-
-
Schaltanordnung zum zweipoligen Zu- oder Abschalten
-
eines Verbrauchers Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zum zweipoligen Zu- oder Abschalten eines Verbrauchers, insbesondere der Entmagnetisierungsspule
der Lochmaske einer Farbfernseh-Bildröhre.
-
Die Erfindung betrifft ferner eine Bauelementekombination mit einem
keramischen Kaltleiter als keramisches elektrisches Widerstandselement und elektrischen
Bimetallschaltern, die miteinander elektrisch und thermisch gekoppelt sind, indem
die Bauelemente durch Druckkontakt zwischen an den äußeren Belegungen der Bauelemente
anliegenden Stromzuführungen klemmend gehalten sind, die Stromzufuhrungen zwischen
den Bauelementen großflächig, praktisch die gesamte Fläche der Gegenbelegung berWhrend,
nicht fest verbunden eingefügt sind und die Stromzuführungen mit Zuleitungen versehen
sind, die durch Öffnungen in einem Gehäuse hindurchreichen und Kontaktstifte (Anschlußfahnen)
darstellen, wobei die gesamte Anordnung in dem Gehäuse untergebracht ist, für eine
Schaltungsanordnung zum zweipoligen Zu- oder Abschalten eines Verbrauchers.
-
Es ist hinreichend bekannt, daß ein Verbraucher aus einer Reihe von
Gründen vollständig, d.h. zweipolig von einer Spannungsquelle, beispielsweise vom
Stromnetz, abschaltbar sein muß. Dies kann aus Sicherheitsgründen aber auch aus
anderen Gründen elektrischer Art erforderlich oder zwingend sein.
-
Mechanische, zweipolig wirkende Schalter für diese Zwecke sind bekannt.
Bei diesen Schaltern werden zumindest die stromführenden Leitungen, gegebenenfalls
auch der Null-Leiter, vom Verbraucher getrennt, so daß dieser vollständig von der
Spannungsquelle bzw. vom Stromnetz abgeschaltet ist. Dies geschieht in aller Regel
in einem einzigen Schaltvorgang ohne Schaltverzögerung.
-
Bei vielen Anwendungen ist es aber auch erforderlich, daß das Zu-
oder Abschalten des Verbrauchers mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung geschieht.
Dies gilt beispielsweise für Treppenhausbeleuchtungen, Leuchtreklamen oder auch
bei elektrischen Kleinmotoren.
-
Eine besondere Anwendung der Abschaltung eines Verbrauchers mit zeitlicher
Verzögerung liegt vor, wenn die Entmagnetisierungsspule der Lochmaske einer FarbSernsehbildröhre
entsprechend dem Entmagneti si erungsvorgang zeitverzö gernd abzuschalten ist.
-
Die automatische Entmagnetisierung der Lochmaske einer Farbfernsehbildröhre
ist beispielsweise in der Zeit-Schrift "Varvo-Berichte" (1966) Band XII, Heft 1
Seiten 11 bis 19 beschrieben. Neben anderen Möglichkeiten (ausschließliche Verwendung
von keramischen elektrischen Widerständen, nämlich keramischen Kaltleitern - PTC-Widerstände
- und/oder keramischen Heißleitern - NTC-liderstände -) zur Abschaltung der Entmagnetisierungswicklung
ist dort auch die Verwendung eines Relais mit Einschaltverzögerung und Ruhetakt
beschrieben, beispielsweise ein solches, bei dem ein als Relais-Anker dienendes
Stuck Weicheisen über dem Luftspalt des Vertikaltransformators angeordnet wird.
Die Verzögerung
entspricht in diesem Fall der Anheizzeit der Röhren
und bewirkt, daß nach einer für die Entmagnetisierung notwendigen Zeit der Strom
durch das anzugverzögerte Relais mit Ruhekontakt abgeschaltet wird.
-
In der Zeitschrift "Siemens-Bauteile-Information" (1971), Heft 2,
Seiten 58 bis 60 sind ebenfalls Entmagnetisierungsschaltungen mit Kaltleitern beschrieben
und Beispiele für Schaltungsanordnungen gezeigt, unter anderem auch solche, bei
denen ein Bimetall-Relais verwendet wird, das durch die vom keramischen Kaltleiter
erzeugte Wärme betätigt wird. Die Schaltungen zeigen, daß die Entmagnetisierungsspule
entweder nur einpolig abgeschaltet wird, wenn das Bimetall-Relais mit ihr in Reihe
geschaltet ist, oder daß die Entmagnetisierungsspule kurzgeschlossen wird, wenn
das Bimetall-Relais parallel zur Entmagnetisierungsspule geschaltet ist.
-
In beiden Fällen liegt eine zweipolige Abschaltung der Entmagnetisierungsspule
nicht vor.
-
In den deutschen Offenlegungsschriften 29 07 763 und 29 07 807 sind
ein Zeitschalter zum verzögerten Ein-und Ausschalten von elektrischen Geräten bzw.
eine Bauelementekombination mit einem Kaltleiter und einem weiteren Bauelement beschrieben,
wobei es auf die konstruktive Ausführungsform eines solchen Zeitschalters bzw. einer
solchen Bauelementekombination ankommt. Beiden Ausführungsformen ist gemeinsam,
daß die beiden Bauelemente, nämlich der keramische Kaltleiter und der Bimetallschalter,
durch Druckkontakt zwischen an den äußeren Belegungen der Bauelemente anliegenden
Stromzuführungen klemmend gehalten sind, zwischen die Bauelemente eine großflächige,
praktisch die gesamte Fläche
der Gegenbelegung beruhrende Stromzuführung
nicht fest verbunden eingefügt ist und die drei Stromzuführungen mit Zuleitungen
versehen sind, die durch Öffnungen in einem Gehäuse hindurchreichen, dadurch den
klemmenden Halt beider Bauelemente bewirken und Kontaktstifte (Anschlußfahnen) darstellen,
wobei die gesamte Anordnung mit einer topfförmigen Kappe versehen ist, die die Anordnung
nicht berührt und mit dem Sockel des Gehäuses formschlüssig verbunden ist.
-
Ferner sind konstruktive Ausgestaltungen einer Schalteinrichtung zum
verzögerten Schalten eines Verbrauchers insbesondere auch einer Entmagnetisierungsspule,
in der DE-Patentanmeldung P 30 29 796.2 vom 6. August 1980 beschrieben, wobei ein
keramischer elektrischer Widerstand (keramischer Heißleiter oder insbesondere keramischer
Kaltleiter) thermisch und elektrisch mit einem knopfförmigen Bimetallschalter gekoppelt
ist.
-
Während für das zweipolige Zu- oder Abschalten eines normalen Verbrauchers
(Glühlampe z.B. für Treppenhausbeleuchtung, Reklamezwecke, Kleinmotor u.a.) auch
die üblichen Gründe maßgebend sind, nämlich Sicherheitsvorkehrung, vollkommene galvanische
Trennung des Verbrauchers von der Spannungsquelle, treten beim Abschalten der Entmagnetisierungsspule
der Lochmaske einer Farbternsehbildrdhre weitere Probleme auf.
-
Wird in einer Entmagnetisierungsspule durch Reihenschaltung mit einem
keramischen Kaltleiter durch dessen Hochohmigkeit der Stromdurchgang begrenzt, dann
fließt nach wie vor ein Reststrom durch die Entmagnetisierungsspule. Wird andererseits
die Entmagnetisierungsspule
nur einpolig abgeschaltet, wie dies
oben beschrieben ist, so wirkt die Spule wie eine Antenne und führt damit zu Funkstörungen
und beeinträchtigt die durch eine Fernbedienung vorgenommene gewunschte Veränderung
der Einstellwerte.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
und eine Bauelementekombination zum verzögerten zweipoligen Zu- oder Abschalten
eines Verbrauchers, insbesondere der Entmagnetisierungsspule der Lochmaske einer
Farbfernsehbildröhre anzugeben.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Schaltungsanordstang erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß einer Reihenschaltung aus einem Bimetallschalter, dem
Verbraucher und einem zweiten Bimetallschalter ein keramisches elektrisches Widerstandselement
mit starker Abhängigkeit seines Widerstandswertes von der Temperatur, nämlich ein
keramischer Kaltleiter, parallel geschaltet ist, das thermisch und elektrisch mit
beiden Bimetallschaltern gekoppelt ist, und daß die Pole der Spannungsquelle gegebenenfalls
über einen Kontaktschalter mit den beiden AnschlUssen der Schaltung verbunden sind.
-
Eine auf der Verwendung zweier Bimetallschalter beruhende Variante
der Schaltungsanordnung ist erfindungsgemaß dadurch gekennzeichnet, daß einer Reihenschaltung
aus einem keramischen elektrischen Widerstandselement, einem Bimetallschalter, dem
Verbraucher und einem zweiten Bimetallschalter ein keramisches elektrisches Widerstandselement
parallel geschaltet ist, daß die beiden keramischen elektrischen Widerstandselemente
solche mit
starker Abhängigkeit ihrer Widerstandswerte von der
Temperatur sind, nämlich keramische Kaltleiter, daß das parallelgeschaltete keramische
Widerstands element thermisch und elektrisch sowohl mit dem in Reihe geschalteten
keramischen Widerstandselement als auch mit dem zweiten Bimetallschalter der Reihenschaltung
gekoppelt ist, daß das keramische Widerstandselement der Reihenschaltung mit dem
ersten Bimetallschalter thermisch und elektrisch gekoppelt ist, und daß die Pole
der Spannungsquelle, gegebenenfalls über einen Kontaktschalter, mit den beiden Anschlüssen
der Schaltung verbunden sind.
-
Die Bauelementekombination der eingangs angegebenen Art ist zur Lösung
der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß beiderseits des keramischen elektrischen Widerstandselementes je ein Bimetallschalter
angeordnet ist und vier Stromzuführungen vorhanden sind, von denen die äußeren Stromzuführungen
mit den Bimetallschaltern und die zwischen keramischem Widerstandselement und den
Bimetallschaltern befindlichen Stromzuführungen jeweils sowohl deren elektrische
als auch deren thermische Kopplung bewirken.
-
Je nach dem gewünschten Zweck sind die Bimetallschalter solche, die
in Ruhestellung leitend sind und bei Erwärmung durch das keramische elektrische
Widerstandselemeint öffnen und damit den Verbraucher abschalten, oder die Bimetallschalter
sind in Arbeitsstellung, d.h. im erwärmten Zustand leitend, so daß bei Erwärmung
der Bimetallschalter schließt und den Verbraucher zuschaltet.
-
Es wird als keramisches elektrisches Widerstandselement
ein
keramischer Kaltleiter eingesetzt. Ein solcher keramischer Kaltleiter (auch PTC-Widerstand
genannt) ist hinreichend bekannt und besteht in aller Regel aus keramisch hergestelltem
Material mit Perowskit-Struktur auf der Basis von Bariumtitanat (ferro-elektrisch),
das durch entsprechende Dotierung n-leitend und/oder p-leitend ist. Ein solches
Material weist im Bereich seiner Curie-Temperatur (Wechsel des Kristallgitters von
tetragonal nach kubisch) eine starke Zunahme des elektrischen Widerstandswertes
um mindestens drei Zehnerpotenzen auf.
-
Als Bimetallschalter werden vorzugsweise solche in Knopfform eingesetzt.
Solche Bimetallschalter sind im Handel erhältlich. Sie enthalten eine großflächige
Basisstromzuftihrung aus Metall, die über eine Mantelfläche bis auf die gegenüberliegende
Seite eines aus Isolierstoff bestehenden Gehäuses reicht. In der Mitte dieser gegenüberliegenden
Seite befindet sich eine geringflächige Stromzuführrng für den Bimetallschalter,
und innerhalb des Gehäuses ist das Bimetallelement angebracht, das einen Kontaktpimpel
enthält.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der Bauelementekombination ist zur
Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den zwei Bimetallschaltern zwei keramische Widerstandselemente vorhanden
sind und vier Stromzuführungen so angeordnet sind, daß die äußeren Stromzuführungen
mit den Bimetallschaltern verbunden sind, eine Stromzuführung zwischen dem einen
Bimetallschalter und dem ersten keramischen Widerstand und die andere Stromzuführung
zwischen den beiden keramischen Widerstandselementen sich befinden, und daß das
andere keramische Widerstandselement unmittelbar am anderen Bemetallschalter elektrisch
und thermisch leitend anliegt.
-
Vorzugsweise werden bei dieser Bauelementekombination als keramische
elektrische Widerstandselemente zwei keramische Kaltleiter eingesetzt. Für gewisse
Anwendungszwecke kann das parallel zum Verbraucher zu schaltende elektrische Widerstandselement
ein keramischer Kaltleiter und das mit dem Bimetallschalter in Reihe zu schaltende
keramische Widerstandselement ein keramischer Heißleiter sein.
-
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit einem keramischen
'elektrischen Widerstandselement und zwei Bimetallschaltern, Fig. 2 eine Schaltungsanordnung,
mit zwei keramischen elektrischen Widerstandselementen und zwei Bimetallschaltern,
Fig. 3 die konstruktive Anordnung des keramischen elektrischen Bauelementes und
der Bimetallschalter im Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 6 Fig. 4 de konstruktive
Anordnung bei Verwendung zweier keramischer elektrischer Widerstands elemente; Fig.
5 in Draufsicht einen Ausschnitt einer Platine mit gedruckter Schaltung, die mit
einer Bauelementekombination zu bestücken ist und Fig. 6 die Bauelementekombination
gemäß Fig. 3 oder Fig. 4 mit Blickrichtung gemäß Pfeil VI in diesen beiden Figuren.
-
In den Figuren 1 und 2 sind mit U die Spannungsquelle, mit K die Kontaktschalter
und mit A bzw. B die Anschlüsse der Schaltung für die Spannungsquelle U bezeichnet.
-
Die Anschlüsse A und B sind als Kontaktstifte bzw. als Anschlußfahnen
ausgeführt, wie bei der Erläuterung der Figuren 3 bis 6 noch näher beschrieben.
-
Der Verbraucher V ist mit seinen Polen an den AnschlEssen 1 und 2
der Schaltung angeschlossen. Parallel zur Reihenschaltung aus dem Bimetallschalter
S1, dem Verbraucher V und dem Bimetallschalter S2 ist das keramische elektrische
Widerstandselement P, das eine starke Abhängigkeit seines Widerstandswertes von
der Temperatur hat, geschaltet. Das Widerstandselement P ist durch thermische Kopplung
Q sowohl mit dem Bimetallschalter 51 als auch mit dem Bimetallschalter S2 verbunden.
Die Bimetallschalter Sl und S2 sind in Ruhestellung leitend.
-
Wird durch Schließen des Kontaktschalters K die Spannungsquelle U
angeschlossen, dann fließt ein Strom über den Anschluß A, den Bimetallschalter S1,
den Anschluß 1, den Verbraucher V, den Anschluß 2 und den Bimetallschalter S2 über
den Anschluß B zur Spannungsquelle.
-
Gleichzeitig nießt ein konstanter Strom durch den keramischen elektrischen
Widerstand P, der sich dadurch erwärmt und bei ausreichender Erwärmung bewirkt,
daß die Bimetallschalter S1 und S2 öffnen. In diesem Falle ist der Verbraucher V
zweipolig abgeschaltet, und der Strom fließt nur über den keramischen elektrischen
Widerstand P zur Spannungsquelle U zurück. Wird der Kontaktschalter E geöffnet,
dann kann sich der keramische elektrische Widerstand P abkühlen mit der Folge, daß
die Bimetallschalter S1 und S2 wieder in Ruhestellung treten und den Kontakt schließen.
-
Mit einem keramischen Kaltleiter als elektrisches Widerstandselement
P und zwei Bimetallschaltern 81 und S2 in Ruhestellung eignet sich diese Schaltung
zum Abschalten der Entmagnetisierungsspule der Lochmaske einer Farbfernsehbildröhre.
-
Bei Verwendung von Bimetallschaltern, die erst im Arbeitskontakt,
also bei erhöhter Temperatur, geschlossen sind, ist die Schaltungsanordnung gemäß
1 zum verzögerten Zuschalten eines Verbrauchers geeignet, wobei sich die Verzögerung
danach richtet, in welcher Zeit das keramische elektrische Widerstandselement P
sich erwärmt.
-
Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 weist zusätzlich zur Schaltungsanordnung
der Fig. 1 ein weiteres keramisches elektrisches Widerstandselement P2 auf, das
mit den Bimetallschaltern 51 und S2 und dem Verbraucher V in Reihe geschaltet ist.
Parallel zu dieser Reihenschaltung ist das keramische elektrische Widerstandselement
P1 geschaltet. Zwischen diesem keramischen elektrischen Widerstandselement P1 und
sowohl dem Bimetallschalter S1 als auch dem weiteren keramischen elektrischen Widerstandselement
P2 bestehen thermische Kopplungen Q und auch zwischen dem keramischen elektrischen
Widerstandselement P2 und dem Bimetallschalter S2 besteht eine thermische Kopplung
Q.
-
Diese Schaltungsanordnung ist insbesondere für die Lochmaskenentmagnetisierung
geeignet, weil sie mit einer definierter einzustellenden Verzögerung arbeitet.
-
Bei Verwendung zweier keramischer Kaltleiter als elekvtlsche Widerstandselemente
P1 und P2 und zweier Bimetallschalter mit Ruhekontakt wird beim Schließen des Kontaktschalters
K zunächst der Verbraucher V eingeschaltet, hier die Entmagnetisierungsspule, weil
das keramische elektrische Widerstandsmoment P2 gut leitend ist und die Bimetallschalter
S1 und S2 geschlossen sind Ein Teil des Stromes fließt durch das Widerstandselement
P1, so daß sich dieses erwärmt, wodurch wegen der thermischen Kopplung Q zunächst
das Widerstandselement
P2 erwärmt und damit allmählich hochohmig
wird und damit den Strom begrenzt, der durch den Verbraucher fließt; danach wird
der Bimetallschalter 81 erwärmt. Die dementsprechende Verzögerung führt dazu, daß
der Bimetallschalter S2, erwärmt durch das Widerstandselement P2, öffnet, während
etwa zur gleichen Zeit auch der Bimetallschalter S1 öffnet. Der Verbraucher V, nämlich
die Entmagnetisierungsspule, wird dadurch nach der Abklingphase entsprechend der
Verzögerung zweipolig abgeschaltet. Das Widerstandselement P1 wird weiterhin'von
Strom durchflossen und bleibt warm und hochohmig, und zwar solange, bis der Kontaktschalter
K wieder geöffnet wird.
-
Für andere Anwendungen kann es zweckmäßig sein, Bimetallschalter zu
verwenden, die in Arbeitsstellung, d.h.
-
im erwärmten Zustand geschlossen sind.
-
In Fig. 3 ist die konstruktive Anordnung der beiden Bimetallschalter
81 und S2 und des keramischen elektrischen Widerstandselementes P gezeigt.
-
Die Bimetallschalter S1 und S2 sind beiderseits des Widerstandselementes
P angeordnet, und es sind vier Stromzuführungen, 3, 4, 5, 6 vorhanden, von denen
die äußeren Stromzuführungen 3 und 6 mit den Bimetallschaltern S1 und S2 verbunden
sind; die zwischen dem Widerstandselement P und den Bimetallschaltern S1 und S2
befindlichen Stromzuführungen 4 und 5 bewirken jeweils sowohl deren elektrische
als auch deren thermische Kopplung.
-
Die äußeren Stromzuführungen 3 und 6 gehen in die Anschlußfahnen 1
und 2 und die zwischengefügten Stromzuführungen
4 und 5 bzw. 7
gehen in die Anschlußfahnen A und B über, wie es auch bei der Bauelementekombination
gemäß Fig. 4 der Fall ist.'Die Anschlußfahnen sind durch Knickungen und Verbiegungen
so geformt, daß sie in konstantem Abstand voneinander (im Jeweils gewünschten Rastermaß,
meist 2, 5 mm oder ein vielfaches davon) enden.
-
In Fig. 5 ist in Draufsicht der Ausschnitt einer Platine einer gedruckten
Schaltung gezeigt, in der die Offnungen 9 bis 11 vorhanden sind. Durch entsprechende
seitliche Versetzung der Anschlußfahnen, auch der Anschlußfahnen A und B der zwischen
den Bauelementen befindlichen Stromzuführungen 4, 5 bzw. 7, wird erreicht, daß die
Bauelementekombination stets richtig in die Platine der gedruckten Schaltung eingesetzt
wird. In Fig. 5 ist hierfür beispielsweise gezeigt, daß die Öffnung 11 für die Anschlußfahne
B aus der Linie der Offnungen 9, 10 und 12 herausgenommen ist und entsprechend an
einem anderen Punkt im Raster vorhanden ist.
-
In Fig. 4, in der gleiche Teile wie in Fig. 3 mit gleichen Bezugszeichen
versehen sind, ist gezeigt, daß die keramischen elektrischen Widerstandselemente
Pl und P2 thermisch und elektrisch miteinander gekoppelt sind.
-
Diese Kopplung wird durch die zwischengefügte Stromzuführung 7 bewirkt.
-
Die thermische und elektrische Kopplung zwischen dem elektrischen
Widerstandselement P2 und dem Bimetallschalter S2 wird durch das Zusammenlegen längs
den Flächen 8 dieser beiden Bauelemente bewirkt.
-
Die Bauelementekombination ist in einem Gehäuse 13 untergebracht,
wie dies in Fig. 6 beispielsweise dargestellt ist. Diese Ausführungsform ist unter
anderem Gegenstand der deutschen Patentanmeldung P 30 29 796.2 vom 6. August 1980
(dort Fig. 5). Das Gehäuse 13 weist eine kreisrunde Ausnehmung auf, in die die einzelnen
Teile der Bauelementekombination eingelegt sind. Zusätzlich sind am Außenumfang
Wülste 14 enthalten, deren Längsseiten 15 zueinander parallel verlaufen. Diese Ausgestaltung
hat den Zweck, daß eine Klammer 16 einen festen verdrehungssicheren Halt vermitteln
kann. Diese Klammer 16 sorgt für den klemmenden Zusammenhalt der gesamten Bauelementekombination.
-
7 Patentansprüche, 6 Figuren.
-
Bezugszeichenliste A Anschluß (Kontaktstift-Anschlußfahne) der Schaltung
für die Spannungsquelle U B Anschluß (Kontaktstift-Anschlußfahne) der Schaltung
für die Spannungsquelle U K Kontaktschalter P keramisches elektrisches Widerstandselement
(Kaltleiter) parallel zum Verbraucher V P1 keramisches elektrisches Widerstandselement
(Kaltleiter) parallel zum Verbraucher V P2 xkeramisches elektrisches Widerstandselement
(Kaltleiter) in Reihe mit dem Verbraucher V S1 Bimetallschalter S2 Bimetallschalter
U Spannungsquelle V Verbraucher Q thermische Kopplung 1 Anschluß der Schaltung für
den Verbraucher V 2 Anschluß der Schaltung für den Verbraucher V 3 äußere Stromzuführung
4 Stromzuführung zwischen Bimetallschalter S1 und Widerstands element P bzw. Pl
5 Stromzuführung zwischen Bimetallschalter S2 und Widerstands element P 6 äußere
Stromzuführung 7 Stromzuführung zwischen den keramischen elektrischen Widerstandselementen
P1 und P2 8 elektrische und thermische Kopplung zwischen Widerstandselement P2 und
Bimetallschalter 52 9 Öffnung in der Platine der gedruckten Schaltung 10 n n n n
n n n " "I 11 n fl n n n lt " II 12 ft n lt " " lt lt 13 Gehäuse 14 Wulste am Gehäuse
13 15 Längsseite der Wulste 14 16 Klammer