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Elektrische Schalteinrichtung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung mit einem remanent magnetisierbaren Glied, das zwei stabile Magnetisierungszustände annehmen kann, und einem magnetisch gesteuerten Schalter, der mit dem magnetisierbaren Glied magnetisch gekoppelt ist. Sie befasst sich mit der Aufgabe, Schalt- einrichtungen dieser Art so auszubilden, dass sie auch auf kurze Steuersignale der in der Elektronentech- nik verwendeten Art ansprechen, also eine hohe Ansprechgeschwindigkeit haben. Dabei soll die Schalteinrichtung wirtschaftlich herstellbar und im Betrieb verlässlich sein, so dass sie als Verbindungsglied in elektronisch gesteuerten Durchschaltnetzwerken verwendbar ist, wie z. B, in einer Steuermatrix, von der ein bestimmtes Element durch koinzidierende Koordinaten-Steuersignale ausgewählt werden kann.
Schliesslich soll die Schalteinrichtung nach einer weiteren Zielsetzung der Erfindung selbstverriegelnd sein, so dass das Erfordernis eigener Haltestromkreise entfällt.
Eine gemäss der Erfindung ausgebildete Schalteinrichtung der einleitend angegebenen Art, bei der also ein remanent magnetisierbares Glied mit zwei stabilen Magnetisierungszuständen und ein mit diesem Glied magnetisch gekoppelter Schalter vorgesehen sind, ist im wesentlichen gekennzeichnet durch einen ersten geschlossenen magnetischen Flussweg, der das magnetisierbare Glied und den magnetisch gesteuerten Schalter enthält, und einen zweiten geschlossenen magnetischen Flussweg, der nur das magnetisierbare Glied enthält, wobei eine Steuerwicklungsanordnung vorgesehen ist, die einen Teil des magnetisierbaren Gliedes umschliesst und zwecks Beaufschlagung des ersten bzw. zweiten geschlossenen Flussweges in dem magnetisierbaren Glied den einen der beiden stabilen remanenten Magnetisierungszustände hervorruft.
Besonders zweckmässig ist es, für den magnetischen Schalter einen gekapselten Zungenschalter bekannter Art zu verwenden, der zwei magnetisch betätigbare bewegliche Kontakte aufweist. Zungenschalter dieser Art sind in dem Aufsatz"Development of Reed Switches and Relays" von O. M. Hovgaard et al., Bd. 34, in Bell System Technical Journal, Seiten 309 ff., beschrieben. Im wesentlichen besteht ein solcher Zungenschalter aus zwei flachen Zungen aus magnetischem Material, die als einseitig eingespannte Hebel von den gegenüberliegenden Enden eines verschlossenen Glasgefässes vorragen. Die Zungen überlappen einander und bilden im Überlappungsbereich die Schaltkontakte ; sie wirken also auch direkt als Relaisanker und sprechen auf den magnetischen Fluss an, der durch die Zungen getrieben wird.
Das Material des im Rahmen der Erfindung verwendeten magnetisierbaren Gliedes hat eine derartige Remanenz, dass es nach Aufhören der magnetischen Feldstärke noch eine wesentliche Magnetisierung beibehält. Die Richtung und der Betrag dieser Magnetisierung hängen dabei von der Richtung und vom Betrag der magnetisierenden Feldstärke ab, so dass das Material zwei stabile remanente Magnetisierungszustände annehmen kann. Solche Eigenschaften zeigen Materialien der Ferritklasse, die im Rahmen der Erfindung mit Vorteil verwendet werden. Es ist bekannt, dass die remanenten Magnetisierungszustände eines Ferrits durch Impulse hervorgerufen werden können, deren Dauer in der Grössenordnung einer Mikrosekunde liegt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das magnetisierbare Glied durch eine mit einer Öffnung versehene Platte, vorzugsweise am Ferrit, gebildet. Es ergeben sich dann zwei durch die vorzugsweise langgestreckte Öffnung voneinander getrennte Plattenarme, die an den beiderseitigen Plattenenden miteinander verbunden sind. Diese Ausbildung ermöglicht es, den remanenten Magneti-
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sierungszustand der einzelnen Arme individuell festzulegen. Es können daher im Rahmen der Erfindung die remanenten Magnetisierungszustände der beiden Arme z. B. in gleicher Richtung hervorgerufen werden.
Dabei entstehen an den Enden des bistabil magnetisierbaren Gliedes ungleichnamige Magnetpole, wodurch ein magnetischer Fluss durch den äusseren magnetischen Kreis getrieben wird, der seinerseits ein Schliessen der zugeordneten Schaltkontakte bewirkt. Anderseits können die remanenten Magnetisierungszustände in den beiden Armen auch in entgegengesetzten Richtungen hervorgerufen werden, in welchem Falle ein in dem magnetisierbaren Glied zirkulierender Fluss auftritt und die vorher an den Enden dieses Gliedes vorhandenen magnetischen Pole beseitigt werden. In diesem Zustand, in dem kein äusserer Fluss auf die Schaltungseinrichtung einwirkt, bleiben die Schalt- bzw. Zungenkontakte offen.
Im Bereich des bistabil magnetisierbaren Gliedes sind Leiter angeordnet, welche individuell die re-. manenten Magnetisierungszustände der beiden Arme steuern. An diese Leiter werden kurze Stromimpulse angelegt, die ein magnetisierendes Feld erzeugen und das gewünschte Flussmuster im magnetisierbaren Glied innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls hervorrufen, das wesentlich kürzer ist als die Ansprechzeit des zugeordneten Schalters. Die Schaltkontakte werden sodann in einem nachfolgenden kleinen Zeitintervall entsprechend den Flussbedingungen betätigt, die durch die remanenten Magnetisierungszustände in den beiden Armen des magnetisierbaren Gliedes hervorgerufen worden sind. Diese Flussbedingung bleibt so lange bestehen, bis sie durch einen nachfolgenden Stromimpuls geändert wird.
Die Ansprechzeit des Ferriten ist um so viel kleiner als die Ansprechzeit des zugeordneten Schalters, dass gegebenenfalls die Flussbedingungen in der Schalteinrichtung gemäss der Erfindung mehrmals geändert werden können, bevor die Betätigung des Schalters bewirkt wird. Diese Eigenschaft kann mit Vorteil beispielsweise dazu ausgenutzt werden, den Vorgang der Auswahl eines bestimmten Relais aus einer Relaisgruppe zu vereinfachen, wie das beispielsweise bei Telephonanlagen erforderlich sein kann.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht das bistabil magnetisierbare Glied aus zwei Ferritstäben, welche einerseits an ihren Enden miteinander und anderseits mit den zugeordneten Schaltzungen durch magnetisch permeable Glieder verbunden sind. Die Leiter für die Steuerung der verschiedenen Flüsse in der Schalteinrichtung sind getrennt um die Ferritstäbe gewickelt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zwei Zungenschalter mit zwei Ferritstäben so kombiniert, dass die Schalter gemeinsam durch den Flusszustand in den Stäben gesteuert werden. Die Stäbe und Schalter sind an den entsprechenden Enden durch einen Halter miteinander verbunden, der einerseits elektrisch isolierend, anderseits aber magnetisch permeabel ist. Die erwähnten Eigenschaften des Halters werden durch Verwendung eines plastischen Bindemittels erzielt, in dem sehr feine Partikel eines magnetischen Materials suspendiert sind. Das so erhaltene Gemisch kann in einfacher Weise zu einem Halter geformt werden, mit dem die Stäbe und die Anschlussstücke der Schaltzungen direkt verbunden werden können.
Beim letzterwähnten Ausführungsbeispiel bilden die Steuerleitungen zwei Wicklungen, von denen eine nur um einen der Ferritstäbe, die andere aber um beide Ferritstäbe gewickelt ist. Diese Anordnung ermöglicht es in günstiger Weise, die Schalteinrichtung auf der Basis der Koinzidenz von Koordinatensignalen zu steuern, was besonders in grossen Matrixgruppen erwünscht ist, wie sie gewöhnlich in Durchschaltnetzwerken für Telephonanlagen verwendet werden. Bei einem solchen Steuervorgang wird ein bestimmtes Relais der Matrix durch Anlegen von Signalen an bestimmte Koordinatenleiter der Matrix ausgewählt, u. zw. so, dass nur eines der mit den ausgewählten Koordinatenleitern verbundenen Relais eine hinreichende magnetische Anregung erfährt, um eine Umkehr des remanenten Magnetisierungszustandes zu bewirken.
Bei einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein einziges Ferritglied mit zwei Wicklungen vorgesehen, die getrennt auf verschiedenen Längsabschnitten dieses Gliedes aufgebracht sind. Die Längenabmessung dieses Ferritgliedes ist bezüglich seiner Querabmessungen so gewählt, dass die erwähnten Abschnitte unter dem Einfluss der Magnetfelder, welche von den zugeordneten Wicklungen erzeugt werden, getrennt magnetisiert werden können. Mit den zugeordneten Enden des Ferritstabes sind die Anschlussstücke zweier magnetisierbarer Schaltzungen durch magnetisch permeable Klammern verbunden, die so geformt sind, dass sie den magnetischen Kreis bis zu Punkten hin ausdehnen, die gegenüber der Mitte des Stabes liegen.
Diese magnetisch permeablen Klammern dienen dazu, einen Weg niedriger Reluktanz für den magnetischen Fluss herzustellen ; sie können aus einem beliebigen bekannten Material hoher Permeabilität bestehen.
Da der beschriebene Ferritstab in getrennten Abschnitten individuell magnetisiert werden kann, können die remanenten Magnetisierungszustände in diesen getrennten Abschnitten mit gleichsinniger oder gegensinniger Polarität hervorgerufen werden. Ferner kann der magnetische Zustand des Stabes durch
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Anlegen eines Signalstromes an nur eine der zugeordneten Wicklungen umgekehrt werden. Wenn die Ab- schnitte des Stabes in gleicher Richtung magnetisiert sind, so entstehen an den Enden des Stabes ungleich- namige Magnetpole. Sobald diese Pole hervorgerufen worden sind, wird über den äusseren magnetischen
Kreis, zu dem die Schaltzungen gehören, ein magnetischer Fluss getrieben, der ein Schliessen der Schalt- kontakte bewirkt.
Wenn anderseits die Abschnitte gegensinnig magnetisiert sind, dann treten an den En- den des Stabes gleichnamige Magnetpole auf. In diesem Falle verläuft über die Schalter kein Fluss oder nur ein geringer Fluss und die Schaltkontakte werden daher unter dem Einfluss ihrer federnden Tragglieder geöffnet. Die Öffnung der Schaltkontakte wird durch den Streufluss unterstützt, welcher den Ferritstab in dessen Mittelzone verlässt. Die Kontakte beider Zungenschalter werden gemeinsam gesteuert. Dieses Aus- führungsbeispiel der Erfindung ermöglicht somit die Steuerung von zwei getrennten Stromkreisen durch ein einziges remanent magnetisierbares Glied.
Bei einer abgeänderten Ausführungsform ist nach einem Merkmal der Erfindung in der Mitte des Fer- ritstabes ein seitlich verbreiterter Teil vorgesehen, der die Betätigung der Schalteinrichtung erleichtern soll. Durch diese Abänderung wird ein magnetischer Weg mit einer niedrigen Reluktanz vorgesehen, die kleiner ist als jene, die sonst dem aus der Mitte des Ferritstabes austretenden Streufluss geboten wird. In- folgedessen wird das Öffnen der Schaltkontakte entsprechend erleichtert.
Bei einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein hohler Zylinder aus Ferritmaterial vorge- sehen, der durch magnetisch permeable Glieder mit den Anschlussstücken eines magnetischen Zungen- schalters verbunden ist. Zur Steuerung des Relais durch elektronische Stromimpulse dienen eine Betätigungsspule, die um den Ferritzylinder gewickelt ist, und ein Öffnungsleiter, der entlang der Längsachse des Ferritzylinders durch diesen geführt ist.
Der Ferritzylinder, der aus einem Material besteht, das mehrere remanente Magnetisierungszustände annehmen kann, kann durch kurzdauernde Stromimpulse in der Betätigungswicklung in einen dieser Magnetisierungszustände versetzt werden. Der so hervorgerufene remanente Magnetisierungszustand erzeugt an den beiden Enden des Zylinders ungleichnamige magnetische Pole, die ihrerseits in dem den Zungenschalter einschliessenden Weg einen magnetischen Fluss erzeugen, durch den die Schaltkontakte innerhalb der normalen Ansprechzeit des Schalters geschlossen werden.
Die Schaltkontakte können durch Beseitigung der magnetischen Pole an den Enden des Zylinders ge- öffnet werden. Dies wird nach einem Merkmal der Erfindung durch Durchleiten eines Stromes durch den den Zylinder axial durchsetzenden Öffnungsleiter bewirkt. Ein solcher Strom ruft im Ferrit einen Magnetisierungszustand hervor, der einen magnetischen Fluss erzeugt, welcher den Zylinder quer zu dessen Längsachse umkreist, ohne durch den Schalter zu gehen. Bei diesem Zustand des Ferritzylinders öffnet der Schalter.
Die verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemässenschalters können mitbifilaren Wicklungen ausgestattet sein, so dass jede Wicklungshälfte mit Signalen halber Amplitude beaufschlagt werden kann und so eine Steuerung des Schalters durch koinzidierende Signale ermöglicht wird. Es ist daher klar, dass solche Schalteinrichtungen in Schaltmatrizen verwendbar sind, bei denen die Auswahl eines vorbestimmten Relais auf die bereits erwähnte Weise durch koinzidierende Koordinaten-Steuersignale durchgeführt wird.
Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele von Schalteinrichtungen eingehend erläutert sind. Die Fig. 1A und 1B veranschaulichen schematisch verschiedene magnetische Flusszustände in Bestandteilen der in den Fig. 2,3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele. Die Fig. 2-5 zeigen verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemässer Schalteinrichtungen. Die Fig. 6A und 6B veranschaulichen schematisch verschiedene magnetische Flusszustände bei den in den Fig. 5 und 7 gezeigten Ausführungformen der erfindungsgemässen Schalteinrichtung. Die Fig. 7 und 8 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, und die Fig. 9A und 9B veranschaulichen schliesslich schematisch verschiedene magnetische Flusszustände bei der in Fig. 8 dargestellten Schalteinrichtung.
Die Fig. 1A und 1B zeigen eine von einer Öffnung durchsetzte Platte 1 aus remanent magnetischem Material. Die Pfeile 2 an den gegenüberliegenden Seiten der länglichen Öffnung deuten die Richtung des magnetischen Flusses in der Platte 1 an. In Fig. 1A sind die Pfeile 2 gegensinnig zueinander gerichtet, so dass sie ein Flussmuster ergeben, bei dem der Fluss in einem ringförmigen oder geschlossenen Weg in der Platte 1 verläuft. Dieses Flussmuster erzeugt keine magnetischen Pole an den Enden der Platte 1.
In Fig. 1B weisen die die Magnetisierungszustände der Arme an den gegenüberliegenden Seiten der länglichen Öffnung darstellenden Pfeile 2 in die gleiche Richtung in bezug auf die Längsrichtung der Platte 1. Dieser Flusszustand erzeugt, wie in Fig. 1B angedeutet ist, an den Enden der Platte 1 ungleichnamige
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Pole, weil in der Platte kein Rückflussweg für den durch die Pfeile 2 dargestellten magnetischen Fluss vorhanden ist.
Fig. 2 zeigt eine Platte 1 mit einer länglichen mittleren Öffnung. Mit den beiden Enden der Platte 1 sind zwei magnetisch permeable Glieder 3 verbunden, die einen Zungenschalter 4 mit Anschlussstücken 5 in Lage halten und teilweise umschliessen. Zwischen dem Schalter 4 und der Platte 1 ist ein erstes Paar von-Leitern 6 und 7 hindurchgeführt ; diese Leiter sind in einer Schleife um die Platte 1 gebogen. Ferner ist ein zweites Paar von Leitern 8 und 9 vorhanden, die an gegenüberliegenden Seiten des Schalters 4 die Öffnung der Platte 1 durchsetzen.
Der Zungenschalter 4 spricht auf die magnetischen Zustände der Platte 1 an. Er schliesst, wenn von ungleichnamigen magnetischen Polen an den Enden der Platte 1 ein magnetischer Fluss durch die magnetisch permeablen Glieder 3 und die Anschlussstücke 5 des Schalters getrieben wird. Seine Kontakte öffnen, wenn infolge der Aufhebung der ungleichnamigen magnetischen Pole an den Enden der Platte 1 kein nagnetischer Fluss mehr über die Glieder 3 und die Anschlussstücke 5 verläuft. Demnach werden die Kontakte des Schalters 4 geöffnet, wenn das in Fig. 1A veranschaulichte magnetische Flussmuster hervorgerufen wird, wogegen die Schaltkontakte geschlossen werden, wenn das Flussmuster nach Fig. 1B wirksam ist.
Nach einem Merkmal der Erfindung wird die in Fig. 2 dargestellte Schalteinrichtung durch koinzidierende Ströme gesteuert. Das bei dieser Ausführungsform verwendete Ferritmaterial hat, wie an sich bekannt, eine im wesentlichen rechteckige Hysteresisschleife. Magnetische Felder, die schwächer sind als die Koerzitivkraft des Ferrits, bewirken keine Umkehr seiner remanenten Magnetisierung. Hingegen können an mehrere Steuerwicklungen angelegte koinzidierende Schaltimpulse ein kombiniertes magnetisches Feld erzeugen, welches die Koerzitivkraft überwindet und daher die remanente Magnetisierung des Materials ändert. Bei dieser Ausführungsform werden den Leitern 6 und 7 oder den Leitern 8 und 9 Stromimpulse mit einer vorbestimmten Stärke zugeführt.
Das Schliessen der Kontakte des Schalters 4 erfolgt nur
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Falle wird das in Fig. 1B dargestellte Flussmuster hervorgerufen. In ähnlicher Weise wird das in Fig. 1A veranschaulichte Flussmuster hervorgerufen, indem den Leitern 8 und 9 gleichzeitig Stromimpulse gleicher Polarität zugeführt werden, um die Kontakte des Schalters 4 zu öffnen. Die Zuführung eines Stromimpulses an nur einen der beiden Leiter 6 und 7 oder 8 und 9 oder die Zuführung von Stromimpulsen entgegengesetzter Polarität an diese Leiter beeinflusst den jeweils bestehenden permanenten Magnetisierungszustand der Arme an den gegenüberliegenden Seiten der Platte 1 nicht.
Sobald das magnetische Flussmuster hervorgerufen ist, kann der steuernde Stromimpuls beendet werden. Nachfolgend nimmt der Schalter 4 in seiner normalen Ansprechzeit eine Kontaktstellung ein, die dem in der Platte 1 erzeugten Flussmuster entspricht. Es ist daher leicht ersichtlich, dass bei einer Schalteinrichtung nach der Erfindung die Betätigung eines elektromechanischen Schalters nach Art der Steuerung eines elektronischen Schalters ermöglicht wird.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Schalteinrichtung, bei welcher zwei Stäbe 10 und 11 aus remanent magnetischem Material durch zwei magnetisch permeable Klammern 12 fest miteinander verbunden sind. Zwischen den beiden Stäben 10 und 11 ist mittels der Klammern 12 ein Zungenschalter 4 montiert, der zwei Anschlussstücke 5 hat. In der Hülle des Schalters 4 sind die eingeschlossenen Zungen zu sehen, die mit den Anschlussstücken 5 verbunden sind und einander zur Bildung eines Kontaktpaares überlappen. Um den Stab 11 sind mit verschachtelten Windungen Leiter 14 und 15 und um den Stab 10 in gleicher Weise Leiter 16 und 17 gewickelt.
In den Stäben 10 und 11 der in Fig. 3 gezeigten Schalteinrichtung können einzeln remanente Magnetisierungszustände hervorgerufen werden, die gleich den in den Fig. 1A und lss für die Arme der Platte 1 nach Fig. 2 dargestellten Zuständen sind. Die Umschaltung des remanenten Magnetisierungszustandes eines der Stäbe 10 oder 11 erfordert die gleichzeitige Zuführung eines Stromimpulses mit bestimmter Stärke zu den beiden auf diesem Stab aufgewickelten Spulen. Diese Ausführungsform ermöglicht in gleicher Weise wie die in Fig. 2 dargestellte eine Steuerung durch koinzidierende Ströme.
Die Magnetisierungszustände in den Stäben 10 und 11 der Einrichtung nach Fig. 3 können zunächst durch Zuführung von Stromimpulsen gleicher Polarität zu den Leitern 14,15, 16 und 17 so hervorgerufen werden, dass das in Fig. IA gezeigte Flussmuster entsteht. Dieses Flussmuster entspricht dem Öffnungszu- stand des Relais, weil an den Klammern 12 keine ungleichnamigen Pole auftreten, die den magnetischen Fluss durch den Schalter 4 treiben könnten.
Hierauf kann der remanente Magnetisierungszustand eines der beiden Stäbe 10 oder 11, wie schon beschrieben, umgekehrt werden, um ein Flussmuster nach Fig. 1B hervorzurufen, wodurch an den Enden der Schalteinrichtung ungleichnamige magnetische Pole erzeugt werden,
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die den magnetischen Fluss durch den Schalter 4 treiben, so dass die Kontakte der Zungen 13 geschlossen werden. Die Kontakte können wieder geöffnet werden, indem, wie schon beschrieben, der remanente
Magnetisierungszustand in einem der beiden Stäbe 10 oder 11 umgeschaltet wird, so dass wieder ein ma- gnetisches Flussmuster nach Fig. 1A entsteht.
Sobald also einmal die anfänglichen remanenten Magnetisierungszustände der Stäbe 10 und 11 erzeugt worden sind, kann die vollständige weitere Steuerung der Schalteinrichtung durch Anlegen eines Impulses an nur einen Stab durchgeführt werden. So kann z. S. der remanente Magnetisierungszustand des Stabes 10 unverändert bleiben, während der Magnetisierungszustand des Stabes 11 abwechselnd umgeschaltet werden kann, um den Schalter 4 zu schliessen bzw. zu öffnen.
Die in Fig. 3 gezeigte besondere Ausführungsform ist zwar in Verbindung mit koinzidierenden Strom- signalen beschrieben worden, doch ist eine derartige Steuerung nicht erforderlich. Es können vielmehr einander zugeordnete Wicklungen, z. B. 16 und 17, in geeigneter Weise in Reihe geschaltet werden, so dass sie eine einzige Wicklung auf dem Stab 10 bilden, mittels welcher der remanente Magnetisie- rungszustand des Stabes 10 durch Einfaehsignale gesteuert werden kann.
Weiters können gegenüberliegende Steuerwicklungen in Reihe geschaltet werden, um eine Steuerung beider Stäbe 10 und 11 mittels koinzidierender Steuerimpulse durch Anlegen nur eines Paares von Steuer- impulsen zu erreichen. Hiezu kann die Wicklung 14 mit der Wicklung 16 und die Wicklung 15 mit der
Wicklung 17 in Reihe geschaltet werden. Im Rahmen der Erfindung können die Steuerwicklungen auch noch auf andere Weise angeordnet und kombiniert werden.
Fig. 4 veranschaulicht ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schalteinrichtung, bei der zwei Zungenschalter gesteuert werden. Fig. 4 zeigt zwei Ferritstäbe 20 und 21, die zwischen zwei
Scheiben 22 und 23 eingespannt sind. Zwischen den Scheiben 22 und 23 sind neben den Stäben 20 und 21 ferner zwei Zungenschalter 24 montiert, von denen jeder Anschlussstücke 25 aufweist, welche durch die Scheiben 22,23 hindurchragen. Eine Wicklung 26 umschliesst beide Stäbe 20 und 21 gemeinsam, eine weitere Wicklung 27 ist nur um den Stab 21 gewickelt.
Bei dieser besonderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Schalteinrichtung können die Schalter 24 durch koinzidierende Stromimpulse geschlossen und durch Beaufschlagung nur einer einzigen Wicklung geöffnet werden. Anfänglich wird zur Vorbereitung der Schalteinrichtung für den Gebrauch ein starker"Formierungsstrom"durch die Wicklung 26 geschickt. Dieser Strom bewirkt eine weitgehende magnetische Sättigung der Ferritstäbe 20 und 21 und erzeugt magnetische Flussrichtungen entsprechend dem in Fig. 1B dargestellten Zustand, bei dem die Schalter geschlossen werden. Nach dieser Vorbereitung bleibt der remanente Magnetisierungszustand des Stabes 20 durch weitere Schalterbetätigungen unbeeinflusst.
Beim normalen Betrieb der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform der Erfindung werden die Schalter 25 geöffnet, indem durch die Wicklung 27 ein Strom mit solcher Richtung und Stärke geleitet wird, dass der remanente Magnetisierungszustand des Stabes 21 umgekehrt wird. Dies schafft einen Flusszustand der in Fig. 1A dargestellten Art, wobei der Fluss die beiden Stäbe in gegensinnigen Richtungen durchsetzt und sich unter Umgehung der Schalter 25 über die Scheiben 22 und 23 zwischen den beiden Stäben schliesst.
Das Schliessen der Schaltkontakte wird durch koinzidierende Impulsströme bewirkt, die den Wicklungen 26 und 27 gleichzeitig zugeführt werden. Jeder dieser Ströme ist für sich allein nicht stark genug, um die Magnetisierung des Stabes 21 umzukehren. Das kombinierte magnetische Feld beider koinzidierender Ströme kehrt hingegen den magnetischen Zustand des Stabes 21 um und stelltdadurch wieder das Flussmuster nach Fig. 1B her, wobei die Schalter 25 betätigt werden. Da der Strom, welcher in den die beiden Stäbe 20 und 21 umschliessenden Wicklungen fliesst, ein magnetisches Feld erzeugt, das gleiche Richtung wie der im Stab vorhandene remanente Magnetisierungszustand hat, besteht die einzige Wirkung auf den Stab 20 darin, dass dieser stärker gesättigt wird.
Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform der Erfindung wird durch ihre Anpassungsfähigkeit an den Betrieb mit koinzidierenden Koordinaten-Stromimpulsen geboten. Hiezu können viele solcher Schalteinrichtungen in einer Matrix vereinigt werden, um ein Schaltnetzwerk zu bilden. Die Wicklungen 26 der Relais einer bestimmten Spalte der Matrix können mit einer vertikalen Steuerleitung in Reihe geschaltet werden, und analog können auch die Wicklungen 27 der Relais einer bestimmten Zeile der Matrix mit einer horizontalen Steuerleitung in Reihe geschaltet werden. Es kann dann ein bestimmtes Relais der Matrix durch Zuführung von Stromimpulsen zu der dieses Relais enthaltenden horizontalen und vertikalen Steuerleitung betätigt werden. Hiedurch wird nur dieses Relais betätigt, wogegen der Zustand der übrigen Relais der Matrix unbeeinflusst bleibt.
Bei einer in Fig. 5 dargestellten weiteren besonderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Schalteinrichtung trägt ein Stab 31 aus einem Material, das zwei stabile remanente Magnetisierungszustände
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annehmen kann und vorteilhafterweise ein Ferrit ist, zwei getrennte Wicklungen 32, 33, die an verschiedenen Längsabschnitten des Stabes angeordnet sind. Längs des Stabes 31 sind an gegenüberliegenden Seiten desselben zwei Zungenschalter 34 angeordnet, deren Anschlussstücke 36 von Traggliedern 35 an den beiden Enden des Stabes 31 festgehalten werden. Zur gegenseitigen elektrischen Isolierung der Anschlussstücke 36 sind nicht dargestellte kleine Isolierhülsen für die isolierte Durchführung der Anschlussstücke durch die Tragglieder 35 vorgesehen.
Die Tragglieder 35 bestehen aus einem magnetisch permeablen Material und bilden einen Weg mit niedriger Reluktanz für den magnetischen Fluss.
Die Zungenschalter sprechen auf den sie durchsetzenden magnetischen Fluss an, der von ungleichnamigen magnetischen Polen hervorgerufen wird, welche bei einem bestimmten Magnetisierungszustand des Ferritstabes an dessen Enden auftreten. Bei Fehlen solcher magnetischer Aussenpole wird kein Fluss durch die Schalter 34 getrieben und die Kontakte werden freigegeben, d. h. sie öffnen.
Die Länge des Stabes 31 ist im Verhältnis zu seinen Breitenabmessungen so gewählt, dass die Erregung nur einer der Wicklungen 32 oder 33 den remanenten Magnetisierungszustand des von der jeweils andern Wicklung umschlossenen Abschnittes des Stabes 31 nicht beeinflusst. Diese Wirkungsweise wird durch die Glieder 35 begünstigt, die seitlich um die Einrichtung herumgebogen sind und einen Flussweg mit niedriger Reluktanz für den Streufluss bilden, der in der Mitte des Stabes 31 ein-bzw. austritt. Auf diese Weise entspricht der Stab tatsächlich zwei einzelnen Magneten, die Ende an Ende liegen und einzeln durch die zugeordneten Wicklungen 32 bzw. 33 gesteuert werden.
Diese Wirkungsweise wird durch eine Abänderung noch weiter verstärkt, die in Fig. 7 veranschaulicht ist, in welcher die der Fig. 5 entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 5 bezeichnet sind. Fig. 7 zeigt die in Fig. 5 dargestellte Einrichtung in Draufsicht, wobei aber die Form des Stabes 31 abgeändert ist. Gemäss Fig. 7 hat der Stab in seinem Mittelabschnitt seitliche Ansätze 39. Durch diese Formgebung wird, wenn sich die Einrichtung im Öffnungszustand befindet, die Reluktanz der Wege für den Streufluss herabgesetzt, wodurch die Umkehrung des remanenten Magnetisierungszustandes nur eines Abschnittes des Stabes durch Erregung nur einer einzigen Wicklung erleichtert wird.
Fig. 6A veranschaulicht jenen magnetischen Zustand des Stabes 31, bei dem die durch Pfeile 37 an-
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remanenten Magnetisierungszustände der aneinanderschliessenden Abschnitte des Stabesergeben, wie angedeutet, an den Enden des Stabes magnetische Aussenpole. Bei den angedeuteten Ma- gnetisierungszuständen wird daher ein magnetischer Fluss von den magnetischen Aussenpolen des Stabes 31 durch die magnetisch permeablen Klammern 35 und die Schalter 34 getrieben, der die Schaltkontakte schliesst. Da beide Schalter 34 in parallelen magnetischen Kreisen mit dem Stab 31 liegen, werden sie gleichzeitig betätigt.
Nach Fig. 6B sind die durch die Pfeile 37 angedeuteten Magnetisierungszustände der entsprechenden
Abschnitte des Stabes 31 einander entgegengerichtet. In diesem Falle haben die magnetischen Pole an den
Enden des Stabes 31 gleiche Polarität. Infolgedessen bewirken die in Fig. 6B dargestellten Magnetisie- rungszustände die Öffnung der Kontakte des Schalters 34, da in diesen Kontakten gleichnamige magneti- sche Pole hervorgerufen werden, so dass sie sich gegenseitig abstossen.
Auf diese Weise kann nach der Erfindung ein Mehrkontaktrelais ausgebildet werden, das auf elektronische Impulse anspricht. In Fig. 5 sind zwei Schalter 34 in einer durch den Stab 31 verlaufenden Ebene angedeutet. Zu dieser Anordnung können weitere Paare von Schaltern beigefügt werden, die in andern durch den Stab 31 gehenden Ebenen liegen, um die Anzahl der durch die Magnetisierungszustände dieses
Stabes gesteuerten Kontakte zu erhöhen.
Es soll ferner darauf hingewiesen werden, dass auch diese Ausführungsform der erfindungsgemässen Schalteinrichtung für die Steuerung durch koinzidierende Steuerimpulse ausgebildet werden kann. Zu diesem Zweck wird jede der Wicklungen 32 und 33 durch zwei Wicklungen ersetzt, und die Stärke der Stromimpulse in diesen Wicklungen wird so eingeregelt, dass das von jeder einzelnen Wicklung erzeugte magnetische Feld zur Umkehrung der remanenten Magnetisierung des der betreffenden Wicklung zugeordneten Abschnittes des Stabes 31 nicht ausreicht, dass aber das von zwei Wicklungen erzeugte kombinierte Feld stark genug ist, um die remanente Magnetisierung des zugeordneten Stababschnittes umzuschalten. Auf diese Weise kann in einer Matrix die Auswahl eines bestimmten Relais durch koinzidierende Stromimpulse erzielt werden.
Die beschriebene Schalteinrichtung kann ferner durch selektive Änderung des remanenten Magnetisierungszustandes nur eines Abschnittes des Ferritstabes 31 gesteuert werden. Hiezu wird zunächst im zweiten Abschnitt des Ferritstabes ein bestimmter remanenter Magnetisierungszustand frei gewählt. Nachher können, da bei der Erfindung der Magnetisierungszustand in diesem zweiten Abschnitt durch Umkehren des
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gesteuert werden kann, wie sie bisher nur zur Steuerung von rein elektronischen Einrichtungen anwendbar war.
Ausserdem ist es im Hinblick darauf, dass die Ansprechzeit der mechanischen Schaltkontakte sehr viel länger ist als die Ansprechzeit der erfindungsgemäss verwendeten magnetisch remanenten Elemente, möglich, die Magnetisierungszustände dieser Elemente mehrmals rasch umzukehren, bevor die Kontaktstellung beeinflusst wird. Diese Eigenschaft kann in Telephonschaltnetzwerken und in Informationsspeicherkreisen ausgenutzt werden, bei denen die Erfindung mit Vorteil anwendbar ist.
Die beschriebenenAusführungsformen sollen nur den Grundgedanken der Erfindung erläutern und können im Rahmen des Erfindungsgedankens in Einzelheiten noch verschiedenartig abgewandelt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrische Schalteinrichtung mit einem remanent magnetisierbaren Glied, das zwei stabile Magnetisierungszustände annehmen kann, und einem magnetisch gesteuerten Schalter, der mit dem magnetisierbaren Glied magnetisch gekoppelt ist, gekennzeichnet durch einen ersten geschlossenen magnetischen Flussweg (Fig. 1B, 6A und 9A), der das magnetisierbare Glied (1, 10-11, 20-21,31, 41) und den magnetisch gesteuerten Schalter (4,24, 34,42) enthält, und einen zweiten geschlossenen magnetischen
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ordnung (6-9,26-27, 14-17,32-33, 46-47) vorgesehen ist, die einen Teil des magnetisierbaren Gliedes umschliesst und zwecks Beaufschlagung des ersten bzw. zweiten geschlossenen Flussweges in dem magnetsierbaren Glied den einen der beiden stabilen remanenten Magnetisierungszustände hervorruft.