DE1011525B - Frequenzrelais - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Frequenzrelais bestehen aus einem schwingungsfähigen System — etwa einer Metallzunge — das durch einen elektrischen Wellenzug bestimmter Frequenz zu Resonanzschwingungen angeregt wird und dadurch das Schließen oder öffnen eines Kontaktes in Abhängigkeit von einem frequenzgebundenen Signal bewirkt. Trägt man bei einem schwingungsfähigen System die Amplitude der Schwingung als Funktion der Erregerfrequenz auf, dann erhält man eine Kurve (Resonanzkurve), die bei einer bestimmten Frequenz (der Resonanzfrequenz) einen mehr oder weniger spitzen Gipfel aufweist. Je nach der Breite der Resonanzkurve kann das Ansprechen des schwingungsfähigen Systems und damit auch das Schließen bzw. öffnen des Kontaktes nicht nur bei der Resonanzfrequenz, sondern auch bei der Resonanzfrequenz benachbarten Frequenzen erfolgen. Es spielt dabei aber nicht nur die Form der Resonanzkurve eine Rolle, sondern auch die Leistung des Signals, denn je größer diese ist, in einem um so größeren Frequenzband um die Resonanzfrequenz des schwingenden Systems herum wird unter sonst gleichen Umständen der für die Kontaktgabe notwendige Ausschlag des schwingenden Systems erreicht. Diese Veränderlichkeit des Ansprechbandes, die unter Umständen bei leistungsstarken Signalen zu einer unzulässig großen Breite des Ansprechbandes führen kann, ist insbesondere dann sehr störend, wenn man derartige Frequenzrelais für Selektivrufanlagen im Funkverkehr benutzen will, weil es dort darauf ankommt, möglichst viele, getrennt voneinander ansprechende Relais in einem bestimmten Frequenzband, das für den Funkverkehr zur Verfügung steht, unterzubringen.

Um bei Frequenzrelais der oben beschriebenen Art eine weitgehende Unabhängigkeit der Breite des Ansprechbandes von der Leistung des erregenden Signals zu erreichen, ist das schwingungsfähige System schon aus zwei schwingungsfähigen mechanisch gekoppelten Einzelsystemen aufgebaut worden, bei denen die mechanische Kopplung und die einzelnen Systeme so bemessen und ausgebildet sind, daß das Relais Bandfiltercharakteristik erhält.

Die dann auftretenden Verhältnisse seien an Hand der Abb. 1 näher beschrieben. Es ist auf der Abszisse die Frequenz abgetragen, auf der Ordinate die Leistung des erregenden Signals. Mit /_s ist die Frequenz bezeichnet, die das erregende Signal haben soll und auf die das Frequenzrelais abgestimmt ist. Die Kurven geben die Mindestleistung des erregenden Signals, die zur Kontaktbetätigung durch das Relais erforderlich ist, als Funktion der Frequenz des Signals wieder (Charakteristik). Aus der gestrichelten Kurve b, die die Charakteristik eines mit einer einzelnen Blattfeder Frequenzrelais

Anmelder:

Hartmann & Braun Aktiengesellschaft,
Frankfurt/M.-West 13, Gräfstr. 97

Hans Bopp, Frankfurt/M.,
ist als Erfinder genannt worden

als schwingendem System ausgerüsteten Relais darstellt, können die Ansprechbänder des Relais für die verschiedenen Leistungen des erregenden Signals entnommen werden, indem durch den der Erregerleistung entsprechenden Punkt der Ordinate eine Parallele zur Abszisse gezogen wird. Das von der Kurve b auf dieser Parallelen abgeschnittene Stück gibt das Ansprechband bei der - betreffenden Erregerleistung wieder. Wie man sieht, nimmt die Breite des Ansprechbandes mit wachsender Erregerleistung zu. Bezeichnet man die geringste zu erwartende Leistung des erregenden Signals mit N_min und die höchste mit N_max, dann sind die entsprechenden Ansprechbänder C-D bzw. A-B. Je kleiner die Strecke A-B ist, um so dichter kann die Frequenz eines Nachbarsenders bei der Frequenz f_s liegen.

Auf der anderen Seite darf die Breite des Ansprechbandes aber auch nicht zu klein werden. Das liegt darin begründet, daß die Sollfrequenz des Signalsenders, auf die das Relais abgestimmt ist, oft nicht genau eingehalten werden kann und ebenso auch die Resonanzfrequenz des schwingenden Systems infolge verschiedener Einflüsse, unter denen insbesondere die Umgebungstemperatur eine große Rolle spielt, schwankt. Es kann dann infolge der Verschiebung dieser beiden Frequenzen, die an sich gleichgroß sein sollen, bei sehr schmaler Resonanzkurve vorkommen, daß die Frequenz des erregenden Signals nicht mehr in das Ansprechband hineinfällt, das Relais also auf das Signal nicht anspricht. Die Mindestbreite des Ansprechbandes ist durch die größten zu erwartenden Schwankungen der Senderfrequenz und der Resonanzfrequenz des Relais bestimmt.

Die Kurve α in Abb. 1 gibt die Charakteristik eines Relais mit Bandfiltercharakteristik wieder. Sie ähnelt der von den elektrischen Bandfiltern her bekannten Charakteristik. Die Flanken der Kurve α sind steiler, und die Breite des Ansprechbandes ist bei N_max geringer, bei N_min größer, als es bei der Charak-

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teristik b der Fall ist: Es ist auch keine definierte Resonanzfrequenz vorhanden, sondern die Schwingungsweite ist über eine bestimmte Bandbreite, abgesehen von der geringfügigen Sattelbildung, unab-

Metallblatt 5, Fassung 4, Sekundärziunge 2, Kontaktplatte 10 und Leitung-13 wieder zurück zur Batterie , 11. In diesem Stromkreis, der bei Schwingungen der Sekundärziunge intermittierend geschlossen wird, ist

hängig von der Frequenz. Damit ist eine wesentliche 5 ein Relais "14 eingeschaltet, das die Kontaktgabe zwi-Verbesserung erreicht. sehen Sekundärzunge 2 und Kontaktplatte 10 anzeigt.

- Wie aus der Abbildung zu entnehmen ist, spricht Die mechanische Kopplung zwischen Primärzunge 1

das Relais nur bei Leistungen an, die größer sind und Sekundärzunge 2 kann verändert werden, indem als n, wobei η die Ordinate des tiefsten Punktes der die Abmessungen des Metallblattes 5 oder die Masse Charakteristik ist. Dies ist insofern wichtig, als da- io der Fassungen 3 und 4 oder beide Größen geändert' durch verhindert wird, daß das Relais auf das stets werden. Auch durch Änderung der Abmessungen oder vorhandene Rauschen anspricht. des Materials der Zungen kann die Charakteristik ;;-ii

Bei den bekannten Frequenzrelais mit Bandfilter- variiert werden. Durch geeignete Wahl 'das

charakteristik, die zwei miteinander gekoppelte schwin- -Charakteristik bestimmenden Größen läßt sich^silej| _;|.,

gende Systeme aufweisen, von -denen das eine elektro- 15 erreichen, daß eine Kontaktgabe durch die Sekundärfii^ magnetisch erregt wird und das andere einen Kontakt zunge weitgehend unabhängig von der Leistung d^

betätigt, sind die beiden schwingenden Systeme als zwei schwingende Zungen ausgebildet, die auf einer Halterung großer Masse befestigt sind, die möglichst ohne Rückstellkraft frei- beweglich auf Gummi, gelagert 20 ist. Bei einer solchen Anordnung ist die Kopplung zwischen den beiden schwingenden Systemen durch die Große' der Massie für die Halterung gegeben und auch nur durch deren Änderung zu beeinflussen.

elektrischen Signals nur in einem engen Frequenzbereich erfolgt und das Relais BandfiltercharaktöMisttk erhält. ---

Besteht, wie in dem geschilderten Beispiel, die Sekundärzunge aus magnetisch indifferenten Material, dann können Primär- und Sekundärziunge in unmittelbarer Nachbarschaft angeordnet werden, so daß sich eine besonders raumsparende Anordnung ergibt.

Gemäß der Erfindung ist demgegenüber die gemein- 25 Primär- und Sekundärzunge werden vorzugsweise so 4:;? same Halterung der beiden schwingenden Systeme auf gewählt, daß sie wenigstens annähernd den gleichen ::*; einem aus Masse und Rückstellkraft bestehenden, eine Temperaturkoefnzienten haben. _: ' JfI

definierte Eigenschwingungszahl aufweisenden dritten Es ist zweckmäßig, wenn die Blattfedern, die 'für'■$·',

System gelagert. Es ist dann nicht mehr allein die solche Frequenzrelais benutzt werden, an und füf JüxJh | ·,■; Masse der Halterung für die Stärke der Kopplung 3° eine scharfe Resonanz haben. Man kann dies^feÄM^-·^ zwischen den beiden schwingenden Systemen maß- teilhafter Weiterbildung dadurch erreichen, daß man.|s;|

gebend, sondern auch die Rückstellkraft des die Halte- die Blattfedern Primär- oder Sekundärzunge oder

rung bildenden dritten schwingenden Systems. Da- auch beide — einige Millimeter über ihrer Einspann- Jg dureh kann die Masse der Halterung nahezu beliebig stelle um 90° verwindet, wie es in Abb. 3 für die 4.| klein gehalten werden, was insbesondere für den kon- 35 der Fassung 3 gehaltene Primärzunge 1 gezeigt Is^ || struktiven Aufbau des Relais vorteilhaft ist. Die Schwingungsriehtung ist durch Pfeile marfelefii; |j|

In Abb. 2 ist als Beispiel -ein derartiges Frequenz- Die Erhöhung der Resonanzschärfe kommt dabeipiäily-j; relais in halbschematischer Darstellung gezeigt. Es folgende Art zustande: Die Form der Reso^^ifSfeli^fe4| sind¹ zunächst zwei s-chwingungsfähige Einzelsysteme, hängt von der Dämpfung ab. Die Dämpfung setzt skh|i: bestehend je aus einer einseitig eingespannten Metall- 40 aus einem durch das Material bedingten Anteil sowie^jI-, zunge (Primärzunge bzw. Sekundärzunge) vorhanden. der Luftdämpfung zusammen. Durch -die Verwindung ||| Die Primärzunge ist mit 1 bezeichnet. Sie sitzt in wird eine erhebliche Herabsetzung der Luftdämpfung || einer Metallfassung3, die an einem elastischen Metall- erreicht. Die Ges-amtdämpfiung· ist also geringer, und S| blatt 5 befestigt ist. Das Metallblatt 5 ist seinerseits da die Resonanz um so schärfer ist, je kleiner die ijä zwischen zwei Metallplatten 6 und 7 gefaßt. Primär- 45 Dämpfung ist, ergibt der obengenannte Effekt eine 4 zunge 1, Metallfasstung 3, Metallblatt 5 und Metall- schärfere Resonanz. Eine solche Erhöhung der Re- || platte 6 gehören zu dem Erregerkreis eines Elektro- sonanzschärfe ist allgemein bei der Benutzung 'von ·||

magneten 8 und bestehen aus magnetisch leitfähigem Zungen als Frequenzanzeiger von Bedeutung. " *·. f J

Material. In diesen Kreis kann ein Dauermagnet ein- Um die Charakteristik des Relais noch weitser^an ΐ^:

gefügt sein, wie in der Abbildung, die einen solchen 5° gewünschte Formen anzupassen, können zusätzlich I* Dauermagneten — mit 15 bezeichnet — zeigt. Durch schwingungsfäbige Einzelsysteme vorgesehen werden._:|| den Elektromagneten 8, über dessen Erregerwicklung9 Es können z. B. drei, vier oder noch mehr Zungen tot- !»ι das ankommende elektrische Signal -geschickt wird, handen sein, die gemeinsam auf einem System- ÖS-,-|3 wird die Primärzunge 1, zu Schwingungen veranlaßt, fmierter Eigenschwingungszahl gelagert sind. Durch wenn die Frequenz des elektrischen Signals in der 55 entsprechende Abstimmung der Zungen und Wahl dter Nähe ihrer Resonanzfrequenz liegt. Der Primärzunge 1 Kopplung kann z. B. die Bandbreite, die Steilheit· ^:der gegenüber sitzt die Sekundärzunge 2. Diese ist hier Flanken und die Ausbildung des Sattels bei der aus nicht magnetischem Material, wird also durch den Charakteristik beeinflußt werden. Elektromagneten nicht beeinflußt. Da jedoch die Bei Benutzung in Selektivrufanlagen werden dije be-

Sekundärzunge mit ihrer Fassung 4 an demselben 60 schriebenen Relais nebeneinander angeordnet elastischen Metallblatt 5 befestigt ist wie die Primär- bemessen, daß sich ihre Charakteristiken in

zunge, übertragen sich die Schwingungen der Primärzunge über -diese mechanische Kopplung auf die Sekundärzunge. Gerät diese in Schwingungen, dann berührt sie intermittierend eine ihr gegenüberliegende 65 Kontaktplatte 10. Kontaktplatte 10 und Sekundärzunge 2 liegen in- einem von einer Batterie 11 gespeisten Stromkreis. Bei Kontakt zwischen Sekundärzunge 2 und Kontaktplatte 10 fließt daher von der Batterie 11 ein Strom über Leitung 12, Metallplatte 7', 70

erwartenden Leistungsbereich nicht überlappen.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: . ■

1. Frequenzrelais mit Bandnltercharaktetlstik, bei. dem von zwei miteinander gekoppelten soäÄwingenden Systemen das eine elektromagnetisch erregt wird und das andere einen Kontakt betätigt, da- k durch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Halte- V rung der beiden schwingenden Systeme auf ,iiAieiij, l«

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aus Masse und Rückstellkraft bestehenden, eine definierte Eigenschwingungszahl aufweisenden dritten System gelagert ist.

2. Frequenzrelais nach Anspruch 1 mit je einer schwingenden Zunge als erregtes (Primärzunge) und kontaktgebendes System (Sekundäraunge), dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Halterung für Primär- und Sekundärzunge auf einem zungenförmigen elastischen Blatt gelagert ist.

3. Frequenzrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung für die Primärzunge und Sekundärzunge sowie diese Zungen selbst symmetrisc'h zu dem sie tragenden elastischen Blatt angeordnet sind.

4. Frequenzrelais nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Primär- und Sekundär -

zunge unmittelbar nebeneinander angeordnet sind und die Primärzunge aus magnetisierbarem Material und die Sekundärziunge aus magnetisch indifferentem Material besteht.

5. Frequenzrelais nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen einige Millimeter über ihrer Einspannstelle eine Verwindung um 90° aufweisen.

6. Frequenzrelais, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei se'hwingungsfähige Systeme, insbesondere Zungen auf einem weiteren, aus Masse und Rückstellkraft bestehenden, eine definierte Eigenschwingungszahl aufweisenden, schwingungsfähigen System gelagert sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 659 479, 854 228.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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