DE1928294A1 - Elektrische Schaltvorrichtung - Google Patents

Description

PATENTANWAcT

DR. QUARDER STUTTGART

Richord-Wagner-Sfroße )6 1928294

A IäJetee24 44 46

27. Mai 1969

Ferranti Lid.
Patents Department
Hollinwood -Lancashire
(England)

Patentanmeldung: Deutschland
Kennwort: Schaltvorrichtung

■ A 11 019
L/Z

Elektrische Schaltvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltvorrichtung und insbesondere elektrische Schalter für Schalttafeln.

Elektrische Schaltvorrichtungen dienen dazu, in einem Schaltkreis ein Signal bzw. einen Signalzustand zu verändern. Die meisten dieser Schalter, ausgenommen diejenigen , die in Schalttafeln oder ähnlichen Einrichtungen verwendet werden, betätigen mechanische Schließ- oder Öffner-Kontakte, wodurch eine Verbindung hergestellt oder unterbrochen wird. Schalter dieser Art haben einen hohen Fehler-oder Ausfallgrad infolge des Verschleißes an den Kontakten, und zwar insbesondere dann, wenn sie oft betätigt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter zu schaffen, durch welchen in einem elektrischen Schaltkreis ohne Verwendung mechanischer Kontakte ein bestimmter Signalzustand verändert werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch einen elektrischen Schalter, der

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mit einem magnetischen Kreis aus ferromagnetischem Material mit einem Luftspalt versehen ist, ferner mit einer Erreger einrichtung, um einen gesteuerten , sich verändernden magnetischen Fluß über den Luftspalt zu schaffen, einer Vielzahl von in Reihe geschalteten elektrischen Wicklungen, die indem Luftspalt angeordnet sind, wobei wenigstens eine.der Wicklungen einen zugehörigen ferromagnetischen Kern auf weist, ferner mit Einrichtungen zum Bewegendes ferromagnetischen Kernes zwischen der einen oder der anderen von zwei Stellungen relativ zu der zugehörigen Wicklung, um die Flußverkettung in der zugehörigen Wicklung zu verändern, wobei die Wicklungen so miteinanderverbunden sind, daß durch die zwei Stellungen des bewegbaren Kernes zwei unterschiedliche Spannungen erzeugt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsforrn umfassen die in Reihe geschalteten Wicklungen ein Paar Wicklungen, die in Reihe miteinander liegen, wobei eine der Wicklungen mit dem zugehörigen beweglichen Kern versehen

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfinl ung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teils einer Schalttafel mit dem erfindungs gemäßen Schalter darstellt.

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie Il-II von Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Schnitt ähnlich demjenigen von Fig. 2, wobei der Schalter in niedergedrückter oder Betriebsstellung gezeigt ist.

Fig. 4 ist eine Ansicht längs der Linie IV-IV von Fig. 3.

Fig. 5 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren Aus-

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führungsform der Erfindung, und

Fig. 6 zeigt typische Eingangs- und Ausgangs-Spannungs-Wellenformen der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung.

Gemäß Fig. 1 wird ein magnetischer Schaltkreis durch ein Paar im wesentlichen paralleler Glieder 10 aus ferromagnetische!« Material gebildet, die an einem Ende durch ein Glied 12 aus ähnlichem oder dem-eelben Material miteinande^verbunden sind. Das Glied 12 trägt eine Erregerwicklung 14. In einem Luftspalt 16 zwischen den beiden parallelen Gliedern 10 ist eine Anzahl von Paaren von Wicklungen 18 angeordnet, wobei die beiden Wicklungen 18 A und 18 B eines jeden Paares in Reihe miteinanderverbunden sind. In Fig. 1 ist nur eine Wicklung eines jeden Paares dargestellt, wobei vier Schalter einer Schalttafel mit 10 Schaltern gezeigt sind. Die beiden Wicklungen IH A und 18 B sind in entgegengesetztem Sinn gewickelt, wie Fig. 2 zeigt. Fluchtend nut der Wicklung 18 A ist ein Slab 24 aus ferromagnetischem Matex'ial angeordnet, der durch eine Öffnung im oberen Glied 10 des magnetischen Schaltkreises verschiebbar ist. Eine Druckfeder 26 drückt auf das Glied 10 und auf einen Schalter 28, der an dem Stab 24 befestigt ist, um diesen in einer Lage zu halten, in der er aus der Wicklung zurückgezogen ist. Ein erweitertes Ende 29 andern Stab 24'verhindert, daß er aus dem Glied 10 herausgezogen werden kann, bzw. außer Eingriff mit diesem kommt. Jeder der in Fig. 1 gezeigten vier Schalter ist in derselben Weise aufgebaut bzw. angeordnet, wobei die Schalter bzw. Tasten 28 geeignet angeordnet sind, so daß sie durch eine Platte 30 liindir chragen.

Im Betrieb wird an die Erregerwicklung 14 ein Wechselstrom angelegt, der eine Sinus-Weilenform hat, wie in Fig. 6 bei a gezeigt ist. Hierdurch wird ein wechselnder magnetischer Fluß über den Luftspalt 16 erzeugt und damit eine Kupplung mit den Windungen der beiden Wiciungen 18 A und 18 B. Da die beiden Wicklungen jedoch entgegengesetzt gewickelt und in Reihe geschaltet sind, werden in den beiden Wicklungen einander entgegengesetzte Spannungen erzeugt, weshalb die resultierende Ausgangs spannung sehr klein ist, wie Fig. 6 bei b zeigt. Darch eine sorgfältige Einstellung der Wicklungen kanu die Ausgangs spannung in diesem Zustand praktisch

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Wenn nun die Taste 28 niedergedrückt wird, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, tritt der als Kern wirkende Stab 24 in die Wicklung 18 A ein und ändert hierdurch die Flußverkettung oder Flußkopplung mit dieser Wicklung. Dieser Zustand, der außerhalb des Gleichgewichts ist, (out of balance condition ) führt dazu, daß über der Wicklung 18 A eine größere Spannung erzeugt wird als über der Wicklung 18 B. Hierdurch wird eine beträchtliche resultierende Aus gangs spannung erzeugt, wie in Fig. 6 bei c dargestellt ist.

Der Stab 24 bewirkt, daß der Luftspalt überbrückt wird, weshalb ein guter magnetischer Kontakt zwischen den beiden Gliedern 10 des magnetischen Kreises bevorzugt wird. Die Stange 24 gleitet durch das obere Glied 10 und der Kontakt mit dem unteren Glied kann verbessert werden, indem eine Aussparung vorgesehen wird, in welcher das erweiterte Ende 2 9 des Stabes aufgenommen wird.

Der vorstehend beschriebene Schalter ist sehr einfach aufgebaut und kann in vielfacher Weiss abgeändert werden. Fig. 5 zeigt eine Ausfüh« rungsform , in welcher ein einziger Schalter oder eine Taste verwendet werden kann, um mehr als einen Schaltkreis zu steuern. Die dargestellte Anordnung eignet sich für ein binäres Schaltsystem, in welchem beispielsweise die Betätigung der Taste Nummer "7" effektiv Veränderungen in drei Schaltkreisen hervorruft, entsprechend der drei binären Digits , welche die Dezimalzahl "7^M wiedergeben. Die in Fig. 5 dargestellte Schaltvorrichtung stellt damit eine besonders einfache Fo₁Tm eines Dezimal« Binär-Umformers dar.

In den Fig. 1 bis 5 sind in jedem Schaltkreis zwei in Reihe geschaltete Wicklungen dargestellt, wobei in eine der beiden Wicklungen ein ferromagnetisch er Kern eingesetzt werden kann. Es sind zahlreiche Variationen dieser Anordnung möglich, da nur gefordert ist, daß in einem Zustand die resultierende Ausgangsspannung einen Wert haben soll (der nicht notwendigerweise Null sein muß), während die resultierende Aus gangs spannung im anderen Zustand einen anderen Wert haben soll.

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Jeder Schaltkreis kann mehr als zwei ia Reihe liegende Wicklungen aufweisen und irgendeine Anzahl dieser Wicklungen kann mit ferromagnetischen Kernen versehen werden. Es brauchen nicht sämtliche Kerne beweglich sein; es können einige fest innerhalb der Wicklung angeordnet sein.,

Obwohl die beschriebene Anordnung^ bei der die ferromagneticchen Stäbe bzw« Kerne normalerweise von den zugehörigen Wicklungen weggedrückt werden, ist es ebenso leicht möglich, eine Anordnung zu verwenden, bei der die Stäbe normalerweise in die Wicklungen eingesetzt sind und durch Betätigung einer Taste aus diesen herausgezogen werden. Außer Tasten können andere Einrichtungen zur Bewegung der Kerne verwendet werden, ebenso andere Arten von bekannten Elementen zum Schließen und Öffnen.

Die an die Wicklung 14 auf dem Glied 12 des magnetischen Kreises angelegte Erregerspannung braucht nicht sinusförmig zu sein, so kann beispielsweise eine piüsierende Erregung oder irgendeine andere veränderliche Wellenform verwendet werden.

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Claims (6)

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   ANSPRÜCHE

   Il J Elektrische Schaltvorrichtung, gekennzeichnet durch einen magne« tischen Kreis aus ferromagnetischem Material mit einem Luftspalt, eine Erregereinrichtung, um einen gesteuerten, veränderlichen magnetischen Fluß über den Luftspalt zu schaffen,,, eine Vielzahl von in Reihe geschalteter elektrischer Wicklungen^ die in dem Luftspalt angeordnet sind, v„on denen wenigstens eine einen zugehörigen ferromagnetischen Kern aufweist« ferner durch Einrichtungen zum Bewegen des ferromagnetischen Kernes zwischen der . einen oder der anderen von zwei Stellungen relativ zu der züge-

   * hörigen Wicklung ,um die Flußverkettung in der zugehörigen Wik-

   lung zu verändern, ferner dadurch., daß die Wicklungen so mitein« anderverbunden sind, daß Im Betrieb durch die beiden Stellungen des beweglichen Kernes zwei unterschiedliche Spannungen in den Wicklungen erzeugbar.
2. 2. Schaltvorrichtung nach Anspiu ch 1, gekennzeichnet durch ein Paar in Reihe geschalteter Wicklungen, von denen eine mit dem ferromagnetischen Kern versehen ist, und die so miteinanderverbun« den sind, daß sie im Betrieb im wesentlichen gleiche aber entgegengesetzte Spannungen erzeugen, wenn der Kern in dieser einen Stellung ist, und daß sie eine nicht im Gleichgewicht befindliche Spannung erzeugen, wenn der Kern in der anderen Stellung ist.
3. 3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder ferromagnetische Kern im wesentlichen den Luftspalt in dem magnetischen Kreis in einer der beiden Stellungen des Kerns überbrückt.
4. 4. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichni, daß der oder jeder Kern durch eine federbelastete Taste bewegbar ist,
5. 5. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Vielzahl von anderen Schaltvorrichtun-

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   gen ein gemeinsamer f er romagne tischer Kern vorgesehen ist.
6. 6. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet _t daß die Erreger einrichtung eine Wicklung umfaßt» die um einen Teil des magnetischen Kreises verläuft, an den eine Wechselspannung anlegbar ist.

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