DE1590157B2 - Magnetisch gesteuerte schaltvorrichtung - Google Patents

Description

stücke (25, 26) als Blechteile ausgebildet sind.

7. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

9. Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldlinienleitstücke (25, 26) in Ausnehmungen (27, 28) der Leiterplatte (16) gehaltert sind.

10. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) mit Kunstharz ausgegossen ist.

Ausführungsbeispiel einer

vorrichtung,

F i g. 2 ein zweites
Schaltvorrichtung,
F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie HI-III der Fig.l,

F i g. 4 die elektrische Schaltung der Schaltvorrichtung nach F i g. 1 und

F i g. 5 die elektrische Schaltung der Schaltvorrich-

Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetisch gesteuerte Schaltvorrichtung mit innerhalb eines
Schutzrohrs eingeschlossenen, magnetisch steuerba- 60 tung nach F i g. 2.
ren, federnden Kontakten, die durch wenigstens Die in F i g. 1 dargestellte Schaltvorrichtung dient

als Endschalter, der durch Annähern eines mit 10 bezeichneten Permanentmagneten ausgelöst werden

einen Magneten betätigbar sind.

Besonders bei Einrichtungen mit großer Benutzungshäufigkeit, z.B. Aufzügen oder Werkzeugma- kann,
schinen, ist es erwünscht, an Stelle von mechanisch 65 Zu diesem Zweck ist ein rechteckförmiges Gebetätigten Endschaltern, bei denen nach einiger Zeit häuse 11 aus Aluminiumguß mit zwei Befestigungs-

mit einer ziemlich hohen Fehlerwahrscheinlichkeit gerechnet werden muß, berührungslose Endschalter

löchern 13, 14 vorgesehen. In ihm ist eine etwa rhombusförmige Ausnehmung 15 eingearbeitet, in

der auf einer mit einer gedruckten Schaltung versehenen Leiterplatte 17 (Fig. 3) verschiedene Bauteile angeordnet sind.

Auf die Leiterplatte 17 ist ein sogenannter Schutzrohrkontakt (Reedkontakt) 18 angeordnet, bei dem innerhalb eines mit einem Schutzgas gefüllten Glasrohrs 19 zwei magnetisch steuerbare, federnde Kontakte 20, 21 angeordnet sind, die sich jeweils von einem Ende des Glasrohrs bis über dessen Mitte hin-

mungen 24 der Feldlinienleitstücke gesteckt zu werden, die dann ihrerseits in die Schlitze 27, 28 sowie die entsprechenden, im Gehäuse 11 vorgesehenen Schlitze gesteckt werden. '

Im Betrieb arbeitet die Schaltvorrichtung nach F i g. 1 wie folgt: Solange der Permanentmagnet 10 von der Schaltvorrichtung entfernt ist, sind die Kontakte 20, 21 des Schutzrohrkontakts 18 geöffnet, so daß die Basis des Transistors 33 nicht an Plus ange-

aus erstrecken, so daß sie sich gegenseitig überlap- io schlossen ist und dieser Transistor sperrt. Ein zwipen. In F i g. 1 sind sie in geöffneter Stellung darge- sehen die Leitungen 36 und 37 angeschlossenes Restellt. Wird ein magnetisches Feld etwa in axialer lais erhält deshalb keinen Strom. Richtung des Schutzrohrkontaktes 18 angelegt, so Wird nun der Permanentmagnet 10 so bewegt, daß wird der magnetische Fluß hauptsächlich in den bei- er etwa der Mitte des Gehäuses 11 gegenübersteht den Konfakten 20, 21 konzentriert, da diese aus fer- 15 (also links von der gezeichneten Stellung), so entsteht romagnetischem Material bestehen, und die Kontakte ein magnetischer Fluß vom Südpol des Magneten 10 werden an ihrer Überlappungsstelle zusammengezo- über das Feldlinienleitstück 26, die beiden Kontakte gen (vgl. F i g. 2). An dieser Überlappungsstelle ist 20 und 21 und das Feldlinienleitstück 25 zum Nordgewöhnlich ein besonderes Kontaktmaterial aufgetra- pol des Magneten 10. Dieser Fluß zieht die beiden gen, das einen niederen Übergangswiderstand ge- 20 Kontakte 20 und 21 des Schutzrohrkontakts 18 währleistet. zueinander, so daß sie eine Verbindung herstellen,

Das Glas- bzw. Schutzrohr 19 ist, wie in Fig. 3 durch die die Basis des Transistors 33 an ein positi-

dargestellt, in Ausnehmungen 24 von zwei aus ferro- ves Potential gelegt wird und dieser Transistor voll

magnetischem .Blech hergestellten, winkelförmig ge- leitend wird. Ein zwischen die Leitungen 36 und 37

bogenen Feldlinienleitstücken (Polstücken) 25, 26 25 gelegtes Relais zieht dann an und stoppt beispiels-

gehaltert, die ihrerseits in zwei als Schlitze 27, 28 weise die Bewegung eines Werkstückes ab, an dem

ausgebildete Ausnehmungen der Leiterplatte 16 ge- der Magnet 10 befestigt ist.

haltert sind und sich durch die obere Wand des Ge- Durch Verwendung eines Transistors wird es mög-

häuses 12 hindurch zur Gehäuseoberfläche erstrek- ach, einen sehr kleinen und daher empfindlichen

ken, wo ihre winkelförmig abgebogenen Teile mit je 30 Schutzrohrkontakt 18 zu verwenden. Durch die klei-

einer Schraube 31, 32 befestigt sind. nen Steuerströme, die der Transistor 33 benötigt,

Auf die Leiterplatte 16 ist außerdem ein Schalttransistor 33 mit seinem Basis-, Emitter- und Kollektoranschluß aufgelötet, weiterhin ein Widerstand 34 und ein Gleichrichter (Diode) 35. Außerdem sind auf der Leiterplatte 16 drei Anschlußdrähte 36, 37, 38 aufgelötet, und zwar führt die Leitung 36 zum Pluspol und die Leitung 38 zum Minuspol einer Spannungsquelle von beispielsweise 12 V, während die

Leitung 37 zu einem Relais führt, dessen anderer 4° gen eines Dauermagneten auf Schwierigkeiten stoßen Anschluß mit der Leitung 36 verbunden ist. Die drei würde, z.B. bei rotierenden Teilen oder bei Maschi-

wird dieser Schutzrohrkontakt nicht beansprucht, so daß sich seine Ansprechempfindlichkeit mit der Zeit kaum oder gar nicht ändert.

F i g. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem zur Auslösung eines Schaltvorgangs die Annäherung eines mit 43 bezeichneten ferromagnetisehen Körpers, z.B. des Laufrads eines Baukrans, genügt. Dies ist vor allem dort von Vorteil, wo das Anbrin-

Leitungen 36, 37, 38 sind in einem Kabel zusammengefaßt, das durch eine Gummidichtung in das Gehäuse eingeführt ist.

In F i g. 4 ist die Schaltung der Bauteile von F i g. 1 dargestellt. Der Emitter des n-p-n-Schalttransistors (z. B. Typ 2 N 3705) ist an die Leitung 38 (Minus) angeschlossen. Sein Kollektor ist mit der Anode des Gleichrichters 35 und der Leitung 37 verbunden, und seine Basis mit dem einen Anschluß des Schutzrohrkontakts 18, dessen anderer Anschluß über den Widerstand 34 (z. B. 3,3 kOhm) mit der Leitung 36 und der Kathode des Gleichrichters 35 verbunden ist. Zwischen den Leitungen 36 und 37 kann, wie in

nen zur spanabhebenden Bearbeitung von ferromagnetischen Werkstoffen, wo an einem Dauermagneten ständig Späne hängenbleiben würden.

Die Anordnung nach F i g. 2 ist weitgehend gleich aufgebaut wie diejenige nach Fig. 1. Für gleiche oder gleichwirkende Teile werden deshalb die gleichen Bezugszahlen verwendet wie in Fig. 1, und diese Teile werden nicht nochmals beschrieben.

Das Gehäuse 11 und die Feldlinienleitstücke 25 und 26 sind bei der Anordnung nach F i g. 2 der Form des Rads 43 angepaßt. (Auch die Feldlinienleitstücke 25 und 26 der F i g. 1 können — nach Lösen der Schrauben 31, 32 — durch einfaches Biegen

F i g. 4 gestrichelt eingezeichnet, ein Relais 40 ange- 55 der Form eines Magneten angepaßt werden, was den schlossen werden, wobei induktive Spannungsspitzen Gebrauchszweck der Schaltvorrichtung sehr fördert.)

Sie sind im übrigen ebenfalls in Schlitzen der Leiterplatte 16 gehaltert und durch Ausgießen mit Gieß-

beim Ein- und Ausschalten dieses Relais durch die Diode 35 bedämpft werden, durch die nach dem Abschalten noch kurzzeitig ein Strom weiterfließen kann.

Nach dem Zusammenbau und der Justierung wird die Ausnehmung 15 mit Gießharz vergossen, wodurch die Bauelemente gegen Korrosion sowie mechanische Beschädigungen geschützt werden und

harz dauerhaft in ihrer Lage fixiert.

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Zwischen den Feldlinienleitstücken 25 und 26 der F i g. 2 ist ein Permanentmagnet 44, z. B. aus Alnico oder Bariumoxyd, befestigt, dessen Abmessungen und magnetische Energie in bekannter Weise auf die Form der Leitbleche und den Ansprechwert des

eine nachträgliche Änderung der Lage der Feldli- 65 Schutzrohrkontakts 18 abgestimmt sind, nienleitstücke 25 und 26 verhindert wird. Die Montage In Fig. 5 ist die Schaltung der elektrischen Baugestaltet sich dadurch außerordentlich einfach, denn tiele von F i g. 2 dargestellt, die dem andersartigen der Schutzrohrkontakt 18 braucht nur in die Ausneh- Aufbau angepaßt ist. Der Emitter des n-p-n-Schalt-

transistors (2 N 3705) ist, ebenso wie der eine Anschluß des Schutzrohrkontakts 18, mit der Leitung 38 (Minus) verbunden. Die Basis ist an den anderen Anschluß des Schutzrohrkontakts 18 angeschlossen und über den Widerstand 34 (3,3 kOhm) mit der Leitung 36 (Plus) verbunden. Der Kollektor ist an die Anode des Gleichrichters 35 und die Leitung 37 angeschlossen. Die Kathode des Gleichrichters 35 liegt an der Leitung 36. Zwischen den Leitungen 36 und 37 kann ein bei 40 angedeutetes Relais angeschlossen werden.

Die Schaltvorrichtung nach F i g. 2 arbeitet wie folgt: Solange das Rad 43 weit genug entfernt ist, geht der Hauptteil des vom Permanentmagneten 44 erzeugten Flusses durch die Kontakte des Schutzrohrkontakts 18 und hält diese geschlossen. Der Transistor 33 ist dabei gesperrt, da sein Emitter über den Schutzrohrkontakt 18 mit der Basis verbunden ist. In einem zwischen den Leitungen 36 und 37 angeschlossenen Relais kann deshalb kein Strom fließen.

Wird nun das Rad 43 den außenliegenden Flächen der Flußlinienleitstücke 25, 26 genähert, so geht ein magnetischer Fluß vom Südpol des' Magneten 44 über das Leitstück 26 zum Rad 43 und durch dieses zurück zum Leitstück 25 und zum Nordpol des Magneten 44. Das Rad 43 wirkt also als magnetischer Nebenschluß, und wenn dieser Nebenschluß groß genug ist, reicht der Fluß durch den Schutzrohrkontakt 18 nicht mehr aus, um dessen Kontakte 20, 21 geschlossen zu halten, so daß sie vermöge ihrer Federkraft öffnen. Dabei erhält nun die Basis des Transistors 33 über den Widerstand 34 ein positives Potential von der Leitung 36, und der Transistor wird voll leitend, so daß ein zwischen die Leitungen 36, 37 geschaltetes Relais anzieht und beispielsweise den Antriebsmotor des Rades 43 abschaltet, so daß dieses zum Stillstand kommt.

Wie ersichtlich, sind bei der geometrischen Anordnung der Feldlinienleitstücke 25, 26 je nach dem Anwendungsfall verschiedene Varianten möglich. Dabei ist die Schalteinrichtung einfach aufgebaut, so daß sie leicht montiert werden kann. Mechanische Gestänge zur Betätigung können dabei im Gegensatz zu mechanischen Schaltern entfallen.

Ein wesentlicher Vorteil beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist, daß infolge der Anpassung der Feldlinienleitstücke 25, 26 bei Annäherung des ferromagnetischen Körpers 43 eine große Änderung der Durchflutung auftritt, wie sie nötig ist, um ein sicheres Anziehen bzw. Abfallen des Schutzrohrkontakts 18 zu gewährleisten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   zu verwenden. Eine besonders einfache Bauart derartiger Endschalter ist diejenige, die mit sogenannten Schutzrohrkontakten arbeitet, also Kontakten, die eingekapselt sind und gewöhnlich in einer Schutzgasatmosphäre arbeiten.

   Auch solche Schutzrohrkontakte unterliegen bei häufiger Benutzung einem gewissen Verschleiß, besonders durch Kontaktabbrand. Sollen mit ihnen größere Ströme direkt geschaltet werden, so muß

   1. Magnetisch gesteuerte Schaltvorrichtung mit
   innerhalb eines Schutzrohrs eingeschlossenen,
   magnetisch steuerbaren, federnden Kontakten,
   die durch wenigstens einen Magneten betätigbar
   sind, dadurch gekennzeichnet, daß
   das Schutzrohr (18, 19) zusammen mit einem von
   den Kontakten (20, 21) des Schutzrohrs gesteuer- io man entsprechend große Typen wählen, wodurch der ten Schalttransistor (33) in einem gemeinsamen gesamte Endschalter unerwünscht groß wird. Außer-Gehäuse (11) untergebracht ist und daß die Kon- dem verändert sich durch den Kontaktabbrand und _: takte des Schutzrohrs nur zum Steuern dieses durch Materialwanderung an den Kontakten die AnTransistors dienen. Sprechgenauigkeit des betreffenden Endschalters mit

   "2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch 15 der Zeit, d.h. es sind Nachjustierungen erforderlich. ' gekennzeichnet, daß die Kontakte des Schutz- Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile

   rohrs zwischen dem Emitter und der über einen der bekannten Endschalter mit Schutzrohrkontakten Widerstand mit der Kollektorspannungsquelle zu vermeiden. Insbesondere ist es eine Aufgabe der verbundenen Basis angeordnet sind (Fig. 5). Erfindung, einen einfach aufgebauten Endschalter

   3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch 20 mit Schutzrohrkontakt zu schaffen, dessen Ansprechgekennzeichnet, daß die Kontakte (20, 21) des genauigkeit zeitlich weitgehend unveränderlich ist.
   Schutzrohrs (18, 19) in Serie mit einem Wider- Erfindungsgemäß wird dies bei einer eingangs gestand (34) zwischen der Basis und der Kollektor- nannten Schaltvorrichtung dadurch erreicht, daß das Spannungsquelle angeordnet sind (F i g. 4). Schutzrohr zusammen mit einem von den Kontakten

   4. Schaltvorrichtung nach einem der An- 25 des Schutzrohrs gesteuerten Schalttransistor in einem · Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist und daß die

   Kontakte des Schutzrohrs nur zum Steuern dieses Transistors dienen. Man kann dadurch einen sehr kleinen Schutzrohrkontakt wählen, da der Steuerstrom des Transistors äußerst klein ist. Gleichzeitig wird auch die Schalteinrichtung klein und die Schaltgenauigkeit hoch. Außerdem erhält man eine sehr große zeitliche Konstanz der Ansprechgenauigkeit.

   Für den Aufbau der Schalteinrichtung ergibt sich

   6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, 35 eine weitere Vereinfachung dadurch, daß mindestens dadurch gekennzeichnet, daß die Feldlinienleit- zwei Feldlinienleitstücke vorgesehen sind, die sich

   von jeweils einem Ende des Schutzrohrs zur Oberfläche des Gehäuse erstrecken. Dies ermöglicht eine gute Anpassung an den jeweiligen Verwendungs-

   zwischen den Feldlinienleitstücken (25, 26) ein 40 zweck sowie eine einfache Fertigung, besonders Permanentmagnet (44) angeordnet ist (Fig. 2). wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung

   8. Schaltvorrichtung nach einem der vorherge- das Schutzrohr in Ausnehmungen der Feldlinien!eithenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß stücke gehaltert ist.

   der Transistor (33) zusammen mit dem Schutz- Einen einfachen Schutz gegen Korrosion und ge-

   rohr (18, 19) auf einer gedruckten Leiterplatte 45 gen mechanische Beschädigungen erhält man da-(16) angeordnet ist. durch, daß das Gehäuse mit Kunstharz ausgegossen

   ist.

   Der Gegenstand nach den Patentansprüchen wird an Hand zweier, in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schalt-

   mindestens zwei Feldlinienleitstücke (25, 26) vorgesehen sind, die sich von jeweils einem Ende des Schutzrohrs (18, 19) zur Oberfläche des Gehäuses (11) erstrecken.

   5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (18, 19) in Ausnehmungen (24) der Feldlinienleitstücke (25, 26) gehaltert ist.