DE1515735C - Magnetisch betätigter bistabiler Quecksilberschalter - Google Patents
Magnetisch betätigter bistabiler QuecksilberschalterInfo
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Description
1 2
Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetisch Bei den bisher bekannten Schaltern der eingangs
betätigten bistabilen Quecksilberschalter mit in einem geschilderten Art ist die den Anker aufnehmende
geschlossenen Gehäuse angeordneten zwei ortsfesten Hülse als Bohrung in einem aus mit Quecksilber
Kontakten, deren Kontaktflächen von Quecksilber benetzbarem Werkstoff, z. B. Platin, gefertigten
benetzbar sind, und einem zwischen diesen beweglich 5 Körper ausgebildet. Der Körper dient zugleich der
angeordneten Mittelkontakt, der als magnetischer Aufnahme zweier Spulen, die für die wahlweise
Körper ausgebildet ist, dessen den Kontaktflächen Betätigung des Ankers um diesen bzw. die Hülse
der ortsfesten Kontakte zugewandte, als Kontakt- herumgeführt angeordnet sind. Auf Grund dieser
flächen dienende Stirnflächen von Quecksilber be- Anordnung ergeben sich lange bzw. magnetisch vernetzbar
sind und dessen Mantelfläche durch Queck- io hältnismäßig schlecht leitende Wege für die bei
silber nicht benetzbar ist, wobei der Mittelkontakt in Erregung der Spulen sich über den Anker schließeneiner
metallischen Hülse auf einem Quecksilberfilm den· magnetischen Kraftlinien, weshalb für kurze
verschiebbar geführt ist, da die Innenwandung dieser Schaltzeiten und die dadurch notwendige hohe
Hülse mit Quecksilber benetzbar ist, wobei diese Beschleunigung des Ankers starke Erregungsenergien
Hülse durch je einen Isolierbereich von den orts- 15 benötigt werden. Demgegenüber werden erfindungsfesten
Kontakten getrennt ist und als elektrischer gemäß durch das hochmagnetisierbare Bauteil in der
Anschluß für den Mittelkontakt dient, nach Patent Mitte der Hülse und die beiden magnetischen Bau-1
229 618. Ein solcher Schalter kann auch bei kleinen elemente zwei magnetische Leitwege zur Verfügung
Abmessungen verhältnismäßig große Ströme schalten; gestellt, deren jeder jeweils eine Hälfte der Hülse
er arbeitet völlig prellfrei und auf Grund des 20 bzw. des in dieser gelagerten Ankers, den dieser
auf einem Quecksilberfilm schwimmend gelagerten Ankerhälfte benachbarten Kontakt, das zugehörige
Ankers und dessen durch den Quecksilberkontakt- magnetische Bauelement und das hochmagnetisierbelag
gedämpften Aufschlages an den ortsfesten Kon- bare Bauteil umfaßt, welch letzteres somit beiden
takten insgesamt praktisch ohne Verschleiß. Diese magnetischen Leitwegen gemeinsam ist. Diese Leit-Eigenschaften
lassen einen solchen Schalter insbe- 25 wege verlaufen über den Großteil ihrer Länge durch
sondere für den Einsatz in elektrischen Steuerungs- Teile aus magnetischen Werkstoffen, so daß der
und Datenverarbeitungssystemen geeignet erscheinen. magnetische Widerstand entsprechend gering ist.
In solchen Systemen werden jedoch in der Regel Durch das hochmagnetisierbare Bauteil, das insoweit
sehr kleine Schaltzeiten verlangt, wobei die für die auch als magnetischer Nebenschluß angesprochen
Ansteuerung zur Verfügung stehenden Energien ver- 30 werden kann, wird erreicht, daß das von einer
hältnismäßig gering sind. Der Schalter nach der oben- steuernden oder einem Dauermagneten als Betäti-
genannten Patentschrift bedarf aber zur Erreichung gungselement ausgehende magnetische Feld im
solch kleiner Schaltzeiten relativ hoher Ansteuerungs- wesentlichen innerhalb des Leitweges verläuft, der
energien, umgekehrt hat die Aussteuerung mit ver- der Ankerhälfte zugeordnet ist, an der das Betäti-
hältnismäßig geringen Energien entsprechend lange 35 gungselement sich befindet bzw. zugeführt wird. Der
Schaltzeiten zur Folge. Mit aus diesem Grunde läßt somit auf etwa die Hälfte der Schalterlängsausdeh-
sich die in Datenverarbeitungssystemen darüber nung verkürzte Weg für die eine Betätigung des
hinaus auftretende Forderung nicht erfüllen, daß der Schalters auslösenden Kraftlinien bedeutet ebenfalls
für die Umschaltung erforderliche Steuerimpuls nicht eine Verringerung des magnetischen Widerstandes,
länger sein darf als die Zeitspanne, die die Bewegung 40 Auf diese Weise kann insgesamt die für ein schnelles
des Ankers bis zur Trennung der Kontaktverbindung Schalten benötigte, von den Betätigungselementen
des bei Eintreffen des Steuerimpulses bestehenden aufzubringende magnetische Energie entsprechend
Schaltzustandes erfordert. Diese Forderung tritt klein gehalten werden.
immer dann auf, wenn der Umsteuerimpuls über In bevorzugter Ausführung ist das hochmagneti-
diese Kontaktverbindung geleitet werden soll. Es 45 sierbare Bauteil als Dauermagnet ausgebildet. Dabei
besteht vielmehr die Gefahr, daß der Anker zwischen kann der eine der beiden magnetischen Pole dem
dem ortfesten Kontakt stehenbleibt, so daß das ■*. Anker zugewandt und der andere an die angrenzen-
bistabile Schaltstellungsverhalten nicht gewährleistet den Enden der magnetischen Bauelemente ange-
werden kann. schlossen sein. Damit erreicht man die von anderen
Ausgehend von einem Schalter, wie er in der 50 polarisierten Schaltertypen bekannten Vorteile, zudeutschen
Patentschrift 1229 618 beschrieben ist, sätzlich durch die Wahl der magnetischen Polarisation
besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen der Betätigungsmittel die Ansteuerung zu variieren,
bistabilen Quecksilberschalter zu schaffen, der mit Das ist besonders einfach bei elektromagnetischen
kürzeren Schaltzeiten bei geringerem Energiebedarf Betätigungselementen durch Auswahl der Stromrich-
bzw. unter erhöhter Schaltsicherheit arbeitet und der 55 tung zu erreichen. Die Möglichkeit der Überlagerung
damit durch verbesserte Anpassungsfähigkeit an zur des Dauermagnetfeldes und eines oder mehrerer
Verfügung stehende Energien und Schaltgeschwindig- Steuerfelder kann insbesondere dazu ausgenutzt
keiten weiteren, unterschiedlichen Gebieten der werden, besonders kurze Schaltzeiten zu erreichen.
Schaltungstechnik zugängig gemacht werden soll. Darüber hinaus wird das bistabile Verhalten eines
Die Lösung der Aufgabe ist gekennzeichnet durch 60 symmetrisch aufgebauten und mit einem Dauerein
zumindest teilweise um die Hülse in deren Mitte magneten polarisierten Schalters gewährleistet, da es
geführtes hochmagnetisierbares Bauteil und zwei das nur eine punktförmige labile Gleichgewichtslage des
Gehäuse in Umfangsrichtung zumindest teilweise Ankers zwischen den festen Kontakten gibt, in der
umgreifende magnetische Bauelemente, die sich in die auf den Anker einwirkenden Kräfte des Dauer-Längsrichtung
des Gehäuses beidseitig jeweils aus- 65 magneten ausgeglichen sind. Obwohl der in einer
gehend von dem liochiiiagnetisierbaren Bauteil bis in Schaltstellung befindliche Anker bereits durch die
den Bereich um die Gehüiisodurchfülmingcn dor orts- Oberflächenspannung des Quecksilbers in Anlage an
festen Kontakte erstrecken. ilen jeweiligen festen Kontakt gelullten wird, bringt
3 4
die polarisierte Ausführung des Schalters eine zusatz- Fig. 16 eine Schaltungsanordnung eines destruktiv
liehe Sicherung dafür mit sich, daß der Schalter seine ablesbaren Speicherelementes, .
jeweils angenommene Schaltstellung auch bei erheb- Fig. 17 eine Schaltungsanordnung eines Gleichlichen Erschütterungen ohne entsprechendes Steuer- Strommotors,
signal nicht verläßt. 5 Fig. 18 einen Schnitt durch ein Ausführungs-
jeweils angenommene Schaltstellung auch bei erheb- Fig. 17 eine Schaltungsanordnung eines Gleichlichen Erschütterungen ohne entsprechendes Steuer- Strommotors,
signal nicht verläßt. 5 Fig. 18 einen Schnitt durch ein Ausführungs-
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen beispiel des erfindungsgemäßen Schalters,
bistabilen Schalters ist darin zu sehen, daß der für Die in den Fig. 1 bis 17 wiedergegebenen Schaldie Umsteuerung notwendige Steuerimpuls kürzer tungsanordnungen zeigen Anwendungsbeispiele für sein kann als die Zeitspanne, die bis zur Unter- den erfindungsgemäßen Schalter, wobei dieser mittels brechung der Kontaktverbindung der innegehabten io Elektromagneten oder Dauermagneten betätigt wird. Schaltstellung erforderlich ist, aus der heraus sich der Das in Fig. 18 wiedergegebene Ausführungsbeispiel Anker auf Grund des Steuerimpulses bewegt. Das ist des erfindungsgemäßen Schalters t kann unter Abdadurch möglich, daß der die Kontaktverbindung Wandlung der jeweils einzusetzenden Betätigungsbildende Quecksilberfilm erst aufreißt, wenn der elemente allen in den Fig. 1 bis 17 wiedergegebenen Anker beFeits eine bestimmte Wegstrecke aus der 15 Anwendungsbeispielen zugrunde gelegt werden und innegehabten Schaltstellung heraus zurückgelegt hat. soll daher zunächst beschrieben werden.
Es ist ohne weiteres möglich, den Anker des erfin- Der Schalter nach Fig. 18 weist einen längsverdungsgemäßen Schalters auch mit relativ geringen schiebbar geführten zylindrischen Anker 100 auf, Ansteuerungsenergien derart zu beschleunigen, daß dessen in die Verschieberichtung weisenden Stirndie dem Anker bis zum Aufreißen der innegehabten 20 flächen mit Quecksilber benetzbar sind. Den Stirn-Kontaktverbindung mitgeteilte Bewegungsgröße aus- flächen des Ankers gegenüber sind ebenfalls mit reicht, um den Anker sicher in Anlage an den jeweils Quecksilber benetzbare Flächen feststehender Konanderen festen Kontakt zu bringen. Bei polarisierten takte 101 und 102 angeordnet. Der Anker 100 und die Ausführungen des erfindungsgemäßen Schalters ist ebenfalls zylindrisch ausgebildeten festen Kontaktesind ein sicheres Umschalten auf jeden Fall gewährleistet, 25 axial zueinander ausgerichtet und aus einem magnewenn der Anker vor dem Ende des Steuersignals die tischen Werkstoff, beispielsweise Eisen, gefertigt. Der . labile Schaltstellungslage zwischen den festen Kon- Anker 100 ist in einer Hülse 103 verschiebbar (und takten überschritten hat. drehbar) gelagert, die aus einem unmagnetischen
bistabilen Schalters ist darin zu sehen, daß der für Die in den Fig. 1 bis 17 wiedergegebenen Schaldie Umsteuerung notwendige Steuerimpuls kürzer tungsanordnungen zeigen Anwendungsbeispiele für sein kann als die Zeitspanne, die bis zur Unter- den erfindungsgemäßen Schalter, wobei dieser mittels brechung der Kontaktverbindung der innegehabten io Elektromagneten oder Dauermagneten betätigt wird. Schaltstellung erforderlich ist, aus der heraus sich der Das in Fig. 18 wiedergegebene Ausführungsbeispiel Anker auf Grund des Steuerimpulses bewegt. Das ist des erfindungsgemäßen Schalters t kann unter Abdadurch möglich, daß der die Kontaktverbindung Wandlung der jeweils einzusetzenden Betätigungsbildende Quecksilberfilm erst aufreißt, wenn der elemente allen in den Fig. 1 bis 17 wiedergegebenen Anker beFeits eine bestimmte Wegstrecke aus der 15 Anwendungsbeispielen zugrunde gelegt werden und innegehabten Schaltstellung heraus zurückgelegt hat. soll daher zunächst beschrieben werden.
Es ist ohne weiteres möglich, den Anker des erfin- Der Schalter nach Fig. 18 weist einen längsverdungsgemäßen Schalters auch mit relativ geringen schiebbar geführten zylindrischen Anker 100 auf, Ansteuerungsenergien derart zu beschleunigen, daß dessen in die Verschieberichtung weisenden Stirndie dem Anker bis zum Aufreißen der innegehabten 20 flächen mit Quecksilber benetzbar sind. Den Stirn-Kontaktverbindung mitgeteilte Bewegungsgröße aus- flächen des Ankers gegenüber sind ebenfalls mit reicht, um den Anker sicher in Anlage an den jeweils Quecksilber benetzbare Flächen feststehender Konanderen festen Kontakt zu bringen. Bei polarisierten takte 101 und 102 angeordnet. Der Anker 100 und die Ausführungen des erfindungsgemäßen Schalters ist ebenfalls zylindrisch ausgebildeten festen Kontaktesind ein sicheres Umschalten auf jeden Fall gewährleistet, 25 axial zueinander ausgerichtet und aus einem magnewenn der Anker vor dem Ende des Steuersignals die tischen Werkstoff, beispielsweise Eisen, gefertigt. Der . labile Schaltstellungslage zwischen den festen Kon- Anker 100 ist in einer Hülse 103 verschiebbar (und takten überschritten hat. drehbar) gelagert, die aus einem unmagnetischen
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Metall besteht und zumindest bezüglich ihrer Innen-
Schalters und eine Reihe von Anwendungsbeispielen 30 wandung benetzbar ist. Der Außendurchmesser des
sind nachstehend an Hand der Zeichnung be- Ankers ist um so viel kleiner als der Innendurch-
schrieben. messer der Hülse, daß sich zwischen der Innen-
Es zeigt wandung der Hülse und der Mantelwandung des
Fig. 1 eine schematische Schaltungsanordnung Ankers ein Quecksilberfilm 104 ausbilden kann,
eines elektromagnetisch betätigbaren Schalters nach 35 Dabei ist die Mantelwandung des Ankers 100 nicht
der Erfindung, mit Quecksilber benetzbar, weshalb der Anker sehr
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung einer bistabilen leicht bewegbar auf dem Quecksilberfilm schwim-
Kippstufe (»Flip-Flop«), mend gelagert ist. Ein schmaler mit Quecksilber be-
F i g. 3 eine Schaltungsanordnung eines Binär- netzbarer Streifen ist zwischen den Stirnflächen des
Zählers, 40 Ankers vorhanden, so daß sich das an den Stirn-
Fig. 4 eine. Schaltungsanordnung eines Ring- flächen haftende Quecksilber 105 und 106 auszählers,
gleichen bzw. austauschen kann.
Fig. 5 eine Schaltungsanordnung eines »UND«- Die Hülse 103 ist von den ortsfesten Kontakten
(AND) und »negierten UND«-(NAND) Gatters, 101 und 102 mittels Glasverschlüssen 107 und 108
F i g. 6 eine Schaltungsanordnung eines »ODER« - 45 beabstandet gehalten, die zugleich von Quecksilber
(OR) und »negierten ODER«-(NOR) Gatters, nicht benetzbare ringförmige Isolierzonen zwischen
F i g. 7 eine Schaltungsanordnung eines »AUS- **■ den festen Kontakten und der Hülse bilden. Die Glas-
SCHLIESSLICH ODER«-(EXCLUSIVE OR) und verschlüsse schließen fest an den Hülsenenden und
»negiertes AUSSCHLIESSLICH ODER« - (EX- den Seitenwandungen der ortsfesten Kontakte ab, so
CLUSIVE NOR) Gatters, 50 daß ein dichtes Gehäuse gebildet wird, aus dem das
Fig. 8 eine Schaltungsanordnung eines Unter- Quecksilber der Kontakte und der Verschiebebrechers
für Wechselstromsignale, lagerung des Ankers nicht austreten kann. Das Ge-
F i g. 9 eine Schaltungsanordnung eines Zerhackers häuse kann evakuiert oder mit einem Schutzgas unter
für Gleichstromsignale, verhältnismäßig hohem Druck gefüllt sein, wie das
Fig. 10 eine Schaltungsanordnung eines Strom- 55 von Quecksilberschaltern an sich bekannt ist. Die
wenders, Größe des Gehäuses bzw. die Verschiebestrecke des
Fig. 11 eine Schaltungsanordnung einer Schalt- Ankers 100 zwischen den festen Kontakten 101 und
einrichtung, bei der der Schalter mittels eines Dauer- 102 ist so getroffen, daß die einen elektrischen
magneten betätigt wird, Kontakt darstellende Quecksilberverbindung zwischen
Fig. 12 eine Schaltungsanordnung eines Druck- 60 der einen Ankerstirnfläche und der Stirnfläche des
knopfschalters, benachbart angeordneten festen Kontaktes mit Sicher-
Fig. 13 eine Schaltungsanordnung eines mono- heit getrennt ist, wenn sich der Anker in der Endstabilen
Multivibrators, Verschiebestellung auf den anderen festen Kontakt
Fig. 14 eine Schaltungsanordnung eines Haft- zu befindet, und umgekehrt. Andererseits soll die
oder Stromstoßrelais mit elektromagnetischer Betäti- 65 Quecksilberverbindung erst aufreißen, wenn der
gung, Anker eine bestimmte Wegstrecke zurückgelegt hat,
Fig. 15 eine Schaltungsanordnung eines nicht- damit man in der eingangs geschilderten Weise mit
loschenden Speicherelemenies. kurzen Umschaltimpulsen arbeiten kann. Auf jeden
Fall muß sichergestellt werden, daß einerseits genügend
Quecksilber vorhanden ist, um den erforderlichen Quecksilberfilm auf der Innenwandung der
Hülse zu bilden und um leitfähige Quecksilberverbindungen zwischen dem Anker und den festen
Kontakten herzustellen. Andererseits muß die Quecksilbermenge derart begrenzt sein, daß die nicht benetzbaren
Oberflächen von Quecksilber tatsächlich frei bleiben. Es muß gewährleistet sein, daß die
benetzbaren Oberilächen zusammengenommen das gesamte zur Verfügung stehende Quecksilber absorbieren
können bzw. daß nur so viel Quecksilber vorhanden ist, um diese Oberflächen mit einer dünnen
Schicht zu benetzen.
Als wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Schalters ist etwa in der Mitte der Hülse 103 ein
hochmagnctisierbares Bauteil vorgesehen, das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als die Hülse 103
umschließender Ring 110 oder Ringraum ausgebildet ist. An dieses Bauteil 110 sind in diesem Fall als
Verschlußzylinder ausgebildete magnetische Bauelemente 111 und 112 angeschlossen, die sich von
dem äußeren Bereich des Bauteiles 110 jeweils beidseitig abstrebend bis in die Bereiche erstrecken, in
welchen die ortsfesten Kontakte in das Gehäuse bzw. die Glasverschlüsse 107 und 108 geführt sind. Auf
diese Weise ergeben sich die beiden eingangs bereits beschriebenen Leitwege, die sich jeweils über etwa
eine Ankerhälftc, den benachbarten festen Kontakt, das zugehörige magnetische Bauelement und das für
beide Leitwege gemeinsame hochmagnetisierbare Bauteil schließen. In diesen Leitwegen können mit
Hilfe der jeweils vorgesehenen magnetischen Betätigungsclemente magnetische Felder aufgebaut werden,
die lediglich kurze Luftspaltstrecken überwinden müssen und die deshalb mit relativ geringem Energieaufwand
in für eine schnelle Betätigung des Ankers ausreichende Stärke aufgebaut werden können.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 18 wird der Schalter mit Hilfe zweier Spulen
113 und 114 betätigt, deren jede eine der rechts und links von dem hochmagnetisierbaren Bauteil 110 abstrebenden
Hülsenhälften umringt. Deshalb sind die magnetischen Bauelemente 111 und 112 zweckmäßig
als die Spulen 113 und 114 übergreifende, geschlossene Zylinder· und das hochmagnetisierbare
Bauteil 110 als Kreisring ausgebildet. Ändert sich die Zahl oder Art der Betätigungselemente, so wird die
Form der magnetischen Bauelemente 111 und 112 und eventuell auch die des hochmagnetisierbaren
Bauteiles 110 den jeweiligen Erfordernissen angepaßt. Es muß lediglich gewährleistet sein, daß sich die
vorstehend geschilderten Leitwege ausbilden können.
Während das hochmagnetisierbare Bauteil 110 in woichmagnetischer Ausführung dafür sorgt, daß ein
im Bereich der Leitwege erzeugtes magnetisches Feld im wesentlichen auf diesen Leitweg beschränkt bleibt
und sich nicht nennenswert auch auf den anderen Leitweg erstreckt, werden bei Ausbildung des hochmagnetisierbaren
Bauteiles 110 als Dauermagnet gemäß Fig. KS in erster Linie die bereits eingangsgeschilderten
Vorteile einer magnetisch polarisierten Ausführung des Schalters erreicht. Das hochmagnetisierbare
Hauteil 110 ist dabei so polarisiert, daß sich
in den beiden I.eilwegen ein Dauerlluß ausbildet, der
die beiden Ankeihallten gegensinnig durchsetzt. Dadurch
wird einmal eine über die Oberllächenspamumuskräl'te
der Quecksilberkontakt verbindungen
hinausgehende Stabilisierung für die Beibehaltung der jeweils eingenommenen Schaltstellung gegen Erschütterungen
erreicht, zum anderen läßt sich durch Überlagerung des Dauerfeldes in einem oder beiden Leitwegen
mit einem Steuerfeld eines Betätigungselementes eine Schwächung oder völlige Kompensation
des Dauerfeldes in einem der Leitwege ibzw. eine Addition der Felder herbeiführen, die eine erheblich
beschleunigte, geschoßartige Bewegung des Ankers
ίο bewirkt und damit sehr kurze Schaltzeiten ermöglicht.
Bei elektromagnetischer Betätigung des Schalters läßt sich dieser besonders einfach durch Umschalten der
Stromrichtung in einer Spule wahlweise in den einen oder den anderen stabilen Schaltzustand überführen.
Durch den Einsatz zweier oder mehrerer Spulen ergibt sich eine Vielzahl von Betätigungsmöglichkeiten
für den Schalter, wie insbesondere in den Schaltungsanordnungen nach den Fig. 1 bis 10 und
14 bis 16 beispielsweise wiedergegeben.
Aus Fig. 18 ist weiterhin erkennbar, daß die ortsfesten
Kontakte 101 und 102 über die Anschlüsse 116 bzw. 117 und der Anker 100 als Mittelkontakt über
den Quecksilberfilm 104, die Hülse 103 und über den mit dieser verbundenen Anschluß 115 für schaltungstechnische
Verbindungen zugänglich sind. In den meisten der nachfolgend beschriebenen Beispiele für
Schaltungsanordnungen sind der als Mittelkontakt ausgebildete Anker 100 mit 10 und die festen Kontakte
101 und 102 mit 11 bzw. 12 bezeichnet. In den Schaltungbeispielen ist der Anker symbolisch in einer
seiner beiden stabilen Schaltstellungen gezeigt, während er in Fig. 18 eine labile Stellung zwischen den
durch Anlage an einen der festen Kontakte 101 und 102 gekennzeichneten beiden Schaltstellungen. einnimmt.
F i g. 1 zeigt sinnbildlich den erfindungsgemäßen Schalter als Wechselschalter, der aus dem Mittelkontakt
10 und den beiden festen Kontakten 11 und 12 gebildet ist. Die Umsteuerung des Mittelkontaktes
■40 10 von einer stabilen Schaltstellung in die andere erfolgt mittels Spulen 13 und 14, von denen eine als
Schaltspule und die andere als Rückstellspule angesehen
werden kann. Der den Spulen zugeführte-Steuerimpuls,
der eine Umschaltung bewirkt, kann dabei so kurz gehalten werden, daß der sich auf
Grund des Steuerimpulses aus der innegehabten Schaltstellung entfernende Mittelkontakt 10 die dieser
*** Schaltstellung zugeordnete Quecksilberkontaktverbindung
10-11 bzw. 10-12 bei Ende des Steuerimpulses noch nicht unterbrochen hat.
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung kann der Steuerimpuls etwa 0,2 ms andauern.
Der Weg. den der Anker aus seiner vor Eintreffen innegehabten Schaltstellung heraus bis zur
Unterbrechung der dieser Schaltstellung zugehörigen Quecksilberverbindung zurücklegen muß, beträgt
etwa 50 bis 70 u. Das Durchlaufen dieser Wegstrecke erfordert etwa eine Millisekunde und dauert damit
deutlich länger als der Steuerimpuls. Der mit Eintreffen eines Steuerimpulses — beispielsweise an der
Spule 13 — in Bewegung gesetzte Mittelkontakt unterbricht seine innegehabte Kontaktverbindung
(10-12) demnach etwa 0.8 ms nach Ende des Steuerimpulses und bedarf etwa weiterer 0,2 ms, bis er die
der anderen Schaltstellung zugeordnete Kontakt- \erbindung (10-11) hergestellt hat, in die der Steuerimpuls
den Schalter überführen soll. In dieser anderen Schaltstellung verharrt der Mittelkontakt so
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lange, bis ein weiterer 0,2 ms langer Steuerimpuls auf Grund des hohen Stromschaltevermögens und
nunmehr an die andere Spule (14) angelegt wird, so geringen Widerstandes des Schalters zwischen den
daß der Mittelkontakt 10 in seine ursprüngliche einzelnen Schaltkreisen keine Verstärker oder Kraft-Schaltstellung
(10-12) zurückkehrt, quellen vorgesehen werden müssen, obwohl die
Aus solchen von der jeweilig benutzten Schalter- 5 Signale die in Reihe geschalteten Schalter durch-
ausführung und der wirksamen Amplitude der Steuer- laufen und parallelgesciialtete Spulen erregen können
signale abhängigen Schaltzeitangaben ergibt sich die müssen.
mögliche Schaltfrequenz bzw. der zeitliche Abstand, In Fig. 4 ist ein Ringzähler wiedergegeben, der
in welchem die Steuerimpulse aufeinander folgen aus vier Schaltern besteht, die jeweils mit Hilfe zweier
dürfen. Selbstverständlich können auch Steuerimpulse io Spulen betätigt werden. Die Kontakte des Schalters
verwendet werden, die beträchtlich langer als 0,2 ms und die Spulen sind — soweit nötig — mit Indizes a
sind. Ein solcher erfindungsgemäßer Schalter kann bis d verschen. Die Zusammenschaltung erfolgt dereinen
Gleichstrom von etwa 4 A prellfrei schalten, art, daß an die Kontakte 11 eines jeden Schalters die
arbeitet mit im wesentlichen senkrechter Schaltflanke zugehörige Spule 14 und die dem nächstfolgenden
und hat einen effektiven Kontaktwiderstand, der 15 Schalter zugeordnete Spule 13 angeschlossen ist. Der
praktisch Null ist. Die vorzugsweise verwandten Kontakt der letzten Stufe 11 d ist dabei mit der Spule
Spulen haben einen Widerstand von etwa 20 Ω und 13 a der ersten Stufe verbunden. Die Kontakte 12
arbeiten bei einer Strecke von 0,5 mm bei 5 V. sind mit den Mittelkontakten der jeweils nachfolgen-
Die vorstehend angegebenen, rein beispielhaften den Stufe verbunden mit der Ausnahme, daß der
Angaben sind selbstverständlich in weiten Grenzen 20 Kontakt YId der letzten Stufe frei bleibt und der
abzuändern, so daß man Schalter unterschiedlicher Mittelkontakt der ersten Stufe als Eingang der Schal-Arbeitscharakteristiken
erhält. tung dient. Eine am Eingang der Schaltung auftre-
In-der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist der tende Impulsfolge 26, 27, 28, 29, 30, 31 und 32 be-
erfindungsgemäße Schalter 10,11,12 mit den Spulen wirkt, daß an den Ausgängen A1B, C und D aufein-
13 und 14 zu einem bistabilen Schaltkreis (Flip-Flop) -25 anderfolgcnd Signale auftreten, wie dies in dem der
zusammengeschaltet, der einen gemeinsamen, an dem F i g. 4 zugeordneten Diagramm angegeben ist. Darin
Mittelkontakt 10 angeschlossenen Steuereingang 15 werden die an den Ausgängen A, B, C und D auf-
und zwei Ausgänge 16 und 17 aufweist, wobei der tretenden Impulse auf Linien wiedergegeben, die mit
der Einschaltstellung zugeordnete Ausgang 16 mit . A1, B1, C1 und D1 bezeichnet sind. Die zeitliche
dem Kontakt 11 und dem Impulseingang der Spule 30 Zuordnung ist durch die darüber gezeichnete Impuls-
14 und der der Ausschaltstellung zugeordnete Aus- folge 26 bis 32 gegeben.
gang 17 mit dem Kontakt 12 und dem Impulseingang Fig. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung, die unter
der Spule 13 verbunden ist. Die jeweils anderen An- Verwendung nur eines erfindungsgemäßen Schalters
Schlüsse der Spulen sind an Masse geschaltet. Ein in als UND- und als negiertes UND-Gatter arbeiten
der dargestellten Ausschaltstellung am Eingang 15 35 kann. Dazu ist eine normale Spule 13 (F i g. 1), mit
eintreffender Steuerimpuls erscheint über die Kon- deren Hilfe die Umsteuerung des Schalters bewirkt
taktverbindung 10-11 am Ausgang 16 und erregt zu- werden kann, in zwei Spulen 13/ und 13 g mit gegleich
die Spule 14, deren magnetisches Feld bewirkt, trennten Impulseingängen A und B unterteilt, deren
daß der Mittelkontakt 10 aus der Ausschaltstellung jede die halbe magnetische Kraft der Spule 13 ab-10-11
in die Einschaltstellung 10-12 übergeführt 40 geben kann, d.h. bei gleichbleibender Impulsampliwird.
Auf Grund der vorgenannten kinematischen tude die halbe Windungszahl aufweist. Die Erregung
Eigenschaften des erfindungsgemäßen Quecksilber- einer Spule reicht zur Betätigung des Schalters nicht
schalters ist dabei sichergestellt, daß die Kontakt- aus. Steht demnach an keinem oder nur an einem
verbindung 10-11 erst nach Ende des Steuerimpulses der Eingänge A und B ein Steuerimpuls an, so veröffnet,
so daß der Steuerimpuls über seine gesamte 45 harrt' der Mittelkontakt 10 in Verbindung mit dem
Dauer an der Spule 14 anliegt. Trifft mit dem not- negierten UND-Ausgang 12. Das bedeutet, daß der
wendigen zeitlichen Abstand ein weiterer Steuer- "*- UND-Ausgang 11 Nullimpuls aufweist, während ein
impuls an dem Eingang 15 ein, so wird dieser über am Eingang 15 angelegter Taktimpuls über den
die nunmehr im Einschaltzustand bestehende Kon- Mittelkontakt 10 auf den negierten UND-Ausgang 12
taktverbindung 10-12 der Spule 13 und dem Ausgang 50 durchgreift. Sobald an beiden Spuleneingängen A
17 zugeführt. Nach der; wie bereits eben geschilder- und B gleichzeitig ein Steuerimpuls anstellt, wird
ten -Verzögerung wird der Mittelkontakt 10 durch der Mittelkontakt von dem Kontakt 12 auf den Kondasmagnetische
Feld der Spule 13 aus der Ausschalt- takt 11 umgeschaltet. Nunmehr erscheint am UND-stellung
10-12 in die Einschaltstellung 10-11 zurück- Ausgang 11 der bei 15 zugeführte Taktimpuls, wähgeführt.
Durch eine entsprechende Folge von Steuer- 55 rend der negierte UND-Ausgang 12 Nullsignal aufimpulsen
am Eingang 15 kann der Zyklus der Schalt- weist. Der Schalter stellt sich selbst über die mit dem
vorgänge unbegrenzt weiter ablaufen. Ausgang 11 verbundene Spule 14 voller Windungs-In
Fig. 3 sind eine Reihe von bistabilen Schalt- zahl zurück, sobald der Steuerimpuls an einem oder
kreisen 20, 21, 22 und 23 derart aufeinanderfolgend beiden Spuleneingängen λ und B ausfällt und am
zusammengeschaltet, daß der Ausgang des Kontaktes 60 Eingang 15 der Taktimpuls auftritt.
11 des jeweils vorhergehenden Schaltkreises mit dem Die in Fig. 6 dargestellte Schaltungsanordnung Eingang 15· des jeweils nachfolgenden Schaltkreises eines ODER- und negierten ODER-Gatters mit nur verbunden ist. Eine solche Schaltung kann als binäres einem Schalter unterscheidet sich von dem in Fig. 5 Zählwerk verwendet werden, da jeder Schaltkreis - gezeigten UND- und negierten UND-Gatter dadurch, immer nur jeden zweiten, ihr über den Eingang 15 65 daß statt der zwei Spulen 13/ und 13j? halber niagiiezugcführtcn Zählinipuls an den Eingang 15 des nach- lischer Kraft bzw. halber Windungszahl nunmehr sten Schaltkreises weitergibt. Ein besonderer Vorteil zwei Spulen 13// und 13/ mit getrennten Eingängen des erfindungsgeniäßen Schalters besteht darin, daß vorgesehen sind, tieren jede die volle für die Uiu-
11 des jeweils vorhergehenden Schaltkreises mit dem Die in Fig. 6 dargestellte Schaltungsanordnung Eingang 15· des jeweils nachfolgenden Schaltkreises eines ODER- und negierten ODER-Gatters mit nur verbunden ist. Eine solche Schaltung kann als binäres einem Schalter unterscheidet sich von dem in Fig. 5 Zählwerk verwendet werden, da jeder Schaltkreis - gezeigten UND- und negierten UND-Gatter dadurch, immer nur jeden zweiten, ihr über den Eingang 15 65 daß statt der zwei Spulen 13/ und 13j? halber niagiiezugcführtcn Zählinipuls an den Eingang 15 des nach- lischer Kraft bzw. halber Windungszahl nunmehr sten Schaltkreises weitergibt. Ein besonderer Vorteil zwei Spulen 13// und 13/ mit getrennten Eingängen des erfindungsgeniäßen Schalters besteht darin, daß vorgesehen sind, tieren jede die volle für die Uiu-
O 10.71 109642,115
1 b 1 ö /ob
9 10
steuerung der Schaltung notwendige magnetische len von einem steuernden Wechselstrom im Rhythmus
Energie abgeben kann bzw. die volle Windungszahl von dessen Polaritätsänderung zwischen den Kontakwie
die Spulen 13 und 14 aufweist. Dementsprechend ten 33 und 34 umgeschaltet. Der Kontakt 34 liegt
wird der Mittelkontakt 10 des Schalters bereits von auf Massepotential, während dem Kontakt 33 über
dem negierten ODER-Ausgang 12 auf den ODER- 5 eine Leitung 40 Gleichstrom zugeführt wird, der ein
Ausgang 11 umgeschaltet, sobald an nur einer der bestimmtes Potential gegenüber Masse aufweist. Auf
Spulen 13 h und 13/ oder an beiden ein Steuerimpuls der an den Mittelkontakt angeschlossenen Ausgangsanliegt.
In einem solchen Fall erscheint an dem leitung treten demnach im Rhythmus der Umschal-ODER-Ausgang
11 ein bei 15 über den Mittelkon- tung Impulse des Potentials des zerhackten Gleichtakt 10 eingespeister Taktimpuls, während der io Stroms auf.
negierte ODER-Ausgang 12 Nullsignal aufweist. Nur In Fig. 10 ist gezeigt, daß auch mehrere erfin-
wenn an keiner der beiden Spulen 13 Λ und 13/ ein dungsgemäße Schalter gleichzeitig von einem ihnen
Steuerimpuls ansteht, wird der Mittelkontakt 10 mit gemeinsamen Betätigungselement gesteuert werden
Hilfe der Spule 14 in gleicher Weise wie bei dem können. So werden hier jeweils die Schalterpaare
vorigen Beispiel geschildert auf den negierten ODER- 15 10/, 11', 11" und 10g, 12', 12" von dem ihnen geAusgang
zurückgeschaltet, so daß dieser nunmehr- meinsam zugeordneten Spulenpaar 13 α, 14 α betätigt,
den bei 15 eingespeisten Taktimpuls abgibt, während Zwei weitere Schalter mit den Mittelkontakten 10 h
der ODER-Ausgang 11 Nullimpuls aufweist. und 10/ sind dem ihnen gemeinsamen Spulenpaar
Die AUSSCHLIESSLICH ODER- und negierte 10 b, 14 b zugeordnet usw. in entsprechend fort-AUSSCHLIESSLICH
ODER-Gatterschaltung nach 20 gesetzter Numerierung. Jedes von einem gemein-F
i g. 7 weicht insoweit von der Schaltung nach samen Spulenpaar betätigte Schalterpaar arbeitet
Fig. 6 ab, als die beiden Spulen 13h und 13/ demnach so, als ob ihre Mittelkontakte mechanisch
gegensinnig gepolt werden. Das ist durch eine ent- gekuppelt wären. Mit der in Fig. 10 dargestellten
sprechende Anschlußbezeichnung der Spulen 13/ und Zusammenschaltung mehrerer solcher paarweise ge-
Hk in Fig. 7 symbolisiert. Auf Grund dieser Maß- 25 steuerter Schalter soll erreicht werden, die gleichnahme
treten bei gleichzeitigem Anliegen von Steuej- zeitig an den Eingängen 1, 2, 3 und 4 anstehenden
impulsen an beiden Spulen keine die Umschaltung Dauersignale bezüglich des Ausgangs 50 der Schaldes
Mittelkontaktes 10 bewirkenden magnetischen tung zu kommutieren. Zu diesem Zweck sind die
Kräfte auf. Der AUSSCHLIESSLICH ODER-Aus- einen Schalter 10/, 10h, 10/ usw. der aufeinandergang
11 führt daher nur dann Taktimpulse, wenn nur 3° folgend angeordneten Schalterpaare nach Art des in
an einer der beiden Spulen 13/ und 13A: ein Steuer- Fig. 4 dargestellten und beschriebenen Ringzählers
impuls eingespeist wird, während der negierte AUS- miteinander und mit den zugehörigen Spulen ver-SCHLIESSLICH
ODER-Ausgang 12 Nullsignal auf- bunden, während die anderen Schalter 10 g, 10/, 10 k
weist. Bei allen diesen Gatterschaltungen bedeutet usw. der Schalterpaare mit ihren Mittelkontakten an
das Signal an einem Ausgang eine logische »Eins«, 35 den Ausgang 50 und mit einem ihrer festen Kontakte
wann immer der andere Ausgang eine logische »Null« in der dargestellten Weise an jeweils einen bestimmanzeigt,
ten der Eingänge 1 bis 4 angeschlossen sind.
Mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 8 soll ein . Mit Hinblick auf das der Fig. 10 beigefügte Dia-Wechselstromsignal
nach Maßgabe eines starken gramm soll .angenommen werden, daß die Mittel-Wechselstromes
in zerhackter Form an einem Aus- 40 kontakte 10/ und IQg des ersten Spulenpaares auf
gang zur Verfügung gestellt werden. Das Wechsel- die festen Kontakten'bzw. 12'geschaltet sind. Auch
Stromsignal wird an die Primärwicklung 30 eines die Mittelkontakte des zweiten Spulenpaares sollen
Transformators 31 gelegt, dessen Sekundärwicklung entgegen der Zeichnungsdarstellung nach unten ge-32
mit einer an Masse gelegten Mittelanzapfung ver- schaltet sein. Tritt nun an dem Eingang 10/ der
sehen ist. Die beiden Anschlüsse der Sekundärwick- 45 Ringzählerschaltung der erste Impuls einer zeitlich
lung 32, die bezüglich des Masseanschlusses jeweils festgelegten Impulsfolge auf, so werden über die
entgegengesetzte Polaritäten aufweisen, werden mit Kontaktverbindung 10/-11'die Spulen 14 a und 13 &
den in diesem Beispiel mit 33 und 34 bezeichneten- erregt, worauf die ersten beiden Schalterpaare ihre
festen Kontakten des hier insgesamt mit 35 bezeich- Mittelkontakte 10/, 10 g, 10 Λ und 10/ umschalten,
neten erfindungsgemäßen Schalters verbunden, des- 50 Demzufolge verschwindet auf der Leitung 50 das
sen Mittelkontakt 10 im Rhythmus des steuernden Signal des Einganges 1, während das Signal des EinWechselstromes
umgeschaltet wird. Zu diesem Zweck ganges 2 erscheint. Dieser Zustand entspricht der in
sind zwei gegensinnig gewickelte Spulen 13 und 14 in Fi g. 10 dargestellten Schaltstellung der Mittelkon-Reihe
an die nicht dargestellte Quelle für den steu- takte der Schalterpaare. Ein nächster Impuls der
ernden Wechselstrom geschaltet und derart mit Hilfe 55 Impulsfolge am Eingang der Ringzählerschaltung geeines
Dauermagneten 36 vormagnetisiert, daß in der langt demnach an die Spulen 14 b und 13 c, worauf
einen Halbwelle des steuernden Wechselstromes die die Mittelkontakte 10ft, 10/ und 10/, 10k, des zwei-Einwirkung
der einen Spule auf den Anker die der ten und des dritten Schalterpaares umschalten. Auf
anderen Spule aufhebt, wogegen in der anderen Halb- der Ausgangsleitung 50 wird demnach das Signal
welle die Einwirkung der anderen Spule die der 60 des Einganges 2 gegen das des Einganges 3 ausgeeinen
Spule aufhebt. Die durch den Mittelkontakt 10 tauscht. Die weiteren Schaltungsschritte erfolgen
von den Kontakten 33 und 34 abgenommenen Aus- entsprechend, ihre Zahl bis zur Wiederholung des
gangssignale versinnbildlichen somit das Wechsel- Ringzählerumlaufes richtet sich nach der beliebig
Stromsignal, das dem Transformator zugeführt wird. wählbaren Zahl der Eingänge der Kommutierungs-
Bei der in Fig. 9 angegebenen Schaltungsanord- 65 schaltung.
nung wird der Mittelkontakt 10 des erfindungs- Bei der in Fig. 11 wiedergegebenen Anordnung
gemäßen Schalters in gleicher Weise wie bei dem wird der Mittelkontakt 10 des erfindungsgemäßen
Beispiel nach F i g. 8 mittels vormagnetisierter Spu- Schalters statt mit Spulen mit Hilfe eines Magneten
11 12
betätigt, der in zwei verschiedenen Stellungen 60 und schaltet wird, der den Ausgang der »l« darstellt.
61 dargestellt ist. In der oberen Verschiebestellung 60 Soll umgekehrt die Information »0« gespeichert werdes
Magneten ist der Mittelkontakt 10 auf den festen den, so wird der Mittelkontakt 10 mit Hilfe der
Kontakt 11 geschaltet, so daß der Eingang C der Spule 14 auf den Kontakt 12 geschaltet, dessen AnAnordnung
über die Kontaktverbindung 10-11 auf 5 Schluß die Wertigkeit »0« verkörpert,
den Ausgang A geschaltet ist. Wird der Magnet in Demgegenüber zeigt Fig. 16 ein Speicherelement, die Stellung 61 verschoben, so wird der Mittelkontakt bei dem der »1 «-Ausgang bzw. Kontakt 11 des erfin-10 von dem Kontakt 11 auf den Kontakt 12 umge- dungsgemäßen Schalters mit der Rückstellspulc 14 schaltet, wodurch der Eingang C nunmehr mit dem verbunden ist. Wird durch Erregen der Spule 13 eine Ausgang B der Anordnung verbunden ist. io »1« eingespeichert, d.h., wird der Mittelkontakt 10
den Ausgang A geschaltet ist. Wird der Magnet in Demgegenüber zeigt Fig. 16 ein Speicherelement, die Stellung 61 verschoben, so wird der Mittelkontakt bei dem der »1 «-Ausgang bzw. Kontakt 11 des erfin-10 von dem Kontakt 11 auf den Kontakt 12 umge- dungsgemäßen Schalters mit der Rückstellspulc 14 schaltet, wodurch der Eingang C nunmehr mit dem verbunden ist. Wird durch Erregen der Spule 13 eine Ausgang B der Anordnung verbunden ist. io »1« eingespeichert, d.h., wird der Mittelkontakt 10
Der in Fig. 12 dargestellte Druckknopfschalter nach Ende des Einspeicherimpulses auf den Kontakt
arbeitet nach dem gleichen Betätigungsprinzip für 11 geschaltet, so greift der auf diese Speicherung
einen erfindungsgemäßen Schalter, wie es in F i g. 11 zunächst folgende Abfrageimpuls auf die Spule 14
wiedergegeben ist. An einem Druckknopf 70 ist ein über, deren Erregung zur Rückstellung des Mittel-Magnet
71 befestigt, der gegen die Kraft einer Druck- 15 kontaktes 10 aus dem Mittelkontakt führt, was die
feder 72 durch Druck auf den Knopf 70 derart ver- Anzeige einer »ü« bedeutet. Die eingespeicherte Insetzbar
ist, daß der Mittelkontakt 10 eines entspre- formation »1« wird demnach bei der Ablesung gechend
angeordneten erfindungsgemäßen Schalters in löscht.
der Ruhestellung des Magneten mit dem festen Kon- Fig. 17 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der
takt 11 verbunden ist. Bei herabgedrücktem Knopf 20 für die Kommutierung bei einem Gleichstrommotor
70 und damit in Richtung der Feder 72 versetztem an Stelle von Bürsten zwei erfindungsgemäße Schal-Magneten
71 wird der an den Signaleingang 73 an- ter eingesetzt sind, da sich diese auf Grund ihrer
geschlossene Mittelkontakt 10 auf den festen Kon- Schaltgeschwindigkeit und Schaltleistung für dertakt
12 umgeschaltet. , artige Aufgaben besonders eignen. Das Symbol des ,
Bei dem in Fig. 13 dargestellten monostabile.n 25 Steuermagneten 80 charakterisiert den Läufer des
Schaltkreis ist ein erfindungsgemäßer Schalter mittels Motors, der auf der Motorwelle 81 befestigt ist. Die
eines Magneten 75 derart vormagnetisiert, daß der Motorwelle trägt einen weiteren Dauermagnet 82,
Mittelkontakt 10 dauernd in Richtung auf den Kon- der phasengleich mit dem Läufermagneten 80 umtakt
12 hin beaufschlagt ist, so daß im Ruhezustand läuft. Der Läufer dreht sich zwischen den Ankerder
Anordnung die Kontaktverbindung 10 bis 12 ge- 30 wicklungen 83 bis 86, die mit ihren einen Anschlüsschlossen
ist. Zur Betätigung des Schalters ist eine sen gemeinsam an Masse liegen. Die anderen AnSpule
13 vorgesehen, die bei Empfang eines entspre- Schlüsse der Ankerwicklungen sind den festen Konchenden
Steuersignals den mit dem Eingang 73 der takten 89 bis 92 zweier erfindungsgemäßer Schalter
Anordnung verbundenen Mittelkontakt 10 auf den zugeführt, und zwar in der Weise, daß die festen
festen Kontakt 11 umschaltet. Eine solche Schal- 35 Kontakte 89 und 90 des einen Schalters mit den Antungsanordnung
eignet sich auf Grund des geringen Schlüssen der einander gegenüberliegenden Anker-Platzbedarfes
der Anordnung und der kleinen Kapa- wicklungen 85 und 83 verbunden sind, während die
zität zwischen den Elektroden als Folge der geringen festen Kontakte 91 und 92 des anderen Schalters mit
Größe des Schalters besonders als Relais für Hoch- den Anschlüssen der einander gegenüberliegenden
frequenzsignale. 40 Ankerwicklungen 84 und 86 in Verbindung stehen.
Mit Fig. 14 soll gezeigt werden, daß ein mit Hilfe Die Mittelkontakte 87 und 88 der beiden Schalter
von zwei Spulen 13 und 14 wechselweise betätig- sind gemeinsam an eine positive Gleichspannung anbarer
erfindungsgemäßer Schalter an sich ein Haft- geschlossen, die über eine Leitung 93 zugeführt wird,
relais darstellt. Falls die als Haft- und Rückstellspule Die beiden Schalter sind magnetisch polarisiert ausunterscheidbaren.
Spulen beide impulsgesteuert be- 45 geführt — ähnlich wie eingangs geschildert — und
trieben werden, hängt die Schaltstellung des in die- im Wirkungsbereich des Dauermagneten 82 in dessem
Beispiel mit 16 bezeichneten Mittelkontakte**, sen Drehrichtung um 90° gegeneinander versetzt andavon
ab, welche der beiden Spulen zuletzt durch geordnet. Pro Umlauf des Magneten 82 werden demeinen
Steuerimpuls erregt wurde, und bleibt erhalten, nach die beiden Mittelkontakte 87 und 88 zeitlich
solange nicht die andere, nicht zuletzt erregte Spule 50 nacheinander und in Abhängigkeit von der Polarität
einen Steuerimpuls erhält. In diesem Falle zeigt die des vorbeigleitenden Magnetpols jeweils einmal mit
Schaltung das Verhalten eines selbsthaftenden Relais. einem ihrer festen Kontakte 89 bis 92 verbunden.
Es kann aber auch eine der Spulen, die Rückstell- Die Schaltzeitpunkte sind so bestimmt, daß immer
spule, dauernd gespeist werden, wodurch sich ein nur einer der Mittelkontakte mit einem seiner festen
monostabiles Verhalten ähnlich dem der Anordnung 55 Kontakte verbunden ist.
nach Fig. 13 ergibt. In einem solchen Falle wird der Nach dem Beispiel der Fig. 17 befindet sich, der
Schalter aus seiner Ruhestellung in die Arbeits- Südpol des Magneten 82 in Nähe des Mittelkontak-
stellung durch Einschalten der anderen Spule, der tes88, wodurch dieser auf den Kontakt 91 umge-
Haftspule, übergeführt, die eine höhere Windungs- schaltet ist und einen Strom der Wicklung 84 zu-
zahl aufweist oder mit einem stärkeren Strom ge- 60 führt, die dadurch auf Grund ihres Wickelsinnes
speist werden muß, um die Einwirkung der Rückstell- derart magnetisiert ist, daß der Läufer 80 in eine
spule auf den Anker des Schalters zu übertreffen. Umdrehung im Uhrzeigersinn gezwungen wird. Diese
An Hand der Fig. 15 soll die Verwendung einer Drehung erfolgt über einen Winkel von 90°, worauf
Haftrelaisanordnung nach Fig. 14 als nichtlöschen- der Nordpol des Magneten 82 den Mittelkontakt 87
des Speicherelement erläutert werden. Zur Speiche- 65 auf den Kontakt 89 schaltet, so daß die Wicklung 85
rung der Information »1« wird die Spule 13 erregt, erregt wird. Auch das durch die Wicklung 85 er-
worauf der mit dem Eingang der Schaltung verbun- zeugte Magnetfeld übt auf den Läufer eine Drehkraft
dene Mittelkontakt 10 auf den festen Kontakt 11 ge- im Uhrzeigersinn aus und übernimmt damit die An-
tricbswirkiing der Wicklung 84. Dieser Schaltzyklus
wird im Zuge einer jeweils 90--Bewegung des Läufers 80 und Magneten 82 fortgesetzt, indem zunächst
die Spule 86 durch Betätigung des Mittelkontaktes auf den Kontakt 92 zu und darauf die Spule 83
durch Einschalten der Kontaktverbindung 87 bis 90 erregt wird, woraus sich der Schaltzyklus für eine
weitere Läufeiumdrehung wiederholt. Die Schaltungsanordnung kann so eingerichtet sein, daß der
Läufer aus jeder Drehstellung heraus anläuft, da immer eine der Kontaktverbindungen 87 bis 89 bzw.
bis 90 oder 80 bis 92 bzw. bis 92 besteht.
Claims (13)
1. Magnetisch betätigbarer bistabiler Quecksilberschalter mit in einem geschlossenen Gehäuse
angeordneten zwei ortsfesten Kontakten, deren Kontaktflächen von Quecksilber benetzbar
sind, und einem zwischen diesen beweglich an- zo geordneten Mittelkontakt, der als magnetischer
Körper ausgebildet ist, dessen den Kontaktflächen der ortsfesten Kontakte zugewandte, als Kontaktflächen
dienende Stirnflächen von Quecksilber benetzbar sind und dessen Mantelfläche durch
Quecksilber nicht benetzbar ist, wobei der Mittel- " kontakt in einer metallischen Hülse auf einem
Quecksilberfilm verschiebbar geführt ist, da die Innenwandung dieser Hülse mit Quecksilber benetzbar
ist. wobei diese Hülse durch je einen Isolierbereich von den ortsfesten Kontakten getrennt
ist und als elektrischer Anschluß für den Mittelkontakt dient, nach Patent 1229 618, gekennzeichnet
durch ein zumindest teilweise um die Hülse (103) in deren Mitte geführtes
hochmagnetisierbares Bauteil (110) und zwei das Gehäuse (103.107.108) in Umfangsrichtung
zumindest teilweise umgreifende magnetische Bauelemente (111,112), die sich in Längsrichtung
des .Gehäuses beidseitig, jeweils ausgehend von dem hochmagnetisierbaren Bauteil, bis in den
Bereich um die Gehäusedurchführungen der ortsfesten Kontakte (101.102) erstrecken.
2. Schalter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet,
daß das hochmagnetisierbare Bauteil (110) magnetisch polarisiert ist.
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülse (103)
an ihren beiden Enden ringförmige, mit Quecksilber nicht benetzbare Glasverschlüsse (107,108)
trägt, durch welche die ortsfesten Kontakte (101, 102) hindurchgefiihrt sind.
4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung
als bistabile Kippschaltung je eine Spule (13, 14; 113. 114) über jeder Hälfte der Hülse (103) angeordnet
und daß der Anker (10; 100) über seine galvanische Verbindung mit der Hülse (103) an
eine Impulsquelle geschaltet ist.
5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung für logische Schaltkreise die eine Hälfte der Hülse
(103) von einer Spule (14) und die andere Hälfte von einem Spulenpaar (13/, 13 g; 13h, 13/) umgeben
ist und daß der Anker (10;· 100) über seine galvanische Verbindung mit der Hülse an
eine Impulsquellc angeschaltet ist und einer der Kontakte (11; 101) mit einer Klemme der ihm
abgewandten Spule (14) verbunden ist, die mit ihrer anderen Klemme an einer Bezugsspannung
liegt.
6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines UND-Gatters nur
die additive Überlagerung der magnetischen Felder beider Spulen (13/, 13 g) des Spulenpaares
den Anker (10; 100) auf den Kontakt (11; 101) zu bewegt (Fig. 5).
7. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines ODER-Gatters
das magnetische Feld einer jeden der beiden Spulen (13 /z, 13/) des Spulenpaares den Anker
auf den Kontakt (11; 101) zu bewegt (Fig. 6).
8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung
als Zerhacker zwei Spulen (13,14) mit entgegengesetztem
Windungssinn an je eine Hälfte der Hülse (103) angeordnet und mit einer, Wechselstromquelle in Reihe geschaltet sind, daß eine
der beiden Spulen durch einen Dauermagneten (36) magnetisch vorgespannt ist und daß die beiden
Schaltkontakte (33, 34; 101, 102) je an einer von zwei entgegengesetzt gepolten Hälften
einer Eingangsstromquelle (31) angeschaltet sind (Fig. 8).
9. Schaltungsanordnung mit mehreren Schaltern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere elektrisch getrennte Schalter (10/, 10g) von ihnen gemeinsamen Spulen
(13α, 14α) gleichzeitig betätigbar sind.
10. Schaltungsanordnung mit mehreren Schaltern nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet.,
daß jeweils zwei Schalter mit zwei ihnen gemeinsam zugeordneten Spulen eine Schalteinheit bilden,
wobei mehrere dieser Schalteinheiten zur taktweise gesteuerten Abfrage zusammengeschaltet
sind.
11. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser im Bereich
des Feldes eines bewegbaren Dauermagneten angeordnet ist.
12. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet zur Erzielung
einer wechselweisen Betätigung des Schalters rotatorisch antreibbar ist.
13. Schaltungsanordnung mit einem Schalter nach Ansprach 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
daß dem rotatorisch antreibbaren Dauermagneten mehrere Schalter zur Kommutierung
eines Gleichstromes bei Gleichstrommaschinen zugeordnet sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnuncen
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