DE1003634B - DC alarm clock - Google Patents

Description

Gleichstromwecker Die Erfindung bezweckt, den Leistungsbedarf bei mit Gleichstrom betriebenen Elektromagnetsystemen zur Betätigung eines Weckersignals herabzusetzen und einen Wecker zu schaffen, der in weitverzweigten, mit Gleichstrom gespeisten Signalanlagen eingesetzt werden kann, ohne daß eine Erhöhung der Betriebsspannung erforderlich ist, um das Ansprechen der Wecker durch die verhältnismäßig schwachen Betriebsströme sicherzustellen. Die Erfindung geht hierbei von Gleichstromweckern mit polarisiertem Antriebssystem und mindestens einer Erregerspule aus, deren Anker mit einem Umschalter verbunden ist.DC alarm clock The invention aims to meet the power requirements solenoid systems operated with direct current for actuating an alarm clock signal reduce and create an alarm clock that is widely ramified, with direct current powered signal systems can be used without increasing the operating voltage is required to make the alarm clock respond by the relatively weak Ensure operating currents. The invention is based on direct current alarm clocks with a polarized drive system and at least one excitation coil, its armature connected to a toggle switch.

Einen geringeren Leistungsbedarf erreicht die Erfindung bei solchen Weckern dadurch, daß durch die Erregerspule im Anker jeweils Magnetpole so erzeugt werden, daß sie gleichnamigen Polen eines Dauermagneten gegenüberstehen, an dem der Anker gerade anliegt, so daß der Anker durch Abstoßung gleichnamiger Pole in seine andere Endlage umschlägt und dabei mit seinem Umschalter die Umkehrung der Magnetisierung des Ankers v eranlaßt.The invention achieves a lower power requirement in such Alarm clocks in that magnetic poles are generated in each case by the excitation coil in the armature that they are facing poles of the same name on a permanent magnet on which the anchor is straight so that the anchor by repelling poles of the same name in reverses its other end position and thereby reverses the with its switch Magnetization of the armature.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Dauermagnetsystem als vierpoliges System ausgebildet, in welchem ein die Spule tragender Anker derart gelagert ist, daß der Anker jeweils an zwei entgegengesetzten Polen anliegt.In a preferred embodiment of the invention, the permanent magnet system designed as a four-pole system in which an armature carrying the coil in such a way is mounted that the armature rests on two opposite poles.

Gemäß weiterer Merkmale der Erfindung werden Energiespeicher vorgesehen, welche trotz Unterbrechung des Stromkreises zu Beginn der Bewegung den Stromfluß noch so lange aufrechterhalten, daß der Anker sicher umgeschlagen ist. Wecker mit Vierpolsystemen sind bereits bekannt. Sie werden jedoch mit Wechselstrom betrieben und führen dann erzwungene Schwingungen im Takt der Ruffrequenz aus. Infolgedessen ist der Energiebedarf solcher Wecker nicht unbeträchtlich.According to further features of the invention, energy stores are provided, which, despite the interruption of the circuit at the beginning of the movement, the current flow Maintained long enough for the anchor to be thrown safely. Alarm clock with Quadrupole systems are already known. However, they are operated with alternating current and then carry out forced oscillations in time with the ringing frequency. Consequently the energy requirement of such alarm clocks is not insignificant.

Der Wecker nach der Erfindung wird mit Gleichstrom betrieben und führt freie Schwingungen aus, die sich aus den Zeitkonstanten des elektromagnetischen Systems und aus den mechanischen Konstanten der bewegten Massen ergeben. Dadurch ergibt sich bei gleicher abgegebener Schalleistung ein wesentlich geringerer Energiebedarf.The alarm clock according to the invention is operated with direct current and performs free vibrations resulting from the time constants of the electromagnetic System and result from the mechanical constants of the moving masses. Through this The result is a significantly lower energy requirement for the same output sound power.

Dieser geringe Energiebedarf ist in mehrfacher Hinsicht bedeutungsvoll. Er erlaubt, mit einer geringen Rufenergie eine größere Anzahl von Weckern gleichzeitig zu betreiben, die bisher nur zur Betätigung z. B. eines Weckers ausgereicht hätte. Für Signal- und Telefonanlagen unter Tage, bei denen Schlagwetter- oder Explosionsgefahr besteht, liegt die Rufenergie für den Wecker nach der Erfindung unterhalb der Zündgrenze, so daß der Wecker oder die Signalleitung ohne Schlagwetterschutz betrieben werden kann. Schließlich ist die magnetische Energie von Induktivitäten in Gleichstromkreisen leichter zu dämpfen (z. B. durch Gleichrichter) als in Wechselstromkreisen. Zwar besitzen Wechselstromwecker keine Kontakte; die magnetische Energie der Wicklungen wirkt sich aber bei Drahtbruch aus und kann dann zu Zündungen führen. Es ist also wegen der größeren Antriebsenergie und wegen der Eigenschaften des Wechselstroms nicht ohne weiteres möglich, solche Wecker ohne Schlagwetterschutz zu betreiben. Es sind auch schon polarisierte Wecker für die Betätigung mit Gleichstrom vorgeschlagen worden. Hier wurden aber zwei solcher Systeme, die mit je vier Umschaltkontakten versehen waren, miteinander elektrisch gekoppelt, derart, daß die Kontakte des einen Systems jeweils die Wicklungen des anderen Systems erregten. Mit einer solchen Anordnung sollten große Schallenergien insbesondere für Bahnwecker erreicht werden.This low energy requirement is significant in several ways. It allows a larger number of alarm clocks at the same time with a low call energy to operate that so far only for actuation z. B. an alarm clock would have been sufficient. For signal and telephone systems underground where there is a risk of firedamp or explosion exists, the call energy for the alarm clock according to the invention is below the ignition limit, so that the alarm clock or the signal line can be operated without firedamp protection can. After all, the magnetic energy of inductors is in DC circuits easier to attenuate (e.g. by a rectifier) than in AC circuits. Though AC alarm clocks have no contacts; the magnetic energy of the windings However, it has an effect in the event of a wire break and can then lead to ignitions. So it is because of the greater drive power and because of the properties of the alternating current it is not easily possible to operate such alarm clocks without protection against firedamp. Polarized alarm clocks for operation with direct current have also been proposed been. But here were two such systems, each with four changeover contacts were provided, electrically coupled together, such that the contacts of one System excited the windings of the other system. With such an arrangement high sound energies should be achieved, especially for railway alarm clocks.

Zur Erzeugung von Impulsen aus Gleichstrom sind schon gepolte Relais vorgeschlagen worden, für die eine ähnliche Schaltung vorgesehen wurde wie für die vorliegende Erfindung. Jedoch wurde hierbei nicht an die Ausbildung eines solchen Systems als Wecker gedacht, sondern nur als Schaltmittel zur Erzeugung bestimmter Impulsformen.For the generation of impulses from direct current, there are already polarized relays has been proposed, for which a similar circuit was provided as for the present invention. However, this did not involve the training of such System intended as an alarm clock, but only as a switching device for generating certain Pulse shapes.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt schematisch ein Weckersystem, dessen Leistungsaufnahme etwa eine Zehnerpotenz unter der Leistungsaufnahme der bisher bekannten Gleichstromwecker liegt.An embodiment of the invention is shown in the drawing. This shows schematically an alarm clock system whose power consumption is about a power of ten is below the power consumption of the previously known direct current alarm clock.

Ein Dauermagnet 1 trägt U-förmige Polschuhe 2 und 3, welche ein Vierpolsystem bilden. An einer senkrecht zur Zeichenebene stehenden Achse 4 ist ein Anker 5 aus magnetisierbarem Material, beispielsweise Weicheisen, gelagert. Der Anker 5 liegt zwischen den vier Polen der Polschuhe 2 und 3. In seiner einen Lage liegt er an dem Pol N des Polschuhs 3 und dem Pol S' des Polschuhs 2 an. In seiner anderen Lage liegt er an dem Pol S des Polschuhs 2 und dem Pol N-' -des Polschuhs 3 an. Der Anker trägt einen Klöppel 8, der in den beiden Endlagen des Ankers an Ansätzen einer Glockenschale 9 anschlägt.A permanent magnet 1 carries U-shaped pole pieces 2 and 3, which have a four-pole system form. An anchor 5 is off on an axis 4 perpendicular to the plane of the drawing magnetizable material, for example Soft iron, stored. The armature 5 lies between the four poles of the pole shoes 2 and 3. In its one It is in position at the pole N of the pole piece 3 and the pole S 'of the pole piece 2. In its other position it lies on the pole S of the pole piece 2 and the pole N- 'of the pole piece 3 at. The anchor carries a clapper 8, which is in the two end positions of the anchor Approaches a bell shell 9 strikes.

Auf dem Anker 5 sind zwei Erregerspulen 6 und 7 angeordnet. Jede der beiden Spulen erzeugt bei ihrer Erregung in dem Anker 5 ein magnetisches Feld. Der Wicklungssinn der beiden Spulen 6 und 7 ist derart, daß die von beiden Spulen erzeugten magnetischen Felder einander entgegengerichtet sind.Two excitation coils 6 and 7 are arranged on the armature 5. Each of the Both coils generate a magnetic field in armature 5 when they are excited. Of the The direction of winding of the two coils 6 and 7 is such that the two coils generated magnetic fields are opposite to each other.

An einem Isolationsstück 12 trägt der Anker 5 einen mit dem einen Pol der Stromquelle verbundenen Umschaltkontakt 15. Dieser Umschaltkontakt 15 wirkt mit feststehenden Kontakten 10 und 11 zusammen, von denen der eine mit dem einen Ende der Spule 6 und der andere mit dem einen Ende der Spule 7 verbunden ist. Die beiden anderen Enden der Spulen 6 und 7 sind gemeinsam an einen Pol der Stromquelle geführt.On an insulation piece 12, the armature 5 carries one with the one Changeover contact 15 connected to the pole of the power source. This changeover contact 15 acts with fixed contacts 10 and 11 together, one of which with the one End of the coil 6 and the other is connected to one end of the coil 7. the the other two ends of the coils 6 and 7 are common to one pole of the power source guided.

In der dargestellten Lage besteht ein Stromkreis für die Spule 6 des Ankers. Das bei Erregung der Spule 6 erzeugte Magnetfeld weist an dem den Klöppel 8 tragenden Ende einen Nordpol und an dem den Umschalter tragenden Ende einen Südpol auf. Dieses Feld ist also gleichnamig zu dem von dem Dauermagneten 1 in den Polen N und S' der Polschuhe 2 und 3 erzeugten Feld, an denen der Anker 5 gerade anliegt. Da sich gleichnamige Felder abstoßen, erhält der Anker 5 eine der Uhrzeigerbewegung entgegengesetzte Drehrichtung. Durch die Bewegung des Ankers 5 wird der Kontakt 11, 15 getrennt. Wenn damit der Stromfluß in der Spule 6 unterbrochen wird, dann verschwindet das Magnetfeld des Ankers sofort, und es besteht die Gefahr, daß der Anker in die dargestellte Endlage wieder zurückkehrt und nicht in die andere Endlage umschlägt. Um den Stromfluß in der Spule 6 noch eine Zeit aufrechtzuerhalten ist dem Kontakt 11, 15 ein Kondensator 13 parallel geschaltet, der bei Öffnung des Kontaktes 11, 15 über den Widerstand 14 geladen wird. Der die Spule 6 durchfließende Ladestrom hält das Magnetfeld noch so lange aufrecht, daß der Anker 5 mit Sicherheit in seine andere Endlage umschlägt, in der der Kontakt 11, 15 geschlossen wird. Über den Kontakt 10, 15 erhält die Spule 7 des Ankers 5 Strom, die in dem Anker nunmehr ein dem bisherigen Feld entgegengerichtetes Magnetfeld erzeugt. Es entsteht also an dem Doppelende ein Südpol und an dem Umschalterende ein Nordpol. Dieses Feld ist dem Feld des Dauermagneten entgegengerichtet. Der Anker 5 erhält also ein Drehmoment im Sinne der Uhrzeigerbewegung. Bei Öffnung des Kontaktes 10, 15 wird dieses Feld durch den Ladestrom des Kondensators 16 noch so lange aufrechterhalten, bis der Anker 5 wieder in die dargestellte Endlage umschlägt.In the position shown, there is a circuit for the coil 6 of the Anchor. The magnetic field generated when the coil 6 is excited points to the clapper 8 end bearing a north pole and at the end bearing the switch a south pole on. This field has the same name as that of the permanent magnet 1 in the poles N and S 'of the pole shoes 2 and 3 generated field against which the armature 5 is currently in contact. Since fields with the same name repel each other, the armature 5 is given a clockwise movement opposite direction of rotation. The movement of the armature 5 makes contact 11, 15 separately. If so that the flow of current in the coil 6 is interrupted, then the magnetic field of the armature disappears immediately, and there is a risk that the Armature returns to the end position shown and not in the other end position turns over. In order to maintain the flow of current in the coil 6 for a while the contact 11, 15 a capacitor 13 connected in parallel, which when the contact opens 11, 15 is charged via the resistor 14. The charging current flowing through the coil 6 maintains the magnetic field for so long that the armature 5 with security in his other end position changes in which the contact 11, 15 is closed. About the contact 10, 15 receives the coil 7 of the armature 5 current, which is now in the armature to the previous Field generates opposing magnetic field. So it arises at the double end a south pole and a north pole at the switch end. This field is the field of the permanent magnet opposite. The armature 5 thus receives a torque in the sense of clockwise movement. When the contact 10, 15 is opened, this field is generated by the charging current of the capacitor 16 maintained until the armature 5 returns to the end position shown turns over.

Die Kondensatoren 13 und 16 werden jeweils über den Widerstand 14 entladen, während der Kontakt 11, 15 bzw. 10, 15 geschlossen ist.The capacitors 13 and 16 are each connected via the resistor 14 discharged while the contact 11, 15 or 10, 15 is closed.

Die Erfindung ist auf die dargestellte Ausführungsform nicht beschränkt. Insbesondere ist die Anwendung zweier Spulen auf dem Anker 5 nicht wesentlich. Es kann auch eine einzige Spule. auf dem Anker angeordnet werden, in der die Stromrichtung durch einen geeigneten Umschalter jeweils sichergestellt wird. . Auch ist die Anordnung einer oder mehrerer Spulen auf dem Anker 5, so daß sie mit dem Anker bewegt werden, für die Erfindung nicht wesentlich. Eine oder mehrere Spulen können auch feststehend derart angeordnet sein, daß der Anker im Innern der von den Spulen erzeugten Felder schwingt.The invention is not limited to the embodiment shown. In particular, the use of two coils on the armature 5 is not essential. It can also be a single coil. be placed on the armature in which the current direction is ensured by a suitable switch. . Also is the arrangement one or more coils on the armature 5 so that they are moved with the armature, not essential to the invention. One or more coils can also be fixed be arranged so that the armature inside the fields generated by the coils swings.

Die auf dem Anker 5 angeordneten Erregerspulen werden zweckmäßig von einem gemeinsamen Spulenkörper gewickelt.The excitation coils arranged on the armature 5 are expediently of wound on a common bobbin.

Durch geeignete Wahl der Kapazitäten der Kondensatoren 13 und 16, welche als Energiespeicher das jeweilige Erregungsfeld eine Zeitlang aufrechterhalten, kann die Schlagfrequenz des Ankers in gewissen Grenzen nach Wunsch beeinflußt werden. Die Kondensatoren 13 und 16 dienen in Verbindung mit dem Widerstand 14 zugleich zur Löschung der bei Öffnung der Kontakte 11, 15 und 10, 15 auftretenden Funken.By suitable choice of the capacities of the capacitors 13 and 16, which as energy stores maintain the respective excitation field for a while, the impact frequency of the armature can be influenced within certain limits as desired. The capacitors 13 and 16 serve in connection with the resistor 14 at the same time to extinguish the sparks that occur when contacts 11, 15 and 10, 15 are opened.

Der Dauermagnet 1 kann auch durch einen Elektromagneten gebildet werden, dessen Wicklung unmittelbar an den Polen der Stromquelle liegt. Durch geeignete Wahl der Feldstärke des Magneten 1 kann die Mindeststromaufnahme des Weckers beeinflußt werden. Wird der Wicklung des den Magneten 1 ersetzenden Elektromagneten ein veränderbarer Widerstand vorgeschaltet, dann läßt sich die Leistungsaufnahme des Weckersystems kontinuierlich verändern.The permanent magnet 1 can also be formed by an electromagnet, the winding of which is located directly on the poles of the power source. The minimum current consumption of the alarm clock can be influenced by a suitable choice of the field strength of the magnet 1. If the winding of the electromagnet replacing the magnet 1 is preceded by a variable resistor, then the power consumption of the alarm clock system can be continuously changed.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gleichstromwecker mit polarisiertem Antriebssystem mit mindestens einer Erregerspule und einem mit einem Umschalter verbundenen Anker, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Erregerspule im Anker jeweils Magnetpole so erzeugt werden, daß sie gleichnamigen Polen eines Dauermagneten gegenüberstehen., an dem der Anker gerade anliegt, so daß der Anker durch Abstoßung gleichnamiger Pole in seine andere Endlage umschlägt und dabei mit seinem Umschalter die Umkehrung der Magnetisierung des Ankers veranlaßt. PATENT CLAIMS: 1. DC alarm clock with polarized drive system with at least one excitation coil and an armature connected to a changeover switch, characterized in that magnetic poles are generated by the excitation coil in the armature so that they are opposite poles of the same name of a permanent magnet, on which the armature is currently in contact so that the armature changes to its other end position by repelling poles of the same name and thereby causes the magnetization of the armature to be reversed with its changeover switch. 2. Gleichstromwecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet zwei U-förmige Polschuhe (2, 3) aufweist, welche ein Vierpolsystem bilden, in dem ein als zweiarmiger Hebel ausgebildeter Anker (5) an einer Achse (4) schwenkbar gelagert ist. 2. DC alarm clock according to claim 1, characterized characterized in that the permanent magnet has two U-shaped pole pieces (2, 3) which form a four-pole system in which an armature (5) designed as a two-armed lever is pivotably mounted on an axis (4). 3. Gleichstromwecker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erregung des Ankers zwei Spulen (6,7) vorgesehen sind, welche abwechselnd von Strom durchflossen werden und einander entgegengerichtete Magnetfelder erzeugen. 3. DC alarm clock according to claim 1 and 2, characterized in that two coils (6,7) are provided for exciting the armature, through which current flows alternately and generate magnetic fields directed opposite one another. 4. Gleichstromwecker nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (6, 7) auf dem Anker (5) angeordnet und mit diesem bewegt werden. 4. DC alarm clock according to claim 1 to 3, characterized in that the coils (6, 7) are arranged on the armature (5) and be moved with it. 5. Gleichstromwecker nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Energiespeicher (13,16) vorgesehen sind, welche nach Unterbrechung des Erregungsstromkreises durch den Umschalter (15) des Ankers den Stromfluß über die Erregerspule (6, 7) so lange aufrechterhalten, bis der Anker in den Anziehungsbereich des mit entgegengesetzter Polarität behafteten Pols des Dauermagneten (1) eintritt. 5. DC alarm clock according to claim 1 to 4, characterized in that electrical energy stores (13, 16) are provided which, after interruption of the excitation circuit by the changeover switch (15) of the armature, maintain the current flow via the excitation coil (6, 7) so long, until the armature enters the area of attraction of the pole of the permanent magnet (1) with opposite polarity. 6. Gleichstromwecker nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Spulen des Ankers auf einem gemeinsamen Spulenkörper gewickelt sind. 6. DC alarm clock according to claim 1 to 4, characterized in that both coils of the Anchor on a joint Bobbins are wound. 7. Gleichstromwecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dauermagnetfeld durch einen Elektromagneten erzeugt wird. B. Gleichstromwecker nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung des Elektromagneten kontinuierlich verändert werden kann. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 115 596, 859 032, 913 447, 56 810; britische Patentschrift Nr. 267 243.7. DC alarm clock according to claim 1, characterized in that that the permanent magnetic field is generated by an electromagnet. B. DC alarm clock according to claim 1 to 3, characterized in that the excitation of the electromagnet can be changed continuously. Publications considered: German Patent Nos. 115 596, 859 032, 913 447, 56 810; British Patent No. 267 243.