1 bzw. bei Stellung 24 V zusätzlich über P 2 und R 4 an den Anschlüssen 2 und 6.

Am Ausgang (Anschluß 3) des IC 2 liegt über den Basiswider­ stand R 5 der Schalttransistor T 1, der über R 6, die Leucht­ diode LD und den Transistor T 2 den Ladestrom ein- bzw. ausschaltet. Der IC 2 besteht aus einer Flip-Flop-Schaltung (FL), den Komparatoren K 1 und K 2 und dem invertierten Aus­ gang IN.

Ist die Spannung am Anschluß 2 des IC 2 unter ¹/₃ der +5 V-Versorgungsspannung, erscheint am Ausgang des Kompa­ rators K 2 Signal "1", wodurch das Flip-Flop über seinen "S"-Eingang gesetzt wird. Am Ausgang des Flip-Flops und damit am Eingang des Inverters IN steht Signal "0", so daß am Ausgang des Inverters (Anschluß 3) "1"-Signal steht und damit T 1 durchgeschaltet wird. Damit wird auch der Transi­ stor T 2 leitend und Ladestrom kann fließen.

Steigt die Spannung am Ausgang 6 des IC 2 durch den Lade­ vorgang über ²/₃ der +5 V-Versorgungsspannung, erscheint am Ausgang des Komparators K 1 "1"-Signal und das Flip-Flop wird über seinen Reset-Eingang R zurückgesetzt.

Am Ausgang des Flip-Flops und damit am Eingang des Inverters erscheint "1"-Signal, wodurch der Ausgang des Inverters auf "0" zurückgeht und T 1 gesperrt wird. Damit wird auch T 2 gesperrt und der Ladestrom abgeschaltet. Die Anschlüsse A 1 und A 2 sind nun auch spannungslos und können gefahrlos von der Batterie abgenommen und danach auch kurzgeschlossen werden.

Durch den Widerstand R 2 im Spannungsteiler zwischen den Anschlüssen 2 und 6 des IC 2 wird eine Spannungshysterese erzeugt, die bei abfallender Ladeschlußspannung der Batte­ rie den Ladestrom wieder einschaltet.

Dabei muß R 2 immer kleiner sein als R 1 und im richtigen Verhältnis zu diesem stehen, um die gewünschten Ein- und Ausschaltpunkte festzulegen.

Der Ladevorgang wird durch die Leuchtdiode LD angezeigt. Die Ladung der Batterie erfolgt mit einem konstanten Lade­ strom, dessen Größe durch den Widerstand R 7 bestimmt wird. Dieser kann für verschiedene Werte ausgelegt oder auch einstellbar gemacht werden.

Durch den an R 7 entstehenden Spannungsabfall wird der Regeltransistor T 3 mehr oder weniger geöffnet und damit die Basis-Emitterspannung von T 2 so eingestellt, daß ein konstanter Ladestrom fließt.

Der Kondensator C 4 verhindert ein Schwingen der Regel­ schaltung. Beim Sperren des Transistors T 1 gewährleistet der Widerstand R 8 ein sicheres Sperren von T 2 und damit Abschalten des Ladestroms.

Der Transistor T 2 wird hierbei erfindungsgemäß in Doppel­ funktion als Schalter und Konstanthalter des Ladestroms betrieben.

Die in dieser Schaltung Fig. 4 beispielhaft gezeigte elek­ tronische Umpolautomatik der Anschlüsse A 1-A 2 ist unter Punkt 9 bereits näher erläutert.

Diese kann auch in jedes normale, handelsübliche Kleinla­ degerät nachträglich problemlos eingebaut werden.

11. Funktionsweise der Schaltung Fig. 5 (Patentanspruch nach Punkt 8):

In dieser Schaltung wird erfindungsgemäß wieder ein Ein­ fach-Zeitgeberschaltkreis (IC 2) mit entsprechend dimensio­ niertem Spannungsteiler für eine einfache, preiswerte und präzise arbeitende Ladeautomatik verwendet, die sich be­ sonders für kleine Ladespannungen bzw. Ladeströme, z. B. für NiCd-Knopfzellen oder 9 V-NiCd-Blockbatterien, eignet. Die Funktionsweise der Ein-/Ausschaltautomatik ist die gleiche wie die unter Punkt 10.1 für die Schaltung Fig. 4 beschriebene. Nur wird hier zum Ein- und Ausschalten des Ladestromes der interne Schalttransistor T (Anschluß 7) des IC 2 benutzt. Nach dem Abschalten des Ladestromes, dessen Fließen durch die Leuchtdiode LD angezeigt wird, wird die Batterie durch den Spannungsteiler P 1, R 3, R 2 und R 1 nur mit einem sehr geringen Reststrom von ca. 0,1 mA belastet.

12. Funktionsweise der Schaltung Fig. 6 (Patentanspruch nach Punkt 9):

Hier wird in geringfügiger Abwandlung der Grundschaltungen nach Fig. 4 bzw. Fig. 5 dargestellt, wie durch Anschluß eines durch äußere Einflüsse seinen Innenwiderstand verän­ derlichen Sensors anstelle des Widerstandes R 3, unter Ver­ wendung des gleichen Einfach-Zeitgeberschaltkreises und eines zusätzlichen Relais, mit einfachen Mitteln eine funktionssichere und präzise arbeitende Schalt- oder Mel­ deeinrichtung hergestellt werden kann.

Der IC 2 wird in gleicher Weise betrieben wie in den Schal­ tungen Fig. 4 und 5. Das Schaltrelais ist an An­ schluß 7 angeschlossen und wird durch den internen Schalttransistor T des IC 2 ein- oder abgeschaltet.

Ändert sich der Widerstand des angeschlossenen Sensors, hier als Beispiel der Widerstand des in einen Thermostat eingesetzten Heißleiters, ändern sich auch die Spannungs­ verhältnisse an den mit dem Spannungsteiler verbundenen Anschlüssen 2 und 6 des IC 2. Dadurch werden die unter Punkt 10.1 bereits erläuterten Funktionen im IC 2 ausgelöst und das am Ausgang (Anschluß 7) angeschlossene Relais betätigt, über dessen Kontakte Signal- oder Starkstrom­ kreise geschaltet werden können.

Mit P 1 können genau die gewünschten Schaltpunkte einge­ stellt werden.

Als Relais können auch Ausführungen mit mehreren Schalt­ kontakten eingesetzt werden.

Anwendungsmöglichkeiten wären z. B.:

• - Fotowiderstand als Dämmerungsschalter,
• - Fototransistor als Gaskonzentrationsmelder in Verbin­ dung mit Infrarotstrahlen-Absorptionsspektrum-Verfahren,
• - Fototransistor mit Fluoreszenzschicht als Strahlenmel­ der beim Überschreiten eines bestimmten Wertes von Radioaktivität oder Röntgenstrahlung,
• - Infrarot-Wärmedetektor als Alarmmelder oder Schalter usw.

Claims (9)

1. Batterieladeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anschluß einer 12 V- oder 24 V-Batterie automatisch der richtige Ladespannungsbereich und die richtige Polung ge­ wählt werden, durch Unterspannungs-Einschaltschutz keine 6 V-Batterie geladen werden kann, bei Erreichen der Lade­ schlußspannung der Ladestrom automatisch abgeschaltet wird, und an den Anschlußklemmen auch bei betriebsbereitem Gerät keine Spannung ohne angeschlossene Batterie vorhan­ den ist und somit bei Kurzschluß der nicht angeschlossenen Klemmen auch kein Kurzschlußstrom fließen kann und die optisch durch eine LED Störungen signalisiert, z. B. wenn vom Ladegerät zur Batterie keine elektrische Verbindung besteht.

2. Batterieladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie mit minimalem Bedienungsanspruch aus­ kommt und die Schaltung auf einer relativ kleinen Flach­ baugruppe aufgebaut ist, die bis zu 16 A Ladestrom lie­ fern und an jedes handelsübliche Ladegerät angeschlossen bzw. eingebaut werden kann.

3. Batterieladeeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schaltung auch mit speziellen Schaltkreisen oder speicherprogrammierbaren Steuerungen hergestellt werden kann.

4. Batterieladeeinrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• 4.1 die automatische Ladespannungswahl und die Ladeautomatik der Schaltung mit einem IC als 5 V-Festspannungsregler, z. B. Typ 7805, und den in der Schaltung eingesetzten Doppelzeitgeber-Schaltkreisen, z. B. vom Typ NE 556 in Verbindung mit zwei Relais auf einfache und funktionssi­ chere Weise hergestellt ist,
• 4.2 der Unterspannungs-Einschaltschutz in der Schaltung mit zwei Dioden und zwei Widerständen hergestellt wird, in der Weise, daß durch die Dimensionierung zweier Spannungs­ teiler das eine Relais unter 7 bis 8 V und das andere Relais unter 17 bis 18 V nicht anzieht,
• 4.3 bei Erreichen der einstellbaren Ladeschlußspannungen das eine Relais bei 14 V abschaltet (einstellbar durch ersten Spannungsteiler) und das andere Relais bei 28 V abschaltet (einstellbar durch zweiten Spannungsteiler),
• 4.4 die Wechselkontakte der beiden Relais so geschaltet sind, daß auch im Fehlerfall, wenn die Relais gleichzeitig anziehen sollten, kein Kurzschlußstrom zwischen +24 V und M 12 V fließen kann,
• 4.5 die Flip-Flop-Schaltung der Umpolautomatik durch Zwei­ fach-Optokoppler angesteuert und zwei parallelgeschaltete Relais mit einem Transistor so geschaltet werden, daß am Wechselkontakt des einen Relais immer der Pluspol und am Wechselkontakt des anderen Relais immer der Minuspol der angeschlossenen Batterie liegt, unabhängig davon, wie die Anschlüsse A 1 und A 2 mit der Batterie verbunden sind,
• 4.6 durch eine besondere Schaltungsanordnung die Stromversor­ gung der Schaltung bei Netzspannungsausfall über einen Schalttransistor unterbrochen wird und nicht durch eine angeschlossene Batterie aufrechterhalten bleibt.

5. Batterieladeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem IC als 5 V-Festspannungsregler, z. B. Typ 7805, und einem Zeitgeber-Schaltkreis, z. B. vom Typ NE 555, als Spannungskomparator eine einfache einstellbare Ladeautoma­ tik hergestellt wird, deren Ladespannung mit einem Schal­ ter auf 12 V bzw. 24 V geschaltet und die Abschaltspannun­ gen mit zwei Einstellpotentiometern eingestellt werden können.

6. Batterieladeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dieser Schaltung ein Transistor in Dop­ pelfunktion als Schalter und Konstanthalter des Lade­ stroms betrieben wird. Der Ladevorgang wird über einen Schalttransistor ein- bzw. ausgeschaltet und mit einer Leuchtdiode angezeigt.

7. Batterieladeeinrichtung nach Anspruch 1 und 4.5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umpolautomatik auch elektronisch mit vier Transistoren und vier Widerständen hergestellt werden kann, wobei hier anstelle der Si-Transistoren auch MOS-Feldeffekt- oder SIP-MOS-Leistungstransistoren einge­ setzt werden können.

8. Batterieladeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sich nach einer weiteren Schaltung mit einem IC als Festspan­ nungsregler, einem Zeitgeber-Schaltkreis und einem ent­ sprechend dimensionierten Spannungsteiler eine sehr preis­ werte und in guter Präzision arbeitende Ladeautomatik für Kleinbatterien herstellen läßt.

9. Präzisionsmelde- bzw. Schalteinrichtung in Abwandlung der Schaltung nach Anspruch 8, derart gekennzeichnet, daß anstelle des Festwiderstandes R 3 in dem Spannungsteiler ihren Innenwiderstand veränderliche Sensoren, wie Foto­ transistoren, Fotowiderstände, Heißleiter, Infrarot- Wärmedetektoren usw., angeschlossen werden können, die so über ein in den Ausgangskreis des Zeitgeber-IC eingeschal­ tetes Relais sehr genau bestimmte Zustände signali­ sieren oder Schaltfunktionen auslösen.