DE19535946A1 - Anordnung zur Erzeugung eines elektrischen Schaltsignals - Google Patents
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- H01H36/0026—Permanent magnet actuating reed switches characterised by the co-operation between reed switch and permanent magnet; Magnetic circuits comprising a biasing, helping or polarising magnet
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung eines
elektrischen Schaltsignals, insbesondere mit einem Reed- oder
Schutzgasrelais, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind solche Anordnungen, beispielsweise für Analog-
Digital-Umsetzer, bekannt, die für eine Anwendung in Sen
sorsystemen eine analoge Weggröße in diskrete
Ein-/Aussignale zur Weiterverarbeitung in einer digitalen Meß
wertverarbeitung erzeugen. Zur Erzeugung der diskreten
Schaltsignale werden vorzugsweise die sogenannten Reed- oder
Schutzgasrelais verwendet. Die metallischen Schaltkon
takte (z. B. aus Chromeisen) der Relais sind hierbei gegen
Einflüsse der umgebenden Atmosphäre durch ein Schutzgas ge
schützt und befinden sich mit diesem Gas in einem geschlos
senen Glasröhrchen. Die Schaltkontakte werden durch ein äu
ßeres Magnetfeld betätigt, das am Relais vorbeibewegbar
ist. Für sich bekannt sind derartige Relaisanordnungen bei
spielsweise aus dem Fachbuch "Digitale Meßtechnik", Sprin
ger Verlag Berlin/Heidelberg/New York, 1966, Seiten
107, 108.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Erzeugung eines elektri
schen Schaltsignals der eingangs angegebenen Art ist mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 insbesondere
dadurch vorteilhaft, daß durch das zusätzliche Magnetfeld
ein einfach aufgebautes digitales Sensorsystem so verbes
sert werden kann, daß ein Abgleichen der Schaltschwellen
des Relais mit relativ geringem Aufwand möglich ist. Der
ansonsten übliche Ausgleich geometrischer und magnetischer
Toleranzen mit mechanischen Mitteln ist hier nicht erfor
derlich. Auch kann bereits beim Aufbau des Sensorsystems,
durch eine geeignete Bauelementedimensionierung, die Ver
besserung der Funktionsfähigkeit (d. h. eine kleine Hystere
se bei den Schaltvorgängen) der Anordnung ohne einen beson
deren Abgleich erreicht werden.
Das zusätzliche Magnetfeld kann hierbei durch eine Spule
erzeugt werden, die entweder vom Strom durch die geschlos
senen Schaltkontakte oder auch vom Strom einer weiteren
Versorgungsspannungsquelle durchflossen wird. Durch wech
selnde Polaritäten können sowohl die Ein- als auch die Aus
schaltschwellen bei der Detektierung eines vorbeibewegten
Objekts verändert werden.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ergibt sich durch die
weitere Anordnung einer Spule am Relais, die von einem zu
erfassenden Strom durchflossen wird, in Kombination mit der
oben genannten Spule. Hierbei dient die Sensoranordnung als
Grenzwertmelder für den elektrischen Strom in der zusätzli
chen Spule, da in einfacher Weise eine Ansprechschwelle für
die Stromstärke eingestellt werden kann.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung zur
Erzeugung eines elektrischen Schaltsignals werden anhand
der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Reed-Relais in
einem Sensorsystem mit einem entfernt liegenden äuße
ren Magnetfeld;
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines Reed-Relais mit
einem nah anliegenden äußeren Magnetfeld,
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Sensorsystems mit
einer unidirektionalen Beschaltung des Reed-Relais;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Sensorsystems mit
einer bidirektionalen Beschaltung des Reed-Relais und
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Sensorsystems mit
einer bidirektionalen Beschaltung des Reed-Relais in
Drei-Leiter-Ausführung.
In Fig. 1 ist ein Reed-Relais 1 als Bestandteil einer An
ordnung zur Erzeugung eines elektrischen Schaltsignals ge
zeigt, dessen Schaltkontakte 2 und 3 im Bereich eines Mag
netfeldes einer Spule 4 liegen. Die Spule 4 wird allerdings
nur von einem Strom durchflossen, wenn die Schaltkontakte 2
und 3 geschlossen sind. Außen an dem Reed-Relais 1 und der
Spule 4 ist ein äußeres Magnetfeld eines entlang dem Pfeil
5 bewegbaren Objekts 6 vorhanden. In der Darstellung nach
der Fig. 1 ist das Objekt 6 noch so weit entfernt, daß das
resultierende Magnetfeld im Bereich der Kontakte 2 und 3
noch nicht ausreicht um diese zu schließen. Fig. 2 zeigt
dagegen eine Lage des Objekts 6, die zu einem Schließen der
Schaltkontakte 2 und 3 führt.
Die Fig. 1 zeigt somit die Ruhestellung des Relais 1, da
aufgrund der großen Entfernung des Magnetfeldes des Objekts
6 die Feldstärke zum Schließen der Kontakte 2 und 3 noch zu
gering ist. Wenn sich die Anordnung jedoch am Reed-Relais 1
vorbeibewegt, wird bei einer bestimmten Position die Feld
stärke an den Schaltkontakten 2 und 3 einen Wert erreichen,
der den Schaltvorgang auslöst. Die Schaltkontakte 2 und 3,
die beispielsweise aus an den Kontaktstellen vergoldetem
Chromeisen hergestellt sind, werden dann durch ausreichend
große magnetische Kräfte zusammengeführt.
Bedingt durch die Verkleinerung des Kontaktabstandes der
Schaltkontakte 2 und 3, der nunmehr etwa bei Null liegt,
steigen in dem zuletzt beschriebenen Zustand die Haltekräf
te an. Das magnetisch hysteresebehaftete Material des
Reed-Relais 1 und der zuvor beschriebene Effekt führen dazu, daß
es nun einer deutlichen Abnahme der Feldstärke bedarf, um
die Schaltkontakte 2 und 3 wieder zu öffnen. Wenn in diesem
Betriebszustand die Spule 4 derart von einem Strom durch
flossen wird, daß das Magnetfeld der Anordnung 6 bereits
geschwächt wird, das Gesamtfeld aber noch groß genug ist,
um die Schaltkontakte 2 und 3 geschlossen zu halten, kann
die Ausschalthysterese entsprechend verkleinert werden
(siehe insbesondere die entgegengesetzten Richtungspfeile
der beiden Magnetfelder). Das Maß der Hysterese wird somit
auch durch die Höhe des Stroms in der Spule 4 bestimmt und
kann daher in einem vorgegebenen Bereich beeinflußt werden.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schaltschwel
lenabgleichs mit einer unidirektionalen Beschaltung der
Spule 4 bei einer veränderlichen Ausschaltschwelle. Der
Schaltpunkt wird mit der Wahl eines geeigneten Vorwider
standes 7, der zwischen dem Signalabnahmepunkt 8 und einer
Versorgungsspanung Uv geschaltet ist, beeinflußt. Ein
gleichwirkender Schaltschwellenabgleich kann auch durch ei
ne Veränderung der Höhe der Versorgungsspannung Uv durchge
führt werden. Die Spule ist hierbei noch mit einer Schutz
diode 9 in Sperrichtung überbrückt.
Alternativ zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
kann bei bestimmten Anwendungsfällen durch einen Wechsel
der Polarität der Spule 4 auch eine größere Hysterese er
zeugt werden. Hierbei muß das Magnetfeld der Spule 4 in die
gleiche Richtung weisen wie das Magnetfeld der beweglichen
Anordnung 6. Eine Grenze liegt hierbei in etwa bei einer
Verdoppelung der Hysterese, da bei einem Wegbewegen der An
ordnung 6 die verbleibende Feldstärke der Spule 4 nicht
ausreichen darf um die Schaltkontakte 2 und 3 geschlossen
zu halten.
Bei einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 mit einer bidi
rektionalen Beschaltung der Spule 4 ist sowohl die Ein
schalt- als auch die Ausschaltschwelle des Reed-Relais 1
beeinflußbar. Hier wird die Spule 4 bereits im geöffneten
Zustand der Schaltkontakte 2 und 3 von einem Strom durch
flossen, der von einer Versorgungsspannung Uv mit veränder
barer Polarität erzeugt wird. Auch hier kann somit durch
eine entsprechende Polarität der Spule 4 die jeweilige
Schaltschwelle sowohl in die eine als auch in die andere
Richtung verändert werden. Durch die Höhe des Spulenstromes
wird das Maß der Veränderung festgelegt. Nach dem Einschal
ten kann beispielsweise durch eine neue Festlegung des
Stromes und der Stromrichtung in der Spule 4 auch das Aus
schaltverhalten unabhängig vom Einschaltverhalten verändert
werden. Als Schutzdioden sind hier Dioden 9 und 10 in ge
gensinniger Reihenschaltung vorhanden.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 stellt eine bidirek
tionale Erweiterung der Anordnung nach Fig. 3 dar, bei der
der zusätzliche Strom für die Spule 4 im geöffneten Zustand
der Schaltkontakte 2 und 3 durch eine zusätzliche Stromver
sorgung Uv über einen weiteren Vorwiderstand 11 geleitet
wird. Ansonsten ist die Funktionsweise dieses Ausführungs
beispiels mit der der vorher beschriebenen Ausführungsbei
spiele identisch.
Claims (10)
1. Anordnung zur Erzeugung eines elektrischen Schaltsignals,
insbesondere mit einem Reed- oder Schutzgasrelais, mit
- - einem im Bereich des Relais (1) Veränderlichen äußeren Ma gnetfeld, wobei abhängig von der Feldstärke dieses Magnetfel des ein Schließen oder Öffnen von Schaltkontakten (2,3) des Relais (1) bewirkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Relais (1) mit einem zusätzlichen Magnetfeld vorge spannt ist, das unabhängig vom Magnetfeld des Objekts (6) ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Relais (1) Von einer Spule (4) zur Erzeugung des zu sätzlichen Magnetfeldes umgeben ist, die mit den Schaltkon takten (2, 3) in Reihe geschaltet ist und vom Strom durch die geschlossenen Schaltkontakte (2, 3) durchflossen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Relais (1) von einer Spule (4) zur Erzeugung des zu sätzlichen Magnetfeldes umgeben ist, die vom Strom einer se paraten Versorgungsspannungsquelle (Uv) durchflossen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Relais (1) von einer Spule (4) zur Erzeugung des zu sätzlichen Magnetfeldes umgeben ist, die mit den Schaltkon takten (2, 3) in Reihe geschaltet ist und vom Strom durch die geschlossenen Schaltkontakte (2, 3) durchflossen ist und daß
- - die Spule (4) am Anschlußpunkt der Schaltkontakte (3) über einen zusätzlichen Anschluß an eine separate Versorgungsspan nungsquelle (Uv) angeschlossen ist.
5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß
- - die Polarität der Versorgungsspannungsquelle (Uv) umschalt bar ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- - das Schaltsignal an einem Anschlußpunkt (8), über einem zwi schen die Versorgungsspannungsquelle (Uv) und dem Schaltkon takt (2) liegenden Vorwiderstand (7), abnehmbar ist.
7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Spule (4) mit einer in Sperrichtung geschalteten Schutzdiode (9) überbrückt ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- - die Spule (4) mit einer Reihenschaltung aus zwei in Gegen richtung geschalteten Schutzdioden (9,10) überbrückt ist.
9. Anwendung der Anordnung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Relais (1) Bestandteil eines Sensorsystems zur Erfas sung der Lage eines Objekts (6) ist, wobei das veränderliche Magnetfeld von diesem Objekt (6) erzeugt wird.
10. Anwendung der Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Relais (1) Bestandteil eines Grenzwertmelders zur Er fassung des Überschreitens eines Grenzwertes eines das zu sätzliche Magnetfeld erzeugenden Stromes ist.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Publications (2)
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DE19535946C2 DE19535946C2 (de) | 1997-10-09 |
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ID=7773331
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Citations (1)
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---|---|---|---|---|
DE3830782C1 (de) * | 1988-09-09 | 1990-06-07 | Audi Ag, 8070 Ingolstadt, De |
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1995
- 1995-09-27 DE DE1995135946 patent/DE19535946C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3830782C1 (de) * | 1988-09-09 | 1990-06-07 | Audi Ag, 8070 Ingolstadt, De |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
BORUCKI, L. u. DITTMANN, J.: Digitale Meßtechnik, Berlin, Heidelberg, New York: Springer Verl., 1966, S. 117/118 * |
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---|---|
DE19535946C2 (de) | 1997-10-09 |
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