Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromechanischen Schalter mit in einem Schaltergehäuse untergebrachten, wahlweise zwischen einer Ein- und einer Aus-Stellung beweglichem Schaltelement mit zugehörigen Schaltkontakten und einem gegen Federkraft zum Umschalten des Schaltelementes bewegbaren Druckknopf, sowie mit einer Einrichtung zur Fernbetätigung des Schalters.
In der elektrischen Installationstechnik, insbesondere der Hausinstallationstechnik, besteht heute vermehrt das Bedürfnis, Schalter nebst der normalen Handbetätigung zusätzlich auch fernzusteuern.
Solche fernsteuerbaren Schalter bestehen im wesentlichen aus einer Empfangs- und einer Schalt-Einheit sowie dem üblichen Druckknopf für die Handbetätigung.
Die fernsteuerbaren Schalter sollen etwa die gleichen Anforderungen erfüllen wie übliche Installationsschalter, d.h. beispielsweise eine Nennschaltleistung von 10 A bei 220 V mit einem Kontaktluftspalt von über 3 mm aufweisen. Ausgangspunkt zur Erfüllung dieser Bedingungen ist ein an sich bekannter elektromechanischer Schalter. Zur ferngesteuerten Betätigung eines solchen Schalters wird neben einem Fernsteuerempfänger heute zusätzlich ein elektrisch-mechanischer Wandler benötigt. Dieses bekannte Prinzip wird in Fig. 1 der Zeichnung veranschaulicht.
Elektrisch-mechanische Wandler sind heute üblicherweise nach dem Prinzip des Elektromagneten (Relais, Schrittschalter, Elektro-Motor), des Bimetalls oder des Piezo-Effektes aufgebaut. Diese Ausgangselemente haben den Nachteil, dass man kippartige und grössere lineare Bewegungen zur Betätigung des Schalters bei mindestens 3 mm Kontaktabstand nur mit relativ grossem Aufwand erzeugen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, für einen elektromechanischen Schalter der eingangs definierten Art eine einfachere und dennoch sichere und wirksame Einrichtung zu dessen Fernbetätigung zu schaffen.
Diese Aufgabe wurde bei einem solchen Schalter erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Fernbetätigungsmittel aus wenigstens einem direkt oder indirekt auf das Schaltelement einwirkenden Memorymetall-Element, ferner einem Steuersignale empfangenden Empfänger und einer von letzterem ansteuerbaren, zur kurzzeitigen Zufuhr eines elektrischen Wärmestromes zum Memorymetall-Element ausgebildeten Schaltung bestehen.
Das Memorymetall-Element besteht dabei zweckmässigerweise aus einer vorzugsweise mehrfach gebogenen bzw. geschlauften Saite aus Memorymetall.
Bei einem erfindungsgemässen Schalter mit einem als Schaltwippe ausgebildeten Schaltelement, mit welchem der federbelastete Druckknopf zusammenwirkt, ist der Aufbau vorzugsweise so ausgestaltet, dass das Memorymetall-Element mit der Schaltklinke des Druckknopfes zusammenwirkt, um bei sich durch Wärmestromzufuhr vorübergehend verformendem Memorymetall-Element den Druckknopf gegen die Federkraft zu bewegen und die mit dem Druckknopf zusammenwirkende Schaltwippe von der einen in die andere Stellung umzuschalten.
Zweckmässigerweise ist der Schalter so gebaut, dass die Schaltung zur kurzzeitigen Zufuhr eines Wärmestromes zum Memorymetall-Element einen Kondensator enthält, dessen Energie sich nach entsprechender Betätigung in das Memorymetall-Element entlädt.
Vorzugsweise ist die Memorymetall-Saite zwischen zwei vorzugsweise als Stromanschlüsse ausgebildeten Endbefestigungspunkten über eine Vielzahl von Umlenkpunkten zu den Angriffspunkten am Druckknopf oder der Schaltwippe geführt. Damit wird die Saite verlängert und erhöht somit den wirksamen Verstellweg.
Nachstehend sei zuerst das technische bzw. physikalische Grundprinzip des Memorymetall-Effektes kurz noch etwas näher erläutert:
Das Memorymetall ist ein Werkstoff mit aussergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften.
Verbiegt man ein Blech aus Memorymetall unterhalb einer kritischen Umwandlungstemperatur Tu und erwärmt es anschliessend über Tu, so nimmt dieses Memory-Blech wieder seine ursprüngliche Form an. Dies wird in Fig. 2 der Zeichnung veranschaulicht.
Folgende Begriffe und Namen findet man im Zusammenhang mit Memorymetall:
- Formgedächtnis Legierungen
- Memory Alloy
- Shape Memory Effect
Der "Shape Memory Effect" wurde erstmals im Jahre 1932 bei Au-Cd, In-Ti und Cu-Zn Legierungen entdeckt. Eine eingehendere Untersuchung dieser Materialien erfolgte jedoch erst in den fünfziger Jahren. Heute kennt man ungefähr 20 verschiedene Formgedächtnis-Legierungen, die meist von Übergangsmetallen gebildet werden. Allerdings werden hiervon nur wenige aufgrund ihrer sonstigen mechanischen Eigenschaften in den Anwendungen benutzt. Einen "Shape Memory Effect" beobachtet man auch bei einigen Polymeren. Für praktische Anwendungen sind aber diese Stoffe wegen ihrer geringen Rückstellspannung eher ungeeignet.
Das Prinzip des Formgedächtnisses vieler Memory-Legierungen wird schon seit einigen Jahren in der Medi zin, Raumfahrt, Sicherheitstechnik und bei thermo-mechanischen Niederenergie-Konvertern eingesetzt.
Die physikalischen und mikroskopischen Ursachen des "Shape Memory Effects" sind bislang nur in Ansätzen und bruchstückhaft bekannt. Es sei an dieser Stelle nicht näher auf diese Physik eingetreten.
Zum Shape Memory Effekt ist folgendes zu sagen:
Normalerweise zeigen die Marmem-Legierungen (martensitic memory) ihr Formgedächtnis immer nur in einer Richtung, nur die Austenitform ist programmiert. Allerdings kann diese gespeicherte Form durch Deformation in der Austenitphase auch umprogrammiert werden.
Einwegeffekt (siehe Fig. 3)
Ein Memory-Streifen wird innerhalb des reversiblen Verformungsbereiches durch eine äussere Kraft verbogen. Fig. 3(a)-3(b).
Bei Erwärmen dieses verbogenen Memory-Elementes über eine definierte Sprungtemperatur Tu nimmt dieser Streifen ruckartig wieder seine ursprüngliche Form an. Fig. 3(c)-3(d).
Auch nach Abkühlen des Elementes behält es seine ursprüngliche Form. Diese Rückbeugung in die ursprüngliche Form kann für mechanische Arbeit genutzt werden.
Zweiwegeffekt (siehe Fig. 4)
Beim Zweiwegformgedächtniseffekt erfolgt eine ruckartige Formänderung in zwei Richtungen, allein durch Variation der Temperatur des Memorymetallstabes.
Der Stab nimmt durch Erwärmung von einigen Grad Kelvin über die Sprungtemperatur As seine Hochtemperaturform ein. Eine anschliessende Abkühlung auf Ms führt zu einer "Erinnerung" an seine Tieftemperaturform.
Der Betrag einer möglichen Formänderung ist beim Zweiwegeffekt etwas kleiner als beim Einwegeffekt. Die Hysterese kann je nach Bedarf für die Anwendung zwischen sehr wenigen und über 100 Grad Kelvin konditioniert werden.
Wird eine besonders grosse Formänderung beim Zweiwegeffekt benötigt, kann man auch mit einer konstruktiven Lösung den Einwegeffekt mit einer Rückholfeder anwenden. Dies wird in der Literatur auch mit Zweiweg-Verhalten bezeichnet.
Von besonderer Bedeutung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist der Einwegeffekt:
Der Memory-Einweg-Effekt erscheint bei einer Phasentransformation von Metall-Legierungen wie z.B. Nickel-Titan. Durch thermische Energie-Zufuhr erfolgt eine Umwandlung des Kristallgefüges "Martensit" zum Gefüge "Austenit" bereits bei ca. 80 DEG C. Diese Umwandlung des Kristallgefüges bewirkt eine Volumenänderung des Memorymetalls, mit der somit eine Linearbewegung erzeugt werden kann.
Sein wesentlicher Vorteil liegt darin, dass mit relativ wenig Steuerenergie z.B. auf einen Memorymetalldraht eine im Vergleich zum Elektromagneten grosse lineare Bewegung bei konstant hoher Kraft erzeugt werden kann. Die Energieumwandlung elektrisch-mechanisch geschieht beim Memorymetall-Effekt unter einem relativ guten Wirkungsgrad. Dies ermöglicht dichtere Bauweise für den elektrisch-mechanischen Energieumwandler.
Die relativ langsam ablaufende Reaktion im speziellen bei der nachfolgenden Abkühlphase ist als Nachteil zu betrachten. Um diese Zeit möglichst kurzzuhalten, ist es wichtig, dass der Memorymetalldraht eine grosse Oberfläche zur Abkühlung hat. Er soll möglichst dünn sein.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen noch etwas näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 die schematische Darstellung eines bekannten fernbetätigbaren Schalters;
Fig. 2 das Prinzip des Shape Memory Effektes;
Fig. 3 rein schematisch den sogenannten Einwegeffekt,
Fig. 4 rein schematisch den sogenannten Zweiwegeffekt;
Fig. 5 eine Frontansicht, teilweise im Schnitt, eines Schalters nach der Erfindung;
Fig. 6 den Schalter nach Fig. 4, teilweise im Schnitt, von der Seite;
Fig. 7 eine Unteransicht, mit entfernter Bodenplatte des Schalters nach Fig. 4;
Fig. 8a und Fig. 8b eine prinzipielle elektrische Schaltung bei einem erfindungsgemäss ausgebildeten Schalter, und
Fig. 9a und Fig. 9b den schematischen Aufbau einer Variante eines erfindungsgemässen Schalters.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt, wie bereits erwähnt, einen fernbetätigbaren Schalter konventioneller Bauart. Neben dem eigentlichen, auch von Hand betätigbaren Schalter A üblicher Konstruktion mit Druckknopf B ist ein Empfänger C für Fernsteuersignale (drahtlos übermittelte Steuersignale) und diesem nachgeschaltet ein elektrischmechanischer Wandler D vorgesehen, welcher die Steuersignale mechanisch auf den Schalter A überträgt.
Fig. 2 illustriert schematisch das Prinzip des Shape Memory Effektes bei der Umwandlung des Kristallgefüges von Martensit zu Austenit. Die näheren Erklärungen hinzu sind weiter oben abgegeben.
Fig. 3 illustriert den Einwegeffekt rein schematisch. Ein Memorymetall-Element (z.B. Draht) wird innerhalb des reversiblen Verformungsbereiches durch eine äussere Kraft verbogen (Fig. 3(a) und 3(b)). Bei Erwärmung über eine definierte Sprungtemperatur Tu nimmt das Element ruckartig wieder seine ursprüngliche Form an (Fig. 3(c) und 3(d)). Auch nach Abkühlung des Elementes behält dieses seine ursprüngliche Form. Dieser Effekt wird für mechanische Arbeit genutzt.
Fig. 4 illustriert schematisch den Zweiwegeffekt, wie dieser weiter oben beschrieben wurde. Da hier die Formänderung etwas geringer ausfällt als beim Einwegeffekt, wird vorzugsweise bei der erfindungsgemässen Anwendung ein Element mit Einwegeffekt eingesetzt.
Nachstehend wird anhand der Fig. 5-7 ein praktisches Ausführungsbeispiel eines fernbetätigbaren Schalters näher beschrieben.
Die Zeichnung zeigt einen Schalter mit Schaltergehäuse 1, einer Schaltwippe 2 mit Schaltkontakten 2a, 2b sowie Gegenkontakten 3, 3 min (mit nicht dargestellten Steckklemmen). Ferner weist der Schalter eine an sich bekannte Umschaltkippmoment-Feder 4, einen Wippenträger 5, eine Schaltklinke 6 mit zugehörigem Druckknopf 7 und Druckknopffeder 8 auf.
Das hier zur Fernbetätigung zur Anwendung kommende Memorymetall-Element ist eine Saite 9, welche zwischen zwei elektrischen Anschlüssen 11 über eine Mehrzahl von Umlenkbolzen 10 am Druckknopf 7 angekoppelt ist. Die Anschlüsse 11 dienen der vorübergehenden Stromzufuhr zum Aufheizen der Saite 9.
Zur ferngesteuerten Betätigung wird die Saite 9 elektrisch widerstandsbeheizt, wobei sich die Saite 9 aufgrund des geschilderten Memorymetall-Effektes zusammenzieht, was dank der Ankoppelung der Saite 9 am Druckknopf 7 eine Linearbewegung des Druckknopfes 7 und damit ein Umschalten des Schalters bewirkt.
Die Saite 9 wird sich nach Unterbrechung des elektrischen Wärmestromes wieder abkühlen und aufgrund des Memoryeffektes und der Rückstellkraft der Druckknopffeder 8 wieder in die ursprüngliche Position zurückdehnen. Wie noch gezeigt wird, stammt die für das vorübergehende Aufheizen der Saite 9 (und damit für das rasche Zusammenziehen der Saite 9) benötigte Energie vorzugsweise aus einem elektrischen Kondensator.
Zur Vermeidung von Wärmeverlusten an den Umlenk- und Koppelpunkten wird an diesen Stellen vorzugsweise wärmeisolierendes Material mit möglichst geringem Reibungskoeffizienten verwendet.
Anhand der Fig. 8a und 8b, welche einen erfindungsgemässen Schalter mit einem geeigneten, zugehörigen elektrischen Schaltschema zeigen, wird der Ablauf einer Fernbetätigung beschrieben:
Wie Fig. 8a zeigt, stösst die Druckknopffeder 12 die geschlaufte Memorymetall-Saite 13 in kaltem Zustand in eine überstreckte Form. In kaltem Zustand ist diese Saite weich und elastisch und lässt sich somit gut verformen. Der Druckknopf 14 befindet sich in Ruheposition.
Nach Ansteuern der elektrischen Einheit 15, z.B. über eine Fernsteuerung, wird die Saite 13 mittels Stromdurchfluss auf ca. 85 DEG C erwärmt. Damit dieses Erwärmen möglichst rasch und dosiert erfolgt, bewährt sich der Einsatz eines elektrischen Kondensators 16 zur Energiespeicherung. Durch die Erwärmung erfolgt eine Umwandlung des Kristallgefüges vom Martensit zu Austenit. Als Folge dieser Umwandlung zieht sich die Memorymetall-Saite 13 zusammen. Da diese Saite 13 mit dem Druckknopf 14 verbunden ist, bewegt sich somit auch dieser, welcher wiederum über die Wippe den Schalter 17 betätigt. Der Druckknopf 14 befindet sich in Aktivposition, wie Fig. 8b zeigt.
Sobald sich der Druckknopf 14 in dieser Aktivposition befindet und sich der Strom aus dem Kondensator 16 über die Saite 13 entladen hat, fliesst kein Strom mehr. Die Saite 13 kann sich wieder abkühlen. Es erfolgt wiederum eine Kristallumwandlung von Austenit zu Martensit. Die Saite 13 wird wieder weich und elastisch und wird von der Druckknopffeder 12 wieder in die Ausgangs position gestreckt. Der Druckknopf 14 befindet sich somit wieder in der Ruheposition gemäss Fig. 8a.
Die Zufuhr des Wärmestromes vom elektrisch aufgeladenen Kondensator 16 erfolgt durch Fernsteuerung, welche durch Steuersignale die Schalter 18, 19 betätigt (der Schalter 18 wird geöffnet und der Schalter 19 geschlossen, wie Fig. 8b zeigt; die Rückführung der Schalter 18, 19 in die Ausgangsposition gemäss Fig. 8a erfolgt nach Entladung des Kondensators 16 wiederum durch Fernsteuerung). Der Kondensator wird anschliessend mit elektrischer Energie wieder aufgeladen, um für einen nächsten Schaltvorgang bereit zu sein. Die elektrische Energie kann z.B. über Gleichrichter (nicht gezeigt) ab den Anschlussklemmen der zu schaltenden Niederspannung entnommen werden.
Fig. 9a und 9b zeigen noch eine mögliche Variante eines fernbetätigbaren Schalters. Dieser ist im Prinzip gleich aufgebaut wie der Schalter nach Fig. 5-7, d.h. er weist ein Gehäuse 1, eine Schaltwippe 2, Gegenkontakte 3, eine Schaltklinke 6 mit zugehörigem Druckknopf 7 und Memorymetall-Elemente 9, 9 min auf. Der Unterschied zur weiter oben beschriebenen Ausführungsform liegt darin, dass das Memorymetall-Element hier nicht als Draht, sondern in Form von zwei Lamellen 9, 9 min vorgesehen ist. Der grundsätzliche Funktionsablauf bleibt derselbe.
Selbstverständlich sind noch andere Formen von Memorymetall-Elementen denkbar, die hier nicht näher erläutert werden.
The present invention relates to an electromechanical switch with a switch element accommodated in a switch housing, optionally between an on and an off position, with associated switch contacts and a push button that can be moved against spring force to switch the switch element, and with a device for remote actuation of the switch.
In electrical installation technology, in particular house installation technology, there is now an increasing need to remotely control switches in addition to normal manual operation.
Such remote-controlled switches consist essentially of a receiving and a switching unit and the usual push button for manual operation.
The remote controllable switches should meet approximately the same requirements as conventional installation switches, i.e. For example, have a rated switching capacity of 10 A at 220 V with a contact air gap of over 3 mm. The starting point for fulfilling these conditions is an electromechanical switch which is known per se. To operate such a switch remotely, an electrical-mechanical converter is also required in addition to a remote control receiver. This known principle is illustrated in Fig. 1 of the drawing.
Electromechanical transducers are usually built today on the principle of the electromagnet (relay, step switch, electric motor), the bimetal or the piezo effect. The disadvantage of these output elements is that tilting and larger linear movements for actuating the switch with a contact spacing of at least 3 mm can only be produced with relatively great effort.
The object of the present invention was therefore to provide a simpler, yet safe and effective device for remote actuation of an electromechanical switch of the type defined in the introduction.
This object was achieved in such a switch according to the invention in that the remote actuating means are formed from at least one memory metal element acting directly or indirectly on the switching element, furthermore a receiver receiving control signals and a controllable by the latter, for the brief supply of an electrical heat flow to the memory metal element Circuit exist.
The memory metal element expediently consists of a memory metal string that is preferably bent or looped multiple times.
In the case of a switch according to the invention with a switching element designed as a rocker switch, with which the spring-loaded push button interacts, the structure is preferably designed such that the memory metal element interacts with the pawl of the push button in order to counteract the push button against the memory metal element which is temporarily deformed by the supply of heat to move the spring force and to switch the rocker which interacts with the push button from one position to the other.
The switch is expediently constructed in such a way that the circuit for briefly supplying a heat flow to the memory metal element contains a capacitor, the energy of which is discharged into the memory metal element after appropriate actuation.
The memory metal string is preferably guided between two end attachment points, which are preferably designed as power connections, via a plurality of deflection points to the points of attack on the push button or the rocker switch. This extends the string and thus increases the effective adjustment range.
The technical or physical basic principle of the memory metal effect is first briefly explained below:
The memory metal is a material with exceptional mechanical properties.
If you bend a sheet of memory metal below a critical transition temperature Tu and then heat it over Tu, this memory sheet will return to its original shape. This is illustrated in Figure 2 of the drawing.
The following terms and names can be found in connection with memory metal:
- shape memory alloys
- Memory Alloy
- Shape memory effect
The "Shape Memory Effect" was first discovered in 1932 in Au-Cd, In-Ti and Cu-Zn alloys. However, a more detailed examination of these materials only took place in the 1950s. Today about 20 different shape memory alloys are known, which are mostly formed by transition metals. However, only a few of these are used in the applications due to their other mechanical properties. A "shape memory effect" is also observed with some polymers. However, these materials are rather unsuitable for practical applications because of their low restoring voltage.
The principle of the shape memory of many memory alloys has been used in medicine, space travel, security technology and in thermo-mechanical low-energy converters for several years.
The physical and microscopic causes of the "shape memory effects" are so far only partially known. This physics was not discussed in more detail at this point.
The following can be said about the shape memory effect:
Normally, the marble alloys (martensitic memory) only show their shape memory in one direction, only the austenite shape is programmed. However, this stored form can also be reprogrammed by deformation in the austenite phase.
One-way effect (see Fig. 3)
A memory strip is bent by an external force within the reversible deformation area. Fig. 3 (a) -3 (b).
When this bent memory element is heated above a defined crack temperature Tu, this strip suddenly returns to its original shape. Fig. 3 (c) -3 (d).
Even after the element has cooled, it retains its original shape. This refraction into the original shape can be used for mechanical work.
Two-way effect (see Fig. 4)
With the two-way shape memory effect, the shape changes suddenly in two directions, simply by varying the temperature of the memory metal rod.
The rod assumes its high temperature form by heating a few degrees Kelvin above the transition temperature As. Subsequent cooling to Ms leads to a "memory" of its low temperature shape.
The amount of a possible shape change is slightly smaller with the two-way effect than with the one-way effect. The hysteresis can be conditioned between very few and over 100 degrees Kelvin for the application.
If a particularly large change in shape is required for the two-way effect, the one-way effect with a return spring can also be used with a constructive solution. This is also referred to in the literature as two-way behavior.
The one-way effect is of particular importance in connection with the present invention:
The memory one-way effect appears during a phase transformation of metal alloys such as Nickel titanium. The supply of thermal energy converts the "martensite" crystal structure to the "austenite" structure at around 80 ° C. This transformation of the crystal structure causes a change in the volume of the memory metal, with which a linear movement can thus be generated.
Its main advantage is that with relatively little control energy, e.g. on a memory metal wire, a large linear movement can be generated at constant high force compared to the electromagnet. The electrical-mechanical energy conversion takes place with a relatively good efficiency in the memory metal effect. This enables a denser design for the electrical-mechanical energy converter.
The relatively slow reaction, especially in the subsequent cooling phase, is to be regarded as a disadvantage. In order to keep this time as short as possible, it is important that the memory metal wire has a large surface for cooling. It should be as thin as possible.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. It shows:
Figure 1 is a schematic representation of a known remote-controlled switch.
2 shows the principle of the shape memory effect;
3 purely schematically the so-called one-way effect,
Fig. 4 purely schematically the so-called two-way effect;
Figure 5 is a front view, partly in section, of a switch according to the invention.
6 shows the switch according to FIG. 4, partly in section, from the side;
Fig. 7 is a bottom view, with the bottom plate of the switch of Fig. 4 removed;
8a and 8b show a basic electrical circuit in a switch designed according to the invention, and
9a and 9b show the schematic structure of a variant of a switch according to the invention.
Fig. 1 of the drawing shows, as already mentioned, a remote-controlled switch of conventional design. In addition to the actual, also manually operable, switch A of conventional design with pushbutton B, a receiver C for remote control signals (wirelessly transmitted control signals) and, downstream of this, an electromechanical converter D are provided, which mechanically transmits the control signals to switch A.
2 schematically illustrates the principle of the shape memory effect in the transformation of the crystal structure from martensite to austenite. The more detailed explanations are given above.
Fig. 3 illustrates the one-way effect purely schematically. A memory metal element (e.g. wire) is bent within the reversible deformation area by an external force (Fig. 3 (a) and 3 (b)). When heated above a defined transition temperature Tu, the element suddenly returns to its original shape (FIGS. 3 (c) and 3 (d)). Even after the element has cooled, it retains its original shape. This effect is used for mechanical work.
Fig. 4 schematically illustrates the two-way effect as described above. Since the change in shape here is somewhat less than with the one-way effect, an element with a one-way effect is preferably used in the application according to the invention.
A practical embodiment of a remotely operated switch is described in more detail below with reference to FIGS. 5-7.
The drawing shows a switch with switch housing 1, a rocker switch 2 with switch contacts 2a, 2b and mating contacts 3, 3 min (with plug terminals, not shown). Furthermore, the switch has a switchover moment spring 4 known per se, a rocker support 5, a pawl 6 with associated pushbutton 7 and pushbutton spring 8.
The memory metal element used here for remote control is a string 9, which is coupled between two electrical connections 11 via a plurality of deflecting bolts 10 on the push button 7. The connections 11 serve for the temporary supply of current for heating the string 9.
For remote-controlled actuation, the string 9 is electrically resistance-heated, the string 9 contracting due to the memory metal effect described, which, thanks to the coupling of the string 9 to the push button 7, causes a linear movement of the push button 7 and thus a switchover of the switch.
The string 9 will cool down again after the electrical heat flow has been interrupted and, due to the memory effect and the restoring force of the push-button spring 8, will stretch back into the original position. As will be shown, the energy required for the temporary heating of the string 9 (and thus for the rapid contraction of the string 9) preferably comes from an electrical capacitor.
To avoid heat loss at the deflection and coupling points, heat-insulating material with the lowest possible coefficient of friction is preferably used at these points.
The sequence of a remote control is described with reference to FIGS. 8a and 8b, which show a switch according to the invention with a suitable, associated electrical circuit diagram:
As FIG. 8a shows, the push-button spring 12 pushes the looped memory metal string 13 into an overstretched shape when cold. When cold, this string is soft and elastic, making it easy to deform. The push button 14 is in the rest position.
After driving the electrical unit 15, e.g. Via a remote control, the string 13 is heated to approx. 85 ° C. by means of a current flow. In order for this heating to take place as quickly and in a metered manner, the use of an electrical capacitor 16 for energy storage has proven itself. As a result of the heating, the crystal structure is converted from martensite to austenite. As a result of this conversion, the memory metal string 13 contracts. Since this string 13 is connected to the push button 14, this also moves, which in turn actuates the switch 17 via the rocker. The push button 14 is in the active position, as shown in FIG. 8b.
As soon as the push button 14 is in this active position and the current has discharged from the capacitor 16 via the string 13, no more current flows. The string 13 can cool down again. There is again a crystal transformation from austenite to martensite. The string 13 becomes soft and elastic again and is stretched by the push-button spring 12 back into the starting position. The push button 14 is thus again in the rest position according to FIG. 8a.
The heat flow from the electrically charged condenser 16 is supplied by remote control, which actuates the switches 18, 19 by means of control signals (the switch 18 is opened and the switch 19 is closed, as shown in FIG. 8b); the switches 18, 19 are returned to the starting position 8a again takes place after the capacitor 16 has been discharged by remote control). The capacitor is then recharged with electrical energy in order to be ready for a next switching operation. The electrical energy can e.g. via rectifiers (not shown) from the connection terminals of the low voltage to be switched.
9a and 9b show a possible variant of a remotely operated switch. In principle, this is constructed in the same way as the switch according to Fig. 5-7, i.e. it has a housing 1, a rocker switch 2, mating contacts 3, a pawl 6 with associated push button 7 and memory metal elements 9, 9 min. The difference from the embodiment described above is that the memory metal element is not provided as a wire, but in the form of two lamellae 9, 9 min. The basic functional sequence remains the same.
Of course, other forms of memory metal elements are also conceivable, which are not explained in more detail here.