DE2445344C3 - Elektromagnetisches Signalhorn - Google Patents

Elektromagnetisches Signalhorn

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DE2445344C3 DE19742445344 DE2445344A DE2445344C3 DE 2445344 C3 DE2445344 C3 DE 2445344C3 DE 19742445344 DE19742445344 DE 19742445344 DE 2445344 A DE2445344 A DE 2445344A DE 2445344 C3 DE2445344 C3 DE 2445344C3
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Werner 8540 Schwabach Meier
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Description

7. Elektromagnetisches Signalhorn nach Anspruch ·. dadurch gekennzeichnet, daß die l'eriodendauer (T) des astabilen Multivibrators (2ί) durch die Spanniingsimpiilse (1120) des Sensors (20) zii ♦ erkürzen ist. wobei das Ausgangssignal des !stabilen Multivibrators (2i) an der Schaltslrccke Jeines ersten Transistors (]|) abgegriffen isl
K. Elektromagnetisches Signalhorn nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (20) an die Steuerstrecke eines Transistors (41) angcschloslen ist. dessen .Schaltstrecke zur Steuersirecke ties /wellen Transistors (32) lies ast.ibilcn Multivibrators pi) parallelgesclialtcl ist
9 Elektromagnetisches Signalhorn nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechereinrichüing (lq) aus einem mil der Si'hiiltsircL'ke iin die r.rrcgcrwicklimg (lh) angeschlossenen Darlington I ransislor (4M) besieht, dessen Sleuerslrccke einerseits iiber einen WkIi1I-stand (W) mn dem anderen Anschluß der Erreger wicklung (Ιβ) in Verbindung sieht und andccrseils von der Schallslrccl· e eines Sieiieriransistors CSIi iitui hr ι nkh.iT isl. dessen Steuerstrecke am Ausgang iihli'S monoslabilen MuIn-, ibrators (24) ani:eschlus Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Signalhorn mit einem an der Membrane befestigten, in Schwingung versetzbaren Anker, der mit einem festangeordneten Eisenkern zusammenwirkt, welcher eine Erregerwicklung tragt, die über eine in Abhängigkeil von der Membranstellung steuerbare kontaktlo.se llnterbrechereinrichtung an eine elektrische Stromquelle anzuschließen ist.
Bei derartigen Signalhörnern ist es bekannt, die üblicherweise verwendeten mechanischen Umerbreeher durch eine elektronische Steuerung des Erregerstromes in der Erregerwicklung zu ersetzen. Lim auf diese Weise den Verschleiß an den Unierbreehcrkontcikten zu vermeiden und damit die Lebensdauer des Signalhorns zu verlängern. Eine solche Verlängerung der Lebensdauer ist insbesondere bei Signalhörnern erforderlich, w eiche für Eeuerwehr-. Unfall- und andere Behördenfahrzeuge '.erwendet werden.
Es ist bei einem elektronisch gcsteuerlen Signalhorn (TR-PS 1428483) bekannt, die Schwingung der Membrane zur Erzeugung einer Wechselspannung in einer nahe der Membrane angeordneten Sieuersptile /u vorwenden. Diese Wechselspannung wird .ils Steuersi gnal einer Verstärkerslufe für den Erregerstrom des Signalhorns zugeführt. Durch die Wechselspannung am Slcuereingang der Verstärkerstlife wird der Erregerstrom sinusförmig zwischen seinem Maximalwert und dem Wert Null verändert.
Diese Losung hai den Nachteil, daß durch die sinusförmige Stromänderung des Erregerstromes an der Verslärkersiufe eine erhebliche Verlustleistung auftritt, welche die Stromquelle unnötig belastet Darüber hinaus crw.iiml diese Verlustleistung das Signalhorn und vor allem die Verstärkerslufe selbst, so daß zusätzliche Maßnahmen zur lemperalurstabiliiäi der Verslärkerstiife bzw. zur Wärmeabführung crfor derlich sind.
Der Erfindung liegl die Aufgabe zugrunde, die Steuerung des Errcgersiromes um der schwingenden Bewegung der Membrane msoweit unabhängig zu machen, daß die Verlustleistung an der elekiroiiischen Unlerbrechereinrichiung fiir den Errcgersiroin mogüchsl gering wird.
Dies läßl sich erfmdungsgciiiäß dadurch erreichen, daß ein beim Aufschlag des Ankers auf den Eisenkern einen Spannungsimpuls abgebender Sen'.or nut dem Sleiiereingang eines Miillivibrators gekoppelt isl. dessen Ausgang mil dem Stciicranschluß der Unter brcchereinrichtung derart verbunden ist. daß diese i\i;i\ Strom in der Erregerwicklung beim Aufireien eines Sensorimpiilses für die vom Multivibrator vorgegebene Kipp/eil iiniL'rhnchi
Durch das Kippverhalten des Multr'ihralors wird gewährleislel, daß der Erregersirom von der eleklronischen Unierbtechereinrichiung sprungariig abgeschal let wird, so daß piaklisch keine Verlustleistung beim Tin und Alisschallen des Erregerslro'iics ii.illnll Der Multivibrator hai vorzugsweise ein monosiabilcs k ipp\ erhallen.
Um /u vermeiden, dali bei einem Defekt des Sensors oder bei festgeklemmter Membrane die Erregerwicklung durch einen dann eingeschalteten Erregerstroni verbrennt, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Sensor über einen asiabilcn Multivibrator mit dem Eingang des monostabilen Multivibrators gekoppelt ist. Die Grundfrequen/ des aslabilen Multivibrators ist dabei kleiner zu wühlen als die Tonfrequenz des Signalhorns und folglich als die Impulsfrequenz des Sensors bei eingeschaltetem Signalhorn. Bei intaktem Sensor steuert dieser mit der Tonfrequenz des Signalhorns den astabilen Multivibrator. Beim Ausfall des Sensors oder bei festgeklemmter Membrane arbeitet der astabile Multivibrator mit seiner ürundfrequenz. so daß auch in diesem Fall der monosiabile Multivibrator den Erregersirom intermit tieri und steuert.
Einzelheiten der Erfindung sind an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsheispiel naher erläutert. Es zeigt
F-'ig. I einen Querschnitt durch das erfindungsgemä-Ue elektromagnetische Signalhorn.
K ig. 2 ein Blockschaltbild mit den elektronischen Hausteinen des Signalhorns.
I'i g. J den genauen Schaltungsaufbau des in I i g. 2 dargestellten Blockschaltbildes und
Ι· ι g. 4 den Strom- und .Spannungsverlauf an verschiedenen !'unkten der in F-" i g. i dargestellten Schallung.
Das elektromagnetische Signalhorn ist in Fig. I mit 10 bezeichnet. Es besieht aus einem becherförmigen (ichaiise II. an dessen Stirnseite ein·.· Membrane 12 fesigespannt ist. Die Membrane 12 tragt an ihrer Vorderseite einen Schwingteller 1.3 und ist an ihrer I linierseile mit einem in Schwingung versetzbaren Anker 14 befestigt. Der Anker 14 wirkt mit einem lüsenkern 15 zusammen, der .im Boden des (iehäuses Il befestigt ist und der eine Erregerwicklung 16 tragt. Die Erregerwicklung 16 isl über eine kontaktlose Unter brechereinrichlung sowie über einen Sleekanschluß 17 an eine nicht dargestellte Stromquelle anzuschließen. Die kontakllose Untcrbrechereinrichtung befindet sich in einer am Boden des Horngehäuses Il befestigten l-llcklronikbox 18.
Zur Steuerung der in I" ig. 2 mit 19 bezeichneten Unterbrechereinriehtiing in Abhängigkeit von der Stellung der Membrane 12 isl t-'ii Sensor 20 im I lorngehäiisu Il angeordnet, der beim Betrieb des Signalhornes 10 mil dem Aufschlag des Ankers 14 auf den Eisenkern 15. ti. h. also in einer bestimmten Position der Membrane 12 einen Spannungsimpuls abgibt. Der Sensor 20 ist hier als induktiver Cieber ausgebildet, dessen (ieberwicklung 21 fest an der Außenseite lies Eisenkern1- 15 angeordnet ist und dessen in die ('ieberwicklung 21 eintauchender magnetisch leitender Kern 22 am Anke· 14 befestigt ist. Bei eingeschalteter Erregerwicklung 16 wird von dieser ein Magnetfluß '/' cr/eugl. welcher den Eisenkern 15 durchsetzt und der über den Anker 14 und den /wischen dem Anker 14 und dem l-'isenkcrn 15 befindlichen Luftspalt verläuft. Die (ieberwicklung 21 isl dabei je nach Stellung des Ankers H von !.'iiiLMii mehr oder wnugi'r Marken Slretiflul.t Φ' iler Erregerwicklung 16 durchsei/1. Beim Aufschlag ties Ankers 14 auf den Eisenkern 15 gehl dieser Sl reiifluß'/' sprungartig auf den Wert Null zurück. Durch diese l'hißiinderiing wird in der (iebcrwicklunn 21 ein Spannungsimpuls zi.r Steuerung der I Interbrechereinriclilung 19 abgegeben
Das in Ei n, 2 iic/citiu· Blockschaltbild lies Sinnalhoi lies besieht aus einem astabilen Multivibrator 23 einem monostabilen Multivibrator 24 und der I Interbrechereinrichtung 19. Der Sensor 20 ist über den astabileii Mulliv ibralor 23 mn dem Sleuereingang des moiiostabi ") len Multivibrators 24 gekoppelt. Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 24 ist nut dem Sleueranschluß der llnierbrechereinrichtung 19 derart verbunden, daß diese den Strom in der Erregerwicklung 16 beim Auftreten eines .Sensorimpulses fur die vom
tu moiuistiihilen Multivibrator 24 vorgegebene Zeil unterbricht.
F-' ι g. i /eigi das Schaltbild des elektronisch gesteuerten Signalhorns 10 in allen Einzelheiten. Das positive Potential einer nicht dargestellten Stromquelle gelangt
η bei eingeschaltetem Signalhorn 10 über den .Steckanschluß 17 auf eine Leitung 25 der Schaltung. Eine weitere Leitung 26 liegt über das Korngehäuse Il aiii Masse. Zwischen beiden Leitungen 25 und 26 liegt zunächst eine Konsiantspannungssiüfe 27. welche ans
>n einem Widerstand 28 und einer Ja/u in Reihe liegenden ZDiode 29 besteht. Zwischen dem ;■■■· iderstand 28 ιιικί der Z-Du.de 29 ist eine Leitung 30 ang.schlos-.eii. die eine von Schwankungen der Iungangsspannung .im Anschluß 17 unabhängige, dem Z Wen der Z-D'-'de 29
2r> entsprechende konstante Spannung fuhrt. Über diese Leitung 30 ist der astabile Multivibrator 23 und der monostable Multivibrator 24 an die konstanlspan nuiigsstufe 27 angeschlossen. Der astabile Multivibrator 23 ist in üblicher Weise mn einem e-'slen Transistor Jl
in und einem zweiter Transistor 32 versehen, deren Basisanschlüsse jeweils über Schui/dioden 33 und dazu in Reihe geschaltete Kondensatoren 34 kreuzweise mn dem Kollektorallschluß ties alitieren Ί ransisiors verbunden sind. In der Kollektoransehlußlenung des ersten
ji Transistors 31 sind zwei in Reihe geschaltete Widerstände 35 und 36 angeordnet, wahrend in tier Kollektoranschlußlei'.ung des zweiten Ί r.insi'ors »2 ein Widerstand 37 liegt. Zwei weitere Widerstände 58 und 39 sind zwischen tier Versorgungsleitung 50 ui...l den Anodenanschlüssen der beiden Dioden ?3 angeordnet. Sogenannte Ereilaufwidcrslände 40 sind leweils zur Steuerstrecke der beiden Transistoren 31. i2 p.irallelgeschaltet.
Der Sensor 20 ist mit seiner debcrwcklung 21
4ί einerseits an Masse angeschlossen und andererseits an die Steuerstrecke eines weiteren Transistors 4L dessen Scha 11 st recke zur Steuerstrecke ties /weiten Trans· si ors 32 des astabilen Multivibrators 23 parallelgeschal'.et ist. Der Anschluß ;/ der (ieberwicklung 2) erfolg! über
in einen Widerstand 42 zur Strombegrenzung an der Basis des Transistors 41. Das Ausgangssignal ties astahilcn Multivibrators 31 /wischen den beiden Widerstanden J5 und 36 am Punkt ft der Schaltung abgegriffen und dem fing...ot des monostabilen Multivibrators 24 zugeführt.
Ii Er besteht im wesentlichen aus einem transistor 4 3. dessen Kollektor.iir.chluß über einen Widers-and 44 mn der Leitung 25 verbunden isl und dessen Basis einerseits über einen Kondensator 45 am Ausgang /ules asi.ib'len Multivibrators 21 angeschlossen isl und andererseits
mi über einen Widerstand 46 mit der Leitung 30 verbunden ist. Ein Störschutzkondensator 47 isi /ur Sieiiersirctki· dieses Transistors 43 parallel geschaltet. Der -,usgang des monoslabilen Multivibrators 24 erfolgt über eine Diode 48 am Kollektoranschlul! des Iransistors 45.
h. Dieser Ausgang rb'klet sogleich den .Siei'ereing.ing der ko,!taktlosen I Interbrecliereinheil 19 Dies besteht im wesentlichen aus einem nut der .Schaltstrecke an die Erregerwicklung 16 angeschlossenen Darlington Iran
SlSlOl 44. dcSSCIl Sleiiei'Slrei'kc libel' 1.'1IH1Il W Kill Sl,Ulli ΐθ mil dem ,in die AiisehluHU-iliing 25 angeschlossenen .linieren I ink1 tier Ln cgerw icklimg I fi im \ ei hinduni: sieh!
Πιι' Schallslreckc eines Steucrlπιnsisli>rs 51 lsi lernei /in Steuerstrecke des Dai linglon lransislois 44 paral lclgeschallei. dessen H;isis mil dem K,itluuirn.iiisl 1IiIuH der Diode 48 ,mi Ausgang r des monostahiku Miillivihraturs 24 angeschlossen ist. /.mn Schutz gegen
1 1Ih1I1S(I, ι π tin πμ ist die Schaltslrecke des Darlington transistors 44 von einem Kondensalor 52 überbrückt MIe I ransisioren sind pnpleilend und cmilterseilig ,ml Masse gelegt.
Im folgenden wird die Wirkungsweise des elektronisch gesieiierlen Signalhorns anhand der in I'ig. i gezeigten Schaltung und der in I ι g. 4 gezeigten Strom und Sp.inntingsverläufe beschriebenen. Im Diagramm ./ der Γ i g. 4 lsi eier zeitliche Verlauf der Spannung I 20 ties Sensors 20 aufgetragen, die im l'iinkt ,/ der Schaltung abgegriffen hat. Im Diagramm h ist der Verlauf tier Spannung f '2J des »stabilen Multivibrators
2 5 aufgetragen, welche an seinem Ausgang im Punkt /> der Schaltung auftritt. Im Diagramm ι· ist der Verlauf der Spannung ('24 am Ausgang c des iiuniostabilcn Multivibrators 24 aufgetragen und im Diagramm </isl der Verlauf des von der I Inlerbreehereinnchliing 14 gesteuerten I rregerstromes / 16 aufgetragen, der im l'iinkt i/tier Schaltung zu messen ist.
Wird am Steckanschluß 17 des Signalhornes IO die Gleichspannung eines im Fahrzeug untergebrachten, nicht dargestellten Akkumulators angelegt, welche hoher ist als die /Spannung der /-Diode 24. so fließt ein Strom durch den Widerstand 28 und über die /Diode 24 der Kcnstantspannungsstufe 27 /nr Masse. Auf der Leitung 30 tritt dabei eine konstante Spannung auf. welche dem astabilen Multivibrator 23 und dem monostabilen Multivibrator 24 zugeführt wird. Der astabile Multivibrator 23 arbeitet in bekannter Weise, indem die beiden Transistoren 31 und 32 durch die jeweilige Umladung der beiden Kondensatoren 34 wechselweise in den stromleitenden und in ilen gesperrten /ustaini gesteuert werden. Die Ciruniiirequenz des astabilen Multivibrators 23 ist durch die Werte der Widerstände 38 und 34 sowie der beiden Kondensatoren 34 einstellbar. Die Ausgangsspannung des astabilen Multivibrators 2.3 im Punkt b der Schaltung wird dabei sprungweise hoch- bzw. heruntergesetzt. Der Verlauf der Spannung ist im Diagramm h der F i g. 4 dargestellt. Die Periodendauer der Grundfrequenz des astabilen Multivibrators 23 ist im Diagramm b gestrichelt eingetragen und mit T bezeichnet. Der Transistor 43 des monostabilcn Multivibrators 24 wird zunächst über den Widerstand 46 von der Spannung auf der Leitung 30 in den stromleitenden Zustand gesteuert. Dadurch erhiit der Punkt cder Schaltung praktisch das Massepotential, so daß der Steuertransistor 51 gesperrt wird. Bei gesperrtem Steuertransistor 51 ist die Basis des Darlington-Transistors 49 über den Widerstand 50 mit der Spannung auf der Lciiung 25 verbunden, so daß dieser Tr. nsistor 49 voll in den stromleitenden Zustand gesteuert ist. Es fließt daher beim Einschalten des Signalhornes 10 über die Erregerwicklung 16 und über die Schaltstrecke des Darlington-Transistors 49 zunächst der volle Erregerstrom. Da der Kondensator 45 jjrtc rp,onost3bilen Multivibrsiors —A nun auf din am Widerstand 46 abfallende Spannung aufgeladen wird, steuert dieser Kondensator 45 über den Basisanschluß den Transistor 43 unverzüglich in den Sperrzustand.
sobald der I ι ansistoi i I des ,isi.ihilcn Miilliv iliraloi s 2 1 st romleitend w iid und d.idun lul.is IΌ Ic nli.11 .im Punkt /' der Schaltung sprungweise herabsetzt Damit wird d.is Potential im l'iinkl c ilei ^chaining ebenso spruiiglial! angehoben, so d,iß ubei den Widersland 44 und du· Diode 48 ein Sieuei strom zur B.is's des Sleueriran
sloiλ Ή Hießt, del diesen in den sliomleileiulen /usland umsteuert. Dadurch w ird die Steuer-1 recke des Dariing lon Transistors 49 überbrückt und der l.rregei strom / 16 unterbrochen.
Die Ausschaltdaiicr /.; der I interbrechereinnchtung 14 w ιrd durch die vorgegebene Kippzeil des monosl.ibi len Mulliv ibrators 24 bestimmt. Diese läßt sich durch die Große des Widerstandes 46 und des Kondensators 45 einstellen. Nach dem I Unladen des Kondcnsalors 45 über den Widerstand 46 wird die liasis des transistors 43 erneut positiv, so daß nach Ablauf der Aiisschallzeil /;/ der Transistor 43 wieder si rom leitend w inl. Dadurch w ird der Sleuerlransislor 51 erneut in dem Sperr/usi.iiul gesteuert und folglich der Darlington -Transistor 44 erneut stromleilend.
Hei einem Ausfall des Sensors 20 oder bei einem Festklemmen tier Membrane 12 des Signalhorns arbeitet die I Inierbrechereinrichtung 14 mn der Grundfrequenz des astabilen Multivibrators 23. Diese Grunc'/requen/ ist so gewählt, daß sie kleiner r.t ,ils die gewünschte Tonfrequenz des Signalhorns 10. Die Tonfrequenz einspricht der Aufschlagfreqtienz des Ankers 14 am Eisenkern 15 und sie entspricht folglich der beim Aufschlag im Sensor 20 erzeugten Impulsfie quenz. Demzufolge isl auch die Penodendaiier Vs der Impulsfrequenz kleiner als die Periodendauer T der Grundfrequenz des astabilen Multivibrators 23. Durch die vom Sensor 20 abgegebenen Spanniingsimpulsc <''20. welche über den Widerstand 42 zu liasis des Transistors 41 gelangen, wird dieser in den stromleiter den Zustand umgeschaltet. Dadurch wird ehe Steuer strecke des /weiten Transistors 32 des astabilen Multivibrators 22 überbrückt und damit vorzeitig in ilen .Sperrzustand umgeschaltet. Als Folge davon wird auch der erste Transistor .31 vorzeitig in den stromleitenden
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Diagramm b der F i g. 4 ersichtlich ist — die Periodendauer Tdes astabilen Multivibrators 23 durch die Spannungsimpulse /'20 des Sensors 20 verknr ι Auf diese Weise arbeitet bei intaktem Signalhorn IO der mit den Spannungsimpulsen i/20 des Sensors 20 gesteuerte astabile Multivibrator 23 mit der Impulsfrequenz des Sensors 20. die mit der Tonfrequenz des Signalhorns 10 übereinstimmt.
Der Schaltungsaufbau der einzelnen Schaltstufen kann wahlweise geändert werden. Die Verwendung einer Konstantspannungsstufe 27 und des astabilen Multivibrators 23 ist nicht zwingend erforderlich. Die Ansteuerung einer monostabilen Kippstufe durch die Spannungsimpulse L' 20 des Sensors reichen bereits aus. um den Erregerstrom /16 durch die Unterbrechereinrichtung 19 zu sieuern. Wird ein astabiler Multivibrator 23 verwendet, dessen Ausgangssignale vom Geber 20 ausgelöst werden und deren Signallänge durch ein entsprechend eingestelltes Tastverhältnis die gewünschte Ausschaltzeit Ta des Erregerstromes hat. so kann auf den moncuabilen Multivibrator 24 verzichtet werden. Ferner kann anstelle eines induktiven Impulsgebers auch ein kapazitiver oder ein optischer Sensor verwendet werden. Dabei ist wesentlich, daß der Steuerimpuls jeweils mit dem Aufschlag des Ankers 14 am Eisenkern 16 erzeugt wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    1. Elektromagnetisches Signalhorn mit einem an der Membrane befestigten, in Schwingung versetzbaren Anker, der mit einem festangeordnet Eisenkern zusammenwirkt, welcher eine Erregerwicklung trügt, die über eine in Abhängigkeit von der Membranstellung steuerbare, kontaktlose Unlerbrcchercinrichlung an eine elektrische Stromquelle anzuschließen ist. dadurch gekennzeichnet, daß ein beim Aufschlag des Ankers (14) auf den Eisenkern (15) einen Spannungsimpuls (Ll 20) abgebender Sensor (20) mit dem Steuereingang (a) eines Multivibrators (23, 24) gekoppelt ist. dessen Ausgang (c) mit dem Sieueransehluß der IJnterbrechereinrichtung (19) derart verbunden ist, daß diese den Strom (116) in der Erregerwicklung (16) beim Auftreten eines Sensorinipulses für die vom Multivibrator (24) vorgegebene Kipp/eil (Πι) «nierbrichi
    2. Elektromagnetisches Signalhorn nach Anspruch
    1. dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (20) als induktiver Geber ausgebildet ist.
    j. Elektromagnetisches Signalhorn nach Anspruch
    2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberwicklung (21) je nach Stellung des Ankers (14) von einem mehr oder weniger starken Sirciificiß ('/>') der Erregerwicklung (16) durchsetzt ist.
    4.Elektromagnetisches Signalhorn nach Anspruch J. dadurch gekennzeichnet, daß die Geberwicklung (21) fest im Gehäuse (11) angeordnet und ein in die Cieberwicklung eintauchender magnetisch leitender Kern (22) am Anker (14) hefes\|.M isl-
    5. Elektromagnetisches Signalhorn nach einem der vorherigen Ansprüche, dm! ch gekennzeichnet, daß der Sensor (20) über einen asiabilen Multivibrator^]) mit dem Steucreingang eines monostabilcn Multivibrators (24) gekoppelt ist.
    b Elektromagnetisches Signalhorn nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß bei eingeschaltetem Signalhorn (10) die Periodendauer (Ts) der Impulsfrequenz des Sensors (20) kleiner isl als die l'eriodendauer (T) der drundfrequenz des asi.ibileir sen lsi.
    10. Elektromagnetisches Signalhorn nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der monosiabile Multivibrator (24) und der astabile Multivibrator (23) an eine Konstanispannungsstufe (27) angeschlossen ist.
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DE2445344B2 DE2445344B2 (de) 1980-01-31
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