DE2060776C

DE2060776C - Druckabhängiger elektrischer Schalter

Info

Publication number: DE2060776C
Authority: DE
Inventors: Günter 7140 Ludwigsburg Ambacher
Original assignee: Herion-Werke Kg, 7012 Fellbach
Publication date: 1972-05-18

Description

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Die Erfindung betrifft einen druckabhängigen deren niembranartig ausgebildeter Boden in seiner

elektrischen Schalter für das Ein- und Ausschalten Mitte die dem einen Luftspalt zugekehrte ferro-

von mit einem Druckmittel betriebenen Einrichtun- magnetische Brücke trägt.

gen, im wesentlichen bestehend aus einer Druck- Der Flansch, die Druckplatte und der KunststolT-

fiihlereinheit und einer mit dieser zusammenwirken- 5 körper sind, gegebenenfalls durch Verschrauben, fest

den Steuereinheit. miteinander verbunden und können mit du in Form

Bekannte Druckschalter sind vorwiegend mit einer gedruckten Schaltung ausgebildeten elektrischen einem mechanisch arbeitenden Übertragungssystem Schaltanordnung eine kompakte Baueinheit bilden, ausgerüstet, wobei die Durchbiegung einer Membran Zur Vereinfachung der Fertigung können die oder die Dehnung eines Faltenbalges auf einen io beiden Eisenjoche als einstückiges Bauteil ausschalter übertragen wird. Die Einstellung des Schalt- gebildet sein.

punktes erfolgt dabei mittels einer einstellbaren Ferner ist zweckmäßigerweise zum Abgleich der

Federgegenkraft. Diese bekannten Druckschalter magnetischen Induktion in den Luftspalten der

haben neben einem meistens hohen Fertigungsauf- Joche an einem Joch, vorzugsweise an dem mit dem

wand auch noch den Nachteil einer ungenauen 15 Temperatur-Kompensationswiderstand, parallel zum

Arbeitsweise. Nach längerer Betriebszeit treten Ver- Luftspalt eine ferromagnetische Platte verstellbar

schleißerscheinuivicn am Übertragungsgetriebe auf, und feststeilbar angeordnet.

die eine ungewollte Verschiebung des Schaltpunktes Bei diesem neuen Druckschalter wird der Vorteil

zur Folge haben. erzielt, daß die Lage des Schaltpunktes infolge von

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen 20 Temperatureinflüssen oder Spannungsschwankungen

Druckschalter zu schaden, bei dem diese Schalt- nicht beeinflußbar ist.

punktverschiebung vermieden ist, indem eine Über- Der Gegenstand nach den Patentansprüchen svird

tragung der Druckwerte und die Einstellung des nachstehend an Hand eines Austührungsbeispiels

Schaltpunktes ohne Verwendung mechanischer unter Bezugnahme auf die F i g. 1 bis 4 näher

Übertragungs- bzw. Einstellmittel ermöglicht wird. 35 erläutert. Es stellt dar

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß Fig. 1 den Druckschalter im Schnitt,
die Steuereinheit "uis einem Dauermagnetkreis be- Fig. 2 die Magnetanordnung des Druckschalter steht, bei dem in einem Luftspalt ein in Abhängigkeit gemäß Fig. 1 mit eingezeichnetem Verlauf der von der magnetischen /ndukt.on veränderbarer magnetischen Feldlinien in Ansicht,
Widerstand angeordnet ist und mi' parallelem Ab- 30 Fig. 3 die die Dauermagnete überbrückenden stand zu diesem Luftspalt eine entsprechend dem Eisenjoche in Frontansicht und in Draufsicht,
Druckpotential im Druckfühler von diesem in Rieh- Fig. 4 den elektrischen Schaltplan,
tung des Luftspaltcs bewegbare ferromagnetische Wie in der Fig. 1 veranschaulicht, besteht der Brücke liegt, die einen magnetischen Nebenschluß Druckschalter aus zwei stabftirmigen Dauermacnebildet, und daß der Widerstand ein Glied einer 35 ten 11 und 12. deren Enden jeweils durch ein Eisenelektrischen Schaltanordnung ist, mittels der ein joch 13 bzw. 14 überbrückt sind. In der Mitte jedes elektromagnetisch betätigbarcr Schalter ein-, aus- Eisenjoches 13 und 14 ist ein Schlitz 15 bzw. 16 oder umschaltbar ist. (s. Fit:. 3) vorgesehen. Im Schlitz 16 des Eisen-Zur Kompensation von Temperaturschwankungen joches 14 ist ein magnetisch steuerbarer Widerder Umgebung wird ein zweiter steuerbarer Wider- 40 stand R 2 und im Schlitz 15 des Eisenjoches ein Mand in einem zweiten Luftspalt des Dauermagnet- gleichartiger Widerstand Ri mit entgegengesetztem !kreises angeordnet. Beide Widerstände werden in Temperaturverhalten angeordnet. Diese Widerstände einer Brückenschaltung so angeordnet, daß die durch bestehen aus einem HalbleitcrwcrkstofT und haben Tcmperaturiinderung hervorgerufenen Widerstands- die Eigenschaft, ihren elektrischen Widerstandsweit jinderungen ausgeglichen werden. 45 in einem Magnetfeld in Abhängigkeit von der

Die Schaltanordnung besteht aus einer elektrischen magnetischen Funktion zu verändern,
lirückcnschaltung, bei der in jeweils einem Zweig Die Dauermagnete 11 und 12 sowie die Eisenfiner der magnetisch steuerbaren Widerstände liegt, joche 13 und 14 mit den Widerständen RX und Rl In den beiden anderen Zweigen liegen gleichwertige sind in einem Kiinststoffkörper 17 eingebettet. An ohni'-die Widerstände, und im Briickendiagonalzweig 5° einem umlaufenden Rand 18 des Kunslstollkörpeis ist ein aus /wei gleichartigen Transistoren gebildeter 17 liegt eine Druckplatte 19 und an dieser unter Verstärker angeordnet, wobei der Kollektor des einen Zwischenlage i.'iner Dichtung 20 ein Flansch 21 an. Transistors mit der Basis eines Slciiertransistors ver der mit einer I Mitrittsölfnung 22 für ein Druckmittel, lninden ist. in dessen Kollektor/wcig eint· den Scha!- /. B. Öl. und einem Anschlußgewiiuie 23 für eine Icr steuernde Erregerwicklung angeordnet ist. 55 Druckleitung versehen ist. Der Rand 18 des Kunst-Die magnetische Steuereinheit wird in einfacher stoßkörper* 17, die Druckplatte 19 und der Flansch Weise aus zwei stabförmigen Dauermagneten gc- 21 sind mittels Schrauben fest miteimnder verbildet, deren Enden mittels Eisenjoche überbrückt, blinden.

wobei die magnetisch steuerbaren Widerstände in Die Eiiilrittsöffnimg 22 des Flunsches 21 mündet

schlit/artigcii Luftspalten der Eisenjochc angeordnet <ό _{m c}j_ne Druckkammer 24 der Druckplatte 19, deren

und sämtliche Bauteile in einem kompakten Kunst- Moden 25 membranartig ausgebildet ist. In der Mitte

stoßkörper eingebettet sind. des membranartigen Bodens 25 ist auf der dem

Der Druckfühler besteht in vorteilhafter einfacher Eisenjoch 14 zugekehrten Seite parallel zum Schill/:

Ausbildung aus einem mit einer Eintrittsöffnung für 16 eine ferromagnetische Brücke 26 angeordnet,

das Druckmittel und einem Anschlußgewinde ver- 65 steht die den Druckfühler bildende Druckkammer

schönen Flunsch, auf dem eine Druckplatte unter 19 unter Druckeinwirkung, so biegt sich der Boden

Zwischenlage von Dichtungsmitteln liegt, die eine 25 in Richtung des Eisenjoches 14 durch, und die

zur IcjirillsöfTnung offene Druckkammer aufweist, Brücke 26 bildet zum Schlitz 16 einen magnetischen

Nebenschluß, el. h., die magnetische Funktion im Schlitz 16 wird verringert. Das bedeutet, daß sich auch der elektrische Widerstand R 2 verändert. Infolge der auftretenden Erwärmung wird auch der ohmsche Widerstandswert des Widerstandes R 2 beeinflußt. Dies wird durch den Widerstand R 1, der ein entgegengesetztes Temperaturverhalten hat, wieder ausgeglichen.

Der Temperaturkoeffizient der beiden steuerbaren Widerstände R1 und R 2 ist stark vor. der magnetischen Induktion abhängig, sie müssen also in ihren die Luftspalte bildenden Schlitzen 15 bzw. 16 in Bereichen gleicher Induktion angebracht sein. Zu diesem Zweck ist parallel zum Schlitz 15 (s. F i g. 2) eine ferromagnetische Metallplatte 28 verstellbar und feststellbar angeordnet. Durch Justieren dieser Platte 28 können beide: steuerbaren Widerstände auf gleiche Widerstandswerte abgeglichen werden.

Zur Übertragung der Widerslandsänderung des Widerstandes Λ 2 auf Grund einer Diuckeinwirkung in der Druckkammer 24 auf einen gesteuerten Schalter 27 dient eine elektrische Schaltanordnung, wie sie in der Fig. 4 gezeigt ist.

Die beiden steuerbaren Widerstände R 1 und R 2 liegen jeweils in einem Zweig einer Brückenschaltung, in deren beiden anderen Zweigen zwei gleichartige ohmsche Widerstände /Ϊ 3 und R 4 angeordnet sind. Dabei dient der Widerstand R 1 der Temperaturkompensation, während der Widerstand R 2 die Wegänderung des membranartigen Bodens 25 bzw. der Nebenschlußbrücke 26 in eine elektrische Widerstandsänderung umformt. Der in Reihe mit Λ 4 geschaltete veränderbare Widerstand R 5 dient zum Briickenabgleich bzw. zur Einstellung der Lage des Schaltpunktes, bei dem der Schalter 27 ein-, aus- oder umschalten soll.

Die Brückendiagonalspannung wird mittels eines Transistorverstärkers, der aus den gleichartigen Transistoren 7"I und Tl besteht, verstärkt. Da bei der beschriebenen Anordnung eine große Wider-Standsänderung in der Größenordnung vor, etwa IO bis 20"In erreichbar ist. genügt ein Verstärker einfacherer Ausführungsform.

Wird infolge einer Druckänderung in der Kammer 24 der Widerstandswert des Widerstandes R1 So verändert, daß .'ie Spannung an der Basis des Transistors Tl positiver wird gegenüber der Spannung art der Basis des Transistors 7 1. so Hießt ein tntsprechender Ausglcichstrom, und der Transistor /2 wird durchgeschaltet und 71 gesperrt. Die llamit eintretende Potentialänderung am Widerstand KR, der im Kollcktorzweig des Transistors Tl liegt. v.iril über die /encrdiodc/2 auf die Basis ties Steuertransistors 7'3 übertragen. Dieser schaltet durch, und das im Kollcklor/weig von /3 liegende j"> Heiais/Jl wird erregt und somit der Schalter 27 betätigt.

Mit dem regelbaren Widerstand R 9, der in Reihe mit dem Widerstand R 8 liegt, kann die Empfindlichkeit des Verstärkers bzw. die Schaltpunklabwciclnmg beeinflußt werden.

Für den Netzanschluß ist ein Transformator Tr mit einer vorgeschalteten Gleichrichtcranordnung Ci vorgesehen. Zur Glättung der Eingangsspannung dient ein Kondensator C. Ferner wird die Speisespannung der Brückenschaltung sowie der beiden Transistoren Ti und Tl mittels einer ZenerdiodeZl konstant eehalten.

Der Druckbereich des Druckschalters wird lediglich durch die Abmesssungen und den Werkstoff der Druckplatte 19 bzw. des membranartigen Bodens bestimmt.

Infolge der kleinen Abmessungen der Bauteile der elektrischen Schaltanordnung kann die gesanne Schaltung auf einer gedruckten Schaltplatte in oder am KunststofTkörper 17 des Druckschalter untergebracht werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Druckabhängiger elektrischer Schalter für das Ein- und Ausschalten von mit einem Druckmittel betriebenen Einrichtungen, im wesentlichen bestehend aus einer Druckfühlereinheit und einer mit dieser zusammenwirkenden Steuereinheit, dadurch gekenn e i c h η e t, daß die Steuereinheit aus einem Pauermagnetkreis besteht, bei dem in einem Luftspalt (16) ein in Abhängigkeit von der magnetischen Induktion veränderbarer Widerstand (R 2) angeordnet ist und mit parallelem Abstand zu diesem Luftspalt (16) eine entsprechend dem Druckpotential im Druckfühler von diesem in Richtung dei; Luftspaltes (16) bewegbare ferromagnetische Brücke (26) liegt, die einen magnetischen Nebenschluß bildet, und daß der Widerstand (R 2) ein Glied einer elektrischen Schaltungsanordnung ist. mittels der ein elektromagnetisch betätigbarer Schalter (27) ein-, aus- oder umschaltbar ist.

2. Druckschalter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß in einem zweiten Luftspalt (15) des Dauermagnetkreiscs in Reihe zum ersten magnetisch steuerbaren Widerstand (Rl) ein weiterer magnetisch steuerbarer Wideistand (R 1) mit entgegengesetztem Temperaturkoeffizienten angeordnet ist.

3. Druckschalter nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch steuerbaren Widerstände (,"? I und Rl) jeweiK einen Zweig einer Brückenschaltung bilden, in deren beiden anderen Zweigen ohmsche Widerstände (R 3 und R 4) und in deren Diagonalzweig ein aus zwei gleichartigen Transistoren (71 und Tl) gebildeter Verstärker liegen, und daß der Kollektor des einen Transistors (7 2) mit der Basis eines Steuertransistors (7"3) sei bunden ist, in dessen Kollektorzweig ein den Schalter (27) steuerndes Relais (/Jl) angeordnet ist.

4. Druckschalter nach Anspruch !, 2 oder 3. dadurch »ekenii/eichnet, daß /um Abgleich ilei magnetischen Induktion in den l.uftspa'ileii ( 15 und 16) der Joche (13 b/w. 14) au einem Joch (13) parallel zum Luftspalt (15) eine ferromagnetische Platte (28) verstellbar und feststellbar angeordnet ist.

5. Druckschalter nach Anspruch 1, 2, 3 oiler 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit aus zwei stabförmigen Dauermagneten (1! und 12) gebildet wird, deren Enden mittels der Eisen Joche (13 bzw. 14) überbrückt sind, und daß die magnetisch steuerbaren Widerstände (R 1 und Rl) in schlitzartigcn Luftspalten (15 b/w. 16) der Eisenjoche (13 bzw. 14) angeordnet und sämtliche Bauteile in einem kompakten Kim·.! stoffKirner (17) eincebeltet sind.

(ι. Druckschalter nach Anspruch 1. 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfiihler aus einem mit einer nintrittsöfTnung (22) für das Druckmittel und einem AnschluUgewinde (23) versehenen Flansch (21) besteht, auf dem eine Druckplatte (19) unter Zwischenlage einer Dichtung (20) liegt, die eine zur liintritlsofTiiung (22) offene Druckkammer (24) aufweist, deren mcmbranartig ausgebildeter Boden (25) in seiner Mitte, außerhalb der Druckkammer und dem to Fiscnjoch (14) zugekehrt, die fcrromaimetisclu Brücke (26) trägt.

7. Druckschalter nach Anspruch 1, 2, 3, 4 5 oder ft, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (21), die Druckplatte (19) und der KunststofTkörper (17), gegebenenfalls durch Verschniuben, fest miteinander verbunden sind um! mit der in Form einer gedruckten Schallplatte ausgebildeten elektrischen Schaltanordnung eint kompakte Baueinheit bilden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen