DE2546047A1 - Schaltvorrichtung zum oeffnen und schliessen eines reed-schalters - Google Patents
Schaltvorrichtung zum oeffnen und schliessen eines reed-schaltersInfo
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Description
ηρ Di/ Patentanwälte:
IEDTKE - DÜHLING - t\INNE Dipl.-lng. Tiedtke
. " Dipl.-Chem. Bühling.
Dipl.-lng. Kinne
8 München 2, Postfach 202403
Tel.: (0 89) 53 96 53-56 Telex: 5 24845 tipat '
cable: Germaniapatent München
14.Oktober 1975. B 6894
Futaba Denshi Kogyo Kabushiki Kaisha
Mobara-shi, Japan
Mobara-shi, Japan
Schaltvorrichtung, zum.Öffnen und Schließen eines
Reed-Schalters
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum öffnen und Schließen eines Reed-Schalters. In der Vorrichtung
ist ein Reed-Schalter vorgesehen, der durch eine magnetische Flußänderung betätigt wird, und eine Magnetein-^
richtung zum Betätigen des Reed-Schalters, die diesem benachbart
und ihm gegenüber beweglich angeordnet ist.
Bei den konventionellen Vorrichtungen zum öffnen
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HI/15
- 2 - " ·.. . 2b 4604?
und Schließen eines Reed-Schalters kann ein empfindliches
Ansprechen in der Praxis nicht erwartet werden, wenn ein Reed-Schalter durch Verwendung einer Magneteinrichtung geöffnet
und geschlossen wird, die aus einem Magneten mit N- und S-Polen gebildet wird. Die Gründe hierfür sind
folgende: · ■
Wie später anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden wird, ist der Randbereich des magnetischen
Kraftfeldes der. Magneteinrichtung unstabil', und daher muß der Arbeitsabstand der Magneteinrichtung
zum zufriedenstellenden Betätigen des Reed-Schalters ziemlich groß sein. Andererseits muß wegen des Ansprechens
der Arbeitsäbstand der Magneteinrichtung so kurz wie " möglich sein. Im allgemeinen ist es schwierig, gleichzeitig
die beiden sich widersprechenden Bedingungen zu erfüllen. - ' . ·
Zur Beseitigung der Nachteile der vorstehend erwähnten Vorrichtung wurde versucht, ein empfindliches
Ansprechen des Reed-Schalters herbeizuführen,; in dem beispielsweise
3 (N,S,N) oder 4 (N,S,N,S) Pole von Magneten
derart angeordnet wurden, daß die Verteilung des magnetischen Flusses oder die Richtung eines Teils der magnetischen Kraftlinien
geändert wurde. Jedoch hat eine solche Vorrichtung
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mit einer Magneteinrichtung , die aus einer Kombination von 3 oder 4 Magnetpolen und einem von der Magheteinrichtung
betätigten Reed-Schalter besteht, einen sehr komplizierten Aufbau. Ferner tritt der Nachteil auf, daß infolge
gegenseitiger Interferenz der magnetischen Kraftlinien Unstabilitätsfaktoren
vergrößert werden, was die Empfindlichkeit des öffnungs- und"Schließsvorgangs des Reed-Schalters
verschlechtern kann. In den Fällen, bei denen eine Anzahl solcher Vorrichtungen parallel angeordnet sind, wie bei
einem elektronischen Computer, können die oben erwähnten •ungünstigen Eigenschaften sehr nachteilig sein.
Mit der Erfindung wird daher eine Vorrichtung" zum öffnen und Schließen eines Reed-Schalters geschaffen, die
einen einfachen und kompakten Aufbau hat und genau und empfindlich anspricht. · ·
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt einen Reed-Schalter mit einem durch die magnetische Flußänderung öffnenden
und schließenden Kontakt und eine Magneteinrichtung mit
einem Permanentmagneten mit N- und S-Polen zum magnetischen öffnen und Schließen des Kontakts des Reed-Schalters in einer
empfindlichen Weise. .
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Bewegungsabs
tand der Magneteinrichtung vermindert, indem die Magneteinrichtung schräg zum Reed-Schalter bewegt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die bei einer konventionellen Vorrichtung mit 3 oder 4 Magnetpolen
auftretender gegenseitige interferenz äer magnetischen
Kraftlinien beseitigt. .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt hierzu einen·
Reed-Schalter mit einem Paar Reed-Zungen mit einem durch die magnetische Flußänderung öffnenden und schließenden Kontakt
und einer Magneteinrichturig zum Betätigen des Reed-Schalters
mit einem Permanentmagneten mit N- und S-Polen, der dem Reed-Schalter
benachbart und beweglich gegenüber diesem angeordnet ist. Die Magneteinrichtung ist den Reed-Schalter benachbart
angeordnet, sodaß deren N-S-Richtung schräg zur Längsrichtung der Reed-Zungen des Reed-Schalters liegt, sodaß die Relativbewegung
zwischen dem Reed-Schalter und der Magneteinrichtung
beide Reed-Zungen in den Ma gnet f eldber eich setzt und'.dadurch
beide Magnetzungen magnetisiert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer
Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Fig. 1 a und b zeigen jeweils eine Vorderansicht und eine seitliche Schnittansicht
einer konventionellen Vorrichtung zum öffnen und Schließen eines Reed-Schalters
im geöffneten Zustand;-
Fig. 2 a und b' zeigen eine Vorderansicht und eine
seitliche Schnittansicht einer konvensionellen Vorrichtung zum öffnen
- und Schließen eines Reed-Schalters im geschlossenen Zustand;
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Öffnen und Schließen eines Reed-Schalters;
Fig. 4' a und b zeigen vergrößerte Seitenansichten
eines wesentlichen Teils der'Vorrichtung
nach Fig. 3 zur Veranschaulichung der Arbeitsweise;
Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 6 a und 6 b zeigen vergrößerte Seitenansichten 9 8.44/0278
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eines wesentlichen Teils der Vorrichtung nach Fig. 5 zur Veranschau- .
lichung deren Arbeitsweise;
Fig. 7 a und b zeigen perspektivische Ansichten der
auseinandergenommenen Hälften eines • Schaltergehäuses der Vorrichtung nach
Fig. 5.
In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische oder entsprechende Teile in den verschiedenen Darstellungen.
' . .
Zunächst wird anhand der Fig. 1 und 2 eine konventionelle
Vorrichtung im Detail beschrieben.
Gemäß Darstellung in den Fig. 1 a/ 1 b, -2 a und 2 b
sind eine Magneteinrichtung 6 und eine Reed-Schalter 7 benach- ■
bart zueinander angeordnet, sodaß die N-S-Richtung der Magneteinrichtuhg
6 und die Längsrichtung des Reed-Schalters 7 horizontal
liegen. Gewöhnlich wird die Magneteinrichtung 6 zur Betätigung des Reed-Schalters 7 vertikal bewegt. Nähert sich die
Magneteinrichtung 6 dem Reed-Schalter 7,'werden zwei Reed-Zungen 1© und 11 des Reed-Schalters 7 unter dem Einfluß des Magnetfeldes
der Magneteinrichtung 6 zeitweilig zu S- und N-Polen magne-
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tisiert. Durch die Wirkung der zwischen den beiden Reed-Zungen
10 und .11 hervorgerufenen Anziehungskraft wird ein zwischen diesen Reed-Zungen 10 und 11 gebildeter Kontakt 9
geschlossen. Wird die Magneteinrichtung € von dem Reed-Schalter
getrennt und dadurch die Reed-Zungen 10 und 11 entmagne- tisiert/
wird der Kontakt 9 des Reed-Schalters 7 durch Wirkung der Federkraft der Zungen 10"und 11 geöffnet. Dabei
erstrecken sich magnetische Kraftbereiche P und Q der N- und S-PoIe der Magneteinrichtung 6 weit weg von den oberen und
unteren Endflächen der Magneteinrichtung 6, und daher wird
das magnetische Feld der Magneteinrichtung 6 in seinem Randbereich unstabil. Zusätzlich besteht in dem Reed-Schalter 7
ein Restmagnetismus. Somit führt das im Randbereich auftretende unstabile Magnetfeld der- Magneteinrichtung 6 und der* Restmagnetismus in dem Reed-Schalter zu einem unerwartet großen
Relativbewegungsabstandi^der Magneteinrichtung 6 zur Herbeiführung
zufriedenstellender öffnungs-ünd Schließvorgänge des
Reed-Schalters 7. Andererseits muß der Bewegungsabstand der Magneteinrichtung 6 aus Funktionsgründen so kürz wie möglich
sein. Im allgemeinen ist es schwierig» die beiden vorstehend erwähnten einander widersprechenden Bedingungen zu erfüllen.
Die Erfindung -wird nun anhand der Zeichnungen ira
einzelnen erläutert, In den Fig. 3,4a und 4b ist eine Aus- __fuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.
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2bA6Ü47 .
Darin bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Tastenfeld mit
einer Anzahl von Schaltkammern .2. In jeder Schaltkammer 2 sitzt vertikal verschiebbar ein Tastenschäft 4' einer Taste 13
und eine Rückstellfeder 5, die zwischen der unteren Oberfläche eines Tastenkopfs 3 der Taste 13 und der oberen Oberfläche
des Tastenfeldes 1 sitzt.
Die Bezugsziffer 6. bezeichnet eine Magneteinrichtung,
die aus einem einfachen blockförmigem Permanentmagneten mit einem Paar identischgeformter N- und S-Polblöcke 6 a'und 6b
besteht, die magnetisch aneinander haften. Die Magneteinrichtung 6 ist an der Vorderwand des Tastenschaftes 4 der Taste 13 befestigt.
Unter diesen. Bedingungen liegt die Magneteinrichtung mit ihrem N-Polblock 6 a· an der Oberseite .und mit ihifer N-S-Richtung
schräg zur Längsrichtung des Tastenfeldes 1 , beispielsweise etwa 10 bis 8p und vorzugsweise um 4 5° zur Hori-.
zontalrichtung. Dementsprechend liegt eine senkrecht zur N-S-Richtung
der Magneteinrichtung 6 liegende Grenzlinie 6 c der beiden Polblöcke-6 a und 6 b der Magneteinrichtung 6 ebenfalls
schräg zur N-S-Richtung der Magneteinrichtung 6.
Die Bezugsziffer 7 bezeichnet einen Reed-Schalter mit
einem abgedichteten zylindrischen Gehäuse 12. In der Zentralachse
des zylindrischen Gehäuses 12 ist ein Paar Reed-Zungen 10 und 11 vorgesehen, die aus elastischen Drähten aus magne-
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tischemMetall bestehen. Die freien Enden dieser Reed-Zungen
10 und 11 sind normalerweise getrennt voneinander
übereinander angeordnet, und ihre festen Enden gehen nach
außen durch die entgegengesetzten Enden des zylindrischen Gehäuses 12. Die nach außen laufenden Teile der beiden ■
Reed-Zungen 10 und 11 sind an der rechten und der linken
Druckschaltung am offenen Ende der Schaltkammer 2 befestigt und daran angeschlossen. Somit ist der Reed-Schalter 7
derartig befestigt, daß beide Reed-Zungen 10 und 11 horizontal liegen. Ferner ist der Reed-Schalter 7 der Vorderflache
der Magneteinrichtung 6 benachbart angeordnet. Bewegt sich die Taste 13 gemäß Darstellung im linken Teil der
Figl 3 nach oben in eine Lage, bei der die Grenzlinie 6 c der
Magneteinrichtung. 6 oberhalb des Reed-Schalters 7 liegt, liegen beide Reed-Zungen 10 und 11 innerhalb des magnetischen Kraftbereichs
Q des S-PoIs 6 b der Magneteinrichtung 6. Bewegt sich
die Taste 13 gemäß Darstellung im rechten Teil der Fig. 3 dagegen
nach unten , äodaß sich der Kontakt 9 des Reed-Schalters7·
mit dem mittleren Teil der Zentralachse der N-S-Richtung oder der Grenzlinie 6 c der Magneteinrichtung 6 kreuzt (vorn vom
Reed-Schalter 7 gesehen), kommen die Reed-Zungen 10 und 11
in jeweils unterschiedliche magnetische Kraftbereiche P und Q.
Gemäß Darstellung in Fig. 3 und 4 a nimmt die Taste 13 normalerweise durch Wirkung der zwischen der unteren Oberfläche
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- ίο -" ■ 2b4üÜ4? ·
des Tastenkopfes 3 der Taste 13 und der oberen :Oberf.läche
des Tastenfeldes 1 sitzenden Feder 5 die obere Lage ein. Daher sind: beide Reed-^Zungen 10 und 11 nah dem S-Polblock
6b der Magneteinrichtung 6 gegenüber diesem angeordnet und liegen somit in dem gleichen magnetischen Kraftfeld Q des
S-PoIs. Dadurch ist der Kontakt 9 des Reed-Schalters 7 geöffnet
und demgemäß hat der Reed-Schalter den elektrischen "aus" - Zustand. Wird in diesem in den Fig. 3 und 4b gezeigten
Zustand die Taste 13 gedrückt, sodaß der Kontakt 9 des Reed-Schalters 7 sich mit dem mittleren Teil der·Zentralachse der N-S-Richtung oder der Grenzlinie 6 c der Magneteinrichtung
6 kreuzt, (vorn vom Reed-Schalter 7 gesehen), verbleibt eine Reed-Zunge 10 des Reed-Schalts 7 in dem magnetischen
Kraftfeld Q des S-PoIs, während die andere -Reed-Zunge
11 des Reed-Schalters 7 in das magnetische Kraftfeld
P des N-PoIs bewegt wird. Dadurch bekommen die Reed-Zungen 10 und -11 unterschiedliche Polaritäten und werden dadurch
zueinander angezogen, sodaß der Kontakt 9 des Reed-Schalters 7 geschlossen wird. Dem gemäß nimmt der Reed-Schalter
den elektrischen "ein" - Zustand ein. " ·
Wird die Taste 13 losgelassen, wird sie durch Wirkung
der zwischen der unteren Oberfläche des Tastenkopfes 3 der Taste 13 und der oberen Oberfläche des Tastenfeldes 1 sitzenden
Feder 5 nach oben bewegt, und beide Reed-Zungen 10 und 11 nähern
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sich dem S-PoI 6 b der Magneteinrichtung 6 und liegen in dem
gleichen magnetischen Kraftfeld Q des S-PoIs. Demgemäß wird
der Kontakt 9 des Reed-Schalters 7 geöffnet und der elektrische "aus"-Zustand eingenommen.
Daher kann die zuvor erwähnte "ein"- und '^^"-Betätigung
des Reed-Schalters 7 nur durch die Aufwärts - und Abwärtsbewegung
der Taste 13 herbeigeführt werden, wobei die Verschiebungsstrecke der Länge eines Schenkels eines rechteckigen
Dreiecks entspricht, das mit der Hälfte der Grenzlinie 6 c als Hypotenuse gebildet ist. Demgemäß ist die Verschiebungsstrecke
der Taste 13 im Vergleich zu einem konventionel
len Reed-Schalter sehr kurz. Bei "aus"-^Zustand.des Reed-Schalters
befinden sich beide Reed-Zungen 10 und 11 .in dem gleichen magnetischen
Kraftfeld. Daher können die Randeinflüsse beider Pole 6 a und 6 b der Magneteinrichtung 6 auf die Reed-Zungen '
10 und 11 beseitigt werden und ein genauer "aus"-Zustand gewährleistet
werden. ·
In den Fig. 5 bis 7 b ist eine andere Ausführungsform ·
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum öffnen und Schließen eines
Reed-Schalters dargestellt; gemäß diesen Figuren ist die Magneteinrichtung
6 derart gestaltet, daß ihre N-S-Richtung vertikal liegt und demgemäß die Grenzlinie 6 c horizontal. Der Reed-Schalter
7 ist derart angeordnet, daß die Reed-Zungen 10 und
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2 b 4 b U 4 7
schräg zur Längsrichtung des Tastenfeldes 1 liegen, beispielsweise
mit einem Winkel von etwa 10 bis 80 und vorzugsweise 45° gegenüber der Horizontalrichtung. Ferner ist die Vorrichtung
vollständig unabhängig in einem ausgesparten Schaltgehäuse 15 enthalten, da s in der oberen Oberfläche des Tastenfeldes
1 über einem Flansch 14 angeordnet ist, der an seinem
oberen Rand gebildet ist. Der Reed-Schalter 7 sitzt zwischen
den einander gegenüberliegenden Innenwänden des ausgesparten Schaltergehäuses 15 schräg zur Horizontalrichtung, .und eine
Feder 5 sitzt zwischen der inneren Bodenfläche des Schältergehäuses
15 und der Bodenfläche des Tastenschaftes 4.
In dieser zweiten.Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Reed-Schalter 7 positiv geöffnet und
geschlossen werden, wenn die Taste 13 lediglich über die Strecke gedrückt wird, die der Länge des Schenkels eines, rechtwinkligen
Dreiecks entspricht, das mit einer der Reedzungen 10 oder 11
als Hypotenuse gebildet ist. Abgesehen von dieser Ausnahme ist ·■
die Arbeitsweise.fast die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Demgemäß kann auf eine detaillierte Funktionsbeschreibung verzichtet werden;
und die Teile, die denen der ersten Ausführungsform entsprechen, sind mit entsprechenden Bezugszeichen versehen.
In der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform der Vorrichtung
zum Öffnen und Schließen des Reed-Schalters kann die
Grenzlinie 6c der Magneteinrichtung 6 horizontal angeordnet sein,
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und die Reedzungen 10 und 11 des Reed-Schalters 7 können schräg ■.
zur Horizontalrichtung angeordnet sein.
In der vorstehend beschriebenen zweiten Ausfuhrungsform
der Vorrichtung zum Öffnen und Schließen des Reed-Schalters können
die Reedzungen 10 und 11 des Reed-Schalters 7 horizontal angeordnet
sein, und die Grenzlinie 6c der Magneteinrichtung 6 kann schräg zur Horizontalrichtung angeordnet sein.
In beiden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Winkel der Reedzungen 10 und 11 des Reed-Schalters
7 gegenüber der N-S-Richtung der Magneteinrichtung 6 eingestellt werden, und die Relativlage zwischen dem Kontakt 9 des Reed-Schalters
7 und der Grenzlinie 6c der Magneteinrichtung 6 kann ebenfal] eingestellt werden, um die Arbeitsstrecke oder Verschiebungsstrecl·
der Taste 13 und die Wirksamkeit der magnetischen Kraft auf die Reedzungen 10 und 11 des Reed-Schalters 7 einzustellen.
Da die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß den vorhergehenden
Ausführungen nur einen Reed-Schalter 7 besitzt, der mit-,
einem einfachen Permanentmagneten mit N-S-Polen gebildet ist, hat die Vorrichtung einen sehr einfachen Aufbau. Anders als
bei einer konventionellen Vorrichtung, bei der Magneten mit drei oder vier Polen verwendet werden, werden bei der erfindungs-
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gemäßen Vorrichtung Unstabilitätsfaktoren, die durch gegenseitige
Interferenz magnetischer Kraftlinien verursacht werden, minimal gemacht oder, eliminiert. Ferner führt die erfindungsgemäße Vorrichtung
empfindlich feine Öffnungs- und Schließvorgänge mit ' -■''
hoher Genauigkeit durch. - ·
Da die erfinduhgsgemäße Vorrichtung eine Magneteinrichtung
besitzt, die den Kontakt 9 des Reed-Schalters 7 wirksam öffnet und
schließt durch lediglich leichte Bewegung der Magneteinrichtung 6 nach oben und nach unten, wobei die Grenzlinie 6c zwischen den
N- und S-Polblöcken der Magneteinrichtung ein Zentrum bildet,
kann die gesamte Vorrichtung sehr kompakt gemacht werden, und da beide Reedzungen beim Öffnungsvorgang in einem einzigen magnetischen Kraftfeld liegen, werden sie nicht durch das andere
magnetische Kraffeld beeinflußt, und daher wird ihr Arbeiten sogar
noch genauer.
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Claims (5)
1./Vorrichtung zum öffnen und Schließen eines Reed-Schalters,
gekennzeichnet durch einen Reed-Schalter (7) mit einem
Paar Reedzungen (10, 11), die zwischen sich einen durch magnetische Flußänderung betätigten Kontakt (9) bilden, durch eine
Magneteinrichtung (6) mit N- und S-Polen, die neben dem Reed-Schalter
(7) gegenüber diesem beweglich derart angeordnet ist,
daß ihre Nord-Süd-Richtung schräg zur Längsrichtung der Reedzungen
(10, 11) des Reed-Schalters (7) liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nord-Süd-Richtung der Magneteinrichtung (6) 10° bis 80°
zur Längsrichtung der Reedzungen (10, 11) des Reed-Schalters (7) liegt und daß die Längsrichtung der Reedzungen (10, 11) des Reed-Schalters
(7) horizontal liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Längsrichtung der Reedzungen (10, 11) des Reedschalters (7) 10° bis 80° zur Nord-Süd-Richtung der Magneteinrichtung (6)
liegt, und daß die Nord-Süd-Richtung· der Magneteinrichtung (6) vertikal verläuft.
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2 b 4 b O 4 7', -
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch
ein Tastenfeld (1) mit zumindest einer Schalterkammer, in welcher ein Tastenschaft (4) einer Taste (13) vertikal verschieb- .
bar angeordnet ist, und eine Rückstellfeder (5), die zwischen der unteren Oberfläche des Tastenkopfes (3) der Taste (13) und
der oberen Oberfläche des Tastenfeldes (1) sitzt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein ausgespartes Schaltergehäuse (15), das über einen an seinem, oberen
Rand gebildeten Flansch (14) an der oberen Fläche, eines Tastenfeldes (1) befestigt ist, wobei der Reed-Schalter (7) die
einander gegenüberliegenden Innenwände des Schaltergehäuses (15) schräg zur Horizontalrichtung überbrückt, durch eine Taste (13)
mit einem Tastenschaft (4), der vertikal verschiebbar in dem Schaltergehäuse (1.5) angeordnet ist, und eine. Rückstellfeder (5),
die zwischen der inneren Bodenfläche des Schaltergehäuses (15) und der Bodenfläche des Tastenschaftes (4) sitzt.
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