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Einrichtung zur akustischen Fernsteuerung, insbesondere für
Spielzeuge
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Erfindungständen, dass sich die Stromimpulse zu einem hallen Mittelwert summieren können, und zur Betätigung des Relais nur eine geringe Spannungsdifferenz bleibt. Der Doppelhebel hingegen besitzt durch seine beiden Arme ein verhältnismässig grosses axiales Trägheitsmoment, vollführt dementsprechend langsame Eigenschwingungen und unterbricht den Stromkreis während langer Zeitintervalle. Seine Auflagekraft kann so reguliert werden, dass der notwendige Kontaktdruck gerade noch gewährleistet ist, und die Schwingung der Membran kaum behindert wird.
Ausserdem wird die Funktion und die Empfindlichkeit des Gerätes auch durch eine eventuelle Schrägstellung des Gerätes gegen die Horizontale nicht beeinträchtigt, da eine Änderung des Kontaktdruckes bzw. der Rückführkraft nur mit dem Cosinus des Neigungswinkels erfolgt, und daher bis zu 30 Winkelgraden kaum in Erscheinung tritt.
Die Stromführung erfolgt über Bügel, Lager, Hebel, Koataktspitze, Kontaktknopf, Membran und Membranfassung, die Spitze S und der Knopf K bestehen dabei zweckmässig aus geeignetem Kontaktmaterial, z. B. Silber.
Wie Fig. 5 zeigt, liegt der Kontakthebel H in der Ruhelage auf der Membran M auf. Der Stromkreis ist geschlossen und daher hält der in Reihe geschaltete Relaismagnet R seinen Anker A fest. Während der Erregung (Fig. 6) wird der Hebel zunächst in Richtung der Schwingbewegung beschleunigt und von der Membran abgestossen. Er vollführt eine Pendeldrehung und unterbricht während dieser Zeit den Ruhestrom, wodurch der Relaisanker abfällt. Je nach Grösse seines Trägheitsmomentes, der Lagerreibung und der Rückführkraft, kehrt nun der Hebel mehr oder weniger rasch (etwa nach 1/10 sec) wieder in seine Ausgangslage zurück. Dadurch wird der Stromkreis geschlossen, jedoch nur für die Dauer von höchstens einer ganzen Membranschwingung (1/1000 sec bei einer Tonfrequenz von 1000 Hertz), da die folgende Abwärtsbewegung bereits den nächsten Stoss hervorruft.
Nach Pausen von je 1/10 sec entstehen somit Stromimpulse von jeweils 1/1000 sec Dauer, die jedoch bei Verwendung träger Relaisanker praktisch bedeutungslos sind, so dass der Anker während der ganzen Zeitdauer der Erregung abgehoben bleibt. Die Grösse vorliegender Werte ist für jede Entfernung vom Sender und für jede erzeugte Lautstärke nahezu konstant und gewährleistet dadurch stets ein sicheres Ansprechen des Ankers. Dieser hält nun den Arbeitsstromkreis geschlossen und betätigt so die verschiedensten mechanischen oder auch optischen Einrichtungen ; z. B. einfache Steuermagnete St, Kinematikgetriebe von Automobil- und Schiffsmodellen oder Signallampe.
Für obige Schaltung kann jedes negativ arbeitende, träge Magnetrelais verwendet werden, doch ist es zweckmässig, ein solches mit möglichst hohem Eigenwiderstand zu wählen, um den Stromverbrauch niedrig zu halten. Besonders bewährt haben sich Relais mit drehbarem permanentmagnetischen Anker.
Diese können trotz kleinster Ausmasse bis zu einer Mindeststromaufnahme von 2 Milliampère konstruiert werden, ohne dabei hohe Anforderungen an die feinmechanische Fertigung zu stellen.
Die während des Unterbrechungsvorganges in der Relaisspule entstehenden Selbstinduktionsströme müssen entweder von Widerständen, oder von Kondensatoren, oder von einer Kombination aus beiden aufgenommen werden, um Funkenbildungen und Verschweissungen an der Kontaktstelle zu vermeiden. Am einfachsten erweist sich ein zum Relais parallelgeschalteter Widerstand mit einer Ohmzahl von der Grö- ssenordnung des doppelten Relaiswiderstandes. Die Funkenbildung wird dadurch bei nur 50% zusätzlichem Stromverbrauch auf ein unschädliches Mass herabgemindert.
Kommt dem Stromverbrauch nur untergeordnete Bedeutung zu, so ist es auch durchaus möglich, an Stelle der Relaisspule direkt die Spule eines kräftigen Arbeitsmagneten in den Membranströmkreis zu legen, wobei allerdings die nun auftretenden starken Induktionsströme von entsprechend stark dimensionierten Widerständen und Kondensatoren aufgenommen werden müssen.
Naturgemäss reagiert der subtile Kontaktmechanismus nicht nur auf die vom Sendeton hervorgerufenen Schwingungen, sondern überhaupt auf alle Vibrationen und Stösse, denen das Gehäuse und die Membran ausgesetzt sind. Es ist daher notwendig, Gehäuse und Störquelle, so gut wie möglich, durch Dämpfungsunterlagen gegeneinander zu isolieren.
AlsSchallsender dient am besten eine Lippenpfeife, deren Tonhöhe durch einen verschiebbaren Kolben verändert werden kann. Ein aufgesetzter Trichter reflektiert die Wellen vornehmlich in die gewünschte Richtung. Bei Verwendung verhältnismässig dicker und langer Pfeifenröhren, erhält man tiefe, angenehm empfundene Signaltöne, und der Frequenz entsprechende grosse und empfindliche Membrane.
Für eine eingespannte Stahlmembran von 0, 1 mm Dicke und 40 mm Durchmesser, wird als Richtwert für die Eigenfrequenz etWa 1000 Hertz angenommen. Diese Schwingung entsteht in einer 80 mmlangenröhre.
Die Reichweite ist von der konstruktiven Ausbildung des Empfangsgerätes, von der Intensität des Signaltones und von der Umgebung des Senders und Empfängers abhängig. In geschlossenen Räumen sind die Schallverluste infolge Reflexion so gering, dass bei obig beschriebener Anordnung und Membrangrösse praktisch jede beliebige Entfernung überbrückt werden kann. Im Freien ist eine exakte Steuerung bei stark
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absorbierendem Gelände (Gras, Gebüsch, Bäume) auf etwa 20 m bei glattem Gelände (Wasserflächen) auf etwa 50 m gewährleistet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur akustischen Fernsteuerung, insbesondere von Spielzeugen, bei der ein beweglicher Kontakt, von einer schwingenden Membran in bestimmtem Rhythmus abgestossen wird und einen Relaisstromkrefs periodisch unterbricht, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Kontakt als ein um eine horizontale Achse leicht drehbarer doppelarmiger Hebel (H) ausgebildet ist, der im Ruhezustand durch geringen Gewichtsunterschied der beiden Hebelseiten an der Membran (M) anliegt und der bei Erregung der Membran durch Schallwellen so langsame Eigenschwingungen ausführt und damit den Relaisstromkreis während so grosser Zeitintervalle unterbricht, dass das Relais (R) praktisch stromlos ist.