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Die Erfindung betrifft ein statisches Relais, das in einem Arbeitskreis liegt und aus einem Arbeitszweig aus einem durch Lichteinwirkung anregbaren, lichtempfindlichen Schaltelement und einer Lichtquelle, vorzugsweise einer Entladungslampe wie einem Neonlämpchen in Serie besteht, welche nach Zündung die Leitfähigkeit des lichtempfindlichen Schaltelements beeinflusst.
Für bestimmte Anwendungsfälle ist es wünschenswert, ein statisches Relais zur Verfügung zu haben, das auf die Frequenz oder die Erregungshöhe in Abhängigkeit von der Zeit anspricht. Beispielsweise kann es in einem automatischen Messgerät (Zähler)-Fernablesesystem unter Verwendung einer Telephonanlage wünschenswert sein, ein Relais zur Kopplung eines Antwortsenders, d. h. eines Sender-Empfängers, der nach
Empfang des zugehörigen Abfragebefehls automatisch identifizierbare Signale aussendet, an Telephonleitungen auf den Empfang einer vorbestimmten Erregung hin, zur Verfügung zu haben, wobei das Relais jedoch nicht auf
Klingel- und Wählsignale, die von verhältnismässig höherer Spannung aber kürzerer Zeitdauer sind, ansprechen soll.
Hiebei kann es weiterhin wünschenswert sein, statische Relais vorzusehen, die auf vorgegebene Frequenzbereiche oder die übertragung geringer Energiemengen ansprechen.
Es sind bereits kontaktlose Schalter bekannt, die aus einer Serienschaltung von elektrischleuchtendem Element und strahlungsempfindlichem Widerstand, mit optischer Kopplung bestehen. Dieses bistabile Element wird entweder elektrisch oder optisch zur Lageänderung angeregt. In beiden Fällen ist also ein getrennter
Steuerkreis erforderlich. Weiter erfolgt der Schaltbefehl durch einen mechanischen Taster.
Zum Stand der Technik zählt ferner ein mittels Relais schaltbarer Kreis, bei dem der Widerstand einer Photozelle durch Beleuchten geändert wird. Der Steuerkreis wird durch einen Schalter von Hand aus betätigt und enthält als Lichtquelle eine Entladungslampe, der ein Kondensator parallel liegt.
Weiters ist ein Schalter bekannt, der eine spannungsmässig regelbare Lampe im Nebenschluss zu einem Photoelement aufweist. Eine einmalige fixe Einstellung bewirkt das Ansprechen auf bestimmte Spannungswerte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein statisches Relais zu schaffen, das auf Grösse und/oder Zeit einer Erregung anspricht, welches Speichereigenschaften aufweist, das einen verhältnismässig hohen Wechsel- und Gleichspannungswiderstand im ausgeschalteten und relativ niedrigen Wechsel- und Gleichspannungswiderstand im eingeschalteten Zustand aufweist und das zweiseitig gerichtet ist. Es ist Ziel der Erfindung einen statischen Schaltkreis anzugeben, der frequenzabhängig ist und durch übertragung verhältnismässig geringer Energie aktiviert wird.
Diese Aufgabe wird bei einem statischen Relais der eingangs erläuterten Art dadurch gelöst, dass der Serienschaltung aus Lichtquelle und dem lichtempfindlichen Schaltelement ein Spannungsteiler parallel liegt, der ein energiespeicherndes Element enthält, das der Lichtquelle parallel liegt, wobei der Abgriff des Spannungsteilers über einen Widerstand am Verbindungspunkt zwischen Lichtquelle und lichtempfindlichem Schaltelement liegt, und die Ladespannung des energiespeichernden Elements bei nicht angeregtem lichtempfindlichen Schaltelement unterhalb und bei angeregtem lichtempfindlichen Schaltelement nach erfolgter Aufladung oberhalb der Zündschwelle der Energiequelle liegt, deren Zündenergie somit aus der Speicherenergie des energiespeichernden Elements aufgebracht ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Ansprechen des Arbeitszweiges durch das energiespeichernde Element verzögerbar. Dies ist besonders dann von Bedeutung, wenn einzelne Vorgänge hintereinander eingeschaltet werden sollen. Es ist weiters für die Ansteuerung des Relais von Vorteil, wenn die Aufladung des energiespeichernden Elements durch ein innerhalb eines vorbestimmten Grössenbereiches von beispielsweise Spannung oder Frequenz liegendes Signal an den Relais-Anschlussklemmen erfolgt. Um eine exakte Ansteuerung zu erreichen und ein zufälliges Schalten zu verhindern ist es zweckmässig, wenn das energiespeichernde Element aus Kapazitäten aufgebaut ist, die die Lichtquelle zünden, wenn die anliegende Frequenz in einem Bereich unterhalb einer vorbestimmten Frequenz liegt.
Ist aber eine hohe Steuerfrequenz erwünscht, dann ist zielführend, wenn das energiespeichernde Element aus Induktivitäten aufgebaut ist, deren Spannung frequenzabhängig ist und die Kondensatoren zugeführt werden, und die Zündung der Lichtquelle bei entsprechend hoher Eingangssignalfrequenz durch die auf den Kondensatoren gespeicherte Energie erfolgt.
Weitere Vorteile der Erfindung werden an Hand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert.
Es zeigt Fig. l in schematischer Darstellung eine Fern-Zähler-Ableseanlage mit einem statischen Relais gemäss der Erfindung, Fig. 2 einen auf hohe Frequenzen ansprechenden Schaltkreis und Fig. 3 einen auf Band-Frequenz ansprechenden Schaltkreis.
In Fig. l ist schematisch eine automatische Messgeräte(Zähler)-Fernableseanlage dargestellt, in der ein statisches Relais--10--gemäss der Erfindung Verwendung findet. Diese Schaltung weist einen Kodierer --11-- auf, der einerseits mechanisch mit dem abzulesenden Zählgerät--12--und anderseits mit Telephonleitungen--13--eines Verbrauchers über das statische Relais --10-- gekoppelt ist.
Zusätzlich ist ein Abfragesender--15--in einer Telephonzentrale--16--mit der Telephonleitung--13--über einen Leitungswähler--17--und einen Fernauslöser--18--sowie verschiedenen nicht dargestellten, an sich bekannten Telephonausrüstungsgegenständen verbunden.
Die Einzelheiten des Kodierer des Zählers--12--, des Abfragesenders --15--, des Leitungswählers--17--und des Fernauslösesenders--18--bilden keinen Teil der Erfindung und sind
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--17-- undRelais --10-- betätigt, wodurch der Kodierer --11-- betätigt und an die Telephonleitung-13-- gekoppelt wird.
Der Kodierer--11--liefert kodierte Informationen bezüglich der Registrierung des Zählgerätes--12--zum Abfragesender--15--. Beispielsweise kann der Kodierer einen (nicht dargestellten) Oszillator aufweisen, dessen Parameter in Abhängigkeit vom Zählstand des Zählers geändert werden, wodurch in Übereinstimmung mit der Ablesung des Zählgerätes --12-- unterschiedliche Tonsignale auf die Telephonleitung --13-- gegeben werden.
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Die Photozelle-PC-kann beispielsweise aus Selen oder Kadmiumsulfid bestehen, das unbeleuchtet einen verhältnismässig hohen Widerstand aufweist und einen verhältnismässig niedrigen Widerstand, wenn es beleuchtet wird.
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dass das statische Relais--10--nicht in Betrieb bzw. ausgeschaltet ist, wobei die Anschlussklemmen--20 und 21-- einen geöffneten Schalter bilden.
Hohe Telephon-Wähl- und/oder Klingel-Impulsspannungen, die im Bereich von 400 V liegen können, sind
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- -10-- erforderliche Höhe aufzuladen.
Wenn der Fernauslösesender--18--betätigt wird, liegt eine Spannung von ungefähr 200 V an den Leitungen-13--. Dadurch wird die Kapazität --10-- in ausreichendem Masse aufgeladen, um die
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begrenzt. Wenn die Erregung genügend hoch angestiegen ist, so dass die Kondensatorspannung die Zündspannung der Glimmlampe--N--erreicht, liefert der Entladungsstrom des Kondensators--C--die Energie, mit der die Lampe anfänglich die Photozelle-PC-anleuchtet. Dies senkt wieder den Widerstand der Photozelle --PC--, so dass der Erregerstrom ausreicht, die Photozellen-Lampen-Schaltung in ihrem leitenden bzw. eingeschalteten Zustand zu halten.
Wenn die Quellen-Erregerspannung unterbrochen wird, reicht die Spannung nicht aus, die Glimmlampe - in gezündetem Zustand zu halten, so dass sie aufhört zu leiten, wodurch die auf die Photozelle - gerichtete Strahlung unterbrochen wird. Dies wieder bringt die Photozelle --PC-- von ihrem Zustand niedrigen Widerstands in ihren Zustand hohen Widerstands, wodurch die Anschlussklemmen--20 und 21--in den Zustand eines offenen Schalters versetzt werden.
Da der Widerstand--Rl--keinen Laststrom führt, kann er verhältnismässig gross ausgebildet sein, so dass der Kondensator --C-- verhältnismässig klein und damit kostengünstig sein kann. Der Kondensator--C-muss lediglich gross genug sein, eine Ladung ausreichend um die Lampe--N--in leitendem Zustand zu halten und zwischen deren Zünd-und Löschspannung genügend lang speichern zu können, um die Photozelle --PC-von ihrem Zustand hohen Widerstands in ihren Zustand niedrigen Widerstands umzuschalten. Sobald dies erfolgt ist, hält der Ruhestrom zwischen den Anschlussklemmen--20 und 21--die Neonlampe--N--leitend.
Es muss hinzugefügt werden, dass das Relais --10-- nicht nur mit Gleichspannung, wie bisher beschrieben wurde, sondern ebensogut auch mit Wechselspannung betrieben werden kann. Es muss ferner hinzugefügt werden, dass das Relais-10-bistabil ist, da es einen hohen Wechselstrom- und Gleichstromwiderstand aufweist, wenn es in ausgeschaltetem Zustand ist und einen niedrigeren Wechselstromund Gleichstromwiderstand, wenn es in eingeschaltetem Zustand ist.
Darüber hinaus spricht das Relais --10-- auf Grösse und Zeitdauer der Erregerspannung an, so dass weder hohe kurzzeitige Spannungen, noch geringe aber andauernde Erregung das Relais --10-- einschalten. Die Zeitunterscheidungs-Charakteristik des Relais--10--lässt es zu, dass die Zündspannung der Glimmlampe
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- N--niedriger sein kann, als die Spitzen von Wechselspannungseinschwing oder Gleichstrom-Impulsen, die zwischen den Anschlussklemmen--20 und 21-auftreten können, ohne dass das Relais --10-- eingeschaltet wird. Es muss ferner noch hinzugefügt werden, dass das erfindungsgemässe Relais --10-- zweiseitig gerichtet ist,
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unterhalb einer bestimmten Höhe an.
In Fig. 2 ist ein abgeändertes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt, das auf Frequenzen oberhalb einer vorbestimmten Höhe anspricht. Hiebei sind ein Widerstand--R3--, eine
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Reihegeschaltet. Ein Entladungswiderstand-R5-ist parallel zum Kondensator --C3-- geschaltet, und ein vierter Widerstand--R6-und eine Diode--Dl-sind zwischen dem Verbindungspunkt --33-- des Widerstandes--R3--und der Induktivität --L1-- und dem Verbindungspunkt--34--zwischen dem Kondensator --C3-- und des Widerstandes --R4-- geschaltet. Es muss hinzugefügt werden, dass die Spitzenspannung an der Induktivität--Ll--direkt von der Frequenz abhängt, und diese Spannung liegt auch an dem Kondensator--C3--an.
Wenn die Eingangssignalfrequenz hoch genug ist, reicht die in den Kondensatoren-C2 und C3-- gespeicherte Energie aus, die Lampe-N-zu zünden und in ihrem leitenden Zustand zu erhalten, wodurch die Photozelle--PC-geschaltet wird.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das auf Frequenzen innerhalb eines vorbestimmten Bandes anspricht. Diese Schaltung ist ähnlich der in Fig. 2 dargestellten, mit der Ausnahme, dass
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an dem Schwingkreis--L2 und C4--anliegende Spannung, die auch an dem Kondensator--C3--anliegt, wenn sie zu der des Kondensators --C2-- hinzuaddiert wird, genügend hoch, um die Lampe-N-zu zünden.
Es wurde festgestellt, dass mit der Schaltung gemäss Fig. 3 die Lampe-N-und die Photozelle-PC-- mit der geringen Energiemenge von 1 mW/sec geschaltet werden können, vorausgesetzt, dass die Kondensatoren - C2 und C3-anfangs nur in einem solchen Mass aufgeladen sind, dass sie die Schaltung nicht auslösen können. Dies ist deshalb wichtig, weil in vielen Anwendungsfällen, wie z. B. in Telephonanlagen, die zulässige Energieübertragung auf solche Werte begrenzt ist.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Statisches Relais, das in einem Arbeitskreis liegt und aus einem Arbeitszweig aus einem durch Lichteinwirkung anregbaren, lichtempfindlichen Schaltelement und einer Lichtquelle, vorzugsweise einer Entladungslampe wie einem Neonlämpchen in Serie besteht, welche nach Zündung die Leitfühigkeit des
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dassLichtquelle (N) und dem lichtempfindlichen Schaltelement (PC) ein Spannungsteiler (rut, C) parallel liegt, der ein energiespeicherndes Element (C) enthält, das der Lichtquelle parallel liegt, wobei der Abgriff des Spannungsteilers über einen Widerstand (R2) am Verbindungspunkt zwischen Lichtquelle und lichtempfindlichem Schaltelement liegt,
und die Ladespannung des energiespeichernden Elements bei nicht angeregtem lichtempfindlichen Schaltelement unterhalb und bei angeregtem lichtempfindlichem Schaltelement nach erfolgter Aufladung oberhalb der Zündschwelle der Energiequelle liegt, deren Zündenergie somit aus der Speicherenergie des energiespeichernden Elements aufgebracht ist.
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