WO1999049433A1 - Eine treiberschaltung für einen alarmtongeber - Google Patents

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Ross Richard Ramm
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B3/00—Audible signalling systems; Audible personal calling systems
    • G08B3/10—Audible signalling systems; Audible personal calling systems using electric transmission; using electromagnetic transmission

Definitions

  • the present invention describes a driver circuit for an alarm sounder, in particular a driver stage, which can be used in vehicles which contain an alarm system with an auxiliary battery.
  • Alarm sound systems in vehicles contain high-energy sound generators, such as, for example, piezoelectric tweeters, horns or loudspeakers, in order to emit an audible alarm in various alarm or signaling situations.
  • These tone generators commonly called alarm sirens or alarm sounders, are controlled by a driver circuit that generates a driver signal for the siren.
  • the driver circuits are powered by the vehicle battery and also include an auxiliary battery as an emergency power supply in the event that the vehicle power supply to the warning system is interrupted.
  • a standard driver stage uses a tone generator stage with a transformer which generates the signal for the alarm siren, this stage being controlled by regulated control electronics. It has been shown that the voltage of the auxiliary battery drops so far that it can no longer adequately supply the control electronics when the alarm siren is operating at maximum power. It is therefore desirable to provide a driver stage that provides a sufficient backup power supply without significantly increasing the cost of the circuit or that at least offers a viable alternative.
  • a driver circuit for an alarm siren which contains the following units:
  • the present invention also describes a driver circuit with a signal generator for generating the signal for the siren and with a battery as a power supply, the signal generator including an inductor and a switch, distinguished by the fact that a capacitor is connected to the inductor and the switch, whereby a Circuit for raising the voltage
  • FIG. 1 a circuit diagram for a preferred implementation of a driver stage being shown in FIG. 1.
  • a driver circuit 2 as shown in FIG. 1, contains an auxiliary battery 4, a microprocessor 6, a field effect transistor (FET) 8, a transformer 10 and a voltage regulator 11.
  • the primary winding 12 of the transformer 10 is connected to the drain 14 of the FET 8 and connected to the battery terminal 16.
  • the source 18 of the FET 8 is connected to ground 20, ground 20 being the vehicle ground.
  • the battery terminal 16 is connected to the vehicle battery and also to the auxiliary battery 4, which is connected between the battery terminal 16 and ground 20.
  • the secondary winding 22 of the transformer 10 is connected to the contacts of a piezo speaker 24 which is controlled by the driver stage 2.
  • the microprocessor 6 generates a frequency signal of a certain period, which is present at the gate 26 of the FET 8.
  • the frequency signal switches the FET 8 on and off, so that current flows through the primary winding 12, which in turn induces a signal in the secondary winding 22, which is then applied to the signal generator 24.
  • the microprocessor was powered by a voltage regulator that regulated the voltage supplied by the battery terminal 16, i.e. from the on-board power supply or from the auxiliary battery 4.
  • a voltage regulator that regulated the voltage supplied by the battery terminal 16, i.e. from the on-board power supply or from the auxiliary battery 4.
  • the driver stage 2 draws a regulated voltage via the voltage applied to the 10 ⁇ F capacitor 30.
  • the capacitor 30 is connected between ground and the cathode of a diode 32, the anode of which is connected to the drain 14 of the FET 8.
  • the cathode of the diode 32 is also connected to the input of the voltage regulator 11, which supplies a regulated voltage to the load, which consists of the microprocessor 6.
  • the diode 32 prevents the capacitor 30 from discharging again via the FET 8.
  • the diode 32 is in the reverse direction so that the capacitor 30 is isolated when the FET 8 is turned on and current and energy flow to the primary winding 12.
  • the diode 32 When the FET 8 is turned off by the frequency signal from the microprocessor 6, the diode 32 is turned on, whereby the capacitor 30 is charged by the current from the primary winding 12.
  • the switching and disconnection of the connection between capacitor 30 and winding 12 by means of FET 8 and diode 32 has the effect that the voltage stored in capacitor 30 is normally higher than the voltage across auxiliary battery 4.
  • the winding 12 serves both to control the tone generator 24 and to charge the capacitor 30.
  • the driver circuit 2 is particularly advantageous because it has been shown that by increasing the voltage supply for the controller 11 of the microprocessor 6, an auxiliary battery 4 with a lower capacity is now sufficient. For example, where previously a 7.2V 240mAh cell was necessary, a 7.2V 160mAh cell is now sufficient to operate circuit 2, which represents a significant cost saving. In addition, no additional components are necessary because 4, a voltage regulator for the microprocessor would normally include diode 32 and capacitor 30 anyway. Only the capacitance of the capacitor 30 may have to be increased so that the increased voltage can be maintained.
  • the driver circuit 2 can also be used for other sound generators in other environments where the battery 4 is used as the only power supply.
  • the driver circuit could be used in a portable alarm device.

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Abstract

Eine Treiberschaltung (2) für einen Alarmtongeber (24), die die folgenden Einheiten enthält: einen Signalgenerator (6, 11) zur Erzeugung eines ersten Signals, einen Umwandler (8, 10) zum Umwandeln des ersten Signals in ein zweites Signal für den Alarmtongeber, eine Batterie (4) als Stromversorgung für die Schaltung und eine Schaltung zur Spannungsanhebung (30, 32), um die Spannungsversorgung für den Generator zu erhöhen.

Description

EINE TREIBERSCHALTUNG FÜR EINEN ALARMTONGEBER
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Treiberschaltung für einen Alarmton- geber, insbesondere eine Treiberstufe, die in Fahrzeugen, die ein Al.armtonsystem mit Hilfsbatterie enthalten, benutzt werden kann.
Alarmtonsysteme in Fahrzeugen enthalten Hochenergie-Tonerzeuger, wie zum Beispiel piezoelektrische Hochtöner, Hupen oder Lautsprecher, um einen hörbaren Alarm bei verschiedenen Alarm- oder Meldesituationen auszusenden. Diese Tonerzeuger, gemeinhin Alarmsirenen oder Alarmtongeber genannt, werden durch eine Treiberschaltung, die ein Treibersignal für die Sirene erzeugt, angesteuert. Die Treiberschaltungen werden durch die Fahrzeugbatterie mit Strom versorgt, wobei sie außerdem eine Hilfsbatterie als Notstromversorgung enthalten, für den Fall, dass die Fahrzeugstromversorgung zu dem Warnsystem unterbrochen wird.
Eine St.andard-Treiberstufe benutzt eine Tonerzeugerstufe mit Transformator, die das Signal für die Alarmsirene erzeugt, wobei diese Stufe durch eine geregelte Steuerelektronik angesteuert wird. Es hat sich gezeigt, dass die Spannung der Hilfsbatterie so weit einbricht, dass sie die Steuerelektronik nicht mehr ausrei- chend versorgen kann, wenn die Alarmsirene mit maximaler Kraft arbeitet. Daher ist es erwünscht, eine Treiberstufe zur Verfügung zu stellen, die eine ausreichende Notstromversorgung bereitstellt, ohne dass dadurch die Kosten der Schaltung sich wesentlich erhöhen, oder die zumindest eine brauchbare Alternative bietet.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist eine Treiberschaltung für eine Alarmsirene gegeben, die die folgenden Einheiten enthält:
• Einen Generator zur Erzeugung eines ersten Signals, 2
• einen Umformer, zum Umformen des ersten Signals in ein zweites Signal für die Sirene,
• eine Batterie zur Stromversorgung der Schaltung und
• einen Spannungsverstärker zur Anhebung der Versorgungsspannung für den Generator.
Die vorliegende Erfindung beschreibt außerdem eine Treiberschaltung mit Signalgenerator zum Erzeugen des Signals für die Sirene und mit einer Batterie als Stromversorgung, wobei der Signalgenerator eine Induktivität und einen Schalter enthält, ausgezeichnet dadurch, dass ein Kondensator mit der Induktivität und dem Schalter verbunden ist, wodurch eine Schaltung zur Spannungsanhebung der
Stromversorgung entsteht.
Bevorzugte Realisierungen der vorliegenden Erfindung sind anschließend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen als Beispiel beschrieben, wobei in Figur 1 ein Schaltplan für eine bevorzugte Realisierung einer Treiberstufe darge- stellt wird.
Eine Treiberschaltung 2, wie in Figur 1 gezeigt, enthält eine Hilfsbatterie 4, einen Mikroprozessor 6, einen Feldeffekttransistor (FET) 8, einen Transformator 10 und einen Spannungsregler 11. Die Primärwicklung 12 des Tr-ansformators 10 ist an Drain 14 des FET 8 und an die Batterieklemme 16 angeschlossen. Die Source 18 des FET 8 ist gegen Masse 20 geschaltet, wobei Masse 20 die Fahrzeugmasse ist.
Die Batterieklemme 16 ist mit der Fahrzeugbatterie verbunden und ebenso mit der Hilfsbatterie 4, welche zwischen Batterieklemme 16 und Masse 20 geschaltet ist. Die Sekundärwicklung 22 des Transformators 10 ist mit den Kontakten eines Pie- zolautsprechers 24 verbunden, welcher durch die Treiberstufe 2 angesteuert wird. Der Mikroprozessor 6 erzeugt ein Frequenzsignal einer bestimmten Periode, das am Gate 26 des FET 8 anliegt. Das Frequenzsignal schaltet den FET 8 an und aus, so dass Strom durch die Primärwicklung 12 fließt, welcher wiederum ein Signal in der Sekundärwicklung 22 induziert, welches dann an dem Signalgeber 24 anliegt. 3
In der Vergangenheit geschah die Spannungs Versorgung des Mikroprozessors durch einen Spannungsregler, der die Spannung regelte, die von der Batterieklemme 16, d.h. von der Bordstromversorgung oder von der Hilfsbatterie 4, kam. Während bestimmter .Arbeitszustände des Signaltongebers 24 , zum Beispiel wenn der Tongeber mit maximaler Ausgangsleistung durch den Prozessor 6 betrieben wurde, kam es zu Spannungseinbrüchen der Hilfsbatterie 4.
Die Treiberstufe 2 dagegen bezieht eine geregelte Spannung über die an dem lOμF Kondensator 30 anliegende Spannung. Der Kondensator 30 ist zwischen Masse und der Kathode einer Diode 32, deren Anode mit dem Drain 14 des FET 8 verbunden ist, geschaltet. Die Kathode der Diode 32 ist ausserdem mit dem Eingang des Spannungsreglers 11 verbunden, welcher eine geregelte Spannung an die Last, die aus dem Mikroprozessor 6 besteht, liefert. Die Diode 32 verhindert, dass sich der Kondensator 30 über den FET 8 wieder entlädt. Die Diode 32 befindet sich in Sperrichtung, so dass der Kondensator 30 isoliert ist, wenn der FET 8 durchgeschaltet ist und Strom und Energie zu der Primärwicklung 12 fließen.
Wenn der FET 8 durch das vom Mikroprozessor 6 stammende Frequenzsignal auf Sperren geschaltet wird, ist die Diode 32 in Durchlassrichtung geschaltet, wodurch der Kondensator 30 durch den Strom aus der Primärwicklung 12 geladen wird. Das Durchschalten und Trennen der Verbindung zwischen Kondensator 30 und Wicklung 12 durch FET 8 und Diode 32 bewirkt, dass die Spannung, die in dem Kondensator 30 gespeichert ist, im Normalfall höher ist, als die Spannung über der Hilfsbatterie 4. Der Kondensator 30, Wicklung 12, FET 8 und Diode 32, wie sie in der Treiberschaltung 2 verschaltet sind, stellen deshalb einen Verstärker dar, der die Spannung von der Hilfsbatterie 4 anhebt. Die Wicklung 12 dient so- wohl dazu, den Tongeber 24 anzusteuern, als auch den Kondensator 30 zu laden.
Die Treiberschaltung 2 ist deshalb besonders vorteilhaft, weil sich gezeigt hat, dass durch das Anheben der Spannungsversorgung für den Regler 11 des Mikroprozessors 6 eine Hilfsbatterie 4 mit niedrigerer Kapazität jetzt ausreicht. Wo zum Beispiel früher eine 7,2V 240mAh Zelle notwendig war, reicht zum Betrieb der Schaltung 2 jetzt eine 7,2V 160mAh Zelle, was eine wesentliche Kosteneinsparung darstellt. Darüber hinaus sind keine zusätzlichen Bauteile notwendig, da 4 ein Spannungsregler für den Mikroprozessor normalerweise ohnehin die Diode 32 und den Kondensator 30 enthalten würde. Lediglich die Kapazität des Kondensators 30 muss eventuell erhöht werden, damit die erhöhte Spannung gehalten werden kann.
Dem Fachkundigen werden hierzu eine Vielzahl von Änderungen gegenwärtig
Die Treiberschaltung 2 kann auch für andere Tongeber in anderen Umgebungen benutzt werden, wo die Batterie 4 als einzige Stromversorgung eingesetzt wird. Zum Beispiel könnte die Treiberschaltung in einem tragbaren Alarmgerät verwendet werden.
werden, ohne dass der Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie hiermit beschrieben ist, überschritten wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Eine Treiberschaltung für einen Alarmtongeber, die die folgenden Einheiten enthält: Einen Signalgenerator zur Erzeugung eines ersten Signals, einen Umwandler zum Umwandeln des ersten Signals in ein zweites Signal für den Alarmtongeber, eine Batterie als Stromversorgung für die Schaltung und eine Schaltung zur Spannungsanhebung, um die Spannungsversorgung für den Generator zu erhöhen.
2. Eine Treiberschaltung nach Anspruch 1 , bei der der Umwandler eine Induktivität enthält.
3. Eine Treiberschaltung nach Anspruch 2, bei der der Verstärker einen Kondensator, der mit der Spule verbunden ist, enthält.
4. Eine Treiberschaltung nach Anspruch 3, bei der die Induktivität die Primärwicklung eines Transformators ist, welcher Teil des Umwandlers ist.
5. Eine Treiberschaltung nach Anspruch 3 oder 4, bei der der Umwandler einen Schalter, der an die Induktivität angeschlossen ist, enthält, wobei der Schalter durch das erste Signal an- und ausgeschaltet wird.
6. Eine Treiberschaltung nach Anspruch 5, bei der die Batterie parallel zu einer Reihenschaltung aus der Induktivität und dem Kondensator geschaltet ist und der Kondensator parallel zu dem Schalter geschaltet ist.
7. Eine Treiberschaltung nach Anspruch 6, bei der der Verstärker eine Diode enthält, die zwischen dem Kondensator und dem Schalter ge- schaltet ist, damit sich der Kondensator nicht über den Schalter entlädt. 6
8. Eine Treiberschaltung nach Anspruch 7, bei der Kondensator mit einem Eingang eines Spannungsreglers verbunden ist, welcher die Spannung für den Signalgenerator zur Verfügung stellt.
9. Eine Treiberschaltung nach .Anspruch 8, bei der der Generator einen Mi- kroprozessor enthält.
10. Eine Treiberschaltung nach Anspruch 9, bei der es sich bei dem Schalter um einen Transistor handelt.
11. Ein Fahrzeug, dass eine Treiberschaltung nach .Ansprüchen 1 bis 10 enthält.
12. Eine Treiberschaltung für einen Alarmtongeber, die einen Signalgenerator zum Erzeugen des Ansteuersignais für den Tongeber und eine Batterie als Energieversorgung enthält, wobei der Signalgenerator eine Induktivität und einen Schalter enthält, dadurch ausgezeichnet, dass ein Kondensator mit der Induktivität und dem Schalter verbunden ist, wodurch eine Verstärkerschaltung für die Energieversorgung entsteht.
13. Eine Treiberschaltung für einen Alarmtongeber nach Anspruch 12, die eine Diode enthält, deren Kathode mit dem Kondensator und deren Anode mit dem Schalter verbunden ist.
14. Eine Treiberschaltung für einen Alarmtongeber nach Ansprüchen 12 oder 13, bei dem die Induktivität die Primärwicklung des Transformators des
Signalgenerators ist.
15. Eine Treiberschaltung, die im wesentlichen so aufgebaut ist, wie hiermit unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung beschrieben.
16. Die Schritte, Leistungsmerkmale, Zusammenstellungen und Verbindun- gen, die hiermit offengelegt sind, oder auf die Bezug genommen wird, oder die durch die Beschreibungen oder Ansprüche aufgezeigt werden und zwar einzeln oder zusammen, und jede mögliche Kombination von jeweils zwei oder mehreren dieser Schritte oder Leistungsmerkmale.
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