DE1119912B - Contactless circuit that can be triggered by mechanical movement - Google Patents
Contactless circuit that can be triggered by mechanical movementInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen durch mechanische Bewegung auslösbaren kontaktlosen Schaltkreis mit einem sättigungsfähigen magnetischen Kern mit einer Spule, die mit einer Wechselspannungsquelle verbunden ist, und einem Magneten, wobei die Entfernung des Magneten und des sättigungsfähigen magnetischen Kernes zueinander veränderbar ist.The invention relates to a contactless circuit that can be triggered by mechanical movement with a saturable magnetic core with a coil connected to an AC voltage source connected, and a magnet, the removal of the magnet and the saturable magnetic core to each other is mutable.
Das Magnetfeld kann durch einen Permanentmagneten oder einen Elektromagneten hervorgerufen werden. Die Veränderung des Einflusses auf den Kern wird durch eine relative Bewegung zwischen den Magneten und dem Kern oder eine Bewegung eines magnetischen Nebenschlusses relativ zum Magneten oder zum Kern verursacht werden.The magnetic field can be generated by a permanent magnet or an electromagnet will. The change in the influence on the nucleus is due to a relative movement between the Magnets and the core or a movement of a magnetic shunt relative to the magnet or caused to the core.
Ein Nachteil solcher Systeme in verschiedenen Anwendungsbereichen ist, daß die Spannung in den um den Kern geführten Spulenwicklungen dazu neigt, sich kontinuierlich abhängig von der Stärke des überlagerten Magnetfeldes zu verändern und sich nicht auf zwei mögliche Werte beschränkt, die einer Ein- und Ausschaltstellung eines Schalters oder elektrischen Kontaktes entsprechen.A disadvantage of such systems in various fields of application is that the voltage in the Coil windings guided around the core tend to move continuously depending on the strength of the superimposed To change the magnetic field and is not limited to two possible values that and the switch-off position of a switch or electrical contact.
Es ist ferner bereits eine Anordnung zum Durchschalten eines Wechselstromes zu einem Verbraucher bekanntgeworden, bei der in den Wechselstromkreis eine Drossel eingeschaltet ist, die durch einen Permanentmagneten sättigbar ist und die, je nachdem der Permanentmagnet an der Drossel anliegt oder abgezogen ist, leitet oder sperrt. Bei einer anderen bekannten, ähnlich aufgebauten Einrichtung liegt der Permanentmagnet dauernd an der Drossel an und wird die wahlweise Entsättigung der Drossel durch einen heranzuführenden magnetischen Nebenschluß vorgenommen.It is also an arrangement for switching an alternating current through to a consumer became known, in which a choke is switched on in the alternating current circuit, which is driven by a permanent magnet is saturable and which, depending on whether the permanent magnet is applied to the throttle or is withdrawn, directs or blocks. In another known, similarly constructed device is the Permanent magnet permanently on the throttle and is the optional desaturation of the throttle through made an approaching magnetic shunt.
Es wird also bei diesen bekannten Anordnungen die gesamte Umschaltaktion durch die Sättigung einer Spule mit einem Permanentmagneten bewerkstelligt und die Umschaltauslösung durch eine mechanische Bewegung durchgeführt, wobei das Bestehen von Eigenresonanz nicht feststellbar ist.So it is in these known arrangements, the entire switching action by the saturation of a Coil is accomplished with a permanent magnet and the switchover is triggered by a mechanical one Movement carried out, whereby the existence of self-resonance cannot be determined.
In dem den Gegenstand der Erfindung bildenden Schaltkreis liegt überdies ein Kondensator zu der
dem sättigungsfähigen magnetischen Kern zugeordneten Spule in Serie und sind Spule und Kondensator
derart bemessen, daß, wenn die Entfernung zwischen Kern und Magnet verringert wird, der Strom im
Schaltkreis infolge teilweiser Sättigung des Kernes und der damit verbundenen Verringerung des Wechselstromwiderstandes
der Spule durch das zusätzliche Magnetfeld anwächst und ein Anwachsen der Ladung und Spannung am Kondensator und damit
ein Anwachsen des Sättigungseffektes bis zu einem Durch mechanische Bewegung
auslösbarer kontaktloser SchaltkreisIn the circuit forming the subject of the invention there is also a capacitor in series with the coil associated with the saturable magnetic core and the coil and capacitor are dimensioned such that when the distance between core and magnet is reduced, the current in the circuit due to partial saturation of the Core and the associated reduction in the alternating current resistance of the coil through the additional magnetic field increases and an increase in the charge and voltage on the capacitor and thus an increase in the saturation effect up to a mechanical movement
Triggerable contactless circuit
Anmelder:Applicant:
Brookhirst Switchgear Limited, Chester,
Cheshire (Großbritannien)Brookhirst Switchgear Limited, Chester,
Cheshire (UK)
Vertreter: Dipl.-Ing. Dr.-Ing. R. Poschenrieder,
Patentanwalt, München 8, Lucile-Grahn-Str. 38Representative: Dipl.-Ing. Dr.-Ing. R. Poschenrieder,
Patent attorney, Munich 8, Lucile-Grahn-Str. 38
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 13. Februar 1959 (Nr. 5001)Claimed priority:
Great Britain February 13, 1959 (No. 5001)
William Gregson, Newton, Chester, Cheshire,William Gregson, Newton, Chester, Cheshire,
Roy Walker, Whitby,Roy Walker, Whitby,
Ellesmere Port, Wirral, Cheshire,Ellesmere Port, Wirral, Cheshire,
und Geoffrey Cooper, Marford, Wrexham,and Geoffrey Cooper, Marford, Wrexham,
North Wales (Großbritannien),North Wales (Great Britain),
sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors
kritischen Punkt auftritt, bei dem die Spannung am Kondensator von einem niedrigen auf einen hohen Wert springt, wodurch am Kondensator eine Spannung zur Speisung einer äußeren Last erhalten wird, und daß ein zweiter kritischer Punkt erreichbar ist, wenn der Magnet vom Kern wegbewegt wird, bei dem der engegengesetzte Effekt auftritt und die Spannung am Kondensator von einem hohen auf einen niederen Wert springt.critical point occurs where the voltage across the capacitor changes from a low to a high Value jumps, whereby a voltage is obtained on the capacitor to feed an external load, and that a second critical point can be reached when the magnet is moved away from the core at which the opposite effect occurs and the voltage across the capacitor from a high to jumps to a lower value.
Erfindungsgemäß wird die Umschaltauslösung im Schaltkreis durch einen sprunghaften Aufbau der Spannung über den Kondensator bewerkstelligt, ist also im elektrischen System selbst begründet, so daß eine mechanische Bewegung hierzu nicht erforderlich ist.According to the invention, the switchover triggering in the circuit is achieved by an abrupt structure of the Voltage accomplished across the capacitor, is thus established in the electrical system itself, so that a mechanical movement is not required for this.
Entsprechend einem weiteren wesentlichen Erfindungsmerkmal wird der Kondensator kurzzeitig kurzgeschlossen, was auch in regelmäßigen Abständen erfolgen kann, wodurch die Schaltzeit, das ist die Differenz zwischen Ein- und Ausschaltung, verringert wird. Im verschiebungsempfindlichen Schaltkreis, entsprechend der Erfindung, hängt die Umschaltaktion mit der Eisenresonanz zusammen und ist zum Großteil unabhängig vom Kernmaterial.According to a further essential feature of the invention, the capacitor is short-circuited for a short time, which is also done at regular intervals can take place, whereby the switching time, that is the difference between switching on and off, is reduced will. In the shift-sensitive circuit according to the invention, the switching action depends with the iron resonance and is largely independent of the core material.
109 750/38Π109 750 / 38Π
Die Erfindung ist an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben, ohne sich jedoch darauf zu beschränken.The invention is described with reference to the embodiments shown in the drawings, without however, to limit oneself to that.
Fig. 1 zeigt eine Schaltzeichnung eines verschiebungsempfindlichen oder sättigungsfähigen Reaktionsgliedes, bei welchem der Schalteffekt durch die Bewegung eines Magneten hervorgerufen wird;Fig. 1 shows a circuit diagram of a displacement-sensitive or saturable reaction member in which the switching effect is caused by the movement of a magnet;
Fig. 2 zeigt ein ähnliches Schaltbild, bei welchem der Schalteffekt durch die Bewegung eines magnetischen shunts bewirkt wird;Fig. 2 shows a similar circuit diagram, in which the switching effect by the movement of a magnetic shunts is effected;
Fig. 3 zeigt ein Schaltdiagramm eines Schalters der in Fig. 1 gezeigten Art;Figure 3 is a circuit diagram of a switch of the type shown in Figure 1;
Fig. 4 ist ein verschiebungsempfindlicher Schaltkreis bzw. ein sättigungsfähiges Reaktionsglied mit Hilfsmitteln zur Verzögerung der Schaltzeit.Fig. 4 is a shift sensitive circuit or saturable reaction member with Tools for delaying the switching time.
In Fig. 1 besteht der von einer Wechselstromquelle kommende Strom hauptsächlich aus dem Magnetisierangsstrom des sättigungsfähigen Kernes, wenn der Magnet M vom Kern S entfernt ist. Daher ist die Spannung am Kondensator C klein. Wenn der Permanentmagnet M dem sättigungsfähigen Kern S genähert wird, wächst der Strom/ entsprechend der teilweisen Sättigung des Kernes durch das zusätzliche Feld des Magneten, und eine zusätzliche Aufladung erscheint am Kondensator C. Am Beginn jeder Halbwelle der Versorgungsspannung verstärkt die am Kondensator von der vorhergehenden Halbwelle zurückbleibende Ladung die Spannung in den Spulenwindungen und verstärkt so den Sättigungseffekt. Am kritischen Punkt A (Fig. 3) verstärkt sich dieser Effekt, und die Spannung am Kondensator C springt von einem niedrigeren auf einen hohen Wert. Diese Spannung kann einer Belastung zugeführt werden. In Fig. 1 stellt diese Belastung ein Widerstand RL dar, der über einen Gleichrichter mit Spannung versorgt wird. Eine weitere Bewegung des Magneten zum Kern ändert die Spannung am Kondensator nur ganz unwesentlich. Wenn der Magnet vom Kern wegbewegt wird, wird eine andere kritische Positions erreicht. Es tritt der umgekehrte Prozeß auf, und die Spannung am Kondensator C springt auf den niederen Wert.In Fig. 1, the current from an alternating current source consists mainly of the magnetizing current of the saturable core when the magnet M is away from the core S. Therefore, the voltage across the capacitor C is small. When the permanent magnet M is approached to the saturable core S , the current / increases according to the partial saturation of the core by the additional field of the magnet, and an additional charge appears on the capacitor C. At the beginning of each half-cycle of the supply voltage, that on the capacitor of the previous one increases Half-wave remaining charge reduces the voltage in the coil windings and thus intensifies the saturation effect. At the critical point A (FIG. 3) this effect increases and the voltage on the capacitor C jumps from a lower to a high value. This voltage can be applied to a load. In Fig. 1, this load represents a resistor R L , which is supplied with voltage via a rectifier. Moving the magnet further towards the core changes the voltage on the capacitor only insignificantly. When the magnet is moved away from the core, another critical position is reached. The reverse process occurs and the voltage on capacitor C jumps to the low value.
In Fig. 2 ist der Magnet so nahe beim Kern angeordnet, daß die Spannung am Kondensator den größten Wert aufweist. Diese Spannung kann durch Hin- oder Wegbewegen zum Magneten eines magnetichen Nebenschlusses K, der beispielsweise einen entsprechend geformten Weicheisenteil umschließt, gewählt werden. Eine andere Möglichkeit ist, den Nebenschluß zwischen dem Magneten und dem Kern anzuordnen.In Fig. 2 the magnet is arranged so close to the core that the voltage across the capacitor has the greatest value. This voltage can be selected by moving towards or away from the magnet of a magnetic shunt K, which, for example, encloses a correspondingly shaped soft iron part. Another possibility is to place the shunt between the magnet and the core.
Bei beiden Anordnungen, der Bewegung des Magneten oder des Nebenschlusses zur oder weg von der Kerneinheit, stimmen die kritischen Schaltpunkte nicht überein. Der Haupttyp ist in einem Diagramm für eine Schaltung gemäß Fig. 1 in Fig. 3 dargestellt.With either arrangement, moving the magnet or shunt to or from of the core unit, the critical switching points do not match. The main type is on a chart for a circuit according to FIG. 1 shown in FIG.
In Fällen, wo eine extrem kurze Schaltzeit gefordert ist, ist eine Schaltung gemäß Fig. 4 anwendbar. Wenn bei einem EIN-Zustand der Kerneinheit der magnetische Nebenschluß eine sehr kleine Entfernung vom kritischen EIN-Punkt wegbewegt wird, wird die Ausgangsspannung durch Überlagern eines kurzen Impulses am Kondensator C in den AUS-Zustand gekippt. Der Kondensator C kann mit Hilfe eines Transistors t in regelmäßigen Abständen, wie in Fig. 4 gezeigt, mit Impulsen beaufschlagt werden. Wenn die Transistorbasis mit Stromimpulsen versorgt ist, steuert und beaufschlagt der Transistor den Kondensator. Diese Stromimpulse können beispielsweise, wie gezeigt, von einem gesättigten Transformator T erhalten werden. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung konnte die Schaltzeit durch diese Methode von 0,25 auf 0,01 Sekunde herabgesetzt werden. Ein Transistor kann zur Impulsversorgung mehrerer Kondensatoren in verschiedenen Kreisen verwendet werden. Eine weitere Möglichkeit zur Verminderung der Schaltzeit ist, die Versorgungsspannung in regelmäßigen Zeitabständen zu unterbrechen, und, wie bereits erläutert, wird die Ausgangsspannung dann vom hohen Wert auf den niedrigen springen.In cases where an extremely short switching time is required, a circuit according to FIG. 4 can be used. When the magnetic shunt is moved a very small distance from the critical ON point when the core unit is ON, the output voltage is toggled to the OFF state by superimposing a short pulse on the capacitor C. The capacitor C can be supplied with pulses at regular intervals, as shown in FIG. 4, with the aid of a transistor t. When the transistor base is supplied with current pulses, the transistor controls and acts on the capacitor. These current pulses can be obtained from a saturated transformer T , for example, as shown. In one embodiment of the invention, the switching time could be reduced from 0.25 to 0.01 seconds by this method. A transistor can be used to pulse multiple capacitors in different circuits. Another possibility for reducing the switching time is to interrupt the supply voltage at regular time intervals and, as already explained, the output voltage will then jump from the high value to the low.
Frequenzen in der Größenordnung von 2 kHz ergeben befriedigende Resultate. Bei niedrigeren Frequenzen sind größere Spulen und Kondensatoren nötig. Die Wellenform der Versorgungsspannung ist kein wesentlicher Faktor. Ein Schwingungserzeuger, der rechteckförmige Wellen erzeugt, wurde erfolgreich verwendet. Ein Anwendungsgebiet des Schalters ist die Verwendung bei Einrichtungen, welche die relative Verschiebung zweier Teile kontrollieren. Jeder Teil trägt einen der zwei verschiebbaren Teile M und S. Die verschiebbaren Teile können auch einen Teil eines mechanisch bedienten Schalters bilden, beispielsweise eines Druckknopf- oder Begrenzungsschalters mit einem Übertragungsglied zur Auslösung der relativen Bewegung zwischen den Teilen M und S. Der Widerstand R kann durch eine Spule oder einen Kondensator ersetzt werden.Frequencies on the order of 2 kHz give satisfactory results. Larger coils and capacitors are required at lower frequencies. The waveform of the supply voltage is not a significant factor. A vibrator that generates rectangular waves has been successfully used. One field of application of the switch is its use in devices that control the relative displacement of two parts. Each part carries one of the two displaceable parts M and S. The displaceable parts can also form part of a mechanically operated switch, for example a push-button or limit switch with a transmission element for triggering the relative movement between the parts M and S. The resistor R can be replaced by a coil or a capacitor.
Claims (10)
Deutsche Patente Nr. 1 069 191, 1 079 114.Legacy Patents Considered:
German patents No. 1,069,191, 1,079,114.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB500159A GB907189A (en) | 1959-02-13 | 1959-02-13 | Improvements in or relating to proximity sensing electric switching devices |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1119912B true DE1119912B (en) | 1961-12-21 |
Family
ID=9787860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DEB52922A Pending DE1119912B (en) | 1959-02-13 | 1959-04-20 | Contactless circuit that can be triggered by mechanical movement |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| DE (1) | DE1119912B (en) |
| FR (1) | FR1219949A (en) |
| GB (1) | GB907189A (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1069191B (en) * | 1958-07-15 | 1959-11-19 | WesÜnghousc Electric Corporation, East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.) | Contactless switching device with a settable iron core choke |
| DE1079114B (en) * | 1957-07-18 | 1960-04-07 | Westinghouse Electric Corp | Contactless electrical switch, consisting of a saturable iron core choke and a permanent magnet saturating the magnetic core of the choke |
-
1959
- 1959-02-13 GB GB500159A patent/GB907189A/en not_active Expired
- 1959-04-15 BE BE577722A patent/BE577722A/en unknown
- 1959-04-15 FR FR792119A patent/FR1219949A/en not_active Expired
- 1959-04-20 DE DEB52922A patent/DE1119912B/en active Pending
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| DE1079114B (en) * | 1957-07-18 | 1960-04-07 | Westinghouse Electric Corp | Contactless electrical switch, consisting of a saturable iron core choke and a permanent magnet saturating the magnetic core of the choke |
| DE1069191B (en) * | 1958-07-15 | 1959-11-19 | WesÜnghousc Electric Corporation, East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.) | Contactless switching device with a settable iron core choke |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE577722A (en) | 1959-07-31 |
| GB907189A (en) | 1962-10-03 |
| FR1219949A (en) | 1960-05-20 |
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