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ELEKTROMAGNETISCHE SCHALTEINRICHTUNG
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Die vorliegende Erfindung be-trifft Schalte inrichtungen, insbesondere
elektrornagnetische Schalteinrichtullgen mit Speichern und kann bei automatischen
Steuerungs-, Kontrollsystemen, Recheneinrichtungen und auf den Gebieten der Technik
eingesetzt werden, wo schnellwirkende Schalteinrichtungen mit zwei Speicherzuständen
erforderlich sind.
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Die Entwicklung von diskreten Steuerungs- und Regelimgs-, Meß-, automatischen
Kontroll-, Nachrichtenübertragungssystemen, Rechentechnik hat einen allgemeinen
Einsatz verschiedener Schalteinrichtungen prädestiniert.
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J;ie modernen Schalteinrichtungen müssen eine sehr schnelle Wirkung,
hohe elektrische Leitfähigkeit im Einschaltzustand und hohen elektrischen Widerstand
im Ausschaltzustand, ausreichende Strahlenbeständigkeit, Beständigkeit gegenüber
kurzzeitigen Stromüberlastungen und mechanischen Beschleunigungen besitzen. BesonderE
wichtig ist das Fehlen des Stromverbrauches aus einer Speisequelle im Einschaltzustand
des
Schaltelementes. In der letzten Zeit entstand ein Bedürfnis nach verschiedenen Reihenfolgen
von Kontakts cha ltungen bei der Einspeisung von Steuersignalen in einen oder zwei
Steuerkreise. Besonders notwendig sind Einrichtungen mit zwei Speicherzuständen.
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Es ist eine elektromagnetische Einrichtung (US-Patent Nr. 3 005 072)
bekannt, die einen zwei Platten und vier Koppelelemente aufweisenden Magne-tleiter
enthält, auf dem zwei Steuerwicklungen und zwei magnetisch gesteuerte Kontakte angeordnet
sind. Bei der Signalgabe auf eine der Steuerwicklungen oder bei der Zufuhr von Signalen
verscsiedener Polarität auf jede der genannten Wicklungen schließen die Kontakte
nicht. Die Kontaktschließung erfolgt nur bei der Zufuhr von Signalen gleicher Polarität
auf die beiden Steuerwicklungen.
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Es ist auch eine elektromagnetische Schalteinrichtung (US-Patent Nr.
3 597 712) bekannt, bei der der magnetisch gesteuerte Kontakt mindestens zwei Schaltstücke
aufweist.
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Die Schließung oder die Öffnung dieser Kontakte wird durch die Anziehungs-
bzw. Abstoßungskraft der Magnetpole des Magnetleiters bestimmt. Der geschlossene
und der offene Zustand der Kontakte halt sich infolge der Einwirkung der Restinduktion
selbst.
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Es ist eine elektromagnetische Schalteinrichtung (US-Patent Nr. 3
775 712) bekannt, deren Magnetleiter U-förmig aus einem eine Restmagnetisierung
aufweisenden Magnetwerkstoff ausgeführt ist. Auf dem Magnetleiter sind zwei senkrecht
aufeinander stehende Steuerwicklungen und ein oder mehrere magnetisch gesteuerte
Kontakte parallel zum Verbindungsstab des Magnetleiters angeordnet. In Abhängigkeit
davon, in welche der Steuerwicklungen das Signal geschickt wird, schließen oder
öffnen die Schaltstücke der
magnetisch gesteuerten Kontakte.
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Sämtliche beschriebenen Einrichtungen weisen nur einen Speicherzustand
auf und gestatten es nicht, die einen magnetisch gesteuerten Kontakte ein- und gleichzeitig
die anderen bei wechselweiser Einspeisung der Signale in die Steuerwicklungen auszuschalten.
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Zweck der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schnellwirkende elektromagnetische
Schalteinrichtung mit zwei stabilen Zuständen (zwei Speicherzuständen) zu schaffen,
die einen bei der Abschaltung des Steuersignals unlöschbaren Speicher aufweist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der elektromagnetischen
Schalteinrichtung, die einen Magnetleiter, auf dem zwei Steuerwicklungen und mindestens
ein magnetisch gesteuerter Kontakt angeordnet sind, der Schaltstücke besitzt und
durch Magnetflüsse gesteuert wird, die im Magnetleiter bei der Einspeisung von Signalen
in die Steuerwicklungen entstehen, aufweist, der Magnetleiter gemäß der Erfindung
mindestens zwei offene Randschenkel besitzt, auf denen je eine Steuerwicklung angeordnet
ist, und der Magnetleiter so ausgebildet ist, daß bei der Einspeisung des Signals
in eine der Steuerwicklungen in den offenen Randschenkeln Magnetflüsse entstehen,
die bei der Einspeisung des Signals in die andere Steuerwicklung ihre Richtung gegen
die umgekehrte wechseln, wobei die Einrichtung mindestens einen magnetisch gesteuerten
Kontakt mit mindestens drei Schaltstücken oder mindestens zwei magnetisch gesteuerte
Kontakte mit je mindestens zwei Schaltstücken
enthält, während auf
jedem der offenen, eine Steuerwicklung aufweisenden Randschenkel je ein Schaltstück
von mindestens einem magnetisch gesteuerten Kontakt angeordnet ist.
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Die Erfindung kann gemaß einer der Ausführungsvarianten einen S-förn.igen
Magnetleiter und zwei magnetisch gesteuerte Kontakte aufweisen, die je zwei auf
dem Magnetleiter derart angeordnete Schaltstücke aufweisen, daß das eine der Schaltstücke
eines jeden magnetisch gesteuerten Köntaktes am offenen Randschenkel des Magnetleiters
und das andere Schaltstück am nächstliegenden Ende des mittleren Schenkels des Magnetleiters
befestigt ist.
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Eine andere Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, daß der
Magnetleiter E-förmig ausgefLhrt ist und der magnetisch gesteuerte Kontakt zwei
seitliche Schaltstücke und ein mittleres Schaltstück aufweist, wobei die seitlichen
Schaltstücke an den offenen Randschenkeln des Magnetleiters und das mittlere Schaltstück
am mittleren Schenkel des Magnetleiters angeordnet ist.
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Zweckmäßig werden bei der Einrichtung der Magnetleiter N-förmig ausgeführt,
die Steuerwicklungen auf den parallelen offenen Schenkeln, die auf beiden Seiten
von der Achse des mittleren Schenkels des Magnetleiters gelegt und auf beiden Seiten
von der Achse des mittleren Schenkels des Magnetleiters je drei magnetisch gesteuerte
Kontakte angeordnet, deren jeder Je zwei Schaltstücke besitzt, wobei auf einem offenen
Randschenkel von jeder Seite der Achse des mittleren Schenkels des Magnetleiters
je ein Schaltstück eines jeden der drei magnetisch gesteuerten Kontakte und auf
dem benachbarten offenen Schenkel jeweils die anderen Schaltstücke der gleichen
drei magnetisch gesteuerten Kontakte angeordnet sind.
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Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung wirkt sehr schnell und hat
einen bei der Abschaltung des Steuersignals unlöschbaren Speicher hohe Störunempfindlichkeit,
Strahlenbestbndjgke it, Beständigkeit gegenüber kurzzeitigen Stromüberlastungen.
Die Einrichtung weist eine hohe elektrische Leitfähigkeit im Einschaltzustand und
einen hohen elektrischen Widerstand im Ausschaltzustand auf Die Erfindung wird anhand
der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäBe elektromagnetische Schalteinrichtung mit S-förmigem
Magnet leiter; Fig. 2 eine erfindungsgemäße elektromatnetische Schalteinrichtung
mit E-förmigem Magnetleiter; und Fig. 3 eine erfindungsgemäße elektromagnetische
Schalteinrichtung mit H-förmigem Magnetleiter.
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Die elektromagnetische Schalteinrichtung mit S-förmigem Magnetleiter
1 (Fig. 1) enthält offene Randschenkel 2 und 3, einen mittleren Schenkel 4, einen
magnetisch gesteuerten Kontakt mit Schaltstücken 5 und 6 und einen magnetisch gesteuerten
Kontakt mit Schaltstücken 7 und 8. Das Schaltstück 5 ist am offenen Randschenkel
2, das Schaltstück 6 am nächstliegenden Ende des mittleren Schenkels 4, das Schaltstück
7 am offenen Randschenkel 3, das Schaltstück 8 am nächstliegenden Ende des mittleren
Schenkels 4 angeordnet. Am Randschenkel 2 ist eine Steuerwicklung W13 am Randschenkel
3 eine Steuerwicklung W2 angeordnet.
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Die elektromagnetische Schalteinrichtung mit E-förmigem Magnetleiter
9 (Fig. 2) enthält offene Randschenkel 10 und 11, einen mittleren Schenkel 12 und
einen magnetisch gesteuerten
Kontakt mit seitlichen Schaltstücken
13 und 14 und einem mittleren Schaltstück 15. Das Schaltsttick 13 ist am offenen
Randschenkol 10, das Schaltstück 14 am offenen Randschenkel 11, das Schaltstück
15 am mittleren Schenkel 12 angeordnet. Am Randschenkel 10 ist die Steuerwicklung
W1, am Randschenkel 11 die Steuerwicklung W2 angeordnet.
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Die elektromagnetische Schalteinrichtung mit H-förmigern Magnetleiter
16 (Fig. 3) enthält Handschenkel 17, 18, 19, 20, einen mittleren Schenkel 21 und
sechs magne-tiscl:. gesteuerte Kontakte, deren jeder Je afei Schaltstücke 22 nd
23, 24 und 25, 26 und 27, 28 und 29, 30 und 31, 32 und 33, aufweist. Die Schaltstücke
22, 24 und 26 sind am Schenkel 17, die Schaltstücke 23, 25 und 27 am Schenkel 18,
die Schaltstücke 28, 30 und 32 am Schenkel 19, die Schaltstücke 29, 31 und 33 am
Schenkel 20 angeordnet. Am offenen Schenkel 17 ist die Steuerwicklung W1, an dem
zu diesem auf der anderen Seite von der Achse des mittleren Schenkels 21 parallel
liegenden Schenkel 20 die Wicklung W2 angeordnet, Die Schalteinrichtung arbeitet
folgendermaßen: Bei der Einrichtung mit S-förmigem Magnetleiter 1 (Fig. 1) werden
die Steuersignale wechselweise auf die Wicklungen W1 und W2 gegeben. Das erste auf
die Wicklung W1 gegebene Steuersignal erzeugt einen Magnetfluß F1. Er ist durch
einen ausgezogenen Pfeil am Randschenkel 2 angedeutet.
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Dessen Abzweigungen F2 und F3 sind am Randschenkel 3 und am mittleren
Schenkel 4 gleichfalls durch ausgezogene Pfeile eingezeichnet. Unter der Einwirkung
des Flusses F1 wird der Randschenkel 2 magnetisiert und bewirkt eine Schließung
der Schaltstücke 5 und 6. Der Randschenkel 3 wird durch den Fluß F2 magnetisiert,
der zur Schließung der Schaltstücke 7 und 8 nicht ausreicht. Sie bleiben offen.
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Das zweite auf die Wicklung W2 gegebene Steuersignal erzeugt einen
Magnetfluß F2t. Durch einen gestrichelten Pfeil ist er am Randschenkel 5 angedeutet.
Dessen Abzweigungen F1 und F3 am Randschenkel 2 und am mittleren Schenkel 4 sind
gleichfalls als gestrichelte Pfeile eingezeichnet.
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Unter der Einwirkung des Flusses F2 wird der Randschenkel 3 ummagnetisiert
und veranlaßt eine Schließung der Schaltstücke 7 und 8. Der Randschenkel 2 wird
durch den Fluß F1 entmagnetisiert, und die Schaltstücke 5 und 6 öffnen. Im weiteren
werden die Vorgänge wiederholt. Die ungeraden Steuersignale schließen also die Schaltstücke
5 und 6 und öffnen die Schaltstücke 7 und 8, während die geraden Signale die Schaltstücke
7 und 8 schließen und die Schaltstücke 5 und 6 öffnen. Bei der Einrichtung E-förmigem
Magnetleiter 9 (Fig. 2) werden die Steuersignale wechselweise auf die Wicklungen
W1 und W2 gegeben. Das erste auf die Wicklung W1 gegebene Steuersignal erzeugt den
Magnetfluß F1. Er ist durch einen augezogenen Pfeil am Randschenkel 10 angedeutet.
Seine Abzweigungen F2 und F3 am Randschenkel 11 und am mittleren Schenkel 12 sind
ebenfalls durch ausgezogene Pfeile eingezeichnet. Unter der Wirkung des Flusses
F1 wird der Randschenkel 10 magnetisiert und bewirkt eine Schließung der Schaltstücke
13 und 15. Der Randschenkel 11 wird durch den Fluß F2 unzureichend für eine Schließung
der Schaltstücke 14 und 15 magnetisiert, und sie behalten den offenen Zustand bei.
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Das zweite auf die Wicklung W2 gegebene Steuersignal erzeugt einen
Magnetfluß F2. Er ist durch einen gestrichelten Pfeil am Randschenkel 11 angedeutet.
Dessen Abzweigungen F1 und F: am Randschenkel 10 und am mittleren Schenkel 12 sind
gleichfalls durch gestrichelte Pfeile eingezeichnet. Unter der Wirkung des Flusses
F21 wird der Randschenkel 11 ummagnetisiert und veranlaßt eine Schließung der Schaltstücke
14 und 15. Der Randschenkel 10 wird durch
den Fluß Fl entmagnetisiert,
und die Schaltstücke 13 und 15 öffnen. Des weiteren werden die Vorgänge bei der
Einspeisung von Signalen in die Wicklungen W1 und W2 wiederholt.
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Infolgedessen schließen die ungeraden Steuersignale die Schaltstücke
13 und 15 und öffnen die Schaltstücke 14 und 15, während die geraden Si.gnale die
Schaltstücke 14 und 15 schließen und die Schaltstücke 13 und 15 öffnen.
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Bei der Einrichtung mit IS-förmlgem Magnetleiter 16 (Fig. 3) werden
die Steuersignale wechselweise auf die Wicklunen W1 und W2 gegeben. Dos erste auf
die Wicklung a gegebene Steuersignal erzeugt einen Magnetfluß F1. Durch einen ausgezogenen
Pfeil ist er an den Randschenkeln 17 und 18 eingezeichnet. Seine Abz-reigu.ngen
F2 und F3 an den Randschenkeln 19 und 20 und am mittleren Schenkel 21 sind durch
ausgezogene Pfeile angedeute-t. Unter der Einwirkung des Flusses F1 werden die Randschenkel
17 und 18 magnetisiert und bewirken eine Schließung der Schaltstücke 22 und 23,
24 und 25, 26 und 27. Die Randschenkel 19 und 20 werden durch den Fluß F2 unzureichend
für eine Schließung der Schaltstücke 28 und 29, 30 und 31, 32 und 33 magnetisiert,
und sie behalten den offenen Zustand bei.
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Das auf die Wicklung W2 gegebene Steuersignal erzeugt einen Magnetfluß
F2. Durch einen gestrichelten Pfeil ist er an den Randschenkeln 19 und 20 angedeutet.
Dessen Abzweigungen F1 und F31 an den Randschenkeln 17 und 18 und am mittleren Schenkel
21 sind gleichfalls durch gestrichelte Pfeile angedeutet. Unter der Einwirkung des
Flusses F2 werden die Randschenkel 19 und 20 ummagnetisiert und veranlassen eine
Schließung der Schaltstücke 28 und 29, 30 und 31, 32 und 33. Die Randschenkel 17
und 18 werden durch den Fluß F1 entmagnetisiert, und die Schaltstücke 22 und 23,
24 und 25, 25 und 27 öffnen. Im weiteren werden die Vorgänge wiederholt. In der
Folge schließen die ungeraden
Steuersignale die Schaltstücke 22
und 23, 24 und 25, 26 und 27 und öffnen die Schaltstücke 28 mü 29, 30 und 31, 32
und 33, während die geraden Signale die Schaltstücke 28 und 29, 30 und 31, 32 und
33 schließen und die Schaltstücke 22 und 23, 24- und 25, 26 und 27 öffnen.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung spricht bei Signalen mit einer Dauer
von ca. einer Mikrosekunde an, sichert eine große Schaltzahl, weist eine hohe Empfindlichkeit,
geringe Abmessungen und ein kleines Gewicht auf.