DE1962321A1 - Polarized relay - Google Patents
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Description
Polarisiertes Relais Die Erfindung bezieht sich auf ein kontaktloses polarisiertes Relc.is mit einem Hauptmagneten, dessen magnetischer Rücksehluß über einen als Wippe gestalteten Drehanker eine Feldplatte enthalt.Polarized Relay The invention relates to a non-contact polarized Relc.is with a main magnet, whose magnetic backward flux over a swivel armature designed as a rocker contains a field plate.
Um Wegänderungen in elektrische Größen zu verwandeln, können bekanntlich magnetisch gesteuerte Balbleiterwiderstände, sogenannte Feldplatten, verwendet werden. Ihre Anwendung als Digitalsignalgeber, Zählwerk, Lagemelder, Potentiometer und Relais ist aus der Literatur bekannt. Aufbau und Wirkungsweise solcher Peldplatten sind ebenfalls bekannt.In order to convert path changes into electrical quantities, it is known that magnetically controlled semiconductor resistors, so-called field plates, can be used. Their application as a digital signal transmitter, counter, position indicator, potentiometer and relay is known from the literature. Structure and mode of operation of such Peldplatten are also known.
Nach dem deutschen Gebrauchsmuster 1965 766 kann mit solchen Feldplatten ein kontaktloser elektrischer Impulsgeber oder ein Kippschalter hergestellt werden. Dieser Impulsgeber enthält einen Permanentmagneten zwischen zwei Eisenrücksehldssen, die aus jeweils einem festen Polschenkel und aus einem an dem anderen Pol nach Art eines bistabilen Kippschalters drehbar befestigten Joches bestehen. Wenigstens im Luftspalt eines der Rückschlüsse ist eine Feldplatte anteordnet, die zur Steuerung eines Transistors oder eines Thyristors oder anderer steuerbarer Bauelemente verwendet werden kann. Das als Drehanker gestctltete Joch ist zusammen mit dem Polschenkelpaar als magnetischer Zweiwegschalter mit zwei stabilen Endlagen ausgeführt.According to the German utility model 1965 766, such field plates can be used a contactless electrical pulse generator or a toggle switch can be made. This pulse generator contains a permanent magnet between two iron backsets, each consisting of a fixed pole leg and one on the other pole according to Art consist of a bistable toggle switch rotatably attached yoke. At least in the Air gap of one of the conclusions is a field plate that is used for control a transistor or a thyristor or other controllable components are used can be. The yoke, designed as a rotating armature, is together with the pair of pole legs designed as a magnetic two-way switch with two stable end positions.
Auf einen der Pole des Permanentmagneten kann ein weiehmagneti£hes Prisma mit gleichschenklig dreieckigem Querschnitt mit seiner Basisflache aufgesetzt sein. Das Joch ist zu einem Winkel gebogen, der gleich der Summe aus dem Scheitelwinkel und einem Basiswinkel des Querschnitts des Prismas 1st. ie auf dem Prisma auf liegende Längsfläche sowie die Enden des Jochs und die Stirnflächen der beiden Polschenkel eines an dem anderen Pol des Permanentmagneten unlösbar angesetzten zweiten Polschenkels sind so ausgebildet, daß in weder der beiden sitzen Lagen einer der beweglichen Jochschenkel flach an einer Prismafläche anliegt und nur durch einen schmalen Luftspalt vom Ende des entsprechenden Polschenkels getrennt ist. Der Luftspalt enthält die Feldplattb.A flexible magnet can be applied to one of the poles of the permanent magnet Prism with isosceles triangular cross-section placed with its base surface be. The yoke is bent at an angle equal to the sum of the vertex angle and one Base angle of the cross section of the prism 1st. ie on the Prism on lying longitudinal surface as well as the ends of the yoke and the end faces of the two pole legs one attached to the other pole of the permanent magnet inextricably linked second pole legs are designed so that in neither of the two sitting positions one the movable yoke leg rests flat on a prism surface and only through one narrow air gap is separated from the end of the corresponding pole leg. The air gap contains the field plate.
Nach einem früheren Vorschlag (Patentanmeldung P 19 36 900. 7-32, VPA 69/1275) kann ein solcher Schalter als Programmgeber ausgestaltet sein. Zu diesem Zweck ist ebenfalls ein Magnet mit mehreren Rückschlüssen aus weichmagnetischem Material vorgesehen.According to an earlier proposal (patent application P 19 36 900. 7-32, VPA 69/1275) such a switch can be designed as a programmer. To this The purpose is also a magnet with several magnetic returns Material provided.
In wenigstens einem Rückschluß jedes Magneten ist eine Feldplatte eingesetzt. Jeder Rückschluß besteht aus einem Polschenkel eines an dem einen Pol des Magneten unlösbar befestigten Polschenkelpaares und einem Jochschenkel eines am anderen Pol um eine Kippachse aus einer stabilen Lage in eine andere stabile Lage kippbaren Drehankers. Die Kippachsen der Joche sind in einer Ebene angeordnet. Für jeden Joehschenkel ist ein Übertragungsstück vorgesehen und die Stirnflächen der tibertragungsstücke von Jochschenkeln, die sich in der gleichen stabile Lage befinden, liegen ebenfalls in einer Ebene. ueber die durch Übertragungsstüeke von Jochschenkeln, die sich in der gleichen stabilen Lage befinden, gebildete Ebene ist eine Programmkarte aufdrückbar, die mit einem Durchbruch fiir ein Übertragungsstück jedes Jochschenkelpaares versehen ist. Als Übertragungsstück kann ein Vorsprung an jedem Jochschenkel angebracht sein oder ein Stift vorgesehen sein, der in einer Führung beweglich ngeordnet ist.In at least one yoke of each magnet there is a field plate used. Each inference consists of a pole leg on one pole of the magnet inextricably attached pole leg pair and a yoke leg of one at the other pole around a tilting axis from one stable position to another stable one Position of tiltable swivel anchor. The tilt axes of the yokes are arranged in one plane. For each Joehschenkel a transfer piece is provided and the end faces the transmission pieces of yoke legs, which are in the same stable position are also on the same level. about the through transmission pieces of Yoke legs that are in the same stable position, formed plane a program card can be pressed on, with an opening for a transmission piece each pair of yoke legs is provided. A projection can be used as the transmission piece be attached to each yoke leg or a pin can be provided in a Guide is narrated movably.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß eine Polarisierung des Relais der eingangs genannten Art möglich ist, wenn der Streufluß des Magneten zur Bestimmung der Lage des Dreh mkers und damit zur Änderirng der Schaltstellung der Relais ausgenutzt wird.The invention is based on the knowledge that a polarization of the relay of the type mentioned is possible if the leakage flux of the magnet to determine the position of the turntable and thus to change the switch position the relay is used.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lage des Drehankers vom Feld wenigstens eines Steuermagneten Le:tim.mt ist Dieser zusätzliche magnetische Steuerkreis ermögnicht eine Fernbetätigung des Relais.This object is achieved in that the position of the Rotary anchor from the field of at least one control magnet Le: tim.mt is this additional Magnetic control circuit enables remote control of the relay.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Fig.1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Relais nah der Erfindung, dessen starrer Polschenkel als Steuermagnet ausgebildet ist. In den Fig.2 und 3 ist jeweils ein Relais mit einem zusätzlichen Steuermagneten dargestellt. In den Fig. 4.To further explain the invention, reference is made to the drawing taken. Fig.1 shows an embodiment of a relay close to the invention, its rigid pole leg is designed as a control magnet. In FIGS. 2 and 3, respectively a relay with an additional control magnet is shown. In Fig. 4.
und 5 ist die Wirkungsweise des Relais nach Fig. 1 erläutert, und in den ?ig.6 und 7 ist die Wirkungsweise der Anordnung nach Fip. erläutert.and 5 the operation of the relay according to FIG. 1 is explained, and in Figs. 6 and 7 the mode of operation of the arrangement according to Fip. explained.
Nach Fig.1 ist als Hauptmagnet ein Permanentmagnet 2 mit den Polen S und N vorgesehen, dessen Pol S mit einer Trägerplatte 4 vorzugsweise unlösbar verbunden ist. Der Hauptmagnet 2 kann vorzugsweise aus stengelkristallisiertem magnetischen Material bestehen und somit eine anisotrope Struktur aufweisen. Dann ist der seitlich aus dem Magneten 2 heraustretende Fluß gering.According to FIG. 1, the main magnet is a permanent magnet 2 with the poles S and N are provided, the pole S of which is preferably non-detachable with a carrier plate 4 connected is. The main magnet 2 can preferably be made of column-crystallized magnetic Consist of material and thus have an anisotropic structure. Then it's on the side out of the magnet 2 flux is low.
Die Trägerplatte bildet zugleich zwei Schenkel des Hauptmagneten 2, die als Steuermagnete 5 und 6 nach der Erfindung ausgestaltet sind. Die Wicklungen der Steuermagnete 5 und 6 sind mit 8 und 9 bezeichnet. Auf den freien Pol des Hauptmagneten 2 ist ein Polschuh 11 aufgebetzt, auf dem der bewegliche magnetische RUckschluß der Wippe 13 um eine nicht naher bezeichnete Achse drehbar gelagert ist. Die Wippe 13 ist aus einer in der Figur dargestellten Ruhe lage in zwei stabile Endlagen kippbar. Zweckmäßig kann auch die Ruhelage zusätzlich durch einen oder mehrere mechanische Kraftspeicher stabilisiert werden, beispielsweise durch angedeutete Pedern 16, die an einem nichtmagnetischen Fortsatz der Schenkel 5 bzw. 6 befestigt sein können. Zur Justierung der Federn 16 können in bekannter Weise Schrauben vorgesehen sein.The carrier plate also forms two legs of the main magnet 2, which are designed as control magnets 5 and 6 according to the invention. The windings the control magnets 5 and 6 are denoted by 8 and 9. On the free pole of the main magnet 2, a pole piece 11 is placed on which the movable magnetic yoke the rocker 13 is rotatably mounted about an axis not designated in detail. The seesaw 13 can be tilted from a rest position shown in the figure into two stable end positions. The rest position can also expediently be provided by one or more mechanical Energy storage are stabilized, for example by indicated Pedern 16, the can be attached to a non-magnetic extension of the legs 5 and 6, respectively. To adjust the springs 16 screws can be provided in a known manner.
Der magnetische Fluß des uptmagneten 2 durchsetzt über die Jochechenkel 14 und 15 in der Ruhelage zwei Feldplatten 17 und 18 und in den anderen Endlagen jeweils zwei weitere Feldplatten 19 und 20 bzw. 21 und 22, deren elektrische Änschltißleiter in der Figur nicht dargestellt sind. Die Endlagen der Wippe 13 und damit die Schaltstellungen des Relais werden jeweils durch eine Steuerspannung U1 und U2 für eie der Steuerwicklungen 8 bzw. 9 bestimmt.The magnetic flux of the uptmagneten 2 penetrates through the yoke legs 14 and 15 in the rest position two field plates 17 and 18 and in the other end positions two further field plates 19 and 20 or 21 and 22, their electrical connection conductors in are not shown in the figure. The end positions of the rocker 13 and thus the switching positions of the relay are each controlled by a control voltage U1 and U2 for one of the control windings 8 or 9 determined.
Nach Fig.2 ist das Relais mit zwei getrennten Steuermagneten 25 und 26 versehen, deren Steuerspannungen jeweils eine der beiden stabilen Endlagen der Wippe 13 bestimmen. Die Wippe 13 ist mit einem Steuerarm 27 versehen, der vorzugsweise aus weichmagnetischem Material bestehen kann und vom Fluß der Steuermagnete 25 oder 26 durchsetzt wird und somit das Joch jeweils in eine der beiden Endlagen kippen läßt. In den Endlagen werden jeweils die Feldplatten 19 und 20 bzw. 21 und 22 vom Hauptfluß durchsetzt.According to Figure 2, the relay with two separate control magnets 25 and 26 provided, the control voltages each one of the two stable end positions of the Determine rocker 13. The rocker 13 is provided with a control arm 27, which is preferably may consist of soft magnetic material and the flux of the control magnets 25 or 26 is penetrated and thus tilt the yoke in one of the two end positions leaves. In the end positions, the field plates 19 and 20 or 21 and 22 are from Main river interspersed.
Eine besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltung des Relais erhält man dadurch, daß auf den Steuerarm 27 ein Hllfsmagnet 28 aufgesetzt ist, der jeweils die Anzugskraft eines der Steuermagneten 25 oder 26 verstärkt bzw. schwächt und dadurch die Empfindlichkeit erhöht. Die Polung des Hilfsmagneten 28 wird zweckmäßig so gewählt, daß er eine abstoßende Kraft auf den Hauptmagneten ausgibt. Dann liegt der Hilfsmagnet 28 parallel zum H-auptmeten 2 und man erhält eine entsprechende 33mpfindlichkEitsBti%Prung, weil die Kraft, die notwendig ist, um den Anker zu kippen, entsprechend geringer ist. Außerdem wird durch die Paralle1cha1tung des elektromagnetischen Kreises eine Schwächung des magnetiischen Flusses im Luftspalt, welcher die Feldplatte enthält, verhindert oder wenigstens gering gehalten.A particularly advantageous further embodiment of the relay is obtained by the fact that an auxiliary magnet 28 is placed on the control arm 27, each of which the attraction force of one of the control magnets 25 or 26 increases or weakens and this increases the sensitivity. The polarity of the auxiliary magnet 28 is appropriate chosen so that it outputs a repulsive force on the main magnet. Then lies the auxiliary magnet 28 parallel to the main 2 and a corresponding one is obtained 33 SENSITIVITY BIT% jump, because the force that is necessary to tilt the anchor is correspondingly lower. In addition, the parallelism of the electromagnetic Circle a weakening of the magnetic flux in the air gap, which the field plate contains, prevented or at least kept low.
Eine stabile Nullage kann nach Fig.3 auch durch einen zusätzlichen Steuermagneten 10 erreicht werden. Die Steuerwicklungen 8 und 19 können dann zweckmäßig auf jeweils einem der beiden Schenkel eines Elektromagneten 29 angeordnet sein. Zur Verstärkung der Haltekraft des zusätzlichen Steuermagneten 10 kann der Elektromagnet 29 mit einem Hilfsmagneten 10 versehen sein, der als Dauermagnet dargestellt ist, aber auch ein Elektromagnet sein kann. Seine Polung kann zweckmäßig so gewählt werden, daß er eine Anzugskraft auf den Steuerarm 27 ausübt Die Anordnung nach Fig.3 hat den Vorteil, daß die Luftspaltinduktipn durch den Steuerkreis nicht beeinflußt wird.According to FIG. 3, a stable zero position can also be achieved by an additional Control magnet 10 can be achieved. The control windings 8 and 19 can then be expedient be arranged on each of the two legs of an electromagnet 29. To increase the holding force of the additional control magnet 10, the electromagnet 29 be provided with an auxiliary magnet 10, which is shown as a permanent magnet, but can also be an electromagnet. Its polarity can expediently be chosen so that it exerts a tightening force on the control arm 27. The arrangement after 3 has the advantage that the air gap inductance is not influenced by the control circuit will.
Falls nls Hilfsmagnet 10 ein Elektromagnet gewählt wird, so kann mit dessen Steuerstrom die Empfindlichkeit des Relais eingestellt werden.If an electromagnet is selected as the auxiliary magnet 10, then with whose control current the sensitivity of the relay can be set.
In Fig.4 ist die Schaltwirkung der Feldplatten 17 bis 22 des Relais nach Fig.1 in einem Diagramm veranschaulicht, in dem der Widerstand R der Feldplatten in Abhängifikeit vom Ausschlag 1 1 bzw. 2 der Jochschenkel t4 und 15 aufgetragen ist. In der mit 0 bezeichneten Ruhelage des Jochs 13 werden die Feldplatten 17 und 18 vom Hauptfluß durchsetzt; ihr Widerstand soll deshalb den hohen Wert R1 haben. Die anderen Feldplatten 19 bis 22 sind feldfrei und haben entsprechend einen niedrigen Widerstand Rg, Erhält die Steuerspule 8 einen Steuerimpuls, so wird der Jochschenkel 14 angezogen und das Joch13 bewegt sich in die linke Endstellung C ?, in der die Feldplatten 19 und 20 vom Hauptfeld durchsetzt werden und entsprechend ihren Widerstand auf R1 erhöhen, während sich der Widerstand R17 und R18 der Feldplatten 17 und 18 auf Ro vermindert. Entsprechend schaltet das Relais mit einem Steuerimpuls auf die Steuerspule 9 in die rechte Endstellung , 2' und die Feldplatten 21 und 22 werden vom Rauptfluß durchsetzt.In Figure 4, the switching action of the field plates 17 to 22 of the relay illustrated in a diagram according to Fig.1, in which the resistance R of the field plates plotted as a function of the deflection 1 1 or 2 of the yoke legs t4 and 15 is. In the rest position of the yoke 13 denoted by 0, the field plates 17 and 18 interspersed with the main river; Their resistance should therefore have the high value R1. The other field plates 19 to 22 are field-free and accordingly have a low one Resistance Rg, If the control coil 8 receives a control pulse, the yoke leg is 14 tightened and the yoke 13 moves into the left end position C? In which the Field plates 19 and 20 are penetrated by the main field and their resistance accordingly to R1, while the resistance R17 and R18 of the field plates 17 and 18 reduced to Ro. Accordingly, the relay switches to the with a control pulse Control coil 9 in the right end position, 2 'and the field plates 21 and 22 are interspersed with the main river.
Sind beispielsweise die Feldplatten 17, 19 und 21 nach Fig.5 in Reihenschaltung an die Eingangsspannung U0 gelegt, so erhält man in der Nullstellung des Relais nach Fig.1 am Ausgang A2 entsprechend dem hohen Widerstand der Peldplatte 17 ein hohes Potential und am Ausgang A1 etwa Nullpotential, sofern die Feldplatten einen vernachlässigbar kleinen Widerstand haben, solange sie nicht vom magnetischen Fluß durchsetzt werden. In der linken Endlage α1 1 sind beide Ausgänge etwa Null und in der rechten Endlage α 2 ist das Ausgangsaignal A1 groß und A2 etwa Null. In gleicher Weise können auch die Feldplatten 18,20 und 22 geschaltet sein.If, for example, the field plates 17, 19 and 21 according to FIG. 5 are connected in series applied to the input voltage U0, one obtains in the zero position of the relay according to FIG. 1 at the output A2 corresponding to the high resistance of the field plate 17 high potential and at output A1 approximately zero potential, provided that the field plates have a Have negligible resistance as long as they are not affected by magnetic flux be enforced. In the left end position α1 1, both outputs are approximately zero and in the right end position α 2 the output signal A1 is large and A2 is about Zero. The field plates 18, 20 and 22 can also be switched in the same way.
Ein besonderer Vorteil der Anordnung nach der Erfindung besteht darin, daß durch geeignete Wahl des Grundwiderstandes R0 der Feldplatten 17 bis 21 nach Pig.5 auch Zwischenwerte der Ausgangssignale Al und A2 eingestellt werden können. Ist beispielsweise der Grundwiderstand R0 der Feldplatten 17 und 21 jeweils ion und der Grundwiderstand Ro der Feldplatte 21 beispielsreise 100 Q und erhöhen sich diese Werte im Feld auf R1= 100 SL für die Feldplatten 17 und 21 bzw. auf 1000 # für die Feldplatte 19, so erhält man in der Nullstellung an den Widerständen 21, 17, 19 eine Widerstandsverteilung wie 10:100:100 und entsprechend ein Potential an den Ausgängen A1 und A2 wie 1:10.A particular advantage of the arrangement according to the invention is that that by suitable choice of the basic resistance R0 the Field plates 17 to 21 according to Pig. 5 also set intermediate values of the output signals A1 and A2 can be. If, for example, the basic resistance R0 of the field plates 17 and 21 each ion and the basic resistance Ro of the field plate 21, for example, 100 Ω and increase these values in the field to R1 = 100 SL for the field plates 17 and 21 or to 1000 # for the field plate 19, then in the zero position the Resistors 21, 17, 19 have a resistance distribution such as 10: 100: 100 and accordingly a potential at the outputs A1 and A2 like 1:10.
In der Stellung 1 erhält man entsprechend einer Widerstandsverteilung 10:10:1000 eine Potentialverteilung wie 1:1 und in der Stellunr 2 entsprechend einer Widerstandsverteilung wie 100:10:100 eine Potentialverteilung an den Ausgängen~A1 und A2 wie 10:1. Dabei sind lediglieh die relativen, nicht aber die absoluten Werte berücksichtigt.In position 1, a resistance distribution is obtained 10: 10: 1000 a potential distribution like 1: 1 and in position 2 corresponding to one Resistance distribution like 100: 10: 100 a potential distribution at the outputs ~ A1 and A2 as 10: 1. Only the relative, but not the absolute, values are used here considered.
In Fig.6 ist die Widerstandsänderung der Feldplatten 19 und 21 entsprechend der Anordnung nach Fig.2 dargestellt. In der einen Endstellung α1 ist der Widerstand der Feldplatten 19 und 20 gleich R1 und der Widerstand der Feldplatten 21 und 22 gleich RQ, während in der anderen Endlage X 2 sich das Widerstandsverhältnis umkehrt.In Figure 6, the change in resistance of the field plates 19 and 21 is corresponding the arrangement shown in Fig.2. In one end position α1 is the The resistance of the field plates 19 and 20 is equal to R1 and the resistance of the field plates 21 and 22 equal RQ, while in the other end position X 2 the resistance ratio reverses.
Dementsprechend wird nach Fig.7 mit einer Eingangsspannung U0 an der Reihenschaltung der Feldplatten 19 und 21 das Potential am Ausgang A1 groß in der Stellung CC 2 und klein in der Stellung X 1 Die Feldplatten 17 bis 22 können vorzugsweise einen Halbleiterkörper mit Einschlüssen einer zweiten kristallinen Phase aus elektrisch besser leitendem Material, beispielsweise nach der deutschen Patentschrift 1214 807 ein Halbleiterkörper aus Indium-Antimonid InSb mit Einschlüssen aus Nickel-Antimonid NiSb, haben. itür AIIIBV-Halbleiter sind nach einem früheren Vorschlag (Anm. P 15 19 862.2- VPA 65/1120) als Einschlüsse Verbindungen vom Typ OE geeignet, bei denen C ein Element aus der Gruppe Fe, Co, Ni, Ur, Mn und BV ein Element der 5.Gruppe des periodischen Systems der Elemente ist. Geeignete Einschlüsse können beispielsweise aus FeSb, FeAs, CoAs, CrSb und CrAs sowie MnSb bestehen. Ferner kann auch Vanadium-Gallium V2Gaf oder Gallium--Vanadium-Antimon GaV3Sb5 verwendet werden.Accordingly, according to FIG. 7, with an input voltage U0 at the Series connection of the field plates 19 and 21, the potential at the output A1 is large in the Position CC 2 and small in position X 1 The field plates 17 to 22 can preferably a semiconductor body with inclusions of a second crystalline phase of electrical better conductive material, for example according to German patent specification 1214 807 a semiconductor body made of indium antimonide InSb with inclusions made of nickel antimonide NiSb, have. For AIIIBV semiconductors, according to an earlier suggestion (note P 15 19 862.2- VPA 65/1120) suitable as inclusions connections of the type OE where C an element from the group Fe, Co, Ni, Ur, Mn and BV an element from the 5th group of the periodic table of elements. Suitable inclusions can for example made of FeSb, FeAs, CoAs, CrSb and CrAs as well as MnSb exist. Further Vanadium-Gallium V2Gaf or Gallium-Vanadium-Antimony GaV3Sb5 can also be used will.
Sin besonderer Vorteil des Relais nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß es als ferngesteuerter kontaktloser Programmgeber verwendet werden kann.Sin particular advantage of the relay according to the invention is therein see that it can be used as a remote controlled contactless programmer.
7 Patentansprüche 7 Figuren7 claims 7 figures
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