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Magnetisch betätigbare Kontakteinrichtung
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Die Erfindung betrifft eine magnetisch betätigbare Kontakteinrichtung
gem. dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Magnetisch betätigbare Kontakteinrichtungen dieser Gattung sind insbesondere
als Schutzrohrkontakte (Reed-Kontakte) bekannt. Bei den herkömmlichen Schutzrohrkontakten
sind Kontaktzungen aus weichmagnetischem Material vorgesehen, die unter der Wirkung
des Magnetflusses eines Betätigungsmagneten gegen ihre elastische Federkraft miteinander
in Berührung kommen. Die Kontakteinrichtung kann also durch Annäherung des Betätigungsmagneten
berührungsfrei geschaltet werden.
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Während die üblichen Schutzrohrkontakte auf diese Weise nur zwischen
einem offenen und einem geschlossenen Schaltzustand
umschaltbar
sind, ist z.B. aus der DE-PS 1 439 384 auch ein Schutzrohrkontakt bekannt, bei welchem
ein als Kontaktzunge ausgebildeter Kontaktpol zwischen zwei festen Kontakten hin-
und herbewegbar ist. Durch die elastische Federwirkung der Kontaktzunge steht diese
mit einem der festen Kontakte in Berührung, sofern keine sonstigen Kräfte auf die
Kontaktzunge einwirken. Durch den magnetischen Fluß eines Magneten wird die Kontaktzunge
gegen ihre Elastizität mit dem anderen festen Kontakt in Berührung gebracht. Bei
dieser bekannten Kontakteinrichtung steht die Kontaktzunge immer mit einem der festen
Kontakte in Berührung und kann nur zwischen diesen beiden Kontaktpositionen umgeschaltet
werden. Die Kontaktzunge kann jedoch keine neutrale Zwischenstellung einnehmen,
in welcher sie mit keinem der festen Kontakte in Berührung steht.
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Allen Schutzrohrkontakten ist gemeinsam, daß die Längsabmessung der
Kontaktzunge bzw. Kontaktzungen verhältnismäßig groß ist und der Betätigungsmagnet
mit seiner Nord-Süd-Achse parallel zur Längserstreckung des Schutzrohrkontaktes
an diesen angenähert werden muß, um den Kontakt zu betätigen. Die Schutzrohrkontakte
eignen sich daher nicht dazu, ein kleinflächiges Schalterfeld aus mehreren Schutzrohrkontakten
aufzubauen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontakteinrichtung
zu schaffen, die berührungsfrei magnetisch betätigbar aus einer neutralen Schaltstellung
in zwei Kontaktstellungen
umschaltbar ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer magnetisch betätigbaren Kontakteinrichtung
der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
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Im Gegensatz zu den bekannten Schutzrohrkontakten mit weichmagnetischer
Kontaktzunge ist bei der erfindungsgemäßen Kontakteinrichtung der umschaltbare Kontaktpol
an einem Permanentmagneten angebracht, der bewegbar gelagert ist. Dieser den Kontaktpol
tragende Permanenmagnet kann durch Annäherung eines gleichnamigen oder ungleichnamigen
Magnetpols des Betätigungsmagneten mittels dieses Betätigungsmagneten abgestoßen
oder angezogen werden. Der Permanentmagnet kann auf diese Weise mittels des Betätigungsmagneten
nach beiden Richtungen aus seiner neutralen Schaltstellung bewegt werden, so daß
der mit dem Permanentmagneten verbundene Kontaktpol wahlweise mit jedem der beiden
festen Kontakte in Berührung gebracht werden kann.
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Die Kontakteinrichtung eignet sich besonders zum Schalten von Geräten,
die in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht sind. Der beweglich gelagerte Permanentmagnet
ist
dabei hinter einer Gehäusewand des Gerätes angeordnet, die aus
einem magnetisch nicht abschirmenden Material, z.B. Kunststoff, Aluminium oder dgl.
besteht. Durch Annäherung des Betätigungsmagneten von außen an die Gehäusewand im
Bereich des Permanentmagneten kann die Kontakteinrichtung nach Wunsch in die zwei
Schaltstellungen geschaltet werden. Es können auf diese Weise vollständig wasser-
und staubdicht geschlossene Geräte hergestellt werden. Mittels der Kontakteinrichtung
ist es beispielsweise möglich, solche Geräte zu justieren, zu eichen oder dgl. ,
indem mittels der Kontakteinrichtung beispielsweise ein Potentiometer in die jeweils
gewünschte Richtung verstellt wird und dann in der neuen Einstellung verharrt, wenn
die Kontakteinrichtung wieder ihre neutrale Schaltstellung einnimmt. Zahllose andere
Anwendungsfälle sind denkbar.
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Der Betätigungsmagnet kann ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet
sein. Ein Elektromagnet hat den Vorteil, daß auch bei kleinen Abmessungen hohe magnetische
Feldstärken erzeugt werden können, so daß eine zuverlässige Betätigung der Kontakteinrichtung
möglich ist. Durch Umschalten des den Elektromagneten erregenden Gleichstroms kann
wahlweise der Nordpol oder der Südpol dem Permanentmagneten zugekehrt sein, um die
Kontakteinrichtung in die eine oder andere Schaltstellung zu bringen.
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Vorzugsweise wird als Permanentmagnet ein parallel zu seiner Nord-Süd-Achse
linear verschiebbar gelagerter Stabmagnet verwendet. Dieser Stabmagnet ist mit seinem
einen
Pol, d.h. seiner einen Stirnfläche dem Betätigungsmagneten
zugekehrt. Wird die Kontakteinrichtung beispielsweise in einem Gehäuse angeordnet
und von der Gehäuseaußenseite betätigt, so ist die Stirnfläche des Permanentmagneten
der Gehäusewand zugekehrt. Die Kontakteinrichtung beansprucht auf diese Weise eine
sehr geringe Fläche der Gehäusewand. Dadurch ist es möglich, eine größere Anzahl
von Kontakteinrichtungen zu einem Schalterfeld Lu vereinigen. Über ein solches Feld
von Kontaktei nri chtungen könnte beispielsweise eine codierte Eingabe für Steuerungszwecke,
zur Datenerfassung oder bei Sicherheitseinrichtungen erfolgen.
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Es ist auch möglich, den Permanentmagneten um eine zu seiner Nord-Süd-Achse
senkrechte Mittelachse drehbar zu lagern. In diesem Fall wird der Betätigungsmagnet
z.B. in Querrichtung einem der Pole des Permanentmagneten genähert. um diesen in
der einen oder anderen Drehrichtung aus seiner neutralen Schaltstellung zu schwenken.
Ebenso kann der Betätigungsmagnet um eine mit der Schwenkachse des Permanentmagneten
fluchtende Achse drehbar angeordnet sein. Der Permanentmagnet folgt dann der Drehbewegung
des Betätigungsmagneten in die eine oder andere Schaltstellung.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen
Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform
der Kontakteinrichtung, Fig. 2 schematisch eine zweite Ausführungsform der Kontakteinrichtung
und Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Kontakteinrichtung.
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In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist ein Permanentmagnet
10 in Form eines Stabmagneten vorgesehen.
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Der Permanentmagnet 10 ist, wie durch den Doppelpfeil angedeutet ist,
in seiner Nord-Süd-Achse linear verschiebbar gelagert. An dem Permanentmagneten
10 ist vorzugsweise in seiner axialen Mitte ein senkrecht abstehender Kontakt pol
12 befestigt. Der Kontaktpol 12 befindet sich zwischen zwei festen Kontakten 14
und 16, so daß er bei der linearen Verschiebung des Permanentmagneten 10 mit den
festen Kontakten 14 oder 16 in Berührung kommt.
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Der Permanentmagnet 10, sein Kontaktpol 12 und die festen Kontakte
14 und 16 sind in ein Gehäuse 18 eingeschlossen, um insbesondere den Kontaktpol
12 und die Kontakte 14 und 16 vor einem Verschmutzen zu sichern. Der Permanentmagnet
10 ragt mit seinen beiden Polen aus dem Gehäuse 18 heraus, so daß das Gehäuse 18
gleichzeitig auch zur axial verschiebbaren Lagerung des Permanentmagneten 10 dienen
kann.
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Mittels zweier Schraubenfedern 20, die einerseits an dem Gehäuse 18
und andererseits an dem Permanentmagneten 10 befestigt sind, wird der Permanentmagnet
in der in der Zeichnung dargestellten neutralen Schaltstellung gehalten, in welcher
sich der Kontaktpol 12 in der Mitte zwischen den festen Kontakten 14 und 16 befindet
und mit keinem dieser Kontakte 14 und 16 in Berührung kommt.
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Die Kontakteinrichtung befindet sich in einem Gerätegehäuse, vorzugsweise
in einem staub- und wasserdichten Gehäuse, von welchem nur eine Frontplatte 22 angedeutet
ist. Wird von der Außenseite des Gerätegehäuses ein Betätigungsmagnet 24, der in
Fig. 1 als Permanentmagnet dargestellt ist, der Frontplatte 22 im Bereich des Permanentmagneten
10 genähert, so verschiebt sich der Permanentmagnet 10 unter der Wirkung des Magnetfeldes
des Betätigungsmagneten 24. In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist der Nordpol
des Permanentmagneten 10 der Frontplatte 22 zugekehrt und der Betätigungsmagnet
24 wird mit seinem Nordpol der Frontplatte 22 genähert. Der Permanentmagnet 10 wird
daher von dem Betätigungsmagneten 24 abgestoßen und verschiebt sich in der Darstellung
der Fig. 1 gegen die Kraft der rechten Schraubenfeder 20 nach links.
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Der Kontaktpol 12 kommt mit dem festen Kontakt 14 in Berührung, wodurch
ein Stromkreis beispielsweise zum Betätigen eines Pctentiometers geschlossen wird.
Wird der Betätigungsmagnet 24 mit seinem Südpol der Frontplatte 22 genähert, so
wird der Permanentmagnet 10 angezogen und der Kontaktpol 12 kommt mit dem festen
Kontakt 16 in Berührung. Dadurch wird beispielsweise ein anderer Stromkreis geschlossen,
der das Potentiometer in der entgegengesetzten
Richtung verstellt.
Nach Entfernen des Betätigungsmagneten 24 kehrt der Permanentmagnet 10 wieder in
seine neutrale Schaltstellung zurück, so daß beide Stromkreise unterbrochen sind
und das durch die Kontakteinrichtung beispielsweise gesteuerte Potentiometer in
seinem neuen Einstellungszustand bleibt.
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Durch eine auf der Frontplatte 22 angebrachte Markierung 26 kann die
Stelle gekennzeichnet werden, hinter welcher sich der Permanentmagnet 10 befindet
und welcher der Betätigungsmagnet 24 genähert werden muß. Die Frontplatte 22 muß
selbstverständlich aus einem Material bestehen, welches das Magnetfeld des Betätigungsmagneten
24 nicht abschirmt, d.h. aus einem nicht magnetisierbaren Material wie z. B. Kunststoff,
Aluminium oder dgl.
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In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der Kontakteinrichtung dargstel
lt.
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In dieser Ausführungsform ist der Permanentmagnet 10 um eine zu seiner
Nord-Süd-Achse senkrechte mittige Schwenkachse 28 schwenkbar gelagert. Die Schwenkachse
28 ist zur Ebene der Frontplatte 22 parallel.
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Eine Spiralfeder 30 ist mit einem Ende an der feststehenden Schwenkachse
28 und mit ihrem anderen Ende an dem Permanentmagneten 10 befestigt und hält den
Permanentmagneten 10 in seiner in Fig. 2 dargestellten neutralen Schaltstellung,
in welcher er parallel zur Ebene der Frontplatte 22 angeordnet
ist
und sich der mit dem Permanentmagneten 10 fest verbundene Kontaktpol 12 in der Mitte
zwischen den zwei festen Kontakten 14 und 16 befindet.
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Wird einem Pol des Permanentmagneten 10 von der Außenseite der Frontplatte
22 ein Betätigungsmagnet 24 genähert, so wird der Permanentmagnet gegen die Kraft
der Spiralfeder 30 um die Schwenkachse 28 verschwenkt, so daß der Kontaktpol 12
je nach der Polarität des angenäherten Betätigungsmagneten 24 mit dem festen Kontakt
14 oder dem festen Kontakt 16 in Berührung kommt. Wird der Betätigungsmagnet 24
wieder entfernt, so kehrt der Permanentmagnet 10 unter der Wirkung der Spiralfeder
30 wieder in seine in Fig. 2 dargestellte neutrale Schaltstellung zurück.
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In Fig. 2 ist der Betätigungsmagnet 24 als Elektromagnet dargestellt.
Die den Kern des Elektromagneten umschließende Spule wird vom Gleichstrom einer
Stromquelle 32 durchflossen, wobei die Stromrichtung mittels eines Schalters 34
umgepolt werden kann. Je nach Stromrichtung bildet sich das vordere,+Frontplatte
22 zuge- +der kehrte Ende des Elektromagneten als Nordpol oder als Südpol aus, um
den Kontaktpol 12 mit dem festen Kontakt 16 oder 14 in Berührung zu bringen.
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Die Ausbildung des Betätigungsmagneten gem. Fig. 2 hat den Vorteil,
daß durch den Elektromagneten höhere magnetische Feldstärken erzeugt werden können,
die außerdem den
Konstruktionsbedingungen der Kontakteinrichtung
besser angepaßt werden können. Die Betätigung der Kontakteinrichtung ist damit zuverlässiger
und unerwünschte oder unbeabsichtigte Betätigungen können besser ausgeschlossen
werden. Selbstverständlich kann auch bei der Ausführungsform der Fig. 1 ein Betätigungsmagnet
24 verwendet werden, der gem. Fig. 2 als Elektromagnet ausgebildet ist.
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Ebenso kann bei der Ausführungsform der Fig. 2 ein Permanentmagnet
gem. Fig. 1 als Betätigungsmagnet 24 verwendet werden.
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In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform der Kontakteinrichtung dargestellt.
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In dieser Ausführungsform ist der Permanentmagnet 10 um eine in der
Zeichenebene liegende, zur Frontplatte 22 senkrechte mittige Schwenkachse 28 schwenkbar.
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Bei Schwenkung des Permanentmagneten 10 um die Schwenkachse 28 kommt
der Kontaktpol 12, der in Fig. 3 senkrecht aus der Zeichenebene herausragt, wahlweise
mit den festen Kontakten 14 oder 16 in Berührung.
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An der Außenseite der Frontplatte 22, hinter der der Permanentmagnet
10 angeordnet ist, ist ein Permanentmagnet gleicher Abmessungen als Betätigungsmagent
24 angeordnet.
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Dieser Betätigungsmagnet 24 ist um eine Achse 36 drehbar an der Frontplatte
22 angebracht. Die Achse 36 fluchtet mit der Schwenkachse 28 des Permanentmagneten
10. Der Betätigungsmagent 24 ist vorzugsweise in einem Drehknopf eingesetzt, um
bequem manuell verdreht werden zu können.
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Der Permanentmagnet 10 folgt auf Grund des Magnetflusses der Drehbewegung
des Betätigungsmagneten 24, wobei sich Nordpol und Südpol des Permanentmagneten
10 und des Betätigungsmagneten 24 gegenüber stehen.
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Der Betätigungsmagnet 24 weist vorzugsweise eine Rastung in seiner
in Fig. 3 dargestellten Lage auf, in welcher sich der Permanentmagnet 10 in seiner
neutralen Schaltstellung befindet, in welcher der Kontaktpol 12 mit keinem der festen
Kontakte 14 und 16 in Berührung steht.
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Durch Drehen des Betätigungsmagneten 24 aus seiner Raststellung nach
rechts oder links wird der Permanentmagnet 10 so verdreht, daß der Kontaktpol 12
entweder mit dem festen Kontakt 16 oder dem festen Kontakt 14 in Berührung kommt.
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Da der Permanentamagnet 10 durch den Betätigungsmagneten 24, wenn
dieser sich in seiner Raststellung befindet, in der neutralen Schaltstellung gehalten
wird, ist in dieser Ausführungsform eine Rückstellfeder für den Permanentmagneten
10 nicht notwendig. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die Drehbewegung des Betätigungsmagneten
24 durch Anschläge begrenzt ist, die den Schalt.positionen des Permanentmagneten
10 entsprechen.