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Wechselstromrelais.
Die Erfindung bezieht sich auf Wechselstromrelais zur Steuerung von elektrischen Stromkreisen.
Bei den bekannten Arten von Wec11selstromrelais, bei denen eine einzige abgestimmte Zunge mit einer Kontaktvorrichtung zusammenarbeitet, wird nur ein einziger Resonanzscheitelwert in einem
Frequenzband erreicht und für bestimmte Werte der Eingangsleitung ist der Frequenzbereich, über den das Relais anspricht, verhältnismässig klein.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Wechselstromrelais, bei dem der Frequenzansprech- bereich des Relais erweitert wird, so dass eine Mehrzahl von Resonanzen in einem Frequenzband verwendet werden können.
Die Erfindung betrifft ein Wechselstromrelais mit mehreren abgestimmten Zungen, die so mit- einander gekoppelt sind. dass die Zungen schwingen können, wenn die Vorrichtung betätigt wird, wobei erfindungsgemäss ein oder mehrere lose angebrachte Kontaktgewichte entweder zwischen zwei Zungen oder zwischen einer Zunge und einer festen Lagerung angebracht ist ; diese Vorrichtung stellt das mecha- nische Äquivalent eines Bandfilters dar. in welchem das lose montierte Kontaktgewicht oder die Gewichte als Widerstand wirken und so die Breite des Frequenzbandes, auf das die Vorrichtung anspricht, vergrössern.
Im nachstehenden sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschieben, deren Fig. 1 eine Vorderansicht im Schnitt der Konstruktion einer Ausführungsart eines Wechselstromrelais mit einer Mehrzahl von abgestimmten Zungen ist, die mittels eines kleinen, eine Kontaktvorrichtung bildenden Gewichtes lose gekoppelt sind. Fig. 2 ist eine Draufsicht der Konstruktion nach Fig. l ohne Abdeckplatte. Fig. 3 zeigt das Schaltbild des elektrischen Netzes, dem das Relais nach Fig. 1 und 2 mechanisch gleichwertig ist. Fig. 4 zeigt die Frequenzansprech-Charakteristikkurven, die mit dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Relais erhalten werden können.
Fig. 5 zeigt schematisch eine andere Konstruktionsform, bei welcher der mechanische Gleichwert eines Banddmchlassfilterstromkreises erhalten wird. Fig. 6 zeigt schematisch eine andere Konstruktion eines Wechselstromrelais, bei dem der mechanische Gleichwert eines elektrischen Netzes erhalten wird, der auf vier verschiedene Frequenzen ansprechen und bei jeder Frequenz einen andern Ortsstromkreis betätigen kann.
In Fig. 1 und 2 stellt 1 eine isolierte Montierungsplatte dar, auf der mittels Schrauben 2 und J eine Grundplatte 4 befestigt ist, die aus Aluminium oder einem andern geeigneten nichtmagnetischen Material besteht. Die erforderlichen Montierungsstreifen und Klemmen sind nicht dargestellt, können jedoch an die Platte 1 auf irgendeine passende Weise angebracht werden. Auf der Grundplatte 4 ist ein U-förmiger Magnet 5 montiert, der durch eine nichtmagnetische Platte 6 aus Messing od. dgl. und Schrauben 7, 8 in seiner Lage festgehalten wird.
An den Enden des Magnets 5 sind auf Schrauben 9 und 10 die Polstücke 11 befestigt, denen Spulen 12 und ein ausbalancierter Anker 13 zugeordnet sind, wobei das auf dem letztgenannten befestigte Bindeglied 14 den Anker mit der abgestimmten Zunge 15 verbindet, um die Schwingungen des Ankers 13 auf die abgestimmte Zunge 15 zu übertragen. Der Anker 13 ist normalerweise im permanenten Magnetfeld des Magnets 6 balancier gehalten und schwingt in Übereinstimmung mit der Frequenz eines den Spulen 12 aufgedrückten Wechselstromes, der ein magnetisches Wechselfeld dem permanenten Magnetfeld des Magnets 6 überlagert.
Diese ausbalancierte Art des Antriebsmechanismus ist bekannt und wird daher nicht eingehend beschrieben.
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Die abgestimmten Zungen 15 und 16 bestehen jede aus Federstahl von bestimmten Ausmassen, die sich nach den gewünschten Resonanzcharakteristiken richten, und sind auf einem Montienmgsaufbau
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sich in den Träger 17 erstrecken, enthält. Die Platte 6 ist mit zwei Reihen Löchern 22 versehen und der Montierungsaufbau wird mittels Schrauben 23 in irgendeiner gewünschten Lage auf der Platte 6 festgehalten. Es ist zu ersehen, dass durch Einstellung der Lage des Montierungsaufbaues auf der Platte 6 die wirksamen Längen der Zungen 15 und 16 geändert werden können, um die Resonanzeharakteristiken der letztgenannten einzustellen.
Die zwei Zungen 15 und 16 sind mittels eines kleinen Stahlgewichtes 24 mechanisch gekuppelt. welches eine lose montierte Kontaktvorrichtung bildet und an einem Ende einen kurzen Stiel 25 besitzt, der in einer Öse 26 liegt, die an der Zunge 15 angebracht ist, und am andern Ende eine Hakenöse 28 besitzt, die mit einer gleichen Hakenöse 29 verbunden ist, die an der Zunge 16 starr befestigt ist. Diese
Glieder der Kontaktvorrichtung 24 können in ihrer Kontaktbeziehung mit zwei Gliedern einer Kette verglichen werden, von denen das obere Glied das untere trägt.
Das Relais wird sodann durch eine nichtmagnetische Kappe 30 abgedeckt, die durch eine Mutter M, Isolierbeilage 32 und eine sich in die Grundplatte 4 erstreckende Schraube 33 in ihrer Lage an der Montierungsplatte 1 gehalten wird.
Es ist demnach zu ersehen, dass durch die Kontaktvorrichtung 24 eine lose Kupplung zwischen den zwei Zungen 15 und 16 gebildet wird, wodurch. wenn die untere Zunge 15 durch den ausbalancierten Anker 13 des Antriebsmechanismus in Schwingung versetzt wird, die Bewegung auf die obere Zunge 16 übertragen wird, um diese in Schwingung zu versetzen. Die Frequenzen, mit denen die Zungen in Resonanz kommen, hängen von der Charakteristik der Zungen sowie der Masse des Gewichtes ab, und die Kontaktvorriehtung wird an einem der beiden oder an beiden Gliedern den Kontakt unterbrechen, sobald die Zungen bei einer Amplitude zum Schwingen gebracht werden, die eine grössere Beschleunigung als die Schwerkraft hat.
Die Zunge 15 und 16 und die Kontaktvorriehtung 24 können einen Teil eines normalerweise geschlossenen elektrischen Stromkreises bilden, so dass die Schwingung der Zungen durch einen dem Antriebsmeehanismus aufgedruckten Wechselstrom die Kontaktvorrichtung zum Schwingen bringt und den normalerweise geschlossenen Stromkreis an einem oder beiden seiner Glieder öffnet. Sobald der Wechselstrom abgeschaltet wird, hört die Zunge zum Schwingen auf und die Kontaktvorrichtung 24 schliesst infolge der Schwerkraft ihren Kontakt und der normalerweise geschlossene Stromkreis wird wieder hergestellt.
Das elektrische Netz, dem dieses Relais mechanisch gleichwertig ist, ist in Fig. 3 dargestellt, in welcher die Induktanz L und die Kapazität C der Masse bzw. der Steifheit der unteren Zunge 15 entsprechen und die Induktanz L1 und die Kapazität 01 der Masse bzw. Steifheit der oberen Zunge 16 entsprechen und die Widerstände Rund R1 allen Dämpfungswirkungen in den beiden Zungen entsprechen. während die Induktanz L2 bzw. der Widerstand R2 der Masse-und Dämpfungswirkung des kleinen, die lose montierte Kontaktvorrichtung bildenden Gewichtes 24 entsprechen. Die die Zunge antreibende mechanische Kraft wird durch die auf den Stromkreis einwirkende elektromotorische Kraft E dargestellt.
Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Relais wirkt die Antriebskraft in Serie mit einer kleinen Kraft einer negativen Elastizität, da, wenn der Anker 13 aus seiner Normallage bewegt wird, eine kleine Kraft vorhanden ist, die bestrebt ist, ihn noch weiter zu bewegen. Diese Wirkung ist jedoch geringfügig und kann daher vernachlässigt werden.
Es ist daher aus Fig. 3 zu ersehen, dass der elektrische Gleichwert des kleinen Gewichtes ein gewöhnliches Gleichstromrelais ist, das durch die Induktanz L2 und den Widerstand R2 dargestellt ist und bei einem gewissen Stromwert oder bei gewissen Stromwerten arbeitet. Der mechanische Gleichwert des Betätigungsstroms des Relais ist die Bewegung, die notwendig ist, damit das Gewicht von den Zungen abgetrennt wird und auf diese Weise den örtlichen, normalerweise geschlossenen Stromkreis, der durch ihn gesteuert wird, unterbricht.
Das in Fig. 3 gezeigte elektrische Netz ist in Resonanz mit zwei Frequenzen, deren Werte von den Charakteristiken der Zungen, von der Masse der Gewichte und von der Frequenzanspreeh-Charakte- ristikkurve abhängen, die mit dem Relais der Fig. 1 und 2 erhalten werden könnte und die in Fig. 4 dargestellt ist, in der die Frequenz F waagrecht dargestellt ist, und in der die Ordinaten die minimale Eingangsleistung darstellt, die an die Relaiswicklung abgegeben werden muss, um die Betätigung der Kontaktvorrichtung zu bewirken. Die Leistung ist verkehrt ausgeführt (d. h. sie nimmt senkrecht von einem ursprünglich bestimmten Wert ab), so dass eine grosse Ordinate eine kleine Leistung darstellt.
Die Kurve wird in bekannter Weise durch Darstellung der Leistung und der Frequenz, bei welcher das Relais wirksam anspricht, erhalten, und es ist zu ersehen, dass zwei Resonanzseheitelwerte erhalten werden, deren Entfernung voneinander vom Grad der Kopplung der zwei Zungen abhängt, die wiederum von der Masse des Gewichtes und bis zu einem gewissen Grad auch von den Charakteristiken der Zungen abhängt.
Die vorstehend beschriebene Relaistype ist besonders in Sprechfrequenzfernsprechanlagen und für Rufanordnungen mit verhältnismässig hoher Frequenz, die auf Trägerstromkreisen für Hochfrequenzfernsprechsysteme arbeiten, verwendbar, weil in solchen Anordnungen infolge des Umstandes, dass der
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Wert der Eingangsleistung ausserordentlich klein und die Frequenz weitgehenden Schwankungen unterworfen ist, das Relais nahe dem Resonanzseheitelwert der Anspreeh-Charakteristikkurve arbeiten wird und als Einzungenrelais nur auf einen verhältnismässig kleinen Frequenzbereich wirksam ansprechen kann, während bei dem der Erfindung entsprechenden Relais der wirksame Frequenzansprechbereich dadurch erhöht wird, dass zwei Resonanzscheitelwerte in einem Frequenzband verwendet werden.
Wenn wir nunmehr die Fig. 5 betrachten, die andere Ausführungsarten der Erfindung zeigen, so sehen wir auf der linken Seite der Fig. 5 das Schaltbild eines Wechselstromrelais, das zwei abgestimmte Zungen 34 und 36 enthält, deren jede an einem Ende starr befestigt ist und die am andern freien Ende mittels einer Stahlfeder 36 mechanisch gekuppelt sind. Die Zunge 35 arbeitet mit einem lose montierten Gewicht zusammen, das eine Kontaktvorrichtung 37 ähnlich wie 24 bildet, die an einem Ende mit einer an dem Träger 39 starr befestigten Öse 38 verbunden ist. Die Zunge 34 wird in ähnlicher Weise wie Zunge 16 der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsart angetrieben und überträgt die Schwingungen über die Feder 36 auf die Zunge 36.
In diesem Falle werden die Frequenzen, bei welchen die Zungen schwingen, von den Charakteristiken der Zungen selbst und von der Charakteristik der Feder 36 sowie bis zu einem gewissen Grad auch von der Masse des Gewichtes abhängen.
Aus einer Betrachtung der Eigenschaften dieses mechanischen Systems ist zu ersehen, dass es
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in welchem die elektrischen Gleichwerte der Zungen wie früher den Induktanzen L und L1, Kapazitäten C und Cl und Widerständen Rund R1 und die elektrischen Gleichwerte des Gewichtes der Induktanz L2 und dem Widerstand R2 entsprechen. In diesem Fall entspricht jedoch der elektrische Gleichwert der durch die Feder 36 gebildeten mechanischen Kopplung der Kapazität C2 parallel mit den elektrischen Gleiehwerten der oberen Feder 36 und des Gewichtes 37.
Bei dieser Ausführungsart wird der mechanische Gleichwert eines Banddurchlassfilterkreises erhalten, der mit zwei Frequenzen im Frequenzband, auf das die Anordnung abgestimmt ist, in Resonanz ist.
In Fig. 6 ist eine stark abweichende Anordnung vorgesehen, mittels deren ein einzelnes Relais in Resonanz mit vier verschiedenen Frequenzen gebracht werden und für jede Frequenz einen andern örtlichen Stromkreis betätigen kann, d. h. das Relais spricht auf vier verschiedene Frequenzbereiche wirksam an, deren jeder von der Charakteristik der einzelnen Zungen und ihrer zugehörigen lose montierten Kontaktvorrichtungen sowie vom Kopplungsgrad des Systems bestimmt wird.
Auf dem linken Teil der Fig. 6, der schematisch die Konstruktion des Relais darstellt, sind vier verschieden abgestimmte Zungen 39, 40, 41, 42 je an einem Ende an einem Träger (nicht dargestellt) befestigt.
Die freien Enden der Zungen sind mechanisch durch ein System von Hebeln 43 gekoppelt, die aus schmalen dünnen Metallstreifen bestehen können, die nächst ihren Rändern reehtwinkelig verdreht sind, so dass sie auf ihrer ganzen Länge starr und an den Enden etwas gedämpft sind, wobei das System wie vorher durch einen einzigen ausbalancierten Antriebsmechanismus angetrieben wird. Jede der Zungen ist an ihrem freien Ende auch mit einem lose eine Kontaktvorrichtung 44 bildenden montierten Gewicht versehen, das mit einem Ende in einer an der Zunge befestigten Öse und mit dem andern Ende in einer in einem Träger 45 fest montierten Hakenöse liegt.
Das elektrische Netz, dem diese Ausführungsart mechanisch gleichwertig ist, ist auf der rechten
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die Widerstände R"R"R"R, den entsprechenden elektrischen Gleichwerten der Zungen und die Widerstände R2 und Induktanzen L2 denen der verschiedenen Gewichte entsprechen.
Aus einer Betrachtung dieser Ausführungsart ist zu ersehen, dass hier ein Relais geschaffen wurde. welches die Kombination von vier Einzungenrelais ist, deren jedes mit einer lose montierten Kontaktvorrichtung zusammenarbeitet und deren jedes einen einzigen Resonanzscheitelwert in einem Band von für das Ansprechen wirksamen Frequenzen gibt, der durch die Charakteristik eines jeden einzelnen Relais bestimmt wird. Die Induktanzen L2 und Widerstände R2, die den elektrischen Gleichwerten der kleinen Gewichte in jeder der Ausführungsarten entsprechen, stellen Gleichstromrelais dar, die bei
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wegungen der Gewichte gesteuert werden, sind so durch den unterhalb eines jeden Relais gezeigten geschlossenen Kontakt dargestellt.
Aus dem Vorgesagten geht hervor, dass die Mittel, durch welche mechanische Gleichwerte verschiedener elektrischer Netze erhalten werden, in denen der Frequenzanspreehbereich eines Wechselstromrelais dadurch vergrössert wird, dass eine Mehrzahl von Resonanzen in einem einzigen Frequenzband verwendet wird, nicht auf die dargestellten Bauarten beschränkt sind, sondern je nach der Anzahl der gewünschten Resonanzen durch jeden Fachmann abgeändert werden können.
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