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Mechanisch betätigter Impulsgeber für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen
mit einem rotierenden Dauerinagneten, dessen Feld auf einen Kontakt einwirkt In
der Fernmelde-, insbesondere Fernsprechtechnik, werden zur Lösung verschiedener
Aufgaben mechanisch betätigte Impulsgeber benötigt, wie ein solcher beispielsweise
durch den bekannten Nummernschalter an einer Fernsprechstation dargestellt wird.
Es ist bereits aus der deutschen Patentschrift 706 026
bekannt, solche Impulsgeber
mit Hilfe eines rotierenden Dauermagneten aufzubauen, dessen Feld auf einen Kontakt
einwirkt, wobei sich durch die jeweils unterschiedliche Stellung des Dauermagneten
bei seiner Rotation eine schwankende Beeinflussung ergibt, die zu einer impulsweisen
Betätigung des Kontaktes führt. Da diese Betätigung jeweils im Bereich bestimmter
Feldrichtungen unabhängig von der Polarität des Feldes eintritt, ergibt sich eine
Impulsfrequenz, die doppelt so groß wie die Drehzahl des Magneten ist.
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Ein derartiges Übersetzungsverhältnis ist in vielen Fällen unerwünscht.
Vielmehr wird oft auch eine-Impulsfrequenz gefordert, die gleich der Drehzahl des
Magneten ist.
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Die Erfindung zeigt einen Weg, wie diese Aufgabe auch mit einfachen
Mitteln zu lösen ist. Erfindungsgemäß wird hierzu ein zweiter Dauerinagnet vorgesehen,
dessen Feld so auf den Kontakt einwirkt, daß sich in einer bestimmten Stellung des
rotierenden Magneten ein resultierendes Feld ergibt, welches die Schließung des
Kontaktes verhindert.
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Durch die Überlagerung der Felder zweier Dauermagneten gibt es über
eine Umdrehung des rotierenden Magneten nur einen Bereich mit einer Addition der
Felder und einen Bereich mit einer Subtraktion, so daß also bei einer Umdrehung
des rotierenden Dauermagneten der Kontakt nur einmal betätigt werden kann. Dies
bedeutet, daß die Impulsfrequenz, des Kontaktes gleich der Drehzahl des rotierenden
Magneten ist.
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Zweckmäßig ordnet man den zweiten Dauermagneten derart verstellbar
an, daß sich in Abhängigkeit von der Lage des zweiten Dauermagneten jeweils ein
anderer Winkelbereich innerhalb einer Umdrehung des rotierenden Dauermagneten ergibt,
in dem das resultierende Feld auftritt, welches die Kontaktbetätigung verhindert.
Mit dieser Maßnahme läßt sich einerseits die Phasenlage der Impulsfrequenz zum Drehwinkel
des rotierenden Magneten einstellen, andererseits ergibt sich damit auch eine Einstellmöglichkeit
für das Impulsverhältnis, d. h. das Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause.
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Die Figuren beziehen sich auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
und zwar zeigt die Fig. 1
das Prinzip einer Konstruktion mit zwei stabförmig
ausgebildeten Dauermagneten, zwischen denen der zu betätigende Kontakt gelagert
ist, der hier als Schutzrohr- bzw. Schutzgaskontakt ausgebildet ist. In Fig. 2 ist
ein Diagramm dargestellt, in dem das Impulsverhältnis in Abhängigkeit von einem
Winkel aufgetragen ist, um den der zweite Dauerrnagnet in der Anordnung gemäß Fig.
1 verstellt werden kann.
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In der Fig. 1 ist ein Kontakt mit den beiden Kontaktfedern
1 und 2 dargestellt, die von einem Schutzrohr 3 umgeben sind. Die
beiden Kontaktfedern 1 und 2 bestehen aus magnetisierbarem Material. Diese
werden demzufolge zusammengezogen und geben miteinander Kontakt, wenn über sie ein
Magnetfeld geleitet wird. Es handelt sich bei diesem Kontakt also um einen bekannten
Schutzrohr- bzw. Schutzgaskontakt. Auf der einen Seite neben diesem Kontakt ist
der rotierende Dauermagnet 4 angeordnet, der hier als Stabmagnet ausgebildet ist.
Seine Polung ist durch die Buchstaben N
und S gekennzeichnet. Der Dauermagnet
4 wird über die Welle 5, die senkrecht zu seiner Längsrichtung
verläuft,
in Drehung versetzt. Symmetrisch zu dem Kontakt ist ein zweiter Dauerinagnet
6 angeordnet, der, wie der Magnet 4, ebenfalls aus einem Stabmagneten besteht,
dessen Polung durch die Buchstaben N und S gekennzeichnet ist.
Auch der Magnet 6 sitzt auf einer senkrecht zu seiner Längsrichtung verlaufenden
Welle 7, um die der Dauermagnet 6 zwecks Einstellung eines bestimmten
Impulsverhältnisses verdreht werden kann. Die beiden Wellen 5 und
7 liegen koaxial zueinander, was durch die strichpunktierte, durch die beiden
Wellen verlaufende Linie angedeutet ist.
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Zunächst sei die Anordnung unter der Voraussetzung betrachtet daß
der Dauerinagnet 6 sich starr in der mit durchgehenden Linien gezeichneten
Lage befindet. Nimmt dabei der rotierende Dauermagnet 4 die gezeichnete Stellung
ein, so stehen sich gleichnamige Pole der beiden Dauermagneten gegenüber, so daß
sich in den Kontaktfedern 1 und 2 eine Überlagerung zweier Felder gleicher
Polarität ergibt, was einer Summierung gleichkommt, so daß in dieser Lage des rotierenden
Magneten 4 die Kontaktfedern 1 und 2 zusammengezogen werden und in Kontakt
zueinander kommen. Betrachtet man dagegen eine demgegenüber um 180' gedrehte
Lage des Dauennagneten 4, so überlagern sich in den Kontaktfedern 1 und 2
zwei Felder entgegengesetzter Polarität, die sich praktisch aufheben, so daß in
dieser Lage des rotierenden Magneten 4 die Kontaktbetätigung unterbleibt. Der Zustand
der Kontaktfedern 1 und 2 in den Zwischenlagen des rotierenden Magneten 4
ergibt sich aus dem in der Fig. 2 dargestellten Diagramm, auf das weiter unten eingegangen
wird.
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Auf jeden Fall zeigt sich aus den vorstehenden Darlegungen, daß über
eine Umdrehung des rotierenden Magneten 4 sich nur eine Kontaktschließung ergibt.
Dies bedeutet, daß die Impulsfrequenz gleich der Drehzahl des Magneten 4 ist.
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Wie in der Fig. 1 dargestellt, kann man nun den Magneten
6 ebenfalls verdrehen. Gibt man dem Magneten 6 eine Stellung, die
gegenüber der mit durchgehenden Linien gezeichneten Lage um 180'
verdreht
ist, so hat sich im Prinzip an der Wirkung der Anordnung nichts geändert, es hat
sich jedoch die Phasenlage zwischen. der jeweiligen Schließung der Kontal-tfedern
1 und 2 und dem Drehwinkel des rotierlenden Magneten 4 geändert.
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3evondefs ir.,eressant ist nun ein Bereich von 0
bis
90' des Verdrehungswinkels a, gemessen von der durchgehenden Linien gezeichneten
Lage des Magneten 6 ab. In diesem Bereich unterliegt nämlich das Impulsverhältnis
einer starken Variation. Unter Impulsverhältnis wird in diesem Zusammenhang der
Quotient aus Kontaktschließungszeit und Kontaktöffnungszeit angesehen.
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In der Fig. 2 ist diese Abhängigkeit dargestellt, wobei eine Drehzahl
des rotierenden Magneten 4 von zehn Umdrehungen pro Sekunde und dementsprechend
eine Impulsfrequenz von 10 Hz zugrunde gelegt ist. In dem Diagramm ist auf
der Abszisse der Drehwinkel a des Magneten 6, auf der linken Ordinate die
Impulsdauer t"", und auf der rechten Ordinate die Impulspause tab aufgetragen. Aus
der eingezeichneten Kurve sind für jeden Wert von a die zugehörige Impulsdauer und
die Impulspause abzulesen, wobei die Impulsdauer sich aus der von dem betreffenden
Kurvenpunkt bis zur Abzisse erstreckenden Länge ta. ergibt, während die Impulspause
durch die Länge tab zwischen dem gleichen Kurvenpunkt und dem Zeitwert bei
100 ms abzulesen ist (da bei 10 Hz nach 100 ms eine Periode
der Impulsfrequenz, d. h. eine Impulsdauer und eine Impulspause, verstrichen
ist). So sind beispielsweise in das Diagramm die Werte für die Impulsdauer ta. und
die Impulspause tab für einen Winkel a von 45-eingetragen. Diese Werte liegen für
ta. bei etwa 54 ms (linke Ordinate) und für tab bei etwa 46 ms (rechte Ordinate).
Dies stellt ein Impulsverhältnis von 1,17 dar. Das größte Impulsverhältnis
erhält man, wenn der Verdrehungswinkel a 0' beträgt, d. h. die beiden
Magneten 4 und 6 in Fig. 1 gleichsinnig gepolt parallel zueinander
liegen. In diesem Falle stellt sich die längste Impulsdauer ein, nämlich etwa
83 ms, zu der der zugehörige Wert für die Impulspause bei 17 ms liegt.
Wie das Diagramm zeigt, kann das Impulsverhältnis nun auch so eingestellt werden,
daß die Impulsdauer ta. gegenüber der Impulspause tab wesentlich kleiner ist. Als
geringstmöglicher stabiler Wert ergibt sich etwa eine Impulsdauer von 20 ms. Bei
weiterer Verdrehung des Magneten 6 wird der Kontakt überhaupt nicht mehr
betätigt. Dieser Fall stellt sich bei einem Verdrehungswinkel a von 90' (±
einige Grade) ein. Zu erklären ist dies so, daß auch im Falle stärkster Einwirkung
seitens des Magneten 4 auf den Kontakt dessen Feld durch das Feld des senkrecht
dazu stehenden Magneten 6 so weit abgelenkt wird, daß kein für die Zusammenziehung
der Kontakte ausreichendes Feld in den Kontaktfedern 1 und 2 verläuft. Hierzu
ist natürlich erforderlich, daß die Magneten 4 und 6 eine entsprechende Stärke
besitzen bzw. zwischen den Magneten ein bestimmter'Abstand liegt. Um die gewünschte
Feldstärke einstellen zu können, kann man gegebenenfalls den Magneten 4 und
6 noch eine in axialer Richtung verlaufende Einstellmöglichkeit geben. Hierdurch
ist es übrigens auch möglich, ein bestimmtes gewünschtes Impulsverhältnis in die
Mitte des Regelbereiches zu legen, so daß man nach beiden Seiten gleichmäßige Variationsmöglichkeiten
hat. In diesem Falle ist es möglich, weitgehende Toleranzen von Kontakten bei deren
Austausch auszugleichen.