DE2114784A1

DE2114784A1 - Kontaktlose Schalteinrichtung zur Erzeugung elektrischer Impulse

Info

Publication number: DE2114784A1
Application number: DE19712114784
Authority: DE
Inventors: Ernst DipL-Ing.; Görner Wolfgang DipL-Ing.; χ 9000 Karl-Marx-Stadt Kutschbach
Original assignee: Zentronik VEB
Current assignee: Zentronik VEB
Priority date: 1970-04-03
Filing date: 1971-03-26
Publication date: 1971-10-21
Also published as: FR2093358A5

Description

12. 3. 1970 El 146-Scbl/Kß.

Kontaktlose Schalteinrichtung zur Erzeugung elektrischer Impulse

Die Erfindung betrifft eine kontaktlose Schalteinrichtung zur Erzeugung elektrischer Impulse mit einem gegenüber einer Spule bewegbaren Permanentmagneten, Derartige Schalteinrichtungen sind bevorzugt dort einzusetzen, wo Zuverlässigkeit und hohe Lebensdauer gefordert werden wie zum Beispiel bei Tastaturen in. datenverarbeitenden Maschinen und Anlagen,

Bekannte Einrichtungen, die durch Magnetfeldänderungen elektrische Impulse erzeugen, weisen -verschiedenartige Nachteile auf. So wird in der WD-PS 1 073 030 H· 21 al, zur Erzeugung einer schnellen Bewegung des Permanentmagneten ein Schnappfedersystem benutzt, dessen Lebensdauer durch Ermüdungserscheinungen begrenzt ist und bei dem leicht Störbeeinflussungen durch fremde Magnetfeder auftreten

Die Einrichtung nach der WD-PS 1 186 497 Kl. 21a1, 36/02 eignet eich lediglich als Kippschalter, ist jedoch für den

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Aufbau eines Tastenelements kaum einsetzbar.

Eine andere in der WD-PS 1 14-5 225 Kl. 21a1, 36/02 beschriebene Tastenschalteinrichtung, bei der ein aufeinander abgestimmtes System von mehreren Magneten nötig ist, weist als weitere Nachteile die infälligkeit bei Erschütterungen und eine mögliche Störbeeinflussung benachbarter Tastenelemente durch starke Streufelder auf, da kein geschlossener magnetischer Kreis vorhanden ist.

In der WD-AS 1 301 366 Kl. 2ia1, 36/02 ist schließlich eine lastenschalteinrichtung beschrieben, bei der mit Betätigen des Tastenstößels ein vorher geschlossener magnetischer Kreis geöffnet wird und die Änderung des magnetischen Widerstandes eine auswertbare Induktionsspannung ergibt· Um mittels dieser Einrichtung vollständige Unabhängigkeit von der Anfangsgeschwindigkeit der betätigten Taste zu erzielen, sind zusätzliche Bauelemente notwendig. Weitere Elemente sind erforderlich, wenn ein bestimmter Tastenweg vor der Impulserzeugung vorhanden sein soll, beispielsweise, wenn Tastensperren realisiert werden müssen.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die aufgezeigten Naohteile zu vermeiden·

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, mit geringstem Aufwand eine Schalteinrichtung zu schaffen, bei welcher mittels eines gegenüber einer Spule beweg-

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baren Permanentmagneten unabhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit stets gleichmäßige Impulse gewonnen wer-* den können.

Brfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Impulsmagnet zwischen den Polen eines mit einer Induktionsspule versehenen weichmagnetischen Kreises drehbar gelagert und mittels eines Einstellorgane zwischen zwei beiderseits der magnetisch neutralen Linie liegenden, durch Anschläge gebildeten stabilen Lagen kippbar ist. Eine besondere Lösung der Aufgabe wird darin erblickt, daß an dem als Schieber ausgebildeten Einstellorgan ein mit dem Impulsmagneten in gleicher Richtung gepeilter Auslösemagnet angeordnet ist·

Ein Kennzeichen der Erfindung ist fernerhin, daß Impulsmagnet und Auslösemagnet auf einer gemeinsamen Achse hintereinander gelagert sind. Außerdem werden spezielle Wirkungen erzielt, wenn die Permanentmagneten mit Polschuhen versehen sind.

Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß die Induktions-spule mit einer Mittelanzapfung veraehen und an eine Gegentaktverstärkerschaltung angeschlossen ist, und daß die Ausgänge der Gegentaktverstärkerschaltung mit einer elektronischen Speicherschaltung verbunden sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen in folgendem an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden, von denen im einzelnen darstellen!

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Fig, 1: eine erfin&ungsgemäße Schalteinrichtung mit mechanischer. Betätigung des Impulsmagneten

Fig« 2: eine gleiche Schalteinrichtung, jedoch mit berührungsloser Auslösung

Fig, 3ί ein Induktionsspannungsdiagramm

Fig. 4: ein Schaltungsbeispiel zur Auswertung der Induktionsspannung

3?ig. 5ί ein Impulsdiagramm der Schaltung gemäß Fig. 4

Fig. 6: eine Schaltung zur Auswertung der Induktionsspannung in beiden Richtungen

Auf einem.weichmagnetischen Eisenkern, der einen offenen, in den Polen 2 und 3 endenden magnetischen Kreis 1 bildet, ist eine elektrische Spule 4 angeordnet· Zwischen den Polen 2;3 ist ein als Permanentmagnet ausgebildeter Impulsmagnet 5 drehbar gelagert, dessen Drehbewegungen durch Anschläge 6j7 auf ein Pendeln um die magnetisch neutrale Stellung herum begrenzt sind. Die Anschläge 6}7 haben eine solche Lage, daß der Magnet 5 in jeder Endstellung nicht die Lage erreichen kann, die er auf Grund der Kraftwirkung seines Feldes einnehmen würde. Da der magnetische Kreis 1 selbst aus weichmagnetischem Material besteht, ist der magnetische Fluß im Kreis durch die jeweilige momentane Winkelstellung des Magneten 5 bestimmt, so daß die beim Bewegen des Magneten 5 resultierenden Flußänderungen in der Spule 4 eine Induktionsspannung bewirken. Zum Betätigen des Impulsmagneten 5 besitzt ein in Fig.

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verwendeter Schieber 8 Vorsprünge 9 und 10. Wird beispielsweise der Magnet 5 von dem Vorsprung -9 aus seiner durch den Anschlag 6 gegebenen Ausgangslage bis wenig über die magnetisch neutrale Stellung gedreht, springt er durch die Wirkung seines Kraftfeldes unter Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit selbsttätig bis an den die Bewegung begrenzenden Anschlag 7. Dabei entsteht auch bei langsamer Betätigung des Schiebers 8 in der Spule 4 ein eindeutig auswertbarer elektrischer Impuls, Die Rückdrehung des Magneten 5 in seine Ausgangslage erfolgt beim Rückbewegen des Schiebers 8 durch den Vorsprung 10, der einen solchen Abstand zum Vorsprung 9 innehat, daß jeweils die Hälfte der Gesamtdrehung des Magneten 5 von diesem frei ausgeführt werden kann.

Der Kachteil, daß bei schneller Betätigung des Schiebers bereits im ersten Teil der Bewegung des Impulsmagneten 5 in der Spule 4 eine Spannung solcher Größe induziert und als Signal erkannt werden kann, wird mit der Einrichtung nach Pig. 2 vermieden. Hierbei erfolgt"die Betätigung des Impulsmagneten 5 mittels eines am Schieber 8 statt der Vorsprünge angebrachten, mit dem Impulsmagneten 5 i& gleicher Richtung gepolten Auslösemagneten 11, Wird der Schieber so weit bewegt, daß die neutrale Zone des Auslösemagneten 11 über die neutrale Zone des Impulsmagneten 5 hinausgelangt, kippt durch die nunmehr abstoßende Wirkung der Magneten untereinander der Impulamagnet 5 aus seiner Grundstellung am Anschlag 7 in die Stellung am Anschlag 6,

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Die Schaltgeschwindigkeit ist dabei praktisch unabhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit des Schiebers 8. Die gleichen Ergebnisse können erzielt werden, wenn Auslösemagnet 11 und Impulsmagnet 5 auf einer gemeinsamen Achse hintereinander gelagert sind, wobei sich der mit dem Impulsmagneten 5 glelchgepolte Auslösemagnet 11 außerhalb des magnetischen Kreises 1 bewegt. Der Auslösemagnet 11 kann in. gleicher Weise mittels eines Schiebers 8 betätigt werden· wie an Hand der Fig. 1 beschrieben, nur daß eine freie Beweglichkeit zwischen den Vorsprüngen 9 »10 in diesem Falle nicht erforderlich ist. Spezielle Wirkungen, insbesondere kleine Schaltwege lassen sich dadurch erreichen, daß auf die Permanentmagneten Polschuhe aufgesetzt werden, die eine Konzentration des Magnetfeldes an bestimmten Punkten hervorrufen· Den Verlauf der durch die Magnetflußänderung in der Spule 4 induzierten Spannung gibt ein Diagramm in Fig. 3 wider. Deutlich ist erkennbar, daß eine hohe Induktionsspannung erst im zweiten Teil des Umschaltvorganges entsteht, weil in dieser Bewegungsphase die Kraftwirkungen des Auslösemagneten 11 und die des magnetischen Kreises 1 gleichgerichtet sind. Mit Auftreffen des Impulsmagneten 5 auf den Anschlag 6 wird der Impuls steil abgebrochen. Beim Zurüokbewegen des Schiebers 8 entsteht ein gleicher Impuls, jedoch mit umgekehrter Polarität. Die Auswertung der Induktionsspannung an der Spule 4 kann durch, den direkten Anschluß eines Transistors 12 gemäß der Darstellung in Fig, 4 erfolgen. Über einen Arbeitswiderstand 14 ist- am Ausgang A der Schaltung ein Impuls, wie in Fig.

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angegeben, zur Verfugung gestellt. Die bis zum Fließen eines Basisstromes erforderliche Basis—Emitterspannung dient dabei gleichzeitig zur Unterdrückung von StÖrspannungen. Sollen beide Kippbewegungen des Impulsmagneten 5 ausgewertet werden, kann vorteilhafterweise eine Gegentaktverstärkerschaltung verwendet werden, wie sie in Pig. 6 dargestellt ist. Die Wicklung 4 ist hier mit insgesamt doppelter Windungszahl und Mittelanzapfung versehen.

Die vorgeschlagene Schalteinrichtung kann anstelle mechanischer Kontakte überall dort vorteilhaft eingesetzt werden, wo eine mechanische Einstellung oder die Ausführung einer Bev/egung an elektronische Einrichtungen gemeldet werden muß. Ein besonderes Einsatzgebiet bieten !Tastaturen an elektronischen Büromaschinen. Zur Realisierung von Tasten mit Rastfunktionen wird die Schaltung von Fig* 6 entsprechend mit einer elektronischen Speicherschaltung verbunden, die über die beiden Ausgänge A 1 und A 2 ein— und ausgeschaltet v/erden kann.

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Claims

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Patentansprüche~

ί LyKontaktlose Schalteinrichtung zur Erzeugung elektrischer Impulse mit einem gegenüber einer Induktionsspule bewegbaren Impulsmagneten, dadurch gekennzeichnet., daß der Impulsmagnet (5) zwischen den Polen (2;3) eines mit einer Induktionsspule (4·) versehenen weichmagnetischen Kreises (1) drehbar gelagert und mittels eines Einstellorgane (8) zwischen zwei beiderseits der magnetisch neutralen Linie liegenden, durch Anschläge (6;7) gebildeten stabilen Lagen kippbar ist.
2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem als Schieber ausgebildeten Einstellorgan (8) ein mit dem Impulsmagneten (5) in gleicher Richtung gepolter Auslösemagnet angeordnet ist.
3# Schalteinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Auslösemagnet (11) und Impulsmagnet (5) auf einer gemeinsamen Achse hintereinander gelagert sind.
4. Schalteinrichtung nach einem oder mehreren der Anspxuiche 1 bis 3ι dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagneten mit Polschuhen versehen sind.
5. Schalteinrichtung nach Anspruch 1,*2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (4) mit einer

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Mittelanzapfung versehen und an eine Gegentaktverstärker schal tung angeschlossen ist.

6, Schalteinrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (A 1 j A 2) der Gegentaktverstarkerschaltung mit einer elektronischen Speicherschaltung verbunden sind.

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