Einrichtung mit einem hin- und herbewegten Teil zur Umwandlung von mechanischen in elektrische Impulse. Es ist bekannt, hin- und hergehende Be wegungen mittels harmonischer Schwing systeme und einer harmonischen Erregung zu erzielen. Solche Systeme sind durch eine Reihe von Eigenschaften ausgezeichnet: 1. Resonanz: Stimmt die Erregerfrequenz mit der Eigenfrequenz des Systems überein, so tritt eine sehr grosse Schwingungsweite auf.
2. Eigenfrequenz und Dämpfung bestim men die Phasenlage der erzwungenen Schwin gung. Im Resonanzgebiet ist die Phasenlage von der Dämpfung sehr stark abhängig.
Bei Verwendung solcher Systeme zum An trieb von Kontaktsystemen, z. B. in Gleich richtern, wirkt die Phasenabhängigkeit von der Dämpfung sehr störend, weil ja hierdurch die ausser der Frequenzgleichheit noch erforder liche Zeitgenauigkeit des Stellmomentes ver loren geht.
Die Eigenschaft harmonischer Schwingun gen, eine amplitudenunabhängige Frequenz zu besitzen, ist zwar für Zeitmessgeräte sehr wert voll wegen der grossen Zeitgenauigkeit infolge der Unabhängigkeit von dem Amplitudenwert; für Gleich- und Umrichter lässt sie sich jedoch nicht ausnützen, da die Stellmomente sich mit der Amplitudenänderung verschieben.
Im Gegensatz zu harmonischen Schwing systemen weist die erfindungsgemässe Ein richtung, zur Umwandlung von mechanischen in elektrische Impulse in rhythmischer Folge einen hin- und herbewegten Teil auf, der unter dem Einfluss von ir, Richtung auf die 1Vlittelstellung wirkenden Kräften steht, deren Grösse mindestens von einem bestimmten Zeit punkt an mit dem gesamten Ausschlag mehr als proportional zunimmt.
Soweit hierbei zur Aufrechterhaltung der Bewegung noch eine zusätzliche Erregung erforderlich ist, so ist es von Vorteil, diese nur durch Kräfte erfolgen zu lassen, die in der unmittelbaren Nähe der Umkehrlage auf den bewegten.Teil einwirken. Zur Veranschaulichung des Grundgedan kens der Erfindung wird im folgenden als erstes Beispiel ein vereinfachtes System zur Erzeugung solcher Schwingungen beschrieben.
Dieses verkörpert einen Grenzfall, bei dein der bewegliche Teil über eine vollkommen freie Wegstrecke bewegt wird, und wobei die in Richtung auf die Mittelstellung wirken den Kräfte durch die Reaktionskraft zweier elastisch nur sehr schwach federnder Anschläge gebildet wird. Mit besonderem Vorteil kann die Grösse der Bewegungsimpulse gleichfalls in eine mehr als proportionale Abhängigkeit von der Schwingungsweite gestellt werden. Bei einer solchen Anordnung stellen sich prak tisch konstante Amplituden ein; dabei hat das System keine ausgesprochene Eigenfrequenz und dabei auch keine ausgesprochene Reso nanz, was unter Umständen einen wesentlichen Vorteil bedeutet.
Die Reaktionskraft der federn den Teile nimmt hierbei mit der Grösse ihrer Durchbiegung zu, so dass also die auf die Mittelstellung wirkenden Kräfte vom Zeitpunkt des Aufprallens des beweglichen Teils auf die Anschläge an mehr als proportional zu dem gesamten Ausschlag zunehmen.
Der Umstand, dass die etwa erforderliche Erregung nur im Bereich der Umkehrstellung auf den bewegten Teil einwirkt, stellt gleich falls einen Gegensatz zur bekannten harmo nischen Erregung dar. Bei der harmonischen Erregung ist der Impuls über die ganze Zeit verteilt und seine Dauer eine halbe Schwin gungsdauer lang, worauf er in seiner Richtung wechselt. Durch die lange Dauer des Impulses wird beim harmonischen System eine leichte Veränderlichkeit der Phasenlage bedingt.
Zunächst sei angenommen, dass das System ungedämpft arbeitet, und zwar unter beson deren Anfangsbedingungen. Stimmt der Zeit punkt des ersten Impulses, der auf beliebige \,eise, zum Beispiel elektromagnetisch, gege ben werden kann, mit dem Zeitpunkt der Reflexion am Endanschlag genau überein, dann ist der Impuls wirluungslos, weil er zur Zeit der Bewegungsumkehr eintritt und weil er nur die kurze Zeit des Stossvorganges noch etwas- verkürzt.
Vor der Bewegungsumkehr beschleunigt er zwar die Masse, nach der Bewegungsunikelir verzögert er sie jedoch in gleichem Mahe wieder. Arbeit wird hierdurch in das schwingende System nicht hinein gebracht, was ja auch der Annahme ent spricht, dass das System voraussetzungsgemäss ungedämpft arbeiten soll. Bei jeder Reflexion tritt dasselbe ein.
Wird nun das System gedämpft, also innerhalb des freien Weges die Bewegungs energie erm#ässigt, so folgt daraus eine Ge- schwindigkeitsverniinderung, aber auch eine Zeitverzögerung. Ein Impuls - da er ja zeit genau gegeben wird - kommt demnach relativ früher zur Wirkung, als die Reflexion am Anschlag eintritt. Daher kann der Impuls eine Beschleunigung der bewegten Masse be wirken und Arbeit leisten, also zum Beispiel die durch die Dämpfung entzogene Energie ersetzen.
Eilt dagegen zum Beispiel infolge einer Störung die Masse vor, so wird der Impuls erst nach der Reflexion gegeben. Die Folge ist eine Verzögerung der schwingenden blasse durch den Impuls. Aus diesen Überlegungen erkennt inan die starke Abhängigkeit der Wirkung des Impulses von einer etwaigen zeitlichen Verschiebung zwischen dem Zeit punkt des Impulses und dem Zeitpunkt der Bewegungsumkehr; er wirkt immer solcher Zeitverschiebung entgegen.
Diese Abhängigkeit bewirkt eine ausser- ordentlich feste Kopplung zwischen den Im- i pulsen und der Reflexion. Es lässt sich also dadurch praktisch eine ausserordentlich weit gehende zeitliche Übereinstimmung zwischen Impuls und Reflexion erreichen, sowohl bei grosser wie auch bei kleiner Energie.
Eine weitere sehr wichtige Eigenschaft nichtharnioniseher Systeme, die sich im vor liegenden Beispiel ganz besonders ausgeprägt zeigt, ist die, dali nicht nur die grösste Aus lenkung bei der Reflexion eintritt, sondern f beliebige kleinere Auslenkungen ebenfalls zeit genau durchlaufen werden, und zwar wegen der Konstanz der Amplitude und der Kon stanz der Geschwindigkeit, die beide unab- hängig von der Grösse der Dämpfung und von dem Leistungsumsatz sind.
Gerade diese Eigenschaft ist für Kontakt apparate, bei denen während der Periode eine Zeitlang Kontakte geschlossen sein sollen, von besonderer Bedeutung: Für die praktische Ausführung kann man von diesem als Grenzbeispiel angenommenen System weitgehend abweichen. So kann man zum Beispiel wenn die Ansprüche an die Zeit genauigkeit kleiner gestellt werden, auch ein weniger ausgesprochen reflektierendes System, das auch mit einem mehr oder weniger ver=. waschenen Impuls arbeitet, verwenden.
Unter Umständen kann es zweckmässig sein, eine Dämpfung anzuordnen. Eine solche Dämpfung liegt aber - wenn auch in geringem Umfange - in der Unvollkommenheit jeder Reflexion, die zu diesem Zwecke auch bewusst gesteigert werden kann.- Mit besonderem Vor=- teil kann der bewegliche Teil praktisch, eigen schwingungsfrei geführt werden.
In der Zeichnung sind verschiedene Aus führungsmöglichkeiten für die Erfindung sche matisch dargestellt. In Fig. 1 wird der hin- und herbewegte Körper durch eine Kugel 1 dargestellt, die zwischen zwei Anschlägen 2.
und 3 beweglich ist und an einem Fortsatz 4 einen Kontakt trägt, der mit zwei Gegen kontakten 5 und 6 abwechselnd: in Berührung- kommt: Die Kugel wird hierbei zunächst durch eine äussere nicht gezeichnete Kraft gegen den Anschlag 2 geworfen, worauf sie, sofern die Energieverluste durch: zusätzliche Kräfte beispielsweise durch auf die Anschläge 2 und 3 ausgeübte Impulse gedeckt werden, in Be wegung bleibt. In Fig. 2 ist eine ähnliche Anordnung dargestellt, bei der die Bewegung der hin- und hergehenden Masse 1 ausserdem noch unter dem Ein-Russ einer Feder 7 steht.
Eine solche Feder kann, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, derart ausgebildet werden, dass ihre Kraft mit dem Ausschlag von der Nullage mehr als proportional zunimmt, was beispiels weise dadurch erreicht werden kann, dass sich einzelne Gänge der Feder nach und nach an einen Anschlag 8 anlegen.
In Fig. 4, in der die Anschläge 2 und 3 nicht gezeichnet sind, ist mit 9 ein Wandler bezeichnet, der aus einer Gleichstromquelle 10 bis nahe an die Sättigungsgrenze vormagneti siert ist. und von. der Wechselstromquelle 11 erregt wird, derart, dass in einem. Magnet system 12, das- auf, einen als Anker 13 aus gebildeten Träger. der hin- und hergehenden Mässe 1 einwirkt, entsprechend den Strom spitzen kurzzeitige- magnetische Impulse aus geübt werden.
Durch Veränderung der Na- gnetisierung kann hierbei die Phasenlage der Impulse in Bezug auf den Wechselstrom. ver schoben werden. In Fig: 5 ist eine Ausfüh rungsform gezeigt, bei der die Anschläge 2 und 3 zu einem uhrankerähnlichen System 14 vereinigt sind, das um eine Achse 15 schwenk bar gelagert ist und mit einem Anker 13 ver bunden ist, der von einem Magnetsystem 12 angezogen wird. Auf diese Weise- ist es mög lich, zu bestimmter Zeit den Anschlägen einen Bewegungsimpuls aufzudrücken und dadurch das.
System in Gang zu halten. Eine andere Ausführungsform ist in Fig. 6. dargestellt. Hierbei ist die. hin- und hergehende Masse 1 zwischen Anschlägen 2 und 3 angeordnet, deren Träger als Magnetanker 13 ausgebildet sind, so dass durch Erregung des Elektro magneten 12 im erforderlichen Augenblick dem Anschlag die zur Impulsgabe erforder liche Bewegung aufgedrückt werden kann.. Ein praktisches: Beispiel erhält man beispiels weise dadurch, dass man das: Ausführungs beispiel nach Fig. 6 als.
Gleichrichter vor- wendet. In diesem Fall ist an die von dem Teil 1 nach oben führende Leitung zunächst der Gleichstromverbraucher anzuschliessen, der seinerseits wieder mit der Mittelanzapfung des Wechselstromtransformators verbunden wird, während die beiden äussern Enden der Transformatorwicklung mit den Kontakten 2 und 3 verbunden werden.
Auf diese Weise wird durch die rhythmische Kontaktgabe er reicht, dass in dem Verbraucher nur Gleich strom fliesst. In Fig. 7 ist eine Ausführungs form gezeigt, bei der die hin- und herbewegte Masse 1 von einer Saite 16 getragen wird, die ihrerseits mit Hilfe eines Magneten 12 verschieden gespannt werden kann, derart, dass die Rückzugskräfte durch den als Saite ausgebildeten Kraftspeicher ausgeübt werden, dem durch rhythmische"Änderung der Vorspan- nung die erforderliche Charakteristik aufge drückt wird.