DE2617424A1

DE2617424A1 - Monitoring circuit for emergency power battery - has main supply part with periodically lowered voltage and uses comparator

Info

Publication number: DE2617424A1
Application number: DE19762617424
Authority: DE
Inventors: Klaus Maresch
Original assignee: WOERL GEB MUELLER WALTRAUD
Current assignee: WOERL GEB MUELLER WALTRAUD
Priority date: 1976-04-21
Filing date: 1976-04-21
Publication date: 1977-11-03

Abstract

The voltage of the main supply part is lowered periodically so that the emergency power battery (3) takes over the supply to the consumer. A comparator transmits a signal when the consumer is not being supplied sufficiently. The comparator compares the output voltage of the battery with a reference voltage. It can compare with a reference voltage a voltage drop occurring due to supply of the consumer by the emergency power battery. The periodic lowering can be such that the comparator output signal can be processed as an alternating-current signal.

Description

Überwachungsschaltung für eine Notstrombatterie Monitoring circuit for an emergency battery

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsschaltung für eine Notstrombatterie und insbesondere auf eine Überwachungsschaltung für eine Notstrombatterie bei Alarmgeräten oder bei wichtigen Geräten, wie beispielsweise bei Herz-Lungenmaschinen. The invention relates to a monitoring circuit for a Emergency battery and in particular a monitoring circuit for an emergency battery in alarm devices or in important devices such as heart-lung machines.

Netzbetriebene Alarmgeräte besitzen üblicherweise eine Notstrombatterie, wie beispielsweise einen Akkumulator, der bei Ausfall der Netzspannung oder bei Abtrennung des Gerätes vom Netz die Stromversorgung des Alarmgerätes übernimmt. Dabei ist eine ständige Überprüfung des Akkumulators auf seinen Ladezustand und auf seine Funktionsfähigkeit notwendig. Auch bei anderen wichtigen Geräten, beispielsweise Herz-Lungenmaschinen, Narkosegeräten, und Notstrombeleuchtungen aller Art ist eine ständige Überprüfung der Notstrombatterie auf ihre Funktionsfähigkeit notwendig. Mains operated alarm devices usually have an emergency battery, such as an accumulator, which in the event of a mains voltage failure or when Disconnection of the device from the network takes over the power supply of the alarm device. The battery is constantly checked for its state of charge and necessary for its functionality. Also with other important devices, for example Heart-lung machines, anesthesia machines, and emergency lighting of all kinds is one Constant checking of the emergency battery for its functionality is necessary.

Es sind Überwachungsschaltungen für Notstrombatterien bekannt, bei denen ein Strom zur Erhaltung des Ladezustandes des Akkumulators überwacht wird. Bei Ausfall dieses Stroms wird ein Alarm ausgelöst. There are monitoring circuits for emergency batteries are known where a current is monitored to maintain the state of charge of the accumulator. If this power fails, an alarm is triggered.

Der Strom zur Aufrechterhaltung der Ladung, der sog. Daueriadestrom, kann in einem großen Bereich liegen. Er hängt sehr vom allgemeinen Zustand des Akkumulators ab und liegt somit in einem Bereich, der von 1 Ampere bei einem normalen Akkumulator bis zu wenigen Mikroampere bei einem sehr guten Akkumulator geht. Dies hat den Nachteil, daß dieser geringe Strom einen Fehlalarm auslösen kann.The current to maintain the charge, the so-called continuous charging current, can be in a wide range. It depends very much on the general condition of the accumulator and is thus in a range that of 1 ampere for a normal accumulator up to a few microamps with a very good battery. This has the disadvantage that this low current can trigger a false alarm.

Ferner besteht beispielsweise bei Alarmanlagen die Möglichkeit, einen geeigneten Widerstand parallel zum Akkumulator anzuschließen.Furthermore, there is the possibility, for example, of alarm systems, of a to connect a suitable resistor parallel to the accumulator.

Der über diesen Widerstand fließende Strom wird von einer derartigen Überwachungsschaltung als Dauerladestrom erfaßt. Wird danach das Alarmgerät vom Akkumulator und anschließend auch vom Netz abgetrennt, so wird bei einem solchen Vorgehen kein Alarm ausgelöst.The current flowing through this resistor is of such a Monitoring circuit detected as continuous charging current. If the alarm device is then from Accumulator and then also disconnected from the network, so is with such Action no alarm triggered.

Bei einer weiteren Überwachungsschaltung für eine Not Strom batterie wird der Akkumulator kurzzeitig abgeklemmt, belastet und sein Ladezustand ermittelt. Dies erfordert eine sehr mühsame Handhabung, sofern nicht mittels einer elektronischen Schaltung eine automatische Ermittlung der Funktionsfähigkeit des Akkumulators erfolgt. Dies hat jedoch den Nachteil eines sehr aufwendigen Schaltungsaufbaus. With another monitoring circuit for an emergency power battery the accumulator is briefly disconnected, loaded and its state of charge determined. This requires a very tedious handling, if not by means of an electronic one Circuit an automatic determination of the functionality of the accumulator takes place. However, this has the disadvantage of a very complex circuit structure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungsschaltung für eine Notstrombatterie zu schaffen, die ohne aufwendigen Schaltungsaufbau die Notstrombatterie ständig auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft. The invention is based on the object of a monitoring circuit for an emergency battery to create that without consuming Circuit design the emergency battery is constantly checked for functionality.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. This task is achieved by the characterizing part of the claim 1 resolved.

Die Überwachungsschaltung für eine Notstrombatterie weist ein Hauptversorgungsteil auf, dessen Ausgangsspannung so gesteuert wird, daß sie periodisch zwischen zwei festgelegten Werten geschaltet wird, wobei der untere Wert tiefer ist als die Spannung einer angeschlossenen Batterie und der obere Wert etwa der Spannung der vollgeladenen Batterie entspricht. Ist die Ausgangsspannung des Hauptversorgungsteils auf den tieferen Wert herabgesteuert, so übernimmt im Normalfall die Notstrombatterie die Stromversorgung eines Verbrauchers. Liegt aber die Klemmenspannung der Notstrombatterie aufgrund ungenügender Ladung oder erhöhten Innenwiderstandes unterhalb des tieferen Wertes der Ausgangsspannung des Hauptversorgungsteils, so wird der Verbraucher mit der Ausgangsspannung des Hauptversorgungsteils versorgt. Ein angeschlossener Vergleicher ermittelt die am Verbraucher liegende Spannung und gibt bei ungenügender Spannung der Notstrombatterie ein Alarmsignal. Da die Klemmenspannung der Notstrombatterie unter der Belastung des angeschlossenen Verbrauchers gemessen wird, werden auch Alterungs-Fehler des Akkumulators ermittelt. The monitoring circuit for an emergency battery has a main supply part on, the output voltage of which is controlled so that it is periodic between two specified values is switched, whereby the lower value is lower than the voltage a connected battery and the upper value approximately the voltage of the fully charged one Battery corresponds. Is the output voltage of the main supply part on the If the value is lowered, the emergency battery will normally take over the Power supply of a consumer. But is the terminal voltage of the emergency battery due to insufficient charge or increased internal resistance below the lower one Value of the output voltage of the main supply part, the consumer will with the output voltage of the main supply part. A connected comparator determines the voltage applied to the consumer and outputs if the voltage is insufficient the emergency battery an alarm signal. As the terminal voltage of the emergency battery is measured under the load of the connected consumer, are also Aging error of the accumulator determined.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die an einer Diode abfallende Spannung ermittelt, wobei die Diode im Stromweg des Verbrauchers liegt und somit vom Betriebsstrom des Verbrauchers durchflossen wird. Ein Abklemmen des Akkumulators unter Vortäuschen eines Ladestroms mittels eines Widerstandes löst ebenso ein Alarmsignal aus wie ein ungenügend geladener Akkumulator oder ein alter Akkumulator, der einen hohen Innenwiderstand aufweist. Ein zusätzlicher Vorteil besteht also darin, daß die Überwachungsschaltung gegen vorsätzliche Störmaßnahmen betriebssicher ist, d.h., ein Abklemmen oder ein Überbrücken des Akkumulators löst ein Alarmsignal aus. In a further exemplary embodiment, the one falling across a diode Voltage determined, with the diode in the current path of the consumer and thus is traversed by the operating current of the consumer. Disconnecting the accumulator simulating a charging current by means of a resistor also triggers an alarm signal like an insufficiently charged accumulator or an old accumulator, the one has high internal resistance. So an additional advantage is that the monitoring circuit is operationally safe against intentional disruptive measures, i.e. disconnecting or bridging the accumulator triggers an alarm signal.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Expedient refinements of the invention are set out in the subclaims refer to.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention is illustrated below with reference to the drawing of exemplary embodiments explained in more detail.

Fig. 1 zeigt den elektrischen Schaltungsaufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der Überwachungsschaltung für eine Notstrombatterie. Fig. 1 shows the electrical circuit structure of a first embodiment the monitoring circuit for an emergency battery.

Fig. 2 zeigt den elektrischen Schaltungsaufbau eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Fig. 2 shows the electrical circuit structure of a second according to the invention Embodiment.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 besitzt die überwachungsschaltung für eine Notstrombatterie ein Hauptversorgungsteil 1, das an die Netzspannung angeschlossen sein kann. Ein Impulsgeber 2 liefert.in festgelegten Zeitintervallen Impulse an das Hauptversorgungsteil 1, dessen Ausgangsspannung dadurch von einem ersten Wert von beispielsweise 13,8 Volt auf einen zweiten Wert von beispielsweise 9 Volt herabgesteuert wird. Der Ausgang des Hauptzesorgungsteils 1 ist mit einem Akkumulator 3 verbunden. Ein Verbraucher 5, wie beispielsweise ein Alarmgerät oder eine Notstrombeleuchtung, ist an den Akkumulator 3 angeschlossen. Außerdem ist ein Eingang eines Vergleichers 4 mit dem Akkumulator 3 verbunden; ein zweiter Eingang des Vergleichers ist an eine Vergleichsspannungsquelle Uv angeschlossen. Am ersten Eingang des Vergleichers 4 liegt, wenn das Hauptversorgungsteil nicht herabgesteuert ist, der erste Wert seiner Ausgangsspannung von beispielsweise 13,8 Volt. According to the illustration in FIG. 1, the monitoring circuit has a main supply part 1 for an emergency battery, that to the Mains voltage can be connected. A pulse generator 2 delivers. In specified Time intervals pulses to the main supply part 1, its output voltage thereby from a first value of, for example, 13.8 volts to a second value of, for example 9 volts is derated. The exit of the main supply 1 is with one Accumulator 3 connected. A consumer 5, such as an alarm device or emergency lighting is connected to the accumulator 3. Also is a Input of a comparator 4 connected to the accumulator 3; a second entrance of the comparator is connected to a reference voltage source Uv. At first The input of the comparator 4 is when the main supply is not downshifted is the first value of its output voltage of, for example, 13.8 volts.

Bei herabgesteuertem Hauptversorgungsteil 1 übersteigt die vom Akkumulator 3 gelieferte Klemmenspannung zug UB den zweiten Wert der Ausgangs spannung des Hauptversorgungsteils 1 von beispielsweise 9 Volt. Die Klemmenspannung des Akkumulators liegt bei Belastung durch den Verbraucher 5 nur geringfügig unter dem ersten Wert der Ausgangs spannung des Hauptversorgungsteils 1. Sie liegt noch oberhalb des zweiten Werts der Ausgangsspannung von z.B. 9 Volt.When the main supply part 1 is down, that of the accumulator exceeds that 3 terminal voltage supplied train UB the second value of the output voltage of the main supply part 1 of for example 9 volts. The terminal voltage of the accumulator is under load by the consumer 5 only slightly below the first value of the output voltage of the main supply part 1. It is still above the second value of the output voltage of e.g. 9 volts.

Ist der Akkumulator 3 abgeklemmt, oder liegt seine Klemmenspannung unterhalb 9 Volt, so gelangt nur der zweite Wert der Ausgangsspannung des Hauptversorgungsteils 1 von 9 Volt zum ersten Eingang des Vergleichers 4, der durch entsprechende Wahl der Vergleichsspannung UV dabei einen Alarm auslöst.Is the accumulator 3 disconnected, or is its terminal voltage below 9 volts, only the second value of the output voltage of the main supply part is reached 1 of 9 volts to the first input of the comparator 4, which by appropriate choice the comparison voltage UV triggers an alarm.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 besitzt ein zweites Ausführungsbeispiel der Überwachungsschaltung für eine Notstrombatterie ein Hauptversorgungsteil 1 und einen Impulsgeber 2, die identisch denen in Fig. 1 aufgebaut sind. Zwischen Hauptversorgungsteil 1, Akkumulator 3 und Verbraucher 5 sind 3 Dioden geschaltet. Die Diode D1 läßt einen Ladestrom vom Hauptversorgungsteil zum Akkumulator 3 fließen. Die Diode D2 zwischen dem Akkumulator 3 und dem Verbraucher 5 ermöglicht bei herabgesteuerter Ausgangs spannung des Hauptversorgungsteils 1 einen Stromfluß vom Akkumulator 3 zum Verbraucher 5. Die dabei an dieser Diode D2 abfallende Spannung UD wird von einem Vergleicher 4 mit einer Spannung S verglichen. Der Spannungsabfall UD an der Diode D2 liegt bei einer Silicium-Diode in der Größenordnung von etwa 0,7 Volt. Eine weitere Diode, die Diode D3 verbindet das Hauptversorgungsteil 1 mit dem Verbraucher 5; sie ist so angeschlossen, daß sie einen direkten Stromfluß vom Hauptversorgungsteil zum Verbraucher ermöglicht. Sie liegt, wenn die Ausgangsspannung des Hauptversorgungsteils 1 den ersten, höheren Wert annimmt, einer Serienschaltung aus den Dioden D1 und D2 parallel. Der dabei an der Diode D2 auftretende Spannungsabfall UD ist somit nur ein Bruchteil des an der Diode D3 auftretenden Spannungsabfalls. Der Spannungsabfall UD an der Diode D2 nimmt entsprechend der Frequenz der Impulse des Impulsgebers 2, der die Ausgangsspannung des Hauptversorgungsteils 1 steuert, zwei verschiedene ,derte an, die mittels des Vergleichers 4 ständig mit der Schwellspannung U verglichen werden. Die Impulsfrequenz des Impuls-5 gebers 2 liegt vorzugsweise in einem Bereich, der ein leichtes und einfaches Verarbeiten des Ausgangssignals des Vergleichers 4 ermöglicht, beispielsweise bei etwa 1 kHz. Ein Abklemmen des Akkumulators 3 bewirkt eine starke Änderung des Ausgangssignals des Vergleichers 4, das somit ein Alarmsignal auslöst. Ein alter Akkumulator mit erhöhtem Innenwiderstand oder ein nicht genügend geladener Akkumulator werden auf diese Weise auch gemeldet. As shown in FIG. 2, it has a second exemplary embodiment the monitoring circuit for an emergency battery, a main supply part 1 and a pulse generator 2, which are constructed identically to those in FIG. Between main supply part 3 diodes are connected to 1, accumulator 3 and consumer 5. The diode D1 lets you Charge current flow from the main supply part to the accumulator 3. The diode D2 between the accumulator 3 and the consumer 5 allows with a down-regulated output voltage of the main supply part 1 a current flow from the accumulator 3 to the consumer 5. The voltage UD dropping across this diode D2 is determined by a comparator 4 compared with a voltage S. The voltage drop UD across the diode D2 is present for a silicon diode on the order of about 0.7 volts. Another diode the diode D3 connects the main supply part 1 to the consumer 5; she is connected so that there is a direct flow of current from the main supply to the Consumer enables. It lies when the output voltage of the main supply part 1 assumes the first, higher value, a series connection of the diodes D1 and D2 in parallel. The voltage drop UD occurring at the diode D2 is therefore only a fraction of the voltage drop occurring across diode D3. The voltage drop UD at diode D2 increases according to the frequency of the pulses from the pulse generator 2, which controls the output voltage of the main supply part 1, two different , which were constantly compared with the threshold voltage U by means of the comparator 4 will. The pulse frequency of the pulse generator 2 is preferably in a range the easy and simple processing of the output signal of the comparator 4th allows, for example at about 1 kHz. Disconnecting the Accumulator 3 causes a sharp change in the output signal of the comparator 4, which thus triggers an alarm signal. An old accumulator with increased internal resistance or an insufficiently charged accumulator are also reported in this way.

Die Erfindung schafft somit eine Überwachungsschaltung für eine Notstrombatterie, die schaltungstechnisch einfach ist und keine aufwendige Handhabung erfordert. Die Überwachungsschaltung ist störsicher, denn ein Abklemmen oder ein Überbrücken des Akkumulators mit einem Widerstand und ein durch Alterung entstandener Kapazitätsverlust des Akkumulators lösen gemäß vorstehender Beschreibung sofort einen Alarm aus. The invention thus creates a monitoring circuit for an emergency battery, the circuitry is simple and does not require complex handling. the The monitoring circuit is immune to interference because the Accumulator with a resistance and a loss of capacity due to aging of the accumulator immediately trigger an alarm as described above.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims S monitoring circuit for an emergency battery, characterized by a main supply part (1) whose voltage periodically so is controlled down, that the emergency battery (3) takes over the consumer supply, and by a comparator (4) which, if the supply of the Consumer (5) emits a signal.

2. Monitoring circuit according to claim 1, characterized in that that the comparator (4) the output voltage of the emergency battery (3) with a Compares equivalent voltage.

3. Monitoring circuit according to claim 1, characterized in that that the comparator one from the supply of the consumer (5) by the emergency battery (3) compares the voltage drop that occurs with a reference voltage.

4. Monitoring circuit according to claim 3, characterized in that that the emergency battery (3) and the consumer (5) with the main supply part (1) connected via diodes (D1, D3) and between the emergency battery and the consumer a diode (D>) is provided, on which the voltage drop occurs during the emergency power supply results.

5. Monitoring circuit according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the power supply part (1) with such a period is down that the output signal of the comparator (4) can be processed as an AC signal.