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Einrichtung zur Erzielung periodischer Stromstöße, insbesondere für
Blink- und Signalzwecke Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen 'zur Erzielung
periodischer Stromstöße, insbesondere für Blink- und Signalzwecke, bei denen dem
Nutzverbraucher, z. B. einer Glühlampe, ein Widerstand vorgeschaltet ist, ider als
Heizkörper für einen parallel zu ihm geschalteten, in der Ausgüngsstellung offenen
Bimetallschalter dient und durch diesen periodisch kurzgeschlossen wind, weil sich
der Bimetallschalternach jedemKurzschließen seines Heizkörpers wieder bis zum Öffnen
der Schalterkontakte und damit Wiedereinschalten des Heizkörpers abkühlt. Bei jedem
Kurzschließen des als Heizkörper dienenden Vorschaltwiderstandes, der nur einen
;geringen Strom durchläßt, ergibt sich der gewünschte Stromstoß.
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Die bekannten Einrichtungen dieser Art befriedigen vielfach nicht.
Sie neigen zur Lichtbogenbilidung und arbeiten unzuverlässig und unregelmäßig, insbesondere
wenn ein Vorschaltwiderstand mit hohem Ohmwert zur Erzielung eines sehr kleinen
Verluststromes vorgesehen werden soll.
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Eine wesentliche Verbesserung derartiger Einrichtungen zur Erzielung
periodischer Stromstöße wird nach der Erfindung erreicht, wenn in .die parallel
zu den Schalterkontakten liegende Leitung außer einem als Heizkörper für Aden Bimetallstreifen
dienenden
Halbleiterwiderstand mit hohem negativem Temperaturkoeffizienten noch ein damit
in Reihe geschalteter Konstantw iderstand eingebaut wird.
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Der den Bimetallschalter steuernde Halbleiterwiderstand mit hohem
negativem Temperaturkoeffizienten arbeitet dabei wegen des Spannungsabfalles am
Konstantwiderstand mit einer verhältnismäßig niedrigen Spannung. Er kann daher überaus
kleine ,Ummessungen, z. B. bei einem Durchmesser von o,5 mm nur eine Länge von 5
mm, erhalten. Dadurch ergibt sich eine sehr kleine Wärmekapazität, was sich in Verbindung
*mit der günstigen Charakteristik des Heizkörpers für .die Arbeitsweise der Schalteinrichtung
besonders vorteilhaft auswirkt. Bei geschlossenem Bimetallschalter kühlt sich nämlich
der Heizkörper unter Zunahme seines Widerstandswertes rasch so stark ab, .daß beim
Wiederöffnen des Schalters nur ein geringer Strom von beispielsweise 2 bis 3 mA,
gegebenenfalls sogar nur ein Strom von weniger als i mA, über den Heizkörper fließt.
Da dieser demgemäß beim Wiederöffnen des Schalters keine Heizwirkung auf den Bimetallschalter
ausübt, können sich dessen Kontakte mit größter Sicherheit weit voneinander entfernen.
Im Gegensatz dazu werden bei den bekannten Einrichtungen beim Öffnen des Bimetallschalters,
.da dessen Heizkörper sich nicht ausreichend abgekühlt hatte und daher schnell wieder
voll aufgeheizt wird, die Schalterkontakte nicht genügend weit voneinander entfernt,
was naturgemäß leicht zur Lichtbogenbildung führt. Die neue Einrichtung arbeitet
praktisch funkenfrei und sehr regelmäßig.
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Der als Heizkörper dienende Halbleiterwiderstand mit hohem negativem
Temperaturkoeffizienten wird meist aus einem Gemisch von 6o '/o Magnesiumoxyd und
4o °/o Titandioxyd, das zuerst oxydierend und ,dann reduzierend gebrannt wird, hergestellt.
Der Temperaturkoeffizient wird zweckmäßig in an sich bekannter Weise so stark negativ
gemacht, daß .die Stromspannungskennlinie in bezug zur Stromachse waagerecht verläuft
oder sogar fällt.
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Der Konstantwiderstand besteht zweckmäßig ebenfalls aus einem Halbleiterwiderstand,
der so hergestellt wird, daß er praktisch keinen Temperaturkoeffizienten aufweist.
Meist wird ein Widerstandskörper benutzt, der aus einer Lösung von höchstens 3 %
Titandioxyd in Magnesiumoxyd besteht.
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Mit Vorteil wenden der Bimetallschalter und sein Heizkörper, gegebenenfalls
auch noch der Konstaritwiderstand, in einem mit Wasserstoff oder mit indifferentem
Gas, wie Neon oder Helium; gefüllten Kolben untergebracht. Man erzielt dann besonders
große Lebensdauern der neuen Einrichtung. Die Widerstände b.zw. der sie und den
Bimetallsc'halter aufnehmende Kolben lassen sich bei der neuen Einrichtung ohne
Schwierigkeit so klein ausführen, daß sie bequem im Hüllgefäß oder Sockel einer
Lampe untergebracht werden können.
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In der Zeichnung ist in Abb. i eine Blinklichtanlage schematisch dargestellt,
die mit einer nach der Erfindung ausgebildeten, wesentlich vergrößert dargestellten
Schalteinrichtung versehen ist; Abb. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der
dabei verwendeten Schalteinrichtung.
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Bei der Anlage nach Abb. i sind die beiden Glühlampen i über den Konstantwid@erstand
2 und den in einem gasgefüllten Kolben 3 untergebrachten Halbleiterwiderstand 4
mit hohem negativem Temperaturkoeffizienten an den Netzschalter 5 an@geschlossen.
Beide Widerstandskörper 2;. 4. sind durch die Leitung 6 überbrückt, die den in dem
Kolben 3 eingebauten Bimetallschalter 7 mit den Kontakten 8, 9 enthält.
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Der als Heizkörper für -den Bimetallschalter 7 dienende Halbleiterwiderstantd
4 mit hohem negativem Temperaturkoeffizienten besitzt bei einem Durchmesser von
o,5 mm eine Länge von 5 bis 6 mm. Sein Widerstandswert kann bei Raumtemperatur io3
bis io6 Ohm'betragen, wird aber meist auf 3 bis 6 - io5 Ohm eingestellt.
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Der ebenfalls aus einem Halbleiterwiderstand bestehende Konstantwiderstand
2 besitzt bei einem Durchmesser von i mm eine Länge von 5 bis 6 mm und einen zwischen
2 - i o3 und 2 - 104 Ohm, vorzugsweise zwischen 5 - io3 bis io - io3 Ohm,
liegenden Widerstandswert.
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Im Betrieb der Anlage heizt der durch Stromdurchfluß sich erwärmende
Widerstand 4 den Bimetallschalter 7 so stark auf, -daß die Kontakte 8, 9 geschlossen
und damit die beiden Widerstände 2 -und 4 kurzgeschlossen werden. Der jetzt auftretende
beträchtliche Kurzschlußstrom bringt die Lampen i zum Leuchten. Da sich jetzt der
kurzgeschlossene Heizkörper 4 rasch abkühlt, öffnet sich der Bimetallschalter, 7
wieder und die Lampen i erlöschen, da nunmehr nur noch ein geringfügiger Verluststrom
fließt. Dieses Spiel wiederholt sich dauernd in einem Rhythmus, der durch die räumlichen
Abmessungen des Bimetallschalters und seines Heizkörpers, durch die Bemessung der
Widerstandswerte der beiden Widerstandskörper 2, 4 und durch den Verlauf der Stromspannungskennlinie
des Widerstandes 4 bestimmt ist. Diese sind beispielsweise so bemessen, d@aß sich
Blinkzeiten von weniger als i Sekunde bis zu io Sekunden und mehr ergeben. .
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Bei der in Abb. 2 gezeigten Schalteinrichtung ist in den Glaskolben
3 auch noch der Konstantwi.derstand 2 miteingebaut. Der hier nur zwei Stromeinführungen
aufweisende Glaskolben 3 enthält also den Bimetallschalter 7 mit den Kontakten 8,
9; den Reizkörper 4 und den Konstantwiderstand 2.
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Bei mit einem Bimetallschalter arbeitenden Blinklichtanordnungen hat
man bereits dem Heizwiderstand des Bimetällschalters einen regelbaren Widerstand
vorgeschaltet, um die Blinkfrequenz einstellen zu können. Dabei wurden aber zwei
gleichartige Widerstände benutzt und .diese mit dem Bimetallschalter in Reihe geschaltet.
Auch hat man schon 'versucht; .die besondere Temperaturwiderstandscharaacteristik
eines thermo-negativen Widerstandes für Blinkzwecke auszunutzen. Dabei wurde aber
nicht .ein Bimetallschalter gesteuert,
sondern es wurden lediglich
ein thermonegativer Widerstand und ein thermopositiver Widerstand in Reihe geschaltet
und die Zeitkonstanten der Widerstände so aufeinander abgestimmt, daß sich allein
durch die Änderungen der Widerstandswerte der beiden Widerstände Stromschwankungen
ergeben.