DE3906861C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Energieversorgungsein­ heit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Vielzahl von Geräten mit niedriger Stromaufnahme, beispielsweise Vielfachmeßgeräte, elektronische Thermome­ ter, die im Haushalt, für Freizeitanwendungen, aber auch beruflich eingesetzt werden, benötigen zur Energieversor­ gung Batterien bzw. Akkumulatoren. Bei selten benutzten Geräten stellt sich dabei immer wieder das Problem, daß die eingesetzte Batterie durch Selbstentladung gerade dann entladen ist, wenn das Gerät benötigt wird. Auch der Ein­ satz von wiederaufladbaren Akkumulatoren hilft in der Regel nicht weiter, da auch derartige Akkumulatoren der Selbstentladung unterliegen und dann vor dem Einsatz erst längere Zeit aufgeladen werden müssen. Darüber hinaus ver­ kürzt sich die Lebensdauer von Akkumulatoren deutlich, wenn sie nicht richtig ge- bzw. entladen werden.

Es sind zwar in der Vergangenheit die verschiedensten elektrischen Energieversorgungseinheiten vorgeschlagen worden, bei denen als Energiespeicher Federwerke und ins­ besondere auch Uhrwerke verwendet werden. Hierzu wird bsw. auch die DE-PS 3 02 213, 5 06 363, 7 30 683 und 8 46 428 verwiesen.

Aus der letztgenannten Patentschrift, von der bei der Formulierung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ausgegangen worden ist, ist eine Energieversorgungseinheit mit einem als mechanisches Uhrwerk ausgebildeten aufziehbaren Federwerksspeicher bekannt, der einen Generator antreibt, dessen Ausgangs­ spannung an Ausgangsanschlüssen anliegt. Nachteilig bei dieser bekannten gattungsgemäßen Energieversorgungseinheit ist jedoch ihr vergleichsweise hoher Raumbedarf, da Uhr­ werk und Dynamo getrennt aufgebaut sind und lediglich in einer Wirkverbindung miteinander stehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge­ mäße Energieversorgungseinheit derart weiterzubilden, daß sie eine vergleichsweise geringen Raumbedarf hat.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß weist die Energieversorgungseinheit einen Unruhschwinger des Uhrwerks auf, der als magnetisiertes Polrad eines Pendelgenerators ausgebildet ist.

Hierdurch erhält man einen kompakten Aufbau, ohne daß die Vorteile einer gattungsgemäßen Energieversorgungseinheit verlorengingen.

Insbesondere kann weiterhin als Federwerksspeicher ein handelsübliches mechanisches Uhrwerk verwendet werden, wie es preiswert als Massenartikel erhältlich ist. Da die erfindungsgemäßen Energieversor­ gungseinheit im Gegensatz zu bekannten Batterien bzw. Akkumulatoren keinen aufwendigen "Auslaufschutz" benötigt und nicht der Selbstentladung unterliegt, liegen ihre Herstell- und Betriebskosten je nach Typ des verwendeten Uhrwerks zum Teil sogar unter denen bekannter Akkumulato­ ren. Hierbei ist insbesondere zu berücksichtigen, daß kein besonders ganggenaues Uhrwerk verwendet werden muß, so daß auf billige Uhrwerke zurückgegriffen werden kann.

Dennoch ist selbst bei solcher Gangge­ nauigkeit die abgegebene Ausgangsspannung überraschend gleichmäßig, da erfin­ dungsgemäß die Drehzahl bzw. die Drehgeschwindigkeit, damit die EMK des Generators unmittelbar von der Bewegung der Unruh des Uhrwerks bestimmt ist.

Das erfindungsgemäß verwendete mechanische Uhrwerk kann beispielsweise gemäß Anspruch 3 ein Uhrwerk mit Handaufzug sein. Der Handaufzug kann beispielsweise durch einen "zu­ sätzlichen Aufziehschlüssel" (lose oder ausklappbar) oder insbesondere bei Energieversorgungseinheiten mit zylindri­ schen Außenabmessungen durch Verdrehen eines Zylinderteils gegen den anderen realisiert werden (Anspruch 4).

Fernes ist es auch möglich, gemäß Anspruch 5, ein sogenann­ tes Automatikwerk zu verwenden, so daß der Federwerkspei­ cher durch Lageveränderung der Energieversorgungseinheit "aufgezogen" wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben, in der zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer erfindungs­ gemäßen Energieversorgungseinheit,

Fig. 2 und 3 verschiedene Möglichkeiten, einen Puffer­ speicher zu realisieren, und

Fig. 4 bis 6 Ausbildungen des erfindungsgemäßen Gene­ rators.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild einer erfindungsge­ mäßen Energieversorgungseinheit. Ein mechanisches Uhrwerk, das schematisch als Pendel 1 dargestellt ist, treibt einen Generator 2, dessen Ausgangsklemmen über eine Diode 3 und einen als Zwischenspeicher geschalteten Kondensator 4 mit Ausgangsanschlüssen 5 verbunden sind. Die Ausgangsan­ schlüsse 5 sind normgerecht in ein Gehäuse eingebaut, dessen Außenabmessungen mit den Außenabmessungen einer Norm-Batterie bzw. eines Norm-Akkumulators, beispielsweise einer 1,5-V-Batterie übereinstimmen. Dabei sind der Gene­ rator 2 sowie die nachgeschalteten Bauelemente 3 und 4 so ausgelegt, daß die an den Anschlüssen 5 anstehende Gleich­ spannung mit der Ausgangsspannung der Batterie überein­ stimmt, die durch die erfindungsgemäße Energieversorgungs­ einheit ersetzt werden sollen.

Der Kondensator 4 dient einerseits zum Glätten der Aus­ gangsspannung des Generators 2 und andererseits als Puf­ ferspeicher.

Die Fig. 2 und 3 zeigen verschiedene Möglichkeiten, den Pufferspeicher zu laden. Mit 2 ist wieder der Generator bezeichnet, der schematisch als bewegter Magnet 2′ mit einem Nordpol N und einem Südpol S, der in eine Spule 2′′ eine Spannung induziert, dargestellt ist. 3′ bzw. 3′′ be­ zeichnen Dioden. Die Diode 3′ ist bei dem in Fig. 2 dar­ gestellten Ausführungsbeispiel so geschaltet, daß über sie ein einziger Kondensator 4′ mit lediglich einer "Halb­ welle" des Generators 2 aufgeladen wird.

Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung ist eine Spannungs­ vervielfacherschaltung. Es sind auch Mehrweggleichrichter­ schaltungen denkbar oder der Generator kann mit einem Kollektor versehen sein oder er kann auch nur Wechsel­ strom, je nach dem was der Verbraucher fordert, liefern.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen sehr flach und klein bauender Generatoren, die sich damit in besonderem Maße zur Verwendung in erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheiten eignen.

Fig. 4a zeigt einen Generator 2, mit einem eisenlosen Glockenankerläufer in verbackener Kreuzwickeltechnik. Der Generator weist eine Spule 10 auf, deren Windungslagen in Fig. 4b dargestellt sind. Diese Spule 10 wird beispielsweise in Richtung eines Pfeils 11 im Magnet­ feld eines feststehenden Polrades 12 bewegt. Ein ringför­ miges Element 13 stellt den magnetischen Rückschluß her.

Durch die Dreh- und Pendelbewegung der Spule 10 wird eine Wechselspannung an den Anschlüssen induziert, die in der vorstehend beschriebenen Weise über die Diode 3 und den Kondensator 4 an die Ausgangsanschlüsse 5 angelegt wird.

Die Fig. 5a und b zeigen eine weitere Ausführungsform für einen Generator in Flachbauweise. Der Generator weist eine als Scheibenläufer ausgebildete Drehspule 14 auf, die im Magnetfeld zweier Magneten 15 und 16, die in einem Gehäuse 17 angeordnet sind, schwingt bzw. sich dreht.

Fig. 6 zeigt als dritte exemplarische Ausführungsform einen Generator 2 mit einem Pendelmagnet 20, der im Mag­ netfeld von Polschuhen 21 von Induktionsspulen 22 pendelt bzw. sich dreht. Das Gehäuse 23 dient wiederum zur Ab­ schirmung und zur Herstellung des magnetischen Rückschlus­ ses.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen für Genera­ toren eignen sich insbesondere bei Verwendung mit Seltene- Erde-Magneten zum Einbau auch in kleine Batterietypen.

Abweichend von erörterten Ausführungsbeispielen kann die Anordnung von Spulen und Magneten vertauscht sein und die vorstehenden Überlegungen sind nicht auf bestimmte Baufor­ men von Batterien bzw. wiederaufladbaren Akkumulatoren beschränkt. Die Energieversorgungseinheit kann beliebige Bauformen haben.

Claims (6)

1. Energieversorgungseinheit mit einem als mechanisches Uhrwerk ausge­ bildeten aufziehbaren Federwerksspeicher, der einen Ge­ nerator antreibt, dessen Ausgangsspannung an Ausgangsan­ schlüssen anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Unruhschwinger des Uhr­ werks als magnetisiertes Polrad eines Pendelgenerators ausgebildet ist.

2. Energieversorgungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit modular aufgebaut ist und die Normabmessungen und Normanschlüsse einer Mono­ zelle, einer Batterie oder eines Kleinakkumulatoren auf­ weist, so daß sie anstelle dieser in Geräte einsetzbar ist.

3. Energieversorgungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Uhrwerk ein Federwerk mit Handaufzug ist.

4. Energieversorgungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzug in die Außenkontur der Energieversorgungseinheit integriert ist.

5. Energieversorgungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Uhrwerk ein sogenanntes Automatikwerk ist, das durch Lageveränderung aufziehbar ist.

6. Energieversorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem als Spule (10, 14) ausgebil­ deten Polrad wenigstens zwei als Zuleitung dienende Federn, die die Unruhfedern sind, vorgesehen sind.