DE2344997A1 - Zungenresonanz-filter fuer tonfrequenzen - Google Patents

Description

( LAWDIS & GYR ] LANDIS & GYR AG CH-63O1 Zug, Schweiz

Zungenresonanz-Filter für Tonfrequenzen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zungenresonanz-Filter für Tonfrequenzen mit ausserhalb des Wechselfluss-Luftspalts angeordneter Zunge und mit einem von einem Permanentmagneten erzeugten, dem Wechselfluss überlagerten Gleichfluss, insbesondere für Verwendung in Rundsteuerempfängern.

Einleitung

Rundsteueranlagen dienen dazu, von einer Kommandostelle aus über das elektrische Versorgungsnetz Schaltbefehle an alle Verbraucherstellen des Netzes zu senden, sei es zur Ein- oder Ausschaltung von Verbrauchern oder zur anderweitigen Steuerung von Schaltern. In bekannter Weise werden hierzu in der Kommandostelle tonfrequente Impulse in das Netz ein-

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gespeist und die zu steuernden Verbraucher weisen Empfänger auf, die auf vorbestimmte Kommandos ansprechen und die befohlenen Schaltfunktionen ausführen. Zu diesem Zweck sind in den Empfängereingängen Filter vorgesehen, die die tonfrequenten Impulse aus dem Gemisch von Netzfrequenz, deren Harmonischen und allen anderen im Netz vorkommenden Frequenzen selektieren.

Stand der Technik

Zur Aussiebung der Tonfrequenz hat man elektrische Filter verwendet, die aber bei tieferen Tonfrequenzen eine ungenügende Trennschärfe aufweisen und zudem sehr platzaufwendig sind. Aus diesem Grunde hat man elektrische Filter durch elektromechanische ersetzt. Das sind mechanische Schwinger in Verbindung mit elektromechanischen Wandlern. Damit lassen sich sehr selektive Durchlasskurven erzielen, da man den Gütefaktor mechanischer Schwinger sehr hoch treiben kann. Zudem wird üblicherweise die Antriebsspule des elektromechanischen Wandlers mit Hilfe einer Kapazität auf die Rundsteuer-Tonfrequenz abgestimmt.

Die Mehrzahl der bekannten Zungenfrequenz-Filter für Tonfrequenzen bestehen aus einem Wechselstrommagneten, in dessen Luftspalt die Schwingzunge angeordnet ist, welche mit einem

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vorzugsweise senkrecht zum Wechselstrommagneten stehenden Permanentmagneten polarisiert ist. Bei einem bekannten Filter dieser Art endet die polarisierte Schwingzunge aus ferromagnetischem Material vor dem Luftspalt des Wechselstrommagneten und bildet deshalb einen weiteren Luftspalt, der senkrecht zum Wechselfluss-Luftspalt steht.

Man hat verschiedentlich versucht, die Verwendung einer Schwingzunge aus ferromagnetischem Material zu vermeiden, um Material mit temperaturunabhängigem Elastizitätsmodul aus sogenannten Konstantmodul-Legierungen einsetzen zu können. Die Zungen wurden zum vorgesehenen Zweck entweder mit einem ferromagnetischen, klötzchenförmigen Anker versehen oder mit einer in den Luftspalt ragenden Zunge aus ferromagnetischem Material gekoppelt.

Die Breite des wirksamen Luftspalts wird bei den bekannten Zungenfrequenz-Filtern durch die maximale Amplitude der Schwingzunge bestimmt. Da aus Sicherheitsgründen ein gewisser Abstand zwischen den diesen Luftspalt begrenzenden Polen zugesetzt werden muss, war bis jetzt keine energetisch befriedigende Lösung dieser Dimensionierung möglich.

Aufgabenstellung und deren Lösung

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zungenresonanz-Filter der genannten Art zu schaffen, bei

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dem eine optimale Begrenzung des wirksamen und des Streufluss-Luftspalts möglich ist, das einfach und preiswert ausgeführt werden kann und das empfindlich und auch bei langjährigem Betrieb temperaturbeständig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Zungenresonanz-Filter der genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Magnetpolflächen des Permanentmagneten parallel zur Wechselfluss-Luftspaltebene angeordnet sind und dass der

einem
Schwingzungenantrieb mittels!an der Schwingzunge befestigtem, den Wechselfluss in dessen Luftspalt umfassendem, senkrecht zur Wechselfluss-Luftspaltebene beweglichem Rähmchen aus ferromagnetischem Material, dem der Gleichstromfluss zugeführt wird, erfolgt.

Die Erfindung umfasst ebenfalls die Verwendung eines solchen Zungenresonanzfilters in Rundsteuerempfängern.

Beschreibung der Zeichnungsfiguren

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes an Hand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen;

Fig. 1 ein Zungenresonanz-Filter in Seitenansicht

Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 entlang der Linie A-A

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— ρ —

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In der Fig. 1 ist ein rahmenförmiger Weicheisenkern 1 dargestellt, der einen ersten Luftspalt 2 bildet und mit einer Spule 3 versehen ist. Diese ist in Serie mit einem Kondensator 4 mit den Netzklemmen 5 und 6 verbunden. Auf dem der Spule gegenüberliegenden Schenkel 7 des Weicheisenkerns 1 ist ein Permanentmagnet 8 und auf diesem ein Polschuh 9 aus Weicheisen befestigt, der den Weicheisenkern 1 im Gebiete seines Luftspalts 2 gabelförmig umfängt, wie aus Fig. 2 besser ersichtlich ist. Zwischen dem Polschuh 9 und dem Weicheisenkern 1 besteht ein zweiter Luftspalt 10, der senkrecht zum Wechselfluss-Luftspalt 2 angeordnet ist.

Auf dem Polschuh 9 ist seitlich mit Hilfe eines Distanzstücks eine Schwingzunge 11 parallel zum Polschuh 9 angeschraubt, die in der Mitte des zweiten Luftspalts 10 endet. An ihrem Ende ist in senkrechter Richtung dazu ein die Pole des Weicheisenkerns 1 geringfügig überdeckendes, den Luftspalt 1O in zwei symmetrische Teile aufteilendes Rähmchen 12 aus ferromagnetischem Material befestigt, das zusammen mit der Schwingzunge schwingen kann.

In der Fig. 2 ist ein Schnitt durch Fig. 1 entlang der Linie A-A mit Blickrichtung von links nach rechts dargestellt, wobei gleiche Teile wie auf der Fig. 1 mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind. Man erkennt den gabelförmigen Polschuh 9 des nicht sichtbaren Permanentmagneten 8 der Fig. 1, samt dem

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fr

Luftspalt 1O zwischen dem Polschuh 9 und dem Weicheisenkern 1, der Schwingzunge 11 und dem senkrecht auf ihr befestigten ferromagnetischen Rähmchen 12, welches den Weicheisenkern 1 umfasst.

Der vornehmlich den Wechselfluss leitende Weicheisenkern 1 ist zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten aus voneinander in bekannter Weise isolierten Blechprofilen aufgebaut. Der Permanentmagnet 8 steht senkrecht mit einem seiner Pole auf dem Schenkel 7 des Weicheisenkerns 1 . Die vom Polschuh 9 des Permanentmagneten 8 gebildete Gabel kann, wie aus Fig. 2 ersichtlich, auf einer Seite offen sein oder den Luftspalt 2 und die diesen bildenden Pole des Weicheisenkerns 1 auf allen vier Seiten umfassen. Der Polschuh 9 besitzt erfindungsgemäss eine solche Breite, dass er die Pole des Weicheisenkerns 1 etwas überdeckt und er ist vorzugsweise symmetrisch zum Luftspalt 2 angeordnet.

Die Schwingzunge 11 besteht aus einem Material mit hohem temperaturunabhängigem Elastizitätskoeffizienten, beispielsweise aus einer Konstantmodul-Legier.ung mit dem Markennamen INVAR.

Das ferromagnetische Rähmchen 12 hat vorzugsweise eine gegenüber der Schwingzunge 11 geringe Masse. Ferner soll es aus einem ferromagnetischem Material mit möglichst kleinem Temperaturkoeffizienten bestehen. /

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Wirkungsweise

Die Spule 3 des Zungenresonanz-Filters ist mittels des Kondensators 4 auf die Rundsteuer—Tonfrequenz abgestimmt. Das gleiche gilt von der mechanischen Schwingfrequenz des aus Schwingzunge 11 und Rähmchen. 12 bestehenden mechanischen Schwingsystems. Die von den Netzklemmen 5 und 6 abgenommene Tonfrequenzenergie erzeugt in der Spule 3 und im Weicheisenkern 1 ein Tonfrequenz-Wechselfeld, das sich über den Luftspalt 2 schliesst. Diesem Wechselfeld ist ein gleichförmiges, durch den Permanentmagneten 8 erzeugtes Magnetfeld überlagert, das sich über den Luftspalt 1O schliesst, der senkrecht zum Luftspalt 2 angeordnet ist. Bei genügender Stärke und Dauer der auf dem Netz übertragenen Tonfrequenzimpulse wird dadurch das ferromagnetische Rähmchen 12 und die damit verbundene Schwingzunge 11 im Takte der Tonfrequenz zu kräftigen Schwingungen angeregt. Diese können durch bekannte Vorrichtungen mechanisch abgenommen oder in elektrische Impulse umgewandelt werden. Dabei kann die Schwingzunge 11 gewünschtenfalls durch Massen- oder andersartige Koppelung mit einer zweiten, gleichartigen Schwingzunge verbunden sein, die gegebenenfalls in einem zweiten, gleichartigen Resonanzfilter wirksam ist, wodurch eine ausgesprochene Bandfilterwirkung erzielbar ist. Bei den bekannten elektromechanischen Filtern, in welchen die Schwingspule im Luftspalt zwischen den Polen des Elektromagneten angeordnet ist, ist dieser Luftspalt der Wirkspalt. Der

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Luftspalt ausserhalb dieser Pole ist der Streuspalt, welcher die Bandbreite des Filters ungünstig beeinflusst. Beim erfindungsgemässen Zungenfrequenzfilter wird nun der Luftspalt zwischen den Polen des Weicheisenkerns 1 zum Streuspalt, der somit genau begrenzt werden kann und die Bandbreite praktisch nicht beeinflusst. Er kann beispielsweise 4 mm betragen. Der Luftspalt 1O wird zum Wirkspalt, dessen Wirksamkeit gegenüber den bekannten Ausführungen stark erhöht werden kann, da er nicht durch die Amplitude der Schwingzunge 11, sondern durch die nur geringe Kreisbogenbewegung des Rähmchens 12 und die Präzision der mechanischen Gestaltung der Teile bestimmt wird.

Durch die Grosse des Luftspalts im Rähmchen 12 kann die Bandbreite des Zungenresonanz-Filters innerhalb gewisser Grenzen eingestellt werden. Gegebenenfalls kann das Rähmchen 12 vollständig geschlossen sein.

Vorteile

Das Zungenresonanz-Filter gemäss dem Erfindungsgegenstand erlaubt durch die geringe Grosse des wirksamen Luftspalts eine hohe Empfindlichkeit. Das hat sendeseitig eine Herabsetzung der Sendeleistung zur Folge. Anderseits kann durch die Beherrschung und Möglichkeit der wirksamsten Dimensionierung des Streuspalts die Bandbreite des Filters derart einge-

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stellt werden, dass die Störanfälligkeit vermindert wird. Die Herstellung dieses Filters ist einfach und die Temperatur- und Alterungsabweichung sind gering. Das Filter kann deshalb preiswert hergestellt und betrieben werden, was besonders in der Verwendung bei Rundsteuerempfängern bedeutsam ist.

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Claims (6)

- 1O - Landis & Gyr AG. PATENTANSPRUECHE

1./Zungenresonanz-Filter für Tonfrequenzen mit ausserhalb des Wechselfluss-Luftspaltes angeordneter Zunge und mit einem von einem Permanentmagneten erzeugten dem Wechselfluss überlagerten Gleichfluss, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetpolflächen des Permanentmagneten (8) parallel zur Luftspaltebene (2) angeordnet sind und dass der Schwingzungenantrieb mittels einem an der Schwingzunge (11) befestigtem, den Wechselfluss in dessen Luftspalt (2) umfassendem, senkrecht zur Wechselfluss-Luftspaltebene beweglichem Rähmchen (12) aus ferromagnetischem Material, dem der Gleichstromfluss zugeführt wird, erfolgt.

2. Verwendung des Zungenresonanz-Filters nach Patentanspruch 1 in Rundsteuerempfängern.

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3. Zungenresonanz-Filter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zuführung des Gleichflusses des Permanentmagneten (8) zum Rähmchen (12) ein dieses gabelförmig umfassender Polschuh (9) des Permanentmagneten (8) verwendet wird.

4. Zungenresonanz-Filter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polschuh (9) des Permanentmagneten (8) das Rähmchen (12) vollständig umfängt.

5. Zungenresonanz-Filter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rähmchen (12) vollständig geschlossen ist.

6. Zungenresonanz-Filter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rähmchen (12) eine unterbrochene Stelle aufweist.

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