DE2344997C3 - Zungenresonanz-Filter für Tonfrequenzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zungenresonanz-Filter für Tonfrequenzen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Zungenresonanz-Filter ist bereits aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 62 085 bekannt.

Solche Zungenresonanz-Filter werden beispielsweise in Rundsteueranlagen verwendet, die dazu dienen, 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 an sich bekannter Weise werden hierzu in der Kommandostelle tonfrequente Impulse in das Netz eingespeist 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.

Zur Aussiebung der Tonfrequenz hat man elektrische Filter dargestellt, die aber bei tiefofen Tonfrequenzen eine ungenügende Trennschärfe aufweisen und zudem sehr platzaufwendig sind. Aus diesem Grunde hat man elektrische Filter durch elektromechanische ersetzt Dabei handelt es sich um mechanische Schwinger in Verbindung mit elektromechanischen Wandlern. So

s 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 ZungenfrequeLz-Filter für Tonfrequenzen besteht aus einem Wechselstrommagneten, in dessen Luftspalt die Schwingzunge angeordnet ist, welche mit einem vorzugsweise senkrecht zum Wechselstrommagneten stehenden Permanentmagneten polarisiert ist (»Elektrotechnik und Maschinenbau«, 70. Jahrgang 01.02.1953, H. 3, S. 51). Bei einem bekannten Filter dieser Art endet die polarisierte Schwingzunge aus ferromagnetischem Material vordem Luftspalt des Wechselstrommagneten und bildet deshalb einen weiteren Luftspalt, der senkrecht zum Wechselfluß-Luftspalt steht (DE-AS 1126 150). Ferner sind auch Ausführungsformen bekannt, bei welchen ein breiterer Teil der Schwingzungen in dem dem Wechsel- und Gieichfluß gemeinsamen Luftspalt und der von diesem abgesetzte schmalere und längere Teil außerhalb dieses Luftspaltes schwingen (DE-OS 16 40 930).

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 werden 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 Luftspaltes wird bei dem 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.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Zungenresonanz-Filter der eingangs genannten Arf mit geringem Aufwand eine optimale Begrenzung des wirksamen und des Streu-Luftspalts zu ermöglichen und zu gewährleisten, daß es empfindlich und auch bei langjährigem Betrieb temperaturbeständig ist. Diese Aufgabe wird erfindjngsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte · Weiterbildungen des beschriebenen Zungenresonanz-Filters ergeben sich aus den Unteran-Sprüchen.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Zungenresonanz-Filter in Seitenansicht und

F i g. 2 einen Schnitt durch Fig. I entlang der Linie A-A.

In der F i g, 1 ist ein rahmenförmiger Weieheisenkern 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 Weicheisenkems I ist ein Permanentmagnet 8 und auf diesem ein Polschuh 9 aus Weicheisen

befestigt, der den Weicheisenkern 1 im Gebiete suines Luftspalts 2 gabelförmig umfängt, wie aus F i g. 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 10 in zwei symmetrische Teile aufteilendes Rähmchen 12 aus ferromagnetischem Material befestigt, das zusammen mit der Schwingzunge 11 schwingen kann.

In der F i g. 2 ist ein Schnitt durch F i g. 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 Luftspalt 10 zwischem dem Polschuh 9 und dem Weicheisenkern 1, der Schwingzunge 1 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 Permanent- μ magneten 8 gebildete Gabel kann, wie aus F i g. 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 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 temperauirunabhängigem Elastizitätskoeffizienten, beispielsweise aus einer Konstantmodul-Legierung 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.

Die Spule 3 des Zungenresonanz-^cilters ist mitttels des Kondensators 4 auf die Rundsteuer-Tonfrequenz abgestimmt. Das gleiche gilt von der mechanischen Schwingfrequenz des aus Schwingzunge 11 und Rähmchen 12 bestehend ?n mechanischen Schwingsystems. Die von den Netzklemmen 5 und 6 abgenommene Tonfreqnenzenergie 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 10 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 Klektromagneten angeordnet ist ist dieser Luftspalt der Wirkspalt Der Luftspa« außerhalb dieser Pole ist der Streuspalt, welcher die Bandbreite des Filters ungünstig beeinflußt Beim beschriebenen Zungenfrequenzfilter wird nun der Luftspalt 2 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 10 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 Größe des Luftspalts im Rähmchen 12 kann die Bandbreite des Zungenresonanz-Filters innerhalb gewisser Grenzen eingestellt werden. Gegebenenfalls kann das Rähmchen 12 vollständig geschlossen sein.

Das beschriebene Zungenresonanz-Filter erlaubt durch die geringe Größe 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 Hie Bandbreite des Filters derart eingestellt 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Zungenresonanz-Filter für Tonfrequenzen mit einer Schwingzunge und mit einem von einem Permanentmagneten erzeugten, dem Wechselfluß eines Weicheisenkerns überlagerten Gleichnuß, wobei die Magnetpolflächen des Permanentmagneten parallel zur Luftspaltebene des Weicheisenkerns angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingzunge (U) außerhalb des Wechselfluß-Luftspaltes (2) angeordnet ist sowie daß ein an der Schwingzunge (11) befestigtes, den Wechselfluß im Luftspalt (2) umfassendes, senkrecht zur Wechselfluß-Luftspaltebene (A) bewegliches und den Schwingzungenantrieb bewirkendes Rähmchen (12) aus ferromagnetischem Material vorhanden ist, dem der Gleichfluß zugeführt wird.

2. Zungenresonanz-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingzunge (11) aus einem Material mit hohem temperaturunabhängigem Elastizitätsmodul besteht

3. Zungeniesonanz-Filter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Zuführung des Gieichfiusses des Permanentmagneten (8) zum Rähmchen (12) bewirkender, das Rähmchen (12) gabelförmig umfassender Polschuh (9) des Permanentmagneten (8) vorhanden ist

4. Zungenresonanz-Filter naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polschuh (9) des Permanentmagneten (8) des Rähmchen (12) vollständig umfängt

5. Zungenresonanz-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß das Rähmchen (12) vollstärdig ge>- .hlossen ist

6. Zungenresonanz-Fi'ter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch geken· teichnet, daß das Rähmchen (12) eine unterbrochene Stelle aufweist.

7. Zungenresonanz-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem Rundsteuerempfänger.