DE9409338U1 - Einrichtung zur Kenntlichmachung eines vorbestimmten Ladungszustandes von Primär- oder Sekundärelementen - Google Patents

Description

Dieter Luken, Swinemünder Straße 24, 22147 Hamburg

Einrichtung zur Kennt!ichmachung eines vorbestimmten Ladungszustandes von Primär- oder Sekundärelementen

Beschrei bung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kenntlichmachung eines vorbestimmten Ladungszustandes von Primäroder Sekundäre!ementen zum Betrieb elektrischer Kleinverbraucher.

Typische Kleinverbraucher dieser Art sind beispielsweise elektrische Reisewecker, elektrische Zahnbürsten, kleine Radiogeräte bzw. Kassettenrekorder usw., die alle unabhängig von einem örtlichen Spannungsversorgungsnetz betrieben werden sollen, so daß sie insbesondere auch für Reisezwecke geeignet sind. Es ist allgemein bekannt, daß die für den elektrischen Betrieb derartiger Kleingeräte verwendeten Primär- oder Sekundärelemente eine schwellenartige untere Leistungscharakteristik aufweisen, d.h. wenn bei fortlaufender Entladung der Elemente

ein vorbestimmter Ladungszustand des Elements infolge der Versorgung des Kleinverbrauchers erreicht wird, das Leistungsabgabevermögen sprungartig abfällt und ein sicherer Betrieb des angeschlossenen Kleinverbrauchers nicht mehr möglich ist. Diese untere Ladungsschwelle des Elements wird regelmäßig ohne Vorankündigung für den Benutzer der mit dem Element versehenen Kleinverbraucher erreicht, so daß regelmäßig keine Vorsorge getroffen werden kann, entweder das Primärelement zu entfernen und gegen ein neues zu ersetzen oder aber das Sekundärelement aufzuladen.

Dieses kann bisweilen fatale Folgen haben, wenn beispielsweise ein Reisewecker ohne Ankündigung seine Funktionsfähigkeit verliert und dadurch wichtige Termine versäumt werden können oder aber daß ein Radiogerät ohne Ankündigung seine Funktionsfähigkeit verliert und dadurch wichtige Informationen versäumt werden.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es dem Benutzer von mit Primär- oder Sekundärelementen betriebener Kleinverbraucher der eingangs beschriebenen Art gestattet, eine Information über den Ladungszustand des Primär- oder Sekundärelements zu bekommen, so daß dieser auf einfache Weise rechtzeitig Vorsorge treffen kann, ein in seinem Ladungszustand zum ordnungsgemäßen Betrieb des Kleinverbrauchers nahezu erschöpftes Primäroder Sekundärelement auszutauschen oder neu zu laden.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß eine elektronische Schaltungsanordnung in elektrischer Verbindung mit dem Primal— oder Sekundärelement steht, wobei die Schaltungsanordnung das Unterschreiten des

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vorbestimmten Ladungszustandes erfaßt und bei erkanntem Unterschreiten ein Warnsignal erzeugt.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht im wesentlichen darin, daß diese es dem Benutzer mit Primär- oder Sekundärelementen betriebener Kleinverbraucher gestattet, sofort nach erscheinendem Warnsignal Maßnahmen zu ergreifen, um den fortwährenden Betrieb elektrischer Kleinverbraucher zu gewährleisten, indem beispielsweise ein derart erschöpftes Primärelement entfernt und gegen ein neues ausgetauscht wird oder aber, falls der Kleinverbraucher mit einem wiederauf1adbaren Sekundärelement betrieben wird, dafür zu sorgen, daß dieses wiederum neu geladen wird.

Bei einer Vielzahl elektrischer Kleinverbraucher ist zur Aufnahme der Primär- oder Sekundärelemente eine Aufnahmevorrichtung vorgesehen, an der die nötigen elektrischen Kontakte gegebenenfalls zur Verbindung mehrerer Primär- oder Sekundärelemente hintereinander vorgesehen ist und die darüber hinaus vielfach zum Einsetzen der Primäi— oder Sekundärelemente aus dem eigentlichen Kleinverbraucher entfernbar ist, so daß das Einsetzen bzw. Entfernen der Elemente auf einfache Weise auch ungeübten Benutzern möglich ist. Vorteilhaft ist es dabei, die Einrichtung, insbesondere die Schaltungsanordnung der Einrichtung, in dieser gesonderten Aufnahmevorrichtung anzuordnen, so daß neben einer guten Zugänglichkeit auch die Gewähr dafür gegeben ist, daß die Einrichtung im Bedarfsfall bei Störungen ausgetauscht und durch eine andere Einrichtung ersetzt werden kann.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Einrichtung ist das Warnsignal ein akustisches Warnsignal, so daß es beispielsweise möglich ist, auch während der Nachtzeit

einem Benutzer zu signalisieren, daß ein unterer vorbestimmter Ladungszustand erreicht ist und entsprechende Maßnahmen getroffen werden müssen.

Bei einer noch anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Einrichtung ist das Warnsignal ein optisches Warnsignal, was sich insbesondere dann als vorteilhaft herausstellt, wenn der Kleinverbraucher beispielsweise ein sich im Betrieb befindliches Radiogerät ist und somit ein akustisches Warnsignal gegebenenfalls infolge der dann gleichzeitig wiedergegebenen Audiosignale des Radiogeräts nicht wahrgenommen werden würde. Es ist aber auch denkbar, sowohl ein akustisches als auch ein optisches Warnsignal gleichzeitig vorzusehen und Möglichkeiten zu schaffen, beispielsweise wahlweise umzuschalten, ob als Warnsignal ein akustisches oder optisches beim Kleinverbraucher gewünscht wird.

Bestimmte elektrische Kleinverbraucher können mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen betrieben werden und sind demzufolge durch elektronische Maßnahmen umschaltbar auf den jeweiligen Typ des Primär- oder Sekundärelements. Vorteilhaft ist es deshalb, die Schaltungsanordnung derart auszugestalten, daß mit ihr die Erfassung unterschiedlicher vorbestimmter Ladungszustände in Abhängigkeit der mit dem Kleinverbraucher verwendeten Art der Primär- oder Sekundärelemente möglich ist.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Einrichtung ist das Warnsignal abschaltbar, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn beispielsweise in der Nachtzeit das Warnsignal ertönt und nach Erfassung durch die Person dann nicht mehr erzeugt werden muß, um

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unnötige Störungen, die insbesondere bei einem akustischen Warnsignal zu erwarten sind, zu vermeiden.

Vorteilhafterweise ist das Zeitintervall, in dem das Warnsignal erzeugt wird, begrenzt und in seinen Grenzen einstellbar, so daß nach einer vorbestimmten Länge des Zeitintervalls, in dem das Warnsignal erzeugt wird, ein automatisches Abschalten des Warnsignals vonstatten geht.

Wie eingangs schon erwähnt, kann die erfindungsgemäße Einrichtung unmittelbar Teil des Kleinverbrauchers sein oder aber auch unmittelbarer Teil der Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme der Primär- oder Sekundärelemente sein, die gegebenenfalls auch aus dem Kleinverbraucher in ihrer Gesamtheit entfernbar ist. Ganz besonders vorteilhaft ist es aber, die Einrichtung unmittelbar im Körper des Primär- oder Sekundärelements anzuordnen, d.h. gewissermaßen als Teil des Primär- oder Sekundäi— elements auszubilden. Regelmäßig wird aus Kostengründen die Einrichtung dann eher bei wiederaufladbaren Sekundärelementen in deren Körper ausgebildet sein. Infolge der Möglichkeit aber, auch hochintegrierte elektrische Schaltkreise, die dann die Schaltungsanordnung der Einrichtung bilden, sehr kostengünstig herzustellen, ist es auch möglich, grundsätzlich nur einmal zu benutzende Primärelemente mit einer derartigen Einrichtung zu versehen .

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die einzige schematische Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben. Diese zeigt:

In Form eines erweiterten Blockschaltbildes eine Einrichtung im Zusammenwirken mit einem

Primär- oder einem Sekundärelement zur Versoi— gung eines elektrischen Verbrauchers sowie die Schaltungsanordnung der Einrichtung zur Kenntlichmachung eines vorbestimmten Ladungszustandes des Primär- oder Sekundärelements.

Die Einrichtung 10 umfaßt im wesentlichen eine elektronische Schaltungsanordnung 13, wobei die Schaltungsanordnung 13 in einer an sich fortwährenden elektrischen Verbindung 14 mit einem Primär- oder Sekundärelement 11 steht. Schematisch ist angedeutet, daß der eigentliche elektrische Kleinverbraucher 12 über eine Verbindung 15 an dem Primär- oder Sekundärelement 11 angeschlossen ist.

Die Schaltungsanordnung 13 weist eine Mehrzahl unterschiedlicher Spannungsteiler 16, 160, 161, 162 auf, die nach außen geführt den Anschluß unterschiedlicher Primär- oder Sekundärelemente 11 mit unterschiedlichen Nennspannungen gestatten. Der zur Masse gerichtete Widerstand der Spannungsteiler 160, 161, 162 wird durch den zur Masse gerichteten Widerstand gebildet, der dort auch Teil des Spannungsteilers 16 ist.

Die mittleren Abgriffe aller Spannungsteiler sind mit dem negativen Eingang eines Komparators 17 verbunden, wohingegen der positive Eingang des Komparators 17 mit dem Pluspol einer Referenzspannungsquelle 18 verbunden ist. Der Ausgang des Komparators 17 ist mit dem S-Eingang eines R-S-Flip-Flops 19 verbunden. Der Ausgang des R-S-Flip-Flops 19 ist mit einem Eingang einer Torschaltung 20 verbunden, wohingegen der andere Eingang der Torschaltung 20 mit einem Zeitgeber 21 verbunden ist, der beispielsweise für ein vorbestimmte, gegebenenfalls einstellbare Zeit, beispielsweise 5 Minuten, einen

Potential sprung an seinem Ausgang liefert, um für diese Zeit die Torschaltung 20 für das vom R-S-Flip-Flop 19 kommende Signal auf einem der Torschaltung 20 nachgeordneten Schalter 22 zu geben, der einen Oszillator 23 einschaltet, dessen Ausgangssignal über eine Verstärkerstufe 24 auf einen Akustikwandler 25 gegeben wird, der ein akustisches Signal erzeugt, das vom Betreiber des Kleinverbrauchers 12 wahrnehmbar ist. Anstelle des Akustikwandlers 25, der beispielsweise ein Piezowandler sein kann, kann auch ein optischer Wandler, beispielsweise in Form einer Leuchtdiode oder dergleichen vorgesehen sein. Es ist auch denkbar, sowohl einen Akustikwandler 25 als auch einen optischen Wandler, die wahlweise parallel oder gesondert betrieben werden können und entsprechend zu- oder ausgeschaltet werden können, vorzusehen.

Schließlich ist die Schaltungsanordnung 19 noch mit einem Schalter 26 versehen, mit dem die Wiedergabe des Warnsignals, ob nun akustisch oder optisch, ausgeschaltet werden kann. Dazu ist der Schalter 26 mit seinem einen Pol an einen Eingang einer weiteren Torschaltung 27 angeschlossen, wobei im geöffneten Zustand des Schalters 26 der entsprechende Eingang der Torschaltung 27 über einen Widerstand 28 auf hohem Pegel gehalten wird. Der Ausgang der Torschaltung 27 ist mit dem R-Eingang des R-S-Flip-Flops verbunden. Der andere Eingang der Torschaltung 27 erfaßt die sich nach dem Einschalten des Kleinverbrauchers 12 aufbauende Spannung, so daß nach einer Einschaltverzögerung an beiden Eingängen der Torschaltung 27 definiert ein hohes Potential liegt und somit der invertierende Ausgang der Torschaltung 27 ein definiertes (negatives) Potential ei nnimmt.

Die Funktion der Schaltungseinrichtung 13 ist nun fölgende:

Wenn ein vorbestimmter unterer Ladungszustand des Primär- oder Sekundärelements 11 entsprechend einer vorbestimmten unteren Nennspannung erreicht wird, wird über den jeweils angeschlossenen und auf das benutzte Primär- oder Sekundärelement 11 abgestimmten Spannungsteiler 16, 160, 161 oder 162 am negativen Eingang des Komparators eine derart niedrige Schwellenspannung erzeugt, daß am Ausgang des Komparators 17 ein Signalwechsel stattfindet. Der Komparator 17 kann beispielsweise zur Erzeugung eines tatsächlich definierten Umschaltsignals auch einen sogannten Schmitt-Trigger enthalten. Durch den Signal wechsel am Ausgang des Komparators 17 wird ein Signal wechsel auf das R-S-Flip-Flop 19 gegeben, so daß dieses am Ausgang einen Signalwechsel erzeugt, und zwar unter der Voraussetzung, daß der Schalter 26 geöffnet ist. Durch den geeignet eingestellten Signal wechsel am Ausgang des R-S-Flip-Flops 19 ist die Torschaltung 20 frei für den Signal wechsel 21 des Zeitgebers entsprechend dem voreingestellten Zeitintervall des Zeitgebers 21. Dadurch wird der Schalter 22 derart geschaltet, daß der Oszillator 23 mit Spannung versorgt wird und über den Verstärker 24 den Akustikwandler 25 zur Erzeugung eines akustischen Signals antreibt. Dieses erfolgt solange, wie die Zeit des Zeitintervalls eingestellt ist und wird dann unterbrochen, wenn das Zeitintervall zu Ende ist.

Wird nun nach erzeugtem Warnsignal und nachdem dieses von dem Benutzer des Kleinverbrauchers 12 wahrgenommen wird gewünscht, daß das Warnsignal abgeschaltet werden soll, muß der Schalter 26 geschlossen werden. Dadurch wird NuI1potential auf den einen Eingang 27 der

Torschaltung gegeben, so daß der R-Eingang des R-S-Flip-Flops 19 einen Signal wechsel erfährt und der Ausgang des R-S-Flip-Flops 19 einen Signal wechsel vollführt, so daß die nachfolgende Torschaltung für das Signal des Zeitgebers 21 gesperrt wird und somit der der Torschaltung 20 nachfolgende Schalter 22 abgeschaltet wird und die Spannungsversorgung zum Oszillator 23 somit unterbrochen wird. Demzufolge wird kein akustisches Signal mehr vom Akustikwandler 25 erzeugt.

Um die Leistungsaufnahme der Schaltungsanordnung 13 der Einrichtung 10 extrem klein zu halten, da diese ja selbst wiederum einen das Primär- oder Sekundäre!ement 11 belastenden Verbraucher darstellt, sind die einzelnen elektronischen Elemente, die die Schaltungsanordnung 13 im vorbeschriebenen Sinne bilden, in sogenannter CMOS-Technik ausgebildet, die eine geringe Stromaufnahme zeigt. Zudem können alle Teile der Schaltungsanordnung 13 durch einen gemeinsamen integrierten Schaltkreis gebildet werden, der entweder im elektrischen Kleinverbraucher 12, in der Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme der Primäi— oder Sekundärelemente 11 oder auch in dem Primär- oder Sekundärelement 11 direkt angeordnet sein kann. Es sei im übrigen noch darauf hingewiesen, daß der hier beschriebene Aufbau der Schaltungsanordnung 13 lediglich beispielhaft zu sehen ist. Es sind auch andere Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung 13 möglich, sofern die bestimmungsgemäße Funktion der Einrichtung 10 gewährleistet ist, d.h. daß die Schaltungsanordnung 13 bei Unterschreiten des vorbestimmten Ladungszustandes des Primär- oder Sekundärelementes 11 diesen Zustand erfaßt und bei erkanntem Unterschreiten ein Warnsignal erzeugt.

Ü9-06-94-

10 Bezuqszei chenli ste

10 Einrichtung

11 Primal— oder Sekundärelement

12 Kleinverbraucher

13 Schaltungsanordnung

14 Verbindung

15 Verbindung

16 Spannungstei1 er

160 Spannungstei1 er

161 Spannungstei1 er

162 Spannungstei1 er

17 Komparator

18 Referenzspannungsquelle

19 R-S-Fli p-Flop

20 Torschaltung

21 Zei tgeber

22 Schalter

23 Oszillator

24 Verstärkerstufe

25 Akustikwandler

26 Schalter

27 Torschaltung

28 Widerstand

Claims (8)

-5 Dieter Luken, Swinemünder Straße 24, 22147 Hamburg Einrichtung zur Kenntlichmachung eines vorbestimmten Ladungszustandes von Primär- oder Sekundärelementen »-Tte/n s &rgr; r ü c h e

1. Einrichtung zur Kenntlichmachung eines vorbestimmten Ladungszustandes von Primär- oder Sekundärelementen zum Betrieb elektrischer Kleinverbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Schaltungsanordnung (13) in elektrischer Verbindung mit dem Primär- oder Sekundärelement (11) steht, wobei die Schaltungsanordnung (13) das Unterschreiten des vorbestimmten Ladungszustandes erfaßt und bei erfaßtem Unterschreiten ein Warnsignal erzeugt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser eine gesonderte Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme der Primär- oder Sekundärelemente (11) vorgesehen ist, in der die Schaltungsanordnung (13) angeordnet ist.

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3. Einrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Warnsignal ein akustisches Warnsignal ist.

4. Einrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Warnsignal ein optisches Warnsignal ist.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (13) zur Erfassung unterschiedlicher vorbestimmter Ladungszustände geeignet aufgebaut ist.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Warnsignal abschaltbar ist.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall, in dem das Warnsignal erzeugt wird, begrenzt und in seinen Grenzen einstellbar ist.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese unmittelbar im Körper des Primär- oder Sekundärelements (11) angeordnet ist.