DE2546047A1 - Schaltvorrichtung zum oeffnen und schliessen eines reed-schalters - Google Patents

Schaltvorrichtung zum oeffnen und schliessen eines reed-schalters

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DE2546047A1
DE2546047A1 DE19752546047 DE2546047A DE2546047A1 DE 2546047 A1 DE2546047 A1 DE 2546047A1 DE 19752546047 DE19752546047 DE 19752546047 DE 2546047 A DE2546047 A DE 2546047A DE 2546047 A1 DE2546047 A1 DE 2546047A1
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    • H01H36/0013Permanent magnet actuating reed switches characterised by the co-operation between reed switch and permanent magnet; Magnetic circuits

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  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)

Description

ηρ Di/ Patentanwälte:
IEDTKE - DÜHLING - t\INNE Dipl.-lng. Tiedtke
. " Dipl.-Chem. Bühling.
Dipl.-lng. Kinne
8 München 2, Postfach 202403
A 6047 Bavariaring4 :'
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
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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- 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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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)

2b4GüA7 · Patentansprüche
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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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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