-
Elektromechanische Schaltanordnung für meteorologische Tendenz-
-
anzeigevorrichtung.
-
Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Schalt anordnung für
eine meteorologische Tendenzanzeigevorrichtung mit einem von einer eigenstabilen,
luftleeren Membranmeßdose betätigten Hebel, der über eine Überhub-Friktionskupplung,
welche bei jeder Bewegungsumkehr eine sofortige Mitnahme eines Schaltorganes bewirkt,
einen elektrischen Umschalter betätigt, der drei unterschiedliche Anzeigeelemente
steuert.
-
Als Anzeigeelemente werden bei solchen meteorologischen Tendenzanzeigevorrichtungen
vorwiegend elektrische Lichtquellen
unterschiedlicher Farbe verwendet,
wobei beispielsweise das Aufleuchten einer roten Lampe einen fallenden Luftdruck
andeutet, das Aufleuchten einer grünen Lampe einen steigenden Luftdruck und das
Aufleuchten einer gelben oder orangefarbenen Lampe anzeigt, daß eine Wetteränderung
in der einen oder anderen Richtung vor sich geht.
-
Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art ist in der Regel ein unmittelbar
auf der Membranmeßdose aufliegender Hebel über eine Überhub-Friktionskupplung mit
dem Arm des Umschaltkontaktes eines elektrischen Umschalters verbunden. Dabei befindet
sich die Friktionskupplung am freien Ende des von der Membranmeßdose unmittelbar
betätigten Hebels, so daß der unter Überwindung des Reibwiderstandes der Friktionskupplung
mögliche Überhub bei großen Luftdruckschwankungen entsprechend groß ist und dadurch
die Friktionskupplung einer hohen Schleifbeanspruchung, einem hohen Verschleiß und
somit auch einer relativ hohen Funktionsunsicherheit unterliegt. Der Abstand der
Festkontakte, zwischen denen sich der Umschaltkontakt des Umschalters hin- und herbewegt,
ist bei den bekannten Geräten der gattungsgemäßen Art in der Regel so gewählt, daß
die Umschaltphase von einem Kontakt zum anderen Kontakt etwa einem Luftdruckunterschied
von 5 Millibar entspricht. Wenn man dabei annimmt, daß der Schaltweg des beweglichen
Schaltkontaktes zwischen dem Abheben vom einen Festkontakt bis zum Berühren des
anderen Festkontaktes 5 mm beträgt, so wird sich dabei im Falle einer Luftdruckänderung
von beispielsweise 25 Millibar
der Endabschnitt des von der Membranmeßdose
betätigten Hebels, der mit der Friktionskupplung verbunden ist, einen Überhub von
20 mm ausführen und dabei den Reibungswiderstand der Friktionskupplung überwinden
müssen.
-
Aufgrund der in der Regel möglichst groß gewählten Hebelübersetzungen
dürfen die Reibungskräfte der Friktionskupplung, welche ja von der Membranmeßdose
während ihrer Überhubbewegungen überwunden werden müssen, nur schwach sein, weil
sonst Meßfehler bzw. Fehlanzeigen unvermeidlich sind. Ensprechend gering sind auch
die erzielbaren Umschaltkräfte und Kontaktdrücke am Umschalter. Außerdem sind kleine
Reibungskräfte fertigungstechnisch nur unzulänglich beherrschbar.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen
und eine verbesserte Schaltanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei
der einerseits die Relativbewegungen zwischen den während eines Überhubes unter
Überwindung des Reibungswiderstandes gegeneinander bewegten Teile der Friktionskupplung
möglichst klein sind bzw. bei der die Kräfte der Friktionskupplung an einem möglichst
kleinen Hebelarm wirksam sind und bei der andrerseits zwischen der Membranmeßdose
und dem Umschaltorgan des elektrischen Umschalters eine möglichst große Hebelübersetzung
besteht.
-
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß auf einer Welle,
die in einer zumindest annähernd parallel zur
Membranmeßdosenebene
verlaufenden Ebene in Endkantennähe einer länglichen Gehäusegrundplatte drehbar
gelagert ist und die einen unter dem Einfluß einer Federkraft auf der Membranmeßdose
aufliegenden, radialen Tasthebel aufweist, ein sich längsseits der Gehäusegrun dplatte
erstreckender Schalthebel drehbar gelagert und durch eine Friktionskupplung mit
der Welle gekuppelt ist und daß der von der Welle entfernte Endabschnitt des Schalthebels
zwischen zwei in der Schwenkebene des Schalthebels im Abstand voneinander feststehend
angeordnete Kontaktelemente ragt und mit diesen den elektrischen Umschalter zum
Steuern der Anzeigeelemente bildet.
-
Außer den bereits in der Aufgabenstellung genannten Vorteilen hat
die so gekennzeichnete Schaltanordnung den Vorzug, daß die Friktionskupplung, bezogen
auf die Achse der Welle, an einem Hebelarm wirksam ist, der wesentlich kürzer sein
kann, als der Tasthebel der Welle, so daß sich Reibungsschwankungen drehmomentsmäßig
nur geringfügig auswirken können. Die Reibungskräfte können an sich auch erheblich
größer sein, als dies bei Geräten der Fall ist, bei denerr die Friktionskupplung
zwischen dem von der Membranmeßdose betätigten Hebel und dem Umschaltorgan des elektrischen
Umschalters angeordnet ist.
-
Die Friktionskupplung ist somit nicht nur einfach herstellbar sondern
auch wesentlich unempfindlicher hinsichtlich fertigungs-oder alterungsbedingter
Schwankungen der Reibungskräfte und somit entsprechend funktionssicherer. Ihr Einfluß
als Meßfehlerquelle ist wesentlich geringer.
-
Durch die Ausgestaltung der Schaltanordnung gemäß Anspruch 2 ergibt
sich der Vorteil, daß der an der Welle befestigte, unter der Einwirkung einer Federkraft
auf der Membranmeßdose in deren Zentrum aufliegende Tasthebel zur Vergrößerung des
Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Meßhub der Membranmeßdose und der entsprechenden
Bewegungsstrecke des sich zwischen den beiden feststehenden Kontaktelementen hin
und her bewegenden Endabschnittes des Schalthebels beiträgt.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Ansprüchen 3 bis 5.
-
Anhand der Zeichnung wird nun im folgenden ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher -erläutert. Es zeigt: Fig. 1 den Aufbau einer Schaltanordnung
für ein meteorologisches Tendenzanzeigegerät auf einer Gehäusegrundplatte ohne Gehäusedeckel;
Fig. 2 in vergrößerter Schnittdarstellung eine Friktionskupplung zwischen einem
Schalthebel und einer Welle, welche über einen Tasthebel mit der Membranmeßdose
in Verbindung steht; Fig. 3 eine elektrische Schaltungsanordnung der Tendenzanzeigevorrichtung.
-
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
der
Erfindung ist in der Nähe der einen schmalseitigen Endkante 2 einer länglich-rechteckigen
Gehäusegrundplatte 1 in zwei aufrechten Lagerlaschen 3 und 4 frei drehbar eine Welle
5 gelagert, die sich parallel zur Endkante 2 erstreckt und die von der Ebene der
Gehäusegrundplatte 1 einen solchen Abstand aufweist, daß zwischen ihr und der Gehäusegrundplatte
1 eine Membranmeßdose 6 untergebracht werden kann. Die hier verwendete Membranmeßdose
6 ist luftleer und eigenstabil, d.h. ihre Dicke ändert sich selbsttätig proportional
zu den Luftdruckschwankungen. Die Membranmeßdose 6 ist auf der Gehäusegrundplatte
1 so angeordnet, daß sie teilweise unter der Welle 5 liegt. Im Zentrum ihrer Oberseite
liegt ein Tasthebel 7 auf, der radial zu der Welle 5 verlaufend an dieser befestigt
ist und der unter dem Einfluß einer Drehfeder 8 steht, die auf dem zwischen dem
Tasthebel 7 und der Lagerlasche 4 liegenden Abschnitt der Welle 5 angeordnet ist
und deren eines Ende 9 in einer exzentrischen Bohrung 10 der Lagerlasche 4 steckt
und deren anderes abgewinkeltes Ende 11 am Tasthebel 7 eingehängt ist. Diese Drehfeder
8 übt somit auf die Welle 5 ein Drehmoment aus, das bewirkt, daß der Tasthebel 7
dauernd unter einer gewissen Vorspannung auf der Membranmeßdose 6 aufliegt und deren
Hubbewegungen folgt bzw. deren Hubbewegungen in entsprechende Drehbewegungen der
Welle 5 umwandelt. In der Nähe der Lagerlasche 3 ist auf der Welle 5 frei drehbar
ein Schalthebel 12 gelagert, der sich parallel zur vorderen Längskante 13 der Gehäusegrundplatte
1 erstreckt. Dieser Schalthebel 12 steht
durch eine Überhub-Friktionskupplung
14 mit der Welle 5 in kraftschlüssiger Verbindung. Bei der Ausführungsform der Fig.
-
1 besteht diese Überhub-Friktionskupplung 14 aus einer Schrauben-Schlingfeder
15, die mit wenigen Windungen kraftschlüssig auf der Welle 5 sitzt und von welcher
ein Drahtabschnitt 16 mehrfach spielfrei um den Schalthebel 12 geschlungen ist.
Der freie, in seiner Dicke etwas reduzierte Endabschnitt 17 des Schalthebels 12,
ragt zwischen zwei Kontaktstifte 18 und 19, die in einem gewissen Abstand voneinander
in einer Isolierstoffplatte 20 befestigt sind und sich in aufrechter Lage in der
Nähe der anderen schmalseitigen Endkante 21 der Gehäusegrundplatte befindet. Diese
Kontaktstifte 18 und 19 sind ebenso wie der in seiner Dicke reduzierte Endabschnitt
17 des Schalthebels 12 mit einer Goldauflage versehen, um ihre elektrischen Kontakteigenschaften
zu verbessern. Sie bilden die feststehenden Kontakte eines elektrischen Umschalters,
als dessen Umschaltorgan der Endabschnitt 17 des Schalthebels 12 dient. Wie aus
Fig.
-
3 ersichtlich ist, liegen diese feststehenden Kontaktstifte 18 und
19 jeweils in Reihe mit einer Leuchtdiode LED 1 bzw. LED 2, von denen die eine grün
und die andere rot gefärbt ist.
-
Parallel dazu ist noch eine weitere Leuchtdiode LED 3 die gelb oder
orange gefärbt ist, welcher zwei insgesamt als Vorwiderstand dienende Dioden D vorgeschaltet
sind.
-
Die Leuchtdioden LED 1, LED 2 und LED 3, die von einer Gleichstromquelle
32 gespeist werden, sind in einer Isolierstoffplatte
22 in einer
Reihe nebeneinander angeordnet, in welcher auch ein Drucktastenschalter 23' untergebracht
ist, durch dessen Betätigung, der jeweilige Schaltzustand des aus den Kontaktstiften
18 und 19, sowie aus dem Schalhebel 12 bestehenden Umschalters optisch sichtbar
gemacht werden kann. Wenn der Endabschnitt 17 des Schalthebels 12 an dem Kontaktstift
18 anliegt, leuchtet die grüne Leuchtdiode LED 1 auf, wenn der Endabschnitt 17 des
Schalthebels 12 am anderen Kontaktstift 19 anliegt, leuchtet die rote Leuchtdiode
LED 2 auf und wenn der Endabschnitt 17 keinen der beiden Kontaktstifte 18 und 19
berührt, leuchtet die gelbe bzw. orangefarbene Leuchtdiode LED 3 auf. Die Schwenkbewegungen
des Schalthebels 12, die durch die beiden Kontaktstifte 18 und 19 begrenzt sind,
werden durch die Hubbewegungen der Membranmeßdose 6 im Zusammenwirken mit der Drehfeder
8 und dem Tasthebel 7 verursacht und zwar in der Weise, daß bei jedem Luftdruckwechsel,
d.h. bei jeder Hubrichtungsänderung der Membrandmeßdose 6, sofort ein Abheben des
Endabschnittes 17 von einem der Kontaktstifte 18 oder 19 stattfindet und bei weiterer
Luftdruckänderung in der gleichen Richtung schließlich ein Anlegen des Endabschnittes
17 an dem anderen Kontaktstift erfolgt, wodurch dann die Schwenkbewegung des Schalthebels
12 beendet wird, während sich die Welle 5 mit dem Tasthebel 7 unter Überwindung
des Widerstandes der zwischen der Welle 5 und den auf dieser kraftschlüssig aufliegenden
Windungen der Schraubenschlingfeder 15 bestehenden Reibung weiterdrehen kann.
-
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht zwischen
der wirksamen Hebelarmlänge des Schalthebels 12 und der Länge des Tasthebels 7 ein
Hebelarmverhältnis von etwa 1:8, während das Hebelarmverhältnis zwischen dem Tasthebel
7 und der Friktionskupplung dem reziproken Wert entspricht und etwa 8:1 beträgt,
wenn man davon ausgeht, daß der Tasthebel 7 etwa 16 mm lang ist und die Welle 5
einen Durchmesser von 4 mm aufweist. Das bedeutet, daß 1 mm Hub der Membranmeßdose
6 einer Bewegungsstrecke des Endabschnittes 17 von 8 mm, jedoch lediglich 0,125
mm Bewegung eines Punktes auf der Mantelfläche der Welle 5 entspricht.
-
Durch entsprechende Verkürzung des Tasthebels 7 und/oder entsprechende
Verlängerung des Schalthebels 12 können diese Verhältnisse noch günstiger gestaltet
werden.
-
Aus der Fig. 1 ist auch erkennbar, daß der Tasthebel 7 einen wirksamen
Hebelarm aufweist, der kleiner ist als der Radius der Membranmeßdose 6. Dieser Hebelarm
erstreckt sich von der Achse der Welle 5 bis zu dem Knick 7', dessen Unterseite
im Zentrum der Membranmeßdose aufliegt. Daraus ergibt sich zwangsläufig, daß die
Membranmeßdose teilweise unter der Welle 5 angeordnet ist bzw. mit einem Kreisabschnitt
in den zwischen der Gehäusegrundplatte 1 und der Welle 5 liegenden Zwischenraum
ragt.
-
Bei dem in l:ig. 2 clargestclllen Ausfuhitungsbeispiei besteht
die
Überhub-Friktionskupplung 14' in an sich bekannter Weise aus einer tellerartigen
Scheibenfeder 23 und einer Kunststoff-Ringscheibe 24, welche unter einer bestimmten
axialen Vorspannung von der Scheibenfeder 23 gegen die zur Welle 5 konzentrische
Stirnfläche des auf einer Lagerbuchse 25 befestigten Schalthebels 12 gepresst wird.
Dabei stützt sich die Scheibenfeder 23 an einer Sicherungsscheibe 26 ab, die in
einer Nut 27 der Welle 5 sitzt, und die Buchse 25 liegt an einer Sicherungsscheibe
28 an, die in einer Nut 29 der Welle 5 auf der Innenseite der Lagerlasche 3 angeordnet
ist.
-
In sinnvoller Ergänzung der meteorologischen Tendenzanzeigeeinrichtung
mit der Membranmeßdose 6, der Welle 5, dem Schalthebel 12, den Kontaktstiften 18
und 19 sowie den Leuchtdioden LED 1, LED 2, LED 3 und dem Tastschalter 23' sind
auf der Gehäusegrundplatte 1 zwischen der Isolierstoffplatte 22 und der Membranmeßdose
6 eine Hygrometer 30 und ein Zeigerthermometer 31 angeordnet.
-
Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres ergibt, ist
die Schaltanordnung, die im wesentlichen aus der Welle 5 mit dem federbelasteten
Tasthebel 7, der Friktionskupplung 14 bzw. 14' und dem Schalthebel mit den beinen
Kontaktstiften 18, 19 besteht sehr einfach aufgebaut, daher kostengünstig und zudem
aufgrund der günstigen Kraft- und Hebelverhältnisse mit einer Funktionsgenauigkeit
und Funktionssicherheit ausgestattet,
wobei es ohne weiteres möglich
ist, anstelle der beiden beschriebenen Überhub-Friktionskupplungen 14 bzw. 14' auf
der Welle 5 andere Ausführungsformen solcher Kupplungen vorzusehen, z.B. solche
mit Schraubendruckfedern oder solche, bei denen ein den Schalthebel 12 tragender
Teil mit leichtem Preßsitz auf der Welle 5 befestigt ist.
-
- Leerseite -