DE1765937A1

DE1765937A1 - Vorrichtung zum schalten elektrischer stroeme

Info

Publication number: DE1765937A1
Application number: DE19681765937
Authority: DE
Inventors: Johannes Panschar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-08-12
Filing date: 1968-08-12
Publication date: 1975-04-10
Also published as: JPS4932093B1; BR6911461D0; DE1765937B2

Description

SIEMENS AKTIENGESELISCHAPT München, den 12.AUG. 1968

^PA 68/2739

Vorrichtung zum Schalten elektrischer Ströme

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schalten elektrischer Ströme, insbesondere im Frequenzbereich der ultrakurzen Wellen, bei der eine aus einem Isoliermaterial bestehende Trägerplatte beidseitig mit in der Art der gedruckten Schaltungen ausgeführten Leitungszügen versehen ist.

Bekanntlich werden vielerlei Schaltungsaufgaben mit Hilfe von Schaltungsanordnungen gelöst, die in der Art von gedruckten Schaltungen ausgeführt sind. Gedruckte Schaltungen haben nämlich unter anderem den Vorteil, daß sie im Rahmen einer größeren Serienfertigung rasch und zuverlässig hergestellt

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und verschaltet werden können. Darüberhinaus ist auch ihr Raumbedarf gegenüber den in konventioneller Schaltungstechnik aufgebauten Schaltungen.verhältnismäßig gering. Es lassen sich gedruckte Schaltungen auch zur Lösung von Schaltungsaufgaben im Bereich verhältnismäßig hoher Frequenzen, wie beispielsweise im Meter- und Dezimeterwellengcbict erfolgreich einsetzen. Beispielsweise beim Entwurf von Schaltungen für eine automatische Ersatzschaltung von Richtfunkgeräten bzw. von Richtfunkstrecken, tritt immer wieder die Aufgabe auf, entweder in Schaltungsanordnungen für das Basisband oder in Schaltungsanordnungen, die im sogenannten Zwischenfrequenzbereich bei etwa 70 bis etwa 100 MHz arbeiten, Schaltvorgänßo automatisch durchzuführen. In diesem Zusammenhang ist es bereits bekannt gev/orden, solche Schaltvorgänge mit Hilfe von Koaxialrelais zu bewerkstelligen. Um die erforderliche Entkopplung zwischen je zwei Signalwegen zu erzielen, oder auch zur Lösung bestimmter Schaltungsaufgaben ist es sehr häufig erforderlich, mehrere solcher Koaxialroiais mechanisch und elektrisch zu <-mer Einheit zusammenzufassen. Dabei müssen die Anschlüsse mehrerer Relais unter möglichst exakter Einhaltung des Wellenwiderstandes miteinander verbunden werden. Die hierfür nötige mechanische Genauigkeit erfordert bereits einen erheblichen technischen Aufwand; so wird es beispielsweise nötig, mehrere Steckverbindungen außerhalb einer Baugruppe zwischen je zwei Anschlüsse von Koaxialrelais einer Baugruppe einzufügen. Es erhöhen sich damit auch die Anforderungen an die mechanische Genauigkeit und den zulässigen Reflexionsfaktor der einzelnen Baugruppe, wenn beispielsweise ein vorgegebener maximaler Reflexionsfaktor für die Zusammenschaltung mehrerer Baugruppen nicht überschritten werden darf. Jede zusätzliche Steckverbindung verringert auch die Betriebszuverlässigkeit der Verbindung, was insbesondere dann als außerordentlich störend empfunden wird, wenn sehr viele Sprechkreise über eine einzelne Leitung zu führen sind, wie dies bei

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Richtfunkstrecken im allgemeinen der Pail ist.- Auch der der gedruckten Schaltung eigene Vorteil des verhältnismäßig geringen Raumverbrauches wird durch Schalter, die im Vergleich zur gedruckten Schaltung selbst verhältnismäßig große mechanische Abmessungen haben, zumindest teilweise wieder aufgegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den" vorstehend geschilderten Schwierigkeiten in verhältnismäßig einfacher Yfcisc zu begegnen; insbesondere soll der Aufbau eines elektrischen Schalters angegeben werden, der zum einen die Vorteile der gedruckten Schaltung nahezu vollständig zur Geltung kommen läßt und der andererseits auch für automatische Schaltvorgänge bei relativ hohen Frequenzen geeignet ist.

Ausgehend von einer Vorrichtung zum Schalten elektrischer Ströme, insbesondere im Frequenzbereich der ultrakurzen Wellen, bei der eine aus einem Isoliermaterial bestehende Trägerplatte beidseitig mit in der Art der gedruckten Schaltungen ausgeführten Leitungszügen versehen ist, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Leitungszug unterbrochen ist, und. daß diese Unterbrechung durch einen Schutzgaskontakt überbrückt ist.

Anhand eines Ausführungsbeispiols wird im folgenden die Erfindung noch näher erläutert.

Es zeigen in der Zeichnung:

Die Fig.1 eine Seitenansicht einer Schaltervorrichtung unter Verwendung eines Schutzgaskontaktes;

die Fig.2 eine Draufsicht auf eine Verzv/eigungsschaltung, bei der Schalter gemäß Fig.1 verwendet sind.

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Bei dor Vorrichtung zum Schalten elektrischer Ströme gemäß der Pig.1 wird eine gedruckte Schaltung verwendet, bei der auf eine aus einen Isoliermaterial bestehende Trägerplatte beidseitig die leitungszügc 2 und 3 aufgebracht sind. Der auf der Oberseite der Trägerplatte 1 liegende Leitungszug 3 ist an der Stelle 4 unterbrochen und wird somit in die Loitungszügc 3' und 3" unterteilt. Die Unterbrechungssteile 4 wird durch einen Schutzgaskontakt 5 überbrückt, dessen Kontakte bzw. 6¹ an den Punkten 22 bzw. 22· mit den Loitungsabschnitten 3' bzw,, 3"> beispielsweise durch Lötung, elektrisch leitend verbunden sind. Bekanntlich ist unter einem Schutzgaskontakt eine Schalteranordnung zu verstehen, deren Kontakte 6 bzw. 6' aus einem ferromagnetischen Grundmaterial bestehen, die gasdicht in eine aus einem Isoliermaterial bestehende Umhüllung 7 eingeführt sind. Die Umhüllung 7 ist mit einem Schutzgas gefüllt, das die Kontaktstellen gegenüber Oxydation schützt. Die Erregung der Kontakte 6, 6* erfolgt über eine auf einen Eisenkern 8 aufgewickelte Erregerspule 9· Wenn durch die Erregerspule 9 ein Strom fließt, wird der Eisenkern 8 magnetisch, der magnetische Fluß schließt sich über die Kontakte 6 und 6', die sich unter dem Einfluß des magnetischen Feldes schließen und die somit die elektrische Verbindung zwischen den Leitungszügen 3' und 3" herstellen.

Der Eisenkern 8 zusammen mit der Erregerspule können auf der gleichen Seite wie der Schutzgaskontakt 5 angeordnet sein. Zweckmäßig ordnet man den Eisenkern 8 und die Erregerspule - auf der dem Schutzgaskontakt 5 gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte 1 an, wie dies in Fig.1 dargestellt ist. Es hat dies den Vorteil, daß der Leitungezug 2 den Eisenkern 8 und die Erregerepule 9 abschirmt, so daß die sich zwischen den Leitungszügen 2 und 3 bzw. 3¹ erstreckenden elektrischen Feldlinien durch die Erregereleraente nahezu keine Störung erfah ren. Damit bleibt der Wellenwiderstand der Leitung 2, 3 nahe-

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zu erhalten, wenn man zunächst von der durch den Schutzgaskontakt 5 in Verbindung mit den Kontakten 6, 6' hervorgerufenen geringfügigen Wollenwiderstandsstörung absieht.

Da die Kontakte 6, 6¹ vom durchgehenden Leiter 2 einen größeren Abstand haben als die unterbrochene leiterbahn 3, äußert sich die vom Schutzgaskontakt 5 hinsichtlich der Feldlinienverteilung hervorgerufene Störung als eine zur Leitung in Serie geschaltete kleine Induktivität. Damit ist auch der Wellenwiderstand der Leitung geringfügig gestört. Y/enn es darauf ankommt, den Leitungszug 2, 3 völlig wellenwiderstandsrichtig auszubilden', dann läßt sich diese Störung durch Parallelschalten einer Kapazität kompensieren. Am einfachsten läßt sich diese Kompensationskapazitat dadurch realisieren, daß entweder einer der Leitungszüge 3^f bzw. 3" oder gegebenenfalls beide über die Anschlußpunkte 22 bzw. 22' fortgeführt sind. Die Länge dieser Portführung hängt von der Art bzw. dem Aufbau des jeweils verwendeten Schutzgaskontaktes ab und wird zweckmäßig empirisch ermittelt. Eine weitere Möglichkeit zur Vergrößerung dieser Kompensationskapazitat wird noch im Zusammenhang mit Fig.2 erläutert.

In der Fig.2 ist eine Verzweigungsschaltung in der Draufsicht gezeigt, bei der zwei gemäß Fig.1 ausgebildete Schutzgaskontakte 5, 5¹ über eine Verzweigung 10 miteinander verbunden sind. Zur besseren Übersicht sind die Kontakte 6, 6¹ in Fig.2 nicht mehr eingezeichnet. Die Anschlußleitungen der Verzweigungs schaltung führen zu Anschlußsteckern, die als Koaxialloitungsstecker 11, 12 und 13 ausgebildet sind. Auf der Unterseite der Trägerplatte 1 sind wiederum die Leitungsrückführungen zu den Anschlußsteckern 11, 12, 13 angeordnet. Diese Leitungsrückführungen bildet man aus Gründen der einfachen Herstollbarkeit und mit Rücksicht auf die bereits erläuterte Abschirmwirkung gegenüber den Erregerelementen 8, 9 der

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Schutzgaskontakte zweckmäßig als eine durchgehende Kaschierung 2¹ aus. In der Fig.2 sind gestrichelt die Eisenkerne Sj 8' eingezeichnet, die wie beim Ausführungsbeispiol nach Pig.I, auf der Unterseite der Trägerplatte 1 liegen. Die durchgehende Kaschierung 2· wird man in der Regel als Massoleitung für sämtliche leitungen verwenden. Y/ic bereits erwähnt, stellt' der Schutzgaskontakt 5 bzw. 5' eine geringfügige induktive : Störung des Wellenwiderstand.es der von den Leitungszügen 2 und 3 gebildeten Leitung dar. Falls sich diese Störung durch die bereits erläuterte Kompensation nicht vollständig beseitigen läßt, kann der unterbrochene Leitungszug 3 zusätzlich mit einer Verbreiterung 18 versehen werden, die im Ausführungsbeispiel im Bereich des Abschnittes 3" angeordnet ist und die eine zusätzliche Erhöhung des Kapazitätsbelages der Leitung zur Folge, hat.

Die Stromzuführung zu den jeweiligen Erregerspulen der Schutzgaskontakte 5 bzw. 5¹ erfolgt zweckmäßig ebenfalls über als gedruckte Leitungen ausgeführte Leiterbahnen, die an die an der Grundplatte 1 befestigten Anschlußvorrichtüngon H und 15 herangeführt sind. Wenn, wie im Ausführungsboispicl der Fig.2, die auf der Unterseite der Trägerplatte 1 angeordneten Leitungszüge als durchgehende Kaschierung 2¹ ausgebildet sind, lassen sich die Leiterbahnen 16, 16^T in einfacher Weise aus der durchgehenden Kaschierung herausätzen. Die Rückführung des Erregerstromes kann dabei selbstverständlich ebenfalls über die durchgehende Kaschierung 2· erfolgen. ■

Mit einer Anordnung nach der Fig.2 läßt sich in einfacher \7eise eine Umschaltung bewerkstelligen, je nach dem ob der Schutzgaskontakt 5, oder der Schutzgaskontakt 5^f geschlossen ist. Beispielsweise werden beim Schließen des Schutzgaskontaktes 5 die Anschlußbuchsen 12 und 13 durchverbunden, während

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bei gleichzeitiger fehlender Erregung am Schutzgaskontakt 5' die Verbindung zwischen der Anschlußbuchse 12 und der Anschlußbuchse 11 gesperrt ist. An der Verzweigungsstcllo 10 entsteht deshalb eine kapazitive Belastung für den durchgeschalteten Zweig, da die Y/irkung des sich zwischen der Verzwoigungsstelle 10 bis zum Schutzgaskontakt 5¹ erstreckenden leerlaufenden Leitungsabschnittes, insbesondere bei höheren Frequenzen.nicht mehr zu vernachlässigen ist. Diese störende Wirkung läßt sich durch einen Blindwiderstand kompensieren, der an der Verzy/eigungsstelle angeschaltet wird und der entgegengesetzt gleich groß ist dem vom leerlaufenden Leitungsabschnitt in die Verzweigungsstelle transformierten Blindwiderstand. \'Ienn, wie im Ausführungsbeispiel der Pig.2, diese Störung kapazitiven Charakter hat, wird in die Verzweigungsstelle ein Blindwiderstand mit induktivem Charakter geschaltet, Dieser Blindwiderstand ist in Fig.2 mit der Bezugsziffer 20 bezeichnet und kann beispielsweise als mit der Verzweigungsstelle 10 und der durchgehenden Kaschierung 2' verbundene Spule oder auch als kurzgeschlossene oder leerlaufende Leitung ausgebildet sein, deren Länge so bemessen sein muß, daß ihr Eingangswiderstand an der Verzweigungsstelle etwa entgegengesetzt gleich groß ist dem vom jeweils offenen Schalter in die Vcrzweigungsstolle 10 transformierten Blindwiderstand.

9 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Schalten elektrischer Ströme, insbesondere im Frequenzbereich der ultrakurzen Wellen, bei der eine aus einem Isoliermaterial bestehende Trägerplatte beidseitig mit in der Art der gedruckten Schaltungen ausgeführten leitungszügen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leitungszug (3) unterbrochen (4) ist, und daß diese Unterbrechung (4) durch einen Schutzgaskontakt '5) überbrückt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Erregung der Kontakte (6,6·) des Schutzgaskontaktes (5) dienenden Elemente (8,9) ebenfalls auf der Seite der Trägerplatte (1) angeordnet sind, auf der sich der durchgehende Leitungszug (2) befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der unterbrochene Leitungszug zumindest über einen der Verbindungspunkte (22 bzw. 22') mit den Kontakten (6 bzw. 6') des Schutzgaskontaktes hinausgeführt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der unterbrochene Leitungszug i'3) mit einer Verbreiterung (18) versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf beiden Seiten der Trägerplatte (1) angeordneten Leitungszüge (2,3) in als Koaxialleitungsstecker (11,12,13) ausgebildete Anschlußstecker übergeführt sind.

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6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schalter (5>5^f) über eine Verzweigung (10) miteinander verbunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einer Seite der Trägerplatte (1) angeordneten Leitungszüge (2) als durchgehende Kaschierung (2') ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Verzweigungsstello (10) ein Blindwiderstand (20) solcher Größe angeschlossen ist, daß die vom jeweils offenen Schalter (z.B. 5') in die Verzweigungsstelle (10) transformierte Störung kompensiert ist. -

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (9) des Schutzgaskontaktes (5) über als gedruckte Leitungen ausge führte Leiterbahnen (16,16·) mit an der Trägerplatte (1) befestigten Anschlußvorrichtungen (14,15) verbunden ist.

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