DE1269170C2 - Contactless switching and control device with a jump characteristic when switching on and off - Google Patents

Contactless switching and control device with a jump characteristic when switching on and off

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DE1269170C2 DE19661269170 DE1269170A DE1269170C2 DE 1269170 C2 DE1269170 C2 DE 1269170C2 DE 19661269170 DE19661269170 DE 19661269170 DE 1269170 A DE1269170 A DE 1269170A DE 1269170 C2 DE1269170 C2 DE 1269170C2
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Description

und der obmsche Widerstand R vernachlässigt wird:and the Obm resistance R is neglected:

ω Cω C

Die Punkte 3, 4 und 5, an denen sich die beiden eingetragenen Spannungskurven schneiden, sind mögliehe Arbeitspunlite des Schwingkreises, wobei die Schnittpunkte 3 und 4 stabile Arbeitspunkte darstellen und der Schnittpunkt 5 einen instabilen Arbeitspunkt bezeichnet, wie von der Theorie der nichtlinearen Rescnanzkreise her bekannt ist.Points 3, 4 and 5, at which the two voltage curves entered intersect, are possible Working point of the oscillating circuit, where the intersection points 3 and 4 represent stable working points and the intersection point 5 denotes an unstable working point, as from the theory of the nonlinear Circles of resonance is known.

In F i g. 3 ist der Betrag der Drossels^/annung UL in Abhängigkeit von der Induktivität L der Drossel in einem nichtlinearen gedämpften Schwingkreis dargestellt. Diese Kennlinie 6 ist ebenfalls von der Theorie der nichtlinearen Schwingkreise her bekannt. Die mit einer durchgehenden Linie gezeichneten Teile der Kennlinie 6 bezeichnen den stabilen Bereich, während der mit einer gestrichelten Linie gezeichnete Kurvenzweig einen instabilen Bereich der Kennlinie darstellt.In Fig. 3 shows the amount of the throttle ^ / annung U L as a function of the inductance L of the throttle in a non-linear damped resonant circuit. This characteristic curve 6 is also known from the theory of non-linear oscillating circuits. The parts of the characteristic curve 6 drawn with a continuous line denote the stable region, while the branch of the curve drawn with a dashed line represents an unstable region of the characteristic curve.

An Hand der beiden Diagramme läßt sich die Wirkungsweise der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutern. Angenommen, der Schwingkreis befindet sich in seinem stabilen Arbeitspunkt 3 (F i g. 2), dann kann beispielsweise durch eine Anhebung der an den Schwingkreis angelegten Spannung U0, die eine Verschiebung der linearen Kennlinie 2 in die gestrichelt dargestellte Lage 2' bewirkt, der Schwingkreis in einen Zustand gebracht werden, in welchem er nur noch einen einzigen stabilen Arbeitspunkt 4' hat. Der Schwingkreis kippt daher in den Arbeitspunkt 4'. Dieser Arbeitspunkt hat einen höheren Strom / als der Arbeitspunkt 3. Dadurch kann parallel zu irgendeinem Element des Schwingkreises eine höhere Spannung abgegriffen werden, mit der sich eine nachgeschaltete elektronische Schaltstufe oder Schaltwerke steuern lassen.The mode of operation of the device according to the present invention can be explained with the aid of the two diagrams. Assuming that the resonant circuit is at its stable operating point 3 (FIG. 2), then, for example, by increasing the voltage U 0 applied to the resonant circuit, which causes a shift of the linear characteristic curve 2 into the position 2 'shown in dashed lines, the resonant circuit can be brought into a state in which it only has a single stable operating point 4 '. The resonant circuit therefore tilts into the operating point 4 '. This operating point has a higher current / as the operating point 3. As a result, in parallel with any element of the resonant circuit, a higher voltage can be tapped off, can be controlled with a downstream electronic Schaltstu f e or derailleurs.

Ein Kippen des Schwingkreises in eine andere stabüe Lage mit geändertem Stromwert kann auch durch eine Änderung der Kapazität C oder der Kreisfrequenz ω der angelegten Spannung U0 bewirkt werden, wodurch eine Änderung des Steigungswinkels « der linearen Kennlinie 2 erreicht wird.A tilting of the resonant circuit into another stable position with a changed current value can also be caused by a change in the capacitance C or the angular frequency ω of the applied voltage U 0 , whereby a change in the slope angle of the linear characteristic curve 2 is achieved.

Gemäß der Erfindung wird jedoch das Kippen desAccording to the invention, however, the tilting of the

jo Resonanzkreises durch eine Veränderung der Induktivität L des Schwingkreises bewirkt. Durch eine Vormagnetisierung der Drossel wird der Verlauf der Kennlinie 1 beeinflußt, und man erhalt eine Kennlinie 1', die nunmehr einen einzigen stabilen Zustandjo resonance circuit by changing the inductance L of the resonant circuit causes. By a pre-magnetization the throttle, the course of the characteristic curve 1 is influenced, and a characteristic curve is obtained 1 ', which is now a single stable state

des Resonanzkreises erlaubt. Bei einer Änderung der Kennlinie 1 in die Kennlinie 1' kippt der Schwingkreis von dem stabilen Arbeitspunkt 3 in den Arbeitspunkt 4", in welchem ein höherer Strom fließt als im Arbeitspunkt 3.of the resonance circuit allowed. When characteristic curve 1 changes to characteristic curve 1 ', the oscillating circuit tilts from the stable operating point 3 to the operating point 4 ″, in which a higher current flows than in the Working point 3.

Das Verhalten der Drosseln unter dem Einfluß der Änderung der magnetischen Durchflutung laßt sich aus Fio 3 ersehen. Die Drossel weist zunächst eine Induktivität L0 auf und befindet sich damit im Zustand eines kleinen Stromes /, entsprechend demThe behavior of the chokes under the influence of the change in the magnetic flow can be seen from FIG. The choke initially has an inductance L 0 and is thus in the state of a small current /, corresponding to the

•25 Arbeitspunkt 3 in F i g. 2. Mit Hilfe eines Permanentmagneten M, der an die Drossel L herangebracht wird, läßt sich dann die Induktivität der Drossel beispielsweise bis auf einen Wert L1 (Fig. 3) verringern. Dabei kippt der nichtlineare Schwingkreis um die• 25 working point 3 in FIG. 2. With the aid of a permanent magnet M, which is brought up to the choke L, the inductance of the choke can then be reduced, for example, to a value L 1 (FIG. 3). The non-linear oscillating circuit tips around the

Kante 7 der Kennlinie 6 in den oberen Zweig der Kennlinie mit einem höheren Strom und einer höheren Spannung um. Diesem Kippen entspricht die Umstellung des Resonanzkreises vom Arbeitspunkt 3 auf seinen Arbeitspunkt 4 oder 4" in Fig. 2. WirdEdge 7 of the characteristic 6 in the upper branch of the characteristic with a higher current and a higher one Tension around. The changeover of the resonance circuit from operating point 3 corresponds to this tilting to its working point 4 or 4 "in Fig. 2. Will

die Vormagnetisierung durch den Permanentmagneten wieder entfernt, so erhält man wieder die ursprüngliche Induktivität L0, und der Kreis kippt um die Kante 8 wieder in den Zustand kleinen Stromes um. Das Kippen um die Kanten 7 und 8 kann sehr rasch vor sich gehen.If the premagnetization is removed again by the permanent magnet, the original inductance L 0 is obtained again, and the circle tips around the edge 8 again into the state of low current. The tilting around the edges 7 and 8 can take place very quickly.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

von bewegten Permanentmagneten zum Ansteuernof moving permanent magnets for control Patentanspruch: kollektorloser Gleichstrommotoren zu verwenden.Claim: to use brushless DC motors. Dabei wird der ohmsche Widerstand von magnet-The ohmic resistance of magnetic Kontaktlose Schalt- und Steuereinrichtung mit feldabliängigen Widerständen verändert, die jedoch Sprungcharakteristik zum Ein- und Ausschalten, 5 nicht in einer Schwingkreisschaltung liegen. Die durch mit einem von einem Oszillator gespeisten nicht- das Steuerorgan bewirkte Widerstandsänderung verlinearen gedämpften Reihenschwingkreis mit ursacht eine Spannungsänderung, die zum Schalten einem instabilen Kennlinienbereich und mit einem eines Transistors ausgenützt wird. Mit dieser Steuerden Arbeitspunkt des Schwingkreises verstellen- schaltung läßt sich aber kein Schaltsprung erzielen, den Steuerorgan, dadurch gekennzeich-io Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine net, daß die Dimensionierung der Oszillator- kontaktlose Schalt-und Steuereinrichtung mit Sprungspannung, der Oszillatorfrequenz und der Schwing- charakteristik zum Ein- und Ausschalten zu schaffen, kreiselemente, einschließlich des ohmschen Wider- die sich mit geringerem Aufwand als bisher bekannte Standes, so gewählt ist, daß der Schwingkreis vor kontaktlose Schalt- und Steuereinrichtungen ausdem Schaltvorgang in einem außerhalb des in- 15 führen läßt.Contactless switching and control device with field-dependent resistances changed, however Jump characteristic for switching on and off, 5 are not in a resonant circuit. By linearize the change in resistance caused by a change in resistance caused by an oscillator fed by an oscillator Damped series resonant circuit with causes a voltage change that is necessary for switching an unstable characteristic range and is exploited with one of a transistor. With this rudder Adjust the operating point of the oscillating circuit - but no switching step can be achieved, the control member, thereby gekennzeich-io The invention is based on the object of a net that the dimensioning of the oscillator-contactless switching and control device with step voltage, the oscillator frequency and the oscillation characteristic for switching on and off, circular elements, including the ohmic resistance, can be achieved with less effort than previously known Standes, is chosen so that the resonant circuit in front of contactless switching and control devices ausdem Switching process in an outside of the in 15 can lead. stabilen Bereiches (B^-B1 in Fig. 3) liegenden Diese Aufgabe läßt sich erfindungsgemäß dadurch Punkt (L0 in Fig. 3) betrieben wird, daß bei An- lösen, daß die Dimensionierung der Oszillatorspannäherung des als Permanentmagneten (M in nung, der Oszillatorfrequenz und der Schwingkreis-Fig. 1) ausgebildeten Steuerorgans an die Drossel elemente, einschließlich des ohmschen Widerstandes, (L in F i g. 1) des Schwingkreises der Wert der 20 so gewählt ist, daß der Schwingkreis vor dem Schalt-Induktivität über den ganzen instabilen Bereich Vorgang in iiiiem außerhalb des instabilen Bereiches (B1-Bx in Fig. 3) hinweg auf einen Induktivitäts- (ß,-ßjln Fig. 3) liegenden Punkt (L0 in Fig. 3) bewert (L1 in F i g. 3) unter sprungartiger Erhöhung trieben wird, daß bei Annäherung des als Permanentder Spannung (U L in Fig. 3) verringert wird und magneten (M in Fig. 1) ausgebildeten Steuerorgans daß sich beim Entfernen des Permanentmagneten 25 an die Drossel (L in Fig. 1) des Schwingkreises der von der Drossel die Induktivität wieder über den Wert der Induktivität über den ganzen instabilen Beganzen instabilen Bereich (B2-B1 in Fig. 3) auf reich (B2-B1 in Fig. 3) hinweg auf einen Induktividen Ausgangswert (L0 in Ffg. 3) unter sprung- tätswert (L1 in Fig. 3) unter sprungartiger Erhöhung artiger Erniedrigung der Spannung (UL in Fig. 3) der Spannung (UL in Fig. 3) verringert wird und erhöht. 30 daß sich beim Entfernen des Permanentmagneten (M) stable range (B ^ -B 1 in Fig. 3). According to the invention, this object can be carried out by point (L 0 in Fig. 3), that when solving that the dimensioning of the oscillator voltage approximation of the permanent magnet (M in voltage , the oscillator frequency and the resonant circuit-Fig. 1) trained control element to the throttle elements, including the ohmic resistance, (L in F i g. 1) of the resonant circuit, the value of 20 is chosen so that the resonant circuit before the switching inductance over the entire unstable area process in iiiiem outside of the unstable area (B 1 -B x in Fig. 3) over to an inductance (β, -ßjln Fig. 3) lying point (L 0 in Fig. 3) evaluate (L 1 in F i g. 3) is driven with a sudden increase that when the permanent magnet (U L in Fig. 3) and magnets (M in Fig. 1) approached, the control member formed when the permanent magnet 25 is removed the throttle (L in Fig. 1) of the resonant circuit of the vo n the choke, the inductance again over the value of the inductance over the entire unstable Beganzen unstable range (B 2 -B 1 in Fig. 3) to rich (B 2 -B 1 in Fig. 3) to an inductive output value (L 0 in Ffg. 3) the voltage (U L in FIG. 3) and the voltage (U L in FIG. 3) are reduced and increased below the jump value (L 1 in FIG. 3) with a sudden increase and decrease in the voltage (U L in FIG. 3). 30 that when the permanent magnet (M) is removed von der Drossel die Induktivität wieder über denfrom the choke the inductance again via the ganzen instabilen Bereich (B2-B1 in Fig. 3) auf denwhole unstable area (B 2 -B 1 in Fig. 3) on the Ausgangswert (L0 in Fig. 3) unter sprungartiger Erniedrigung der Spannung (U, in Fig. 3) erhöht.Output value (L 0 in FIG. 3) increased with a sudden decrease in voltage (U, in FIG. 3). Die Erfindung betrifft eine kontaktlose Schalt- und 35 Die kontaktlose Schall- und Steuereinrichtung geSteuereinrichtung mit Sprungcharakteristik zum Ein- maß der Erfindung läßt sich vielseitig einsetzen und und Ausschalten, mit einem von einem Oszillator ge- als körperloser Kontakt für Schaltwerke verschiedenspeisten nichtlinearen, gedämpften Reihenschwing- ster Art, beispielsweise für Schaltwerke für Waschkreis mit einem instabilen Kennlinienbereich und mit maschinen oder zum Ansteuern eines kollektorlosen einem den Arbeitspunkt des Schwingkreises verstel- 40 Gleichstrommotors verwenden, wobei der Permanent-Ienden Steuerorgan. magnet mittels eines vorzugsweise zeitlich gesteuerten Es ist bereits bekannt, eine vorstehend genannte Organträgers auf einer Bahn beweglich angeordnet Einrichtung als speichernde Indikatorschaltung zu ist, die an den kontaktlos beeinflußbaren induktiven verwenden (SEL-Nachrichten, 1964, S. 142 und 143), Elementen mindestens eines gedämpften Schwingmit welcher sich ein bleibender Stromsprung auf 45 kreises vorbeiführt, wobei Ausgänge der Schwingeinen höheren Stromwert erzielen läßt, indem ein kreise mit elektronischen Leistungsschaltern verbun-Permanentmagnet als Steuerorgan an der Drossel des den sind.The invention relates to a contactless switching and control device with jumping characteristics to a degree, the invention can be used in many ways and and switching off, with a differently fed by an oscillator as a disembodied contact for switching mechanisms non-linear, damped series oscillator type, for example for switching mechanisms for washing circuits with an unstable range of characteristics and with machines or to control a brushless one use a DC motor to adjust the operating point of the resonant circuit, the permanent end Control body. magnet by means of a preferably time-controlled It is already known to dispose an above-mentioned organ support on a path so as to be movable Device as a storing indicator circuit is to be connected to the contactlessly influenceable inductive use (SEL-Nachrichten, 1964, S. 142 and 143), elements of at least one damped Schwingmit which a permanent jump in current leads to 45 circles, with outputs of the oscillating pines A higher current value can be achieved by connecting a permanent magnet to circuits with electronic circuit breakers as a control unit at the throttle of the den. nichtlinearen Schwingkreises vorbeibewegt wird. Zur Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dernon-linear oscillating circuit is moved past. The details of the invention emerge from the Rückstellung der Schaltung auf ihren Ausgangswert nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit derResetting the circuit to its initial value in connection with the following description ist jedoch eine gesonderte Schaltmaßnahme erforder- 50 Zeichnung. Im einzelnen zeigthowever, a separate switching measure is required. 50 Drawing. In detail shows Hch. F i g. 1 einen nichtlinearen Reihenschwingkreis,Huh F i g. 1 a non-linear series resonant circuit, Es ist auch bereits bekannt, eine kontaktlose Schalt- F i g. 2 und 3 Kennlinien eines nichtlinearen Reihen-It is also already known to use a contactless switching F i g. 2 and 3 characteristics of a non-linear series und Steuereinrichtung der eingangs genannten Art so Schwingkreises.and control device of the type mentioned at the beginning so-called resonant circuit. auszubilden, daß beim Vorbeibewegen eines Perma- In den F i g. 2 und 3 sind Kennlinien für einen austo train that when passing a perma- In the F i g. 2 and 3 are characteristics for one off nentmagneten an der Indukxivität des Schwingkreises 55 F i g. 1 ersichtlichen Reihenschwingkreis dargestellt,nentmagneten on the inductivity of the resonant circuit 55 F i g. 1 apparent series resonant circuit shown, eine sprunghafte Stromänderung auf einen höheren der aus einem relativ kleinen ohmschen Widerstand R, a sudden change in current to a higher one resulting from a relatively small ohmic resistance R, Stromwert und ein Zurückspringen des Stromwertes einer Induktivität L und einer Kapazität C aufgebautCurrent value and a jumping back of the current value of an inductance L and a capacitance C are built up auf den Ausgangswert beim Entfernen des Perma- ist und dessen Zustand durch eine Beeinflussung derto the initial value when removing the perma- is and its state by influencing the nentmagneten erreicht werden kann. Hierzu ist jedoch Induktivität L mittels eines Permanentmagneten M nentmagneten can be achieved. For this purpose, however, inductance L is provided by means of a permanent magnet M. eine Zusatzmagnetisierung der Drossel des Schwing- 60 verändert werden kann.an additional magnetization of the throttle of the vibrating 60 can be changed. kreises und außerdem eine Ausrichtung des als Steuer- In dem Strom/Spannungs-Diagramm der F i g. 2circle and also an alignment of the control in the current / voltage diagram of FIG. 2 organ dienenden Permanentmagneten mit seiner Achse ist die Kennlinie ί für die an der nichtlinearen Dros-organ serving permanent magnets with its axis is the characteristic curve ί for the on the non-linear throttle senkrecht zur Achse des Feldes der Zusatzmagneti- sei L auftretende Spannung UL(I) dargestellt. Außer- voltage U L (I) occurring perpendicular to the axis of the field of the additional magnetism. Except- sierung der Drossel Voraussetzung. Diese Voraus- dem ist eine lineare Kennlinie 2 eingetragen, welchesizing the throttle is a prerequisite. A linear characteristic curve 2 is entered beforehand, which Wn0Ch uhräDie^den Einsa£bereich de; k0.ntakt" 6s die Spannung (u0 + -U in Abhängigkeit vom StromWn 0 Ch u hräD i e ^ the sa £ area de ; k0 . ntakt " 6s the voltage (u 0 + -U as a function of the current losen Schalt- und Steuereinrichtung ein, da sie ins- v 6I ωC/ 6^loose switching and control device, because they ins- v 6 I ωC / 6 ^ besondere auch einen größeren Platzbedarf bedingen. darstellt. Gemäß der Spannungsgleichung für denspecial also require a larger space. represents. According to the voltage equation for the Es ist auch bereits bekannt, Steuerorgane in Form Reihenschwingkreis gilt, falls der Kreis induktiv istIt is also already known that control elements in the form of a series resonant circuit apply if the circuit is inductive
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