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Anschlußvorrichtung fttr elektrische Geräte Die Erfindung betrifft
eine Anschlußvorrichtung zur gegenseitigen Verbindung von elektrischen und/oder
elektronischen Geräten.
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kuf bekannte Weise kennen elektronische oder elektrische Geräte auf
verschiedenste Art miteinander verbunden werden0 Beispielsweise kann ein batteriegtriebenes
Tonbandgerät mit geringer Ausgangsleistung mittels Kontaktpaaren an einen netzbetriebenen
Verstärker angeschlossen werden, wobei die schallfrequente Energie mittels zweier
oder mehrerer Kontaktpaare uebertragen wird.
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Unter Umständen kann auch nach Ausschalten der Batterie des Batteriegerätes
dasselbe über Kontaktapaare vom Netzgerät betrieben werden. @Allgemein erfolgt also
die Verbindung elektrischer Geräte miteinander über bekannte Stecker-Kupplungs-Verbindungen.
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Der Anschluß elektrischer Geräte an Wechsel- oder Glelohstrom-Speisequellen
erfolgt allgemein Uber steckbare Anschlüsse.
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Zur Übertragung schallfrequenter Energie sind auch Adapter bekannt,
wie sie beispielsweise bei Fernsprechgeräten zur Ubertragung auf Tonband verwendet
werden.
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Zur Schaltung oder Umschaltung von Speise- oder Signalströmen werden
häufig Schutzrchrankerkontakts oder Reed-Kontakte verwendet die mit Dauermagneten
oder Elektromagneten geschaltet werden.
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Den oben beschriebenen Geräten zur Signalübertragung haften gewisse
Nachteile an: Der Anschluß Uber Telefonadapter bedeutet eine gewisse qualitative
Einschränkung bezüglich der Frequenzübertragung, des Signal-Raus ch-Verhältniss
ers , der Zuverlässigkeit und Handhabung und iat Uberdies mit erheblichen Kosten
verbunden.
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Infolge der von Fernsprechapparaten erzeugten geringen magnetischen
Feldstärke und der verhältnismäßig großen Entfernung zwischen Adapter und übertrager
des Fernsprechapparates und der Notwendigkeit nur eisenkernlose Wicklungen zu verwenden,
mUssen Wicklungen mit hoher Windungszahl und daher aus dünnem Draht verwendet werden,
um zu einem brauchbaren induzierten Signalniveau zu gelangen.Dadurch ist die Herstellung
verhältnismäßig kostspielig.
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Ein derartiges Gerät überträgt infolge seines Aufbaues aus hochohmigen
Widerstandselementen und der auftretenden hohen Streu induktivitäten im Prequenzbereich
zwischen etwa 0,5 und 2 kHz Signalamplituden mit einer Zeichenabsenkung von 6 bis
18 dB/ Oktave.
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Die Adapterwicklungen werden ausnahmslos mit einer Kapzitäven Abschirmung
hergestellt. Daraus folgt, daß sie in der N§he von Netztransformatoren wegen der
bei diesen auftretenden hohen Brummspannungen nicht verwendet werden können. Hierbei
müssen zur gegenseitigen Verbindung unbedingt Stecken und Anschlußschnüre verwendet
werden, EO daß zwischen dem Netztransformator und der Adapterwicklung mindestens
ein Abstand von 0s5 bis 1 m bestehen muß. Dabei besteht noch der Nachteil, daß das
beste erreichbare Signal-Rausch-Verhältnis bei etwa 30 bis 32 dB liegt, das bereits
bei den schwächststen Tonbandgeräten ein Minimum von 40 dB hat.
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Speiseströme werden außer über übliche Anschlußstecker-Verbindungen
durch Transformation übertragen. Die zu diesem Zweck verwendeten gebräuchlichen
Transformatortypen werden aus Lamellenkernen der Typen "M" und "El" aus einem bzw.
zwei bewickelten (Hipersil) U-£drmigen Kernen hergestellt. Bei diesen Typen ist
eine Trennung der Primär- von der Sekundärwicklung nicht möglich. Die Lamellen der
aus den Eisentypen M und El hergestellten Transformatorkerne werden überlappt, um
den Luftspalt und die Stdrzone auf ein Minimum herabzusenken.
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Eine besondere Bedeutung hat z. B. bei Tonbandgeräten die Minimalisierung
der Störzone, wo das auf die empfindlichste VerstGrkerstufe geschaltete Abtastelement
(der Tonkopf) aus einer Induktilität besteht. Hieraus folgt, daß die U-fdrmigen
Hipersil-Transformatoren in der Tonbandgerätetechnik nicht verwendet werden können.
Bei U-fdrmigen Eisenkernen ist nämlich ein geringer Luftspalt und damit die Bildung
einer Stdrzone unvermeidlich, die den zulässigen Wert überschreitet.
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Transformatoren mit voneinander unabhängigen Primär- und Sekundärwicklungen
sind zwar in der theoretischen Literatur beschrieben, sie dienen dort Jedoch gewöhnlich
nur zur Erklärung der Arbeitsweise von Transformatoren.
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Die erfinlungsgemäße Anschlußvorrichtung zur Übertragung von el@ktrischer
Energie oder von Signalen zwischen elektrischen und/ oder elektronischen Geräten
zeichnet sich dadurch aus, daß in den Geräten längs aneinander angrenzender Flächen
derselben in gegenseitiger geometrischer Zuordnung Schutzrchrankerkontakte und Permanent-
oder Elektromagnete oder auf offene Eisenkerne gewickelte Wicklungspaare vorgesehen
sind.
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Auf diese Weise können einzelne elektrische Geräte ohne mechanische
Reibungskräfte miteinander verbunden werden. Die bei Sbckverbindungen notwendige
hohe Maßhaltigkeit wird vermieden und die Handhabung der Anschlußvorrichtung bzw.
der damit versehenen elektrischen Geräte ist einfach und auch ohne technische Erfahrung
möglich. Schließlich ist die erSindungsgemäße Anschlußvorrichtung absolut sicher
und zuverlässig.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Frequenzen zwischen etwa
50 und 1500 Hz bei einer maximalen Zeichenabsenkung von 2 dB durch induktive Kopplung
von einem Gerät auf das andere übertragen werden. Anschlußverbindungen wie Stecker
und Kupplungen sind überflüssig, so daß auch die Herstellung der Geräte selbst einfach
ist. Die nachteiligen Auswirkungen von in der Nähe der Geräte befindlichen Netztransformatoren
werden vermieden, so daß keinerlei Verschlechterung des Zeichen-Rausch-Verhältnisses
auftritt. Bei einem Wirkungsgrad zwischen 30 und 35 ß können Leistungen in der Größenordnung
von 5 bis 10 Watt mit voneinander unabhängigen Primär- und Sekundärteilen des Netztransformators
über einen Luftspalt zwischen 0 und 1 mm übertragen werden. Dabei ist die sekundäre
Hälfte so ausgeblldet, daß sie durch induktive oder auch galvanische Kopplung gleichermaßen
betrieben werden kann, ohne daß dabei eine Störfeldstärke auftritt, die größer ist
als beispielsweise bei Tonbandgeräten zulässig.
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Eine praktische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sei im folgenden näher beschrieben.
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Um bei geringer Windungszahl die notwendige Induktivität zu erreichen,
werden die Sende- und Empfangsteile aus Topfkernen hergestellt. Die richtige Wahl
der Verhältnisse der einander gegenüber stehenden Flächen der verwendeten Eisenkerne
und Wicklung stellt sicher, daß die Eisenkerne mit einer Genauigkeit von
etwa
1 mm einander gegenüberstehen und daß die Änderung des zwischen zwei Bisenkernen
entstehenden Spaltes von etwa 0 bis 1 mm die Übertragungscharakteristik praktisch
nicht beeinträchtigt.
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Eine Wicklung von geringer Windungszahl und optimal ausgebildeter
Wicklungsgeometrie gewährleistet eine minimale Störinduktivität sowie einen minimalen
Ohm'schen Widerstand. Durch die Üb@rtragung über einen Luftspalt und ferner durch
die zur Herabsetzung der Störempfindlichkeit möglichst geringer Gesamtoberfläche
der schallfrequente Signale übertragenden Wicklungen ergeben sich unvermeidlich
Amplitudenverringerungen. Zur Vermeidung derselben dient.an der Empfangsseite ein
aus AC-Elementen gebildetes Korrekturnetz und an der Sendeseite eine Ausgangsimpedanz
in der Größenordnung von 100 Ohm.
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Zur Erzielung eines möglichst guten Wirkungsgrades sollten die Sende-
und Empfangswicklungen so ausgebildet werden, daß das Verhältnis von Luftspalt zur
Breite des Wicklungsfensters nicht geringer ist als 1:20 und das Verhältnis des
Luftspaltes zum nutzbaren Eisenquerschnitt mindestens den Wert von 1:30 (m/m2) erreicht.
Um das Stör- oder Streufeld möglichst gering zu halten sollte der Fluß des Eisenkerns
8 000 Gauß nicht überschreiten und das weitere Kraftfeld mit einer Abschirmung von
maximal 1 mm Stärke abgeschirmt werden.
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Der durch die unbeRastete Sendewicklung fließende Strom wird durch
entsprechende Wahl des Drahtwiderstandes der Wicklung begrenzt. Die Schutzrchrankerkontakte
und die diese betätigenden Dauer- oder Elektromagnete sind fest eingebaut. Die Abmessungen
der Magnete sind so gewählt, daß trotz eventueller Einstellungs' ungenauigkeiten
sicher geschaltet wird.
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Anhand der in der beigefügten Zeichnung dargestellten bevorzugten
Ausführungsformen wird die Erfindung im folgenden beispiölsweise näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Netz- und ein BatteriegerEt, die durch die
erfindungsgemäße Anschlußvorrichtung miteinander verbunden sind; und Fig. 2 eine
zweite Ausführun~gsform der erfindungsgemäßen Anschlußvorrichtung.
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In Fig. 1 ist ein an ein batteriegespeistes Gerät 1 angeschlos senes
Netzgerät 2 dargestellt. Das batteriegespeiste Gerät 1 enthält einen Schutzrohrankerkontakt
3 und einen Permanentmagneten 4, sowie ferner mit Wicklungen versehene offene Eisenkerne
5 und 6.
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Dabei kann beispielsweise der Eisenkern 5 zur Signalübertragung und
der Eisenkern 6 zur Energieübertragung dienen. Das Netzgerät 2 enthält die gleichen
oder ähnlichen Elemente wie das batteriegespeiste Gerät 1. D. h. dem Schutzrohrankerkontakt
3 ist ein Permanentmagnet 7, dem Permanentmagneten 4 ein Schutzrohrankerkontakt
8, dem Eisenkern 5 ein Eisenkern 9 und dem Eisenkern 6 ein Eisenkern 10 zugeordnet,
wobei die Jeweiligen Elemente mit der weiter oben erwähnten Genal'igkeiiinander
gegenüber liegen.
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Die Wandungsdicke der beiden Geräte ist an den entsprechenden Stellen
verrlngert, um eine möglichst gute magnetische Kopplung zu erreichen. Fügt man die
beiden Geräte aneinander, so schaltet der Permanentmagnet 7 des Netzgerätes den
Schutzrohrankerkontakt 3 des batteriegespeisten Gerätes. Umgekehrt schaltet der
Permanentmagnet 4 des batteriegespeisten Gerätes den Schutzrohrankerkontakt 8 des
Netzgerätes. Zwischen den beiden Eisenkernen 5 und 9 wird die Signalenergie und
zwischen den beiden Eisenkernen 6 und 10 die Speiseenergie übertragen.
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Fig. 2 zeigt ein Gerät 11, das einen offenen Eisenkern 12 enthält.
Auf den Eisenkern 12 sind zwei Wicklungen 14 und 15 gewickelt. Schließt man das
Gerät 11 auf die anhand Fig. 1 gezeigte Weise an ein weiteres Gerät an, das einen
Eisenkern 13 enthält, so wird die magnetische Kopplung zwischen den Wicklungen 14
und
15 geändert. Buf diese Weise kann beispielsweise ein Schaltvorgang
eingeleitet oder beispielsweise die Verstärkung eines Verstärkers geändert werden.
Legt man um den Eisenkern 13 eine Erregerwicklung, so kann die magnetische Kopplung
zwischen den Wicklungen 14 und 15 in Stufen oder auch stufenlos geändert werden.
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Pat entansprüche