DE1562171A1 - Kontaktloses Relais - Google Patents

Description

• Kontaktloses Relais Die Erfindung betrifft ein kontaktloses Xelais mit einem elektromagnetischen Steuer- und elektronischen Schaltkreis. Die bisher bekannten itelals bestenen im wesentlichen aus einer Xelaisspule mit einem ferromagnetischen Kern und einein iinker, wobei ein Teil des An!-,e;.s beweglich ist und durch die elekLroma-,netiscn'en Kräfte einen Kontakt oder einen Kontaktsatz bewegt.
• Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, ein Relais zu schaffen, welches keine mechanischen Kontakte, aufweist, welches aber einen elektromagnetischen Steuerkreis und einen oder mehrere davon galvanisch getrennten Schaltkreise aufweist. Zur Lösung der gestellten mufgabe wird gemäß der Erfindung ein kontaktloses Relais mit einem elektromagnetischen Steuerkreis und einem elektronischen Schaltkreis vorgeschlagen, welches dadurch gekennzei-clinet ist, daß im Bereich des 1.Iagnetfeldes der Rela'-##pule des elektroinagnetischen Steuerkreise:#-, eire durch das >Iagnetfeld ste'kerbare Einrichtunf angeordnet- Lst, die mit einer steuerbare i-1,-- iia 1 b - leiteranordnung in Verbindung steht. Eine derartige steuerbare Einrichtung kann beispielsweise aus einem magnetfeldabhängigen Widerstand, d.h. einer sogenannten Feldplatte oder beispielsweise einem Hallgenerator bestehen, der im Bereich des klagnetfeldes der Relaisspule angeordnet ist. Die auf das Magnetfeld ansprechende Einrichtung, insbesondere der maj#netfeldabhängige *iiderstand kann clabei gemäß einer bevorzugten Ausführungsforin der aciialtutüber einen Vorwiderstand an eine Spannun#,squelle e änge-L3 schlossen und mit einem Verstärkungs- und Schalttransistor verbunden werden, dessen Ausgang mit einem Anschluß für die Stromquelle und den Lastwiderstand verbunden ist. Die durch das Magnetfeld steuerbare Einrichtung kann ferner im ßereich einer Relaisspule angeordnet werden, in welcher ein Permanentmagnet zur Einstellung eines Vormagnetisierungsfeldes angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Arbeitspunkt der Schaltung durch die TransisLoranordnung auf der Kennlinie beliebig verschoben werden. Durch das kontaktlose Relais gemäß der Erfindung werden mehrere vorteile erzielt. Eimpal werden dadurch alle .Nachteile vermieden, die durch die Verwendung mechanischer Kontakte auftreLen. 2,um anderen weist das kontaktlose Relais gemäß der Erfindung eine wesentlich höhere Schaltfrequenz'auf, da keine mechanischen Teile bewegt werden müssen. Dabei ist der eigentliche a-teuerkreis wie bei eine.-111 herkömmlichen Relais galvanisch vom Schaltkreis getrennt. Die erforderliche Spannungsquelle für den Schaltkreis wirkt sich nicht nachteilig aus, da ohnehin bei einem Relais eine besondere Spannung zur Erzeugung des Magnetfeldes benötigt wird. Das Relais gemäß der Erfindung läßt sich auch in einfacher Weise so aufbauen, daß es ohne weiteres in bisher bekannte Relaisgehäuse eingesetzt werden kann, wobei anstelle des Kontaktsatzes die elektronische Schalteinrichtung tritt. Diese elektronische Schalteinrichtung kann aus einzelnen Bauteilen, beispielsweise auf einer gedruckten Leiterplatte aufgebaut werden. Es ist aber auch möglich, hierfür einen besonderen integrierten Schaltkreis zu verwenden, dessen Ausmaße sehr gering sind, so daß der gesamte Schaltkreis nur wenig Platz einnimmt, wodurch das Relais verhältnismäßig klein ausgeführt werden kann. Anhand der Zeichnungen soll am Beispiel von bevorzugten AuafUhrungsformen das kontaktlooe Relais gemäß der Zrfindung näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt eine Prinzipschaltung den kontaktlosen Relais gemäß der Erfindung. Fig. 2 zeigt eine etwas abgewandelte AusfUhrungsform den kontaktlosen Relais gemäß der Erfindung. Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung der Kennlinie der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2.
• Fig. 4 zeigt im Prinzip eine Ausführungsf6rm des kontaktlosen Relais gemäß der Erfindung im Schnitt. In F, g. 1 sind mit 1 die Anschlüsse für eine Relaisspule 2 bezeichnet. Im Magnetfeldbereich der Relaisspule 2 befindet sich ein magnetfeldabhängiger Widerstand 3, der in Reihe mit einem Vorwiderstand 4 geschaltet ist. Der Verbindungspunkt zwischen dem magnetfeldabhängigen Widerstand 3 und dem Vorwiderstand 4 ist mit der Basis eines Verstärkertransistors 5 verbunden. Der Emitter des Transistors 5 ist mit der Basis eines Schalttransistors 6 verbunden, dessen Kollektor mit dem Anschluß 8 für die Stromquelle 11 und den Lastwiderstand 10 und dessen Emitter zusammen mit dem magnetfeldabhängigen Widerstand 3 an den Anschluß 7 für die Stromquelle 11 geschaltet ist. Die Stromquelle 11 steht ferner über den Anschluß 9 mit dem Vorwiderstand 4 in Verbindung, wodurch die Festspannung für die F'eldsonde geliefert wird. Die Funktion des kontaktlosen Relais gemäß der Erfindung läuft dabei folgendermaßen ab. Beim Auftreten einer Steuerspannung an den Anschlüssen 1 wird in der Relaisspule 2 ein magnetisches Feld aufgebaut, wodurch der Widerstandswert des magnetfeldabhängigen Widerstandes 3 sich positiv ändert. Dadurch ändert sich auch der Stromfluß über den Widerstand 4 und den Widerstand 3, wodurch der Arbeitspunkt des Transistors 5 verschoben wird. Diese Verschiebung bewirkt, daß der Transistor 6 leitend wird und somit, daß der "KontakC geschlossen wird. Fällt die Spannung an den Anschlüssen 1 ab, so wird das Feld in der Spule abgebaut und der Widerstand 3 erhält wieder seinen ursprünglichen Wert, wodurch der fransistor 6 über den Transistor 5 wieder in einen nicht leitenden zustand geschaltet wird. Das Relais gemäß der Erfindung weist den besonderen Vorteil auf, daß durch das Fehlen von mechanischen Kontakten sehr hohe Schaltfrequenzen bis zu 15 kiiz und mehr möglich sind. Eine derartig hohe Schaltfrequenz kann mit eineip Relais mit mechanischen Kontakten nicht erreicht werden... In Fig. 2 ist ein Teil der praktisch gleichen Schaltungsanordnung wie In eig. 1 wiedergegeben mit dem Unterscaigd,-daß als Spulenkern der Relaisspule 2 ein Permanentmagnet,ka verwendet wird. Dadurch ergibt sich, wie aus der grAph#schen Darstellung von Fig.:) hervorgeht, eine Vormagnetisierung des magnetfeldabhängigen Widerstande.s 3- mit z.j. 3 k-Gaus.

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  und durch dae Überla6erte Fell eine r'eldsulwäcliiung hervorgerufen wird. Auc h in diesem Fall kann durc#I geeignete Dimensionierunz Jer ichaltelemente der ichaltvorgang des Relais ausgel.Z-is,L- werden.
• In Fig. 4 ist dargestellt, wie Ja#; '%';llais praktisch ausgeführt werden kann. Auf einer üblichen Grui-Oplatte 12 ist mittels eines Joches 13 die ipule 1 befestii- _,t. Die Anschlüsse 1 sind durch die Platte 12 hindurchgeführt und ragen unten aus der Platte heraus. Än einem mittleren Steg 14 ist eine gedruckte Leiterplatte 15 befestigt, welche die fransistoren 5 und 6 sowie den Vorwiderstand 4 trägt. Im Luftspalt zwischen der, Joch 13 und dem Kern 16 ist der magnetfeldabhängige wiiderstanj 3 angeordnet, der mit den übrl&eii i#auteilen des zichaltkreises verbunden ist. Die Anschlüs..ie 7, 8, 9 können ebenfalls durch die Platte 12 nach außen #zefWirt werden. Das äe'",ais ist zweckmäßigerweise so aufgebaut, daß es anstelle eines normalen Relais in bekannte Steckerfassungen eingesteckt worden kann. Es ist s elbstverständlich möglichy anstelle des magnetfeldabhängigen Widerstandes eine andereg durch das Magnetfeld steuerbare Einrichtung, wie beispielsweise ein Hallgenerator od.dgl. zu verwenden. Ferner ist an denkbar, den magnetfeldabhängigen Widerstand und/oder die gesamte elektronische Schaltkreisanordnung als integrierten Schaltkreis auszuführen. Dadurch könnte eine weitere Vorkleinerung des Relais erreicht werden.
• Es ist weiterhin möglich, anstelle der Tranaistorenanordnungen auch Dioden und Diaco, Thyristoren und Triaen zu verwenden, vor allem dann, wenn es darauf ankommtg größere Stromstärken zu schalten. Schließlich können von einem oder mehreren elektromagnetischen Steuerkreisen auch mehrere elektronische Schaltkreise betätigt worden.

Claims (3)

1. P a t e n t a n a p r ü c h e Kontaktloste Relais mit einem elektromagnetischen Steuerkrein und einem odtr mehreren elektronischen Schaltkreinen, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Magnetfeldes einerRalaisspule (2) des alektromagnetischen Steuerkreises eine. durch das Magnetfeld s'teuerbare Einrichtung (3) angeordnet ist, die mit einer steuerbaren Halbleiteranordnung (5,6) in Verv bindung steht.
2. 2. Kontaktlones Relais nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Magnetfeld der Ralaisspule steuerbare Einrichtung aus einem magnetfeldabhängigen Widerstand (3) besteht. 3. Kontäktloses Relais nach Anspruch 19 daduIrch gekennzeichnet, daß die durch das Magnetfeld der Relaisspule steuerbare Einrichtung aus einem Hallspannungs-Generator besteht. 4. Kontaktloses Relais nach Anspruch 1, 2 oder 39 dadurch gekennzeichnet, daß der magnetfeldabhängige Widerstand (3) über einen Vorwiderstand (4) an eine Spannungsquelle (11) angeschlossen ist und mit einem Verstärkunge- und Schalttratisistor (5 und 6) verbunden ist, an dessen Ausgang der Anschluß für die Sparinungsquelle (1.1) und den Lastwiderstand (10) geschaltet ist.
3. 3. Kontaktloses Relais nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spule (2) ein Permanentmagnet, (2a) zur Einstellung einer Vormagnetisierung angeordnet ist.