DE3912204A1 - Batteriebetriebene warnleuchte - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer batteriebetriebenen Warnleuchte gemäß dem Gattungsbegriff des ersten Patentanspruches.

Bei transportablen Stromquellen (Trockenbatterie oder Akku) tritt allgemein das technische Problem auf, daß die Stromquelle infolge ihrer notwendigerweise begrenzten Kapazität vorzeitig und unerwünscht ausfällt, wodurch auch das angeschlossene Gerät nicht mehr funktioniert.

Bei Warnleuchten ist ein Ausfall nicht nur unerwünscht, sondern sogar schadensgeneigt. Die Folgen von Warnlampenausfällen können neben hohen Kosten auch Unfälle mit Haftbarkeit der Verantwortli­ chen sein.

Wegen unbeleuchteter Baustellen infolge Batterieausfalls der Bau­ stellenlampen kann es zum Einschreiten der Ordnungsbehörden kom­ men, die kostenintensive Störungsdienste beauftragen, den Notstand abzustellen. Mögliche Unfälle können für den Verantwortlichen für eine einwandfreie Beleuchtung unter Umständen ein gerichtliches Nach­ spiel haben.

Einschlägige Vorschriften legen zwar fest, daß Baustellenlampen turnusmäßig gewartet werden sollen und einwandfrei funktionieren müssen. Ein Testen der Batteriekapazität zur Bewertung der Lebens­ dauer ist nicht ausdrücklich vorgeschrieben. Außerdem fehlt hierzu eine bequeme Möglichkeit an der Lampe, z.B. eine Prüfbuchse am Ge­ häuse für die Prüfstecker eines Voltmeters. Man müßte also bei heu­ tigen Baustellenlampen die Batterien aus dem Lampengehäuse heraus - nehmen, um die Batteriespannung unter Belastung messen zu können. Das wäre umständlich, praxisfremd und arbeitsaufwendig. Eine exakte Batterieprüfung unter Belastung zur Beurteilung der Lebensdauer fin­ det also nicht statt und man nimmt in Kauf, daß Lampenausfall mit hohen Kosten, eventuellen Unfällen und Haftbarkeit vorkommen kann.

Im Zeitalter eines erhöhten Sicherheitsbewußtseins ist eine sol­ che lässige Geisteshaltung und Gleichgültigkeit unverantwortlich, zumal die moderne Elektronik Mittel liefert, die eine Batterie­ prüfung und Funktionskontrolle auch ohne menschliches Einwirken selbsttätig ausführen können. Hier setzt die Erfindung ein und behebt die aufgezeigten Mängel.

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, die Batterie einer Warnleuchte unter Belastung laufend auf ihren Spannungswert zu kontrollieren und bei Feststellung eines vorbestimmten Unter­ spannungswertes eine Alarmeinrichtung zu aktivieren.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Hauptpatentanspruch festgelegten Merkmale; vorteilhafte Ausführungsformen sind in Un­ teransprüchen festgelegt.

Die Erfindung löst die gestellte technische Aufgabe in vorteil­ ter Weise. Die wesentlichen elektronischen Bauteile zur Überwachung der Batteriespannung und Aktivierung einer Alarmeinrichtung bei vor­ handener Unterspannung sind mit wenigen einfachen, aber sehr wirk­ samen Bauteilen realisierbar, sodaß der Aufwand für die elektroni­ sche Überwachung den Preis der als Massenartikel sehr preiswert erhältlichen Warnlampe nur sehr unwesentlich belastet. Vorhandene Warnlampen können mit der einfachen Überwachungsschaltung leicht nachgerüstet werden. Es ist auf größere Entfernung leicht über­ prüfbar, ob eine große Anzahl Warnlampen sicher funktioniert. Die automatische Batterieüberwachung erfordert weder Kenntnisse noch Handhabung, wie sie bei Überprüfung der Batteriespannung durch Menschen sonst unerläßlich ist.

Die Erfindung soll nunmehr in einem Ausführungsbeispiel unter Zuhilfenahme der beigegebenen Zeichnungen erläutert werden.

Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Eine gängige Baustellenlampe mit ihren wichtigsten mecha­ nischen Bauteilen, die an Baustellen aufgestellt oder mit besonderer Halterung an Absperrschranken und dergleichen festgemacht werden kann.

Fig. 2 eine Baustellenlampe, die an einer Warnbake montiert ist, wie sie an Autobahnen aufgestellt werden;

Fig. 3 das Prinzipschaltbild einer Baustellenlampe mit angeschlos­ sener neuerungsgemäßer Funktionskontrolleinheit FKE.

Fig. 1 zeigt eine übliche Baustellenlampe mit ihren wichtigsten me­ chanischen Bauteilen. Die neuerungsgemäße Funktionskontrolleinheit FKE ist eingebaut, wie man an den Leuchtdioden 10, 10′ und 10′′ erkennt.

Die Lampe hat ein gut sichtbares Warnlicht in gelber oder roter Farbe. Die Lichtquelle ist eine übliche Niedervolt-Glühbirne 2. Die Stromquelle der Lampe bilden zwei parallel geschaltete 6-Volt Blockbatterien 1 und 1′, die auch als Zeltlampen-Batterien bekannt sind. Sie beschicken die Glühbirne 2 mit Strom, die im Brennpunkt eines linsenförmigen Streuscheibenpaares sitzt, der Leuchtenkopf heißt. Er bildet zusammen mit der Glühbirne 2 die Optik der Lampe. In Fig. 1 ist nur eine Streuscheibe 3 zu sehen, die mit einer be­ kannten Riffelung zur Erzielung eines Streueffektes versehen ist. Streuscheibe 3 ist zum Betrachter der Zeichnung hin gewölbt und die dahinterliegende nicht sichtbare Streuscheibe mit Wölbung nach der anderen Seite - vom Betrachter weg - bilden zusammen den linsen­ förmigen Leuchtenkopf, der durch fünf übliche Schrauben-Mutter-Ver­ bindungen lösbar zusammengehalten wird. Der Leuchtenkopf sitzt um seine Hochachse drehbar auf dem Gehäuse-Oberteil 5 der Lampe. Das Lampengehäuse ist zweiteilig und das haubenförmige Oberteil 5 sitzt auf einem wannenförmigen Gehäuse-Unterteil 6. Gehäuse-Ober- und Un­ terteile 5 und 6 sind mit einer Halteschraube 7 lösbar verbunden. Die Blockbatterien oder Zeltlampenbatterien 1 und 1′ machen mit ihren je zwei nach oben ragenden Kontaktfedern 8, 8′ mit zwei nicht sichtbaren Kontaktstreifen (+ und -) leitende Berührung. Beide sind an der Unterseite des Elektrik-Gehäuses 9 befestigt. Elektrik-Gehäuse 9 umschließt die nachstehend besprochene elektri­ sche Ausrüstung der Lampe, von der zunächst nur die Leuchtdioden 10, 10′ und 10′′ sichtbar sind, die im eingeschalteten Zustand durch die Streuscheibe 3 hindurchleuchten. Das Elektrik-Gehäuse 9 ver­ jüngt sich in Absätzen nach oben und ist mit dem Gehäuse-Oberteil 5 aus Kunststoff fest verbunden, z.B. verschweißt. Aus dem Elektrik- Gehäuse 9 ragt der säulenartige Fassungshalter 9′ mit der Glüh­ birne 2 nach oben; die Birne sitzt im Brennpunkt der Lampenoptik. Im unteren Teil des Elektrik-Gehäuses 9 sind zwei einpolige Schal­ ter Sch 1 und Sch 2 untergebracht, deren Funktion noch erklärt wird und die aus Sicherheitsgründen nur mit einem besonderen Schlüs­ sel von außen her geschaltet werden können, der durch die Schlüs­ sellöcher 11 und 11′ eingeführt werden kann. In Fig. 3 ist u.a. ein allgemeines Prinzipschaltbild der Baustellenlampe zu sehen und wird nachstehend erläutert.

Fig. 2 zeigt eine Baustellenlampe von im wesentlichen gleicher Bau­ art wie die Lampe in Fig. 1 sie ist jedoch auf einer Warnbake 20 üblicher Ausführung montiert, wie sie meist an Autobahnen zum Ein­ satz kommen. Warnbake 20 ist mit den Schellen 21 und 22 an einem sogenannten Schaftrohr 23 befestigt, das in einem Schuh der Baken­ fußplatte 24 eingesteckt ist. In einer Mulde der Bakenfußplatte 24 sind die Blockbatterien 25 untergebracht, die über ein Kabel 26 die Baustellenleuchte mit Strom versorgen. Die Zuführung geschieht über einen Stecker 27, der in eine entsprechende nicht sichtbare Gehäuse-Buchse der Leuchte paßt. Im Stecker 27 sind drei noch näher erklärte Leuchtdioden 28, 28′ und 28′′ untergebracht. Lampe in Fig. 2 unterscheidet sich von Lampe in Fig. 1 nur durch die andere Strom­ zuführung und Unterbringung der Batterien, sowie Montage an der Warnbake 20, sowie durch die andere Anordnung der Leuchtdioden. Nach Erläuterung der mechanischen Ausführung der beiden Baustellen­ leuchten Fig. 1 und Fig. 2 soll nunmehr die elektrische Ausrüstung der Lampen, insbesondere aber die neuerungsgemäße Funktionskontroll­ einheit FKE erläutert werden, wobei die Zeichnung Fig. 3 zu Hilfe zu nehmen ist.

Glühbirne 32 ("2" in Fig. 1) kann von der Batterie 31 (1 und 1′ in Fig. 1) mit Strom beschickt werden. Hierzu wird Schalter Sch 1 geschlossen und der Strom geht durch die Elektroeinheit 33, die mit einem Blinkgeber bekannter Konstruktion bestückt sein kann. Üblicherweise haben solche Baustellenlampen mit gelbem Licht, d.h. gelber Streuscheibe einen Blinkgeber eingebaut, der sie in vorge­ gebener Taktierung mit gelbem Blinklicht leuchten läßt. Baustellen­ lampen mit rotem Licht sind dagegen Standlichtlampen; bei den letz­ teren fehlt eben der erwähnte Blinkgeber und die Glühbirne 32 gibt Dauerlicht. Beide Lampenarten - mit und ohne Blinkgeber- haben einen Dämmerungsschalter in Form eines bekannten Fotowiderstandes 34. Solche Fotowiderstände können Schaltvorgänge auslösen, indem man die Widerstanddifferenz (hell: 75 bis 300 Ohm und dunkel: einige Megohm) in bekannter Weise für Schaltvorgänge nutzt; im gegebenen Falle zum Ein-und Ausschalten der Lampe, so daß dieselbe stromsparend nur dann brennt, wenn sie gebraucht wird, bei Dunkel­ heit und im Nebel. In diesem Prinzipschaltbild wird nur der Fotowiderstand 34 mit Schalter Sch 2 zur Unwirksammachung deselben vereinfachend gezeigt, ohne die dazugehörigen üblichen Schaltmit­ tel. Für Prüfzwecke kann die Glühbirne 32 - mit oder ohne Blink­ geber - eingeschaltet werden, wenn man den Dämmerungschalter durch Betätigung von Schalter Sch 2 unwirksam macht. In solchem Falle brennt also die Glühbirne 32 nach dem Einschalten von Schalter Sch 1 direkt oder bei vorhandenem Blinkgeber im Takt der Blinkfrequenz.

In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Funktionskontrolleinheit FKE vorgesehen, die bei geschlossenem Schalter Sch1 an die Batterie 31 angeschlossen ist. Die Leuchtdiode LD1 leuchtet dann auf, die über den üblichen Vorwiderstand 35 unter Strom steht und die allgemeine Betriebsbereitschaft der Lampe anzeigt. Das bedeutet zunächst, eine Batterie 31 ist polrichtig eingesetzt. Es handelt sich um zwei pa­ rallel geschaltete Blockbatterien von quadratischem Querschnitt, die auch falsch in das Gehäuse-Unterteil 6 eingesetzt werden können. Bei falscher Polung könnten polungsabhängige Bauteile, z.B. Leucht­ dioden nicht funktionieren. Schaltet man jetzt auch den Dämmerungs­ schalter (Fotowiderstand 34) aus, indem man Schalter Sch 2 betä­ tigt, so kann man auch prüfen, ob die Glühbirne 32 brennt; d.h. eine Glühbirne vorhanden und heil ist und man kann auch prüfen, ob ein eingebauter Blinkgeber einwandfrei funktioniert. In jedem Fal­ le kann man erkennen, ohne in Lampennähe zu sein: Leuchtdiode LD 1 leuchtet - etwa mit grünem Licht - und zeigt an, daß die Lampe all­ gemein betriebsbereit ist, in einer Art ersten Funktionskontrolle. Über die Kapazität und damit die Lebensdauer der Batterie 31 ist noch nichts ausgesagt. Es könnte ja sein, daß die Batterie 31 zu­ nächst einwandfrei arbeitet, aber zu schwach ist, um die nächste längere Einsatzzeit zu überstehen. Hierfür kommen die Leucht­ dioden LD 2 und LD 3 zum Einsatz, die durch die Unterspannungs­ wächter USpW 1 und USpW 2 getriggert werden können, wenn vorein­ gestellte kritische Batteriespannungen erreicht werden, die eine nur noch begrenzte Lebensdauer der Batterie anzeigen.

Beide an sich bekannten Schaltungen der Unterspannungswächter USpW 1 und 2 mit Leuchtdiodenanzeige sind mit dem gleichen IC LM 741 bestückt - einem bekannten und preiswerten Operationsverstärker, der hier als Komparator mit entsprechender Pinbelegung geschaltet ist. Aus Gründen besserer Übersicht werden die Widerstände R 1, R 2, R 3 und R 4 sowie die Zenerdioden ZD nur einmal bei USpW 1 mit Be­ zugszeichen versehen. Der obere Unterspannungswächter USpW 1 wird solchermaßen eingestellt, daß er einen abgesunkenen Spannungswert der Batterie 31 anzeigt, der nur noch ausreicht, um die Lampe noch etwa eine Nacht über in Betrieb zu halten. Bei 6 V Nennspannung könnte die Batteriespannung z.B. auf etwa 5,2 Volt abgesunken sein.

Dieser Zustand löst durch entsprechende Einstellung des oberen Unterspannungswächters USpW 1 ein Aufleuchten der Leuchtdiode LD 2 (z.B. gelbes Licht) aus. Das bedeutet praktisch, daß die Batte­ rie 31 gewechselt werden muß, wenn ein unüberwachtes Wochenende für die Baustelle bevorsteht, die Batterie 31 aber noch genügend Kapazität hat, um die Nacht z.B. von einem Arbeitstag zum anderen Arbeitstag durchzustehen. Gelbes Licht bedeutet also: Vorsicht, eventueller Batteriewechsel, aber nur, wenn nur eine unüberwachte Nacht für die Baustelle zu überbrücken ist. (LD 2: gelbes Licht) . Der untere Unterspannungswächter USpW 2 mit Leuchtdiode LD 3 (z.B. rotes Licht) dient dazu,einen drohenden Ausfall der Batterie 31 anzuzeigen, weil die Batteriespannung nun ihren Tiefstwert bald er­ reicht hat. Wenn es sich um eine wiederaufladbare Batterie han­ delt (Akku), könnte Tiefentladung und Zerstörung des Akkus drohen. Aufleuchten der roten Diode LD 3 heißt also, daß sofortiges Handeln notwendig ist. Trockenbatterie oder Akku sofort auswechseln oder nachladen oder bei Akkus eventuell mit Stromnetz puffern.

Die an sich bekannte Schaltung der Unterspannungswächter USpW 1 und USpW 2 soll nunmehr erklärt werden. Die Widerstände R 1 und R 2 bilden einen Spannungsteiler; Zenerdiode ZD und Widerstand R 3 bilden eine Konstantstromquelle. Ist die Spannung des Spannungs­ teilers größer als die der Konstantspannungsquelle, so ist der Ausgang des Komparators positiv und die Leuchtdioden LD 2 oder LD 3 (gelb oder rot) können nicht leuchten. Sinkt die Betriebsspannung der Batterie 31, so sinkt auch die Spannung am Spannungsteiler R 1, R 2; die Spannung an der Zenerdiode ZD bleibt annähernd kon­ stant. Wird die Zenerspannung unterschritten, d.h. Pin3 negativer als Pin2, so kippt der Ausgang des Komparators und wird negativ. Die angeschlossenen Leuchtdioden können jetzt aufleuchten. R 2 ist vorzugsweise ein Spindeltrimmer und läßt eine Feineinstellung des Spannungsteilers zu. R 4 ist der übliche Vorwiderstand von LD 2 oder LD 3.

Die Dimensionierung der Bauteile von Unterspannungswächter USpW 1 und USpW 2 im Hinblick auf den gewünschten Unterspannungsanzeige­ wert ist von jedem Fachmann leicht zu errechnen und/oder durch Aus­ probieren festzustellen. Beide Unterspannungswächter USpW 1 und 2 sind in der Wirkungsweise gleich; sie unterscheiden sich nur durch andere Bemessung der Widerstände und der Zenerdiode ZD. Es läßt sich eine sehr sichere Auslösung der Leuchtdioden LD 2 und LD 3 errei­ chen.

Es genügen wenige Millivolt, um den Komparator anzusteuern.

Die im Ausführungsbeispiel gezeigte Schaltung des Unterspannungs­ wächters USpW 1 und USpW 2 arbeitet sehr wirkungsvoll, ist aber trotzdem wenig aufwendig. Dieses Merkmal ist von großer Wichtig­ keit. Baustellenlampen der gezeigten Art sind in großen Mengen eingesetzte Artikel, z.B. auf Großbaustellen und an Autobahnen, z.B. bei plötzlich benötigten umfangreichen Absperrungen. Solche Lampen sind inzwischen durch Massenfertigung sehr preiswert und es ist wichtig, daß die Unterspannungswächterschaltung entspre­ chend wenig Aufwand haben muß.

Es sind andere Ausführungsformen der Anzeigelampen möglich. Es bietet sich für die Leuchtdiode LD 1 - die im Betrieb ständig brennt - eine bekannte stromsparende Ausführung (low current diode) an, die statt der üblichen 20 mA nur etwa 2 mA verbraucht, wodurch die Batterie nur unwesentlich belastet wird. Aus Gründen der Raumersparnis lassen sich auch bekannte sogenannte Duo-Leucht­ dioden einsetzen. Sie haben drei statt zwei Anschlüsse und geben Licht in unterschiedlichen Farben, je nach Ansteuerung z.B. gelb oder rot, ab. Sie könnten mit platzsparendem Vorteil für die LD 2 und LD 3 des Ausführungsbeispiels eingesetzt werden. Es ist auch möglich, sogenannte bekannte Blinkleuchtdioden einzusetzen, die bereits eine Blinkgeberschaltung in ihrer Fassung eingebaut haben. Es ergibt sich dann eine auffälligere Anzeige.

Im Rahmen der Schutzansprüche lassen sich auch andere bekannte Unterspannungswächterschaltungen einsetzen, deren Aufwand in ver­ nünftiger Relation zu den Kosten der Lampe steht. Auch können an­ dere Anzeigemittel eingesetzt werden, die auf größere Entfernung menschlicher Wahrnehmung zugänglich sind, z.B. durch Auslösung akustischer statt optischer Signale. Es ist auch im Rahmen des Hauptschutzanspruches möglich, die Anzeige an eine Fernüber­ tragung anzuschließen. Das Anzeigesignal könnte - mit oder ohne Draht - an einen Posten übertragen werden, der sowieso Wachauf­ gaben wahrnimmt, z.B. an Polizei oder Feuerwache. Bei Alarmgabe, d.h. bei drohendem Batterieausfall, könnte dann für einen Batterie­ wechsel gesorgt werden, ohne daß hierfür extra Personal bereit­ gestellt werden muß.

Claims (6)

1. Batteriebetriebene Warnleuchte zum Einsatz an Baustellen und son­ stigen Sperrgebieten, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (32) der Warnleuchte mit wenigstens einem Unterspan­ nungswächter (USpW 1) verbunden ist, der nach Erkennen einer vorbe­ stimmten, von der vollen Betriebsspannung abweichenden Unterspannung eine Alarmeinrichtung aktiviert.

2. Batteriebetriebene Warnleuchte gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmeinrichtung eine eingeschaltete Leuchtdiode (LD 2, LD 3) ist.

3. Batteriebetriebene Warnleuchte gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (32) der Warnleuchte mit einer Funktionskontroll­ einheit (FKE) verbunden ist, die aus wenigstens einer bei Lampenbe­ trieb ständig mit der Batterie (32) verbundenen Leuchtdiode (LD 1) besteht, sowie aus einem ersten Unterspannungswächter (USpW 1) zum Erfassen eines kleineren Unterspannungswertes, der bei Erfassen des kleineren Unterspannungswertes eine Leuchtdiode (LD 2) aktiviert, sowie aus einem zweiten Unterspannungswächter (USpW 2) zum Erfassen eines größeren Unterspannungswertes, der bei Erfassen des größeren Unterspannungswertes eine Leuchtdiode (LD 3) aktiviert.

4. Batteriebetriebene Warnleuchte gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Leuchtdiode der Funktionskontrolleinheit (FKE) eine Leuchtdiode (LD 1) in stromsparender low current Ausführung ist.

5. Batteriebetriebene Warnleuchte gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Leuchtdiode der Funktionskontrolleinheit (FKE) eine Leuchtdiode (LD 2, LD 3) in Duo-Leuchtdioden-Ausführung ist.

6. Batteriebetriebene Warnleuchte gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Leuchtdiode der Funktionskontrolleinheit (FKE) eine Blinkleuchtdiode ist.