DE3704470A1 - Reedkontakt-anordnung - Google Patents

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Reedkontakt, also einem Magnetschalterkontakt mit Kontaktzungen, die in einem mit Schutzgas gefüllten Glasröhrchen eingeschmolzen sind. Bei einem einfachen Reedkontakt besteht ein erhebli­ cher Unterschied zwischen der Schließ-Feldstärke, die zum Schließen des Kontaktes erforderlich ist und der Abfall-Feld­ stärke, bei der der Kontakt wieder öffnet. Dieser Effekt wird Schalthysterese genannt. Diese äußert sich in der Pra­ xis darin, daß zum Schalten des Reedkontaktes ein Dauermag­ net relativ stark angenähert werden muß, zum Auslösen des Öffnens dagegen wieder relativ weit wegbewegt werden muß.

STAND DER TECHNIK

Die üblichsten Reedkontakte sind sogenannte Schließer. Bei diesen stehen die genannten Kontaktzungen ohne den Einfluß des Feldes eines Schaltmagneten nicht miteinander in Berüh­ rung. Beim Annähern eines Magneten werden die weichmagneti­ schen Kontaktzungen magnetisiert, wodurch sie sich gegensei­ tig anziehen und bei ausreichender Magnetfeldstärke ein sprungartiges Schließen des Kontaktes stattfindet. Beim Ent­ fernen des Magneten entmagnetisieren sich die Kontaktzungen, wodurch der Magnetschalterkontakt in die Ausgangslage zurück­ springt. Handelt es sich bei dem Reedkontakt um einen soge­ nannten Umschalter, dann wird beim Umspringen der bewegli­ chen Kontaktzunge ein Schaltkreis geöffnet und ein anderer geschlossen.

Bei einem sogenannten Öffner sind die Kontaktzungen durch ein permanentes Magnetfeld in Schließrichtung vorgespannt. Dieses Magnetfeld wird entweder von einem außen am Reedkon­ takt angeordneten Permanentmagneten erzeugt, oder die Kon­ taktzungen selbst sind vormagnetisiert. Wird einem solchen Öffner ein Schaltmagnet genähert, der am Ort der Kontaktzun­ gen ein Magnetfeld erzeugt, das in seiner Stärke der Stärke des Permanentmagnetfeldes entgegengesetzt ist, öffnet der Reedkontakt schließlich bei ausreichender Annäherung des Schaltmagneten.

Bei allen Arten von Reedkontakten besteht ein Unterschied zwischen der Schließ-Feldstärke eines auf seine Kontaktzun­ gen wirkenden Magnetfeldes und der Abfall-Feldstärke, bei der der Kontakt öffnet.

Um den durch die Schalthysterese bedingten Verschiebeweg eines Schaltmagneten zu verringern, sind außerordentlich zahlreiche Lösungen vorgeschlagen worden. Es werden entweder Magnetfeld-Leitbleche am Reedkontakt angeordnet, oder es wird eine Schaltmagnet-Anordnung benutzt, die ein stark divergierendes Magnetfeld erzeugt.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Eine erfindungsgemäße Reedkontakt-Anordnung umfaßt einen Reedkontakt, der für sich gesehen eine Schalthysterese auf­ weist, und einen Elektromagneten, in dessen Magnetfeldbereich der Reedkontakt angeordnet ist. Bei diesem Elektromagneten handelt es sich nicht um den den Schaltvorgang auslösenden Magneten, sondern um einen dem Reedkontakt fest zugeordneten Magneten zum Beeinflussen der Schalthysterese des Reedkontak­ tes. Der Elektromagnet ist so mit dem Reedkontakt verschal­ tet, daß in der ersten Schaltstellung des Reedkontaktes kein Strom durch den Elektromagneten fließt, in der zweiten Schaltstellung jedoch ein Strom durch den Elektromagneten fließt, der ein Magnetfeld erzeugt, das den Reedkontakt kraftmäßig in Richtung auf das Erreichen der ersten Schalt­ stellung vorspannt.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist das Ausmaß des Vor­ spannens dadurch einstellbar, daß ein Elektromagnet verwen­ det wird, bei dem bekanntlich die Magnetfeldstärke vom durch­ fließenden Strom abhängt.

Beim Annähern eines Schaltmagneten an einen als Schließer ausgebildeten Reedkontakt wirken bei geöffnetem Reedkontakt auf diesen zwei Magnetfelder, nämlich dasjenige des Schalt­ magneten und dasjenige des parallel geschalteten Elektromag­ neten. Der Kontakt schließt daher bereits bei größerer Ent­ fernung des Schaltmagneten, als er dies ohne zusätzliches Feld vom Elektromagneten tun würde. Sobald der Reedkontakt geschlossen hat, fließt durch den Elektromagneten kein Strom mehr, da sich dann seine beiden Anschlüsse aufgrund der Über­ brückung durch den geschlossenen Reedkontakt auf gleichem Potential befinden. Daher wirkt auf den geschlossenen Reed­ kontakt nur noch das Feld des Schaltmagneten. Wird das durch den Elektromagneten bei offenem Reedkontakt erzeugte Magnet­ feld so eingestellt, daß es im wesentlichen der Differenz zwischen der Schließ-Feldstärke und der Abfall-Feldstärke entspricht, schließt und öffnet der Reedkontakt bei jeweils gleicher Entfernung des Schaltmagneten. Die Hysterese im Schaltweg ist somit zugunsten einer Hysterese im Stromfluß durch den Elektromagneten beseitigt.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es darüber hinaus möglich, einen astabilen Schaltbetrieb zu erzeugen. Hierzu wird der Strom durch den Elektromagneten so eingestellt, daß das durch ihn bei offenem Reedkontakt erzeugte Magnetfeld eine Stärke aufweist, die größer ist als die Differenz zwi­ schen der Schließ-Feldstärke und der Abfall-Feldstärke. Der Kontakt schließt in diesem Fall bereits bei einer größeren Entfernung des Schaltmagneten, als sie der Entfernung ent­ spricht, bei der der Kontakt wieder öffnet. Sobald der Kon­ takt geschlossen hat, baut sich das Feld des Elektromagneten ab, wodurch die Vorspannung des Reedkontaktes geringer wird und dieser schließlich wieder öffnet, da ja der Schaltmagnet noch außerhalb der Öffnungsentfernung ist. Sobald jedoch der Reedkontakt wieder offen ist, baut sich das Magnetfeld des Elektromagneten wieder auf, woraufhin der Reedkontakt wieder schließt. Dieses Spiel des Schließens und Öffnens wiederholt sich ständig. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung wird es zur Funktionsüberwachung des Kontaktes da­ durch verwendet, daß in die Anordnung eine Schaltspiel-Über­ wachungsschaltung aufgenommen wird, die das dauernde Öffnen und Schließen des Reedkontaktes überwacht und im Fall ord­ nungsgemäßer Funktion ein Bestätigungssignal ausgibt.

Außer dem Vorteil, die Hysterese in der Schaltentfernung eines Schaltmagneten verringern, ausschalten oder gar eine astabile Funktion erzielen zu können, bringt die erfindungs­ gemäße Anordnung den weiteren Vorteil mit sich, daß die Ent­ fernung zum Auslösen des Schließvorganges vergrößert wird. In der Praxis ist diese Möglichkeit von größter Wichtigkeit, da es konstruktionsbedingt häufig Schwierigkeiten bereitet, den Abstand zwischen einem Reedkontakt und dem zugehörigen Schaltmagneten auf das erforderliche Maß zu verringern. Es ist hier zu beachten, daß beim Verwenden eines üblichen Reed­ kontaktes die Schaltentfernung zum Auslösen des Schließvor­ ganges nur etwa halb so groß ist wie die Entfernung zum Aus­ lösen des Öffnungsvorganges. Unter Verwenden der erfindungs­ gemäßen Anordnung entspricht die Schließentfernung der Öff­ nungsentfernung, falls der Strom durch den Elektromagneten auf verschwindende Schalthysterese eingestellt wird. Dies bedeutet somit eine Verdoppelung der Minimalentfernung zwi­ schen Reedkontakt und Schaltmagnet.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 Längsschnitt durch eine Reedkontakt-Anordnung mit einem Reedkontakt, der innerhalb einer Zylinderspu­ le angeordnet ist;

Fig. 2 Schaltbild der Grundausführung der Beschaltung einer Reedkontakt-Anordnung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 Diagramm zum Erläutern der Einstellmöglichkeiten für die Hysterese im Schaltweg für eine Reedkon­ takt-Anordnung gemäß den Fig. 1 und 2;

Fig. 4 Schaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispieles einer Reedkontakt-Anordnung mit Schaltspielüberwa­ chung;

Fig. 5 Schaltbild einer an Wechselspannung betriebenen Reedkontakt-Anordnung;

Fig. 6 Schaltbild einer Reedkontakt-Anordnung mit einer Stromstabilisierungs-Schaltung in Reihe mit dem Elektromagneten der Anordnung;

Fig. 7 Schaltbild einer Reedkontakt-Anordnung mit einer stromstabilisierenden Zenerdiode parallel zum Elek­ tromagneten der Anordnung;

Fig. 8 Schaltbild einer Reedkontakt-Anordnung mit Umschal­ ter zum getrennten Schalten einer Last;

Fig. 9 Schaltbild einer Reedkontakt-Anordnung mit einem zusätzlichen Schaltrelais; und

Fig. 10 Schaltbild einer Reedkontakt-Anordnung mit Strom­ überwachungs-Schaltung.

WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG

Die Reedkontakt-Anordnung 11 gemäß Fig. 1 umfaßt einen als Schließer ausgebildeten Reedkontakt 12 und eine hohle, kreis­ zylindrische Elektromagnetspule 13, in deren Durchgangsloch der Reedkontakt 12 angeordnet ist. Die Spule 13 ist parallel zum Reedkontakt 12 geschaltet. Ein Anschluß des Reedkontak­ tes 12 und ein Anschluß der Spule 13 liegen an einem Eingang 14 der Anordnung 11. Der andere Anschluß des Reedkontaktes 12 und der andere Anschluß der Spule 13 liegen an einem Aus­ gang 15 der Anordnung 11. Die Bezeichnungen "Eingang" und "Ausgang" sind willkürlich gewählt, da die Stromrichtung nicht festliegt.

Das Schaltbild gemäß Fig. 2 zeigt eine Gleichspannungsquelle 16, an die Eingang 14 und Ausgang 15 der Reedkontakt-Anord­ nung über eine Last 17 angeschlossen sind. Die Reedkontakt- Anordnung 11 umfaßt im Fall der Fig. 2 nicht nur den Reedkon­ takt 12 und die Spule 13, sondern noch einen Einstell-Wider­ stand 18 in Reihe mit der Spule und einen Kondensator 19 parallel zur Reihenschaltung von Spule 13 und Einstell-Wider­ stand 18.

Die Tatsache, daß die Spule 13 mit ihrem Magnetfeld auf den Reedkontakt 12 einwirkt, ist in Fig. 2, wie auch in den Fig. 4 bis 10, durch ein strichpunktiertes Kästchen 20 ange­ deutet, das die Wechselwirkung zwischen Kontakt 12 und Spule 13 andeutet.

Die Funktion der Schaltung gemäß Fig. 2 wird nun anhand von Fig. 3 näher erläutert. In Fig. 3 ist nach rechts zunehmend die Entfernung eines (in keiner Figur dargestellten) Schalt­ magneten vom Reedkontakt 12 dargestellt, welcher Schaltmag­ net in bezug auf den Kontakt 12 hin- und herschiebbar ist.

In Fig. 3A ist davon ausgegangen, daß kein Strom durch die Spule 13 fließt, der Einstell-Widerstand 18 also auf einen extrem hohen Wert eingestellt ist, oder, in der Praxis, die Reihenschaltung der Spule 13 zum Reedkontakt 12 unterbrochen ist. In diesem Fall arbeitet die Reedkontakt-Anordnung 11 allein gemäß den Eigenschaften des Reedkontaktes 12. Dies be­ deutet, daß ein Schaltmagnet relativ nahe an den Reedkontakt 12 angenähert werden muß, bis schließlich die vom Schaltmag­ neten ausgeübte Feldstärke am Ort des Kontaktes 12 einen sol­ chen Wert erreicht, daß der Kontakt schließt. Diese Feldstär­ ke wird im Folgenden als Schließ-Feldstärke bezeichnet. Die zugehörige Entfernung des Schaltmagneten ist in Fig. 3 mit S bezeichnet. Sie beträgt ohne Magnetfeld von der Spule 13 z. B. 13 mm. Wird anschließend der Schaltmagnet wieder vom Reedkontakt 12 wegbewegt, sinkt die von diesem am Ort des Kontaktes 12 ausgeübte Feldstärke schließlich auf eine Ab­ fall-Feldstärke, bei der der Kontakt 12 wieder öffnet. Die zugehörige Entfernung ist in Fig. 3 durch Ö gekennzeichnet. Sie beträgt im Beispielsfall 26 mm.

Im Diagramm von Fig. 3B ist davon ausgegangen, daß der Ein­ stell-Widerstand 18 so eingestellt ist, daß durch die Spule 13 ein Strom fließt, der ein den Reedkontakt 12 in Schließ­ richtung vorspannendes Magnetfeld erzeugt. Durch dieses zu­ sätzliche Magnetfeld muß der Schaltmagnet dem Reedkontakt 12 weniger genähert werden als unter den Voraussetzungen gemäß Fig. 3A, damit am Ort des Kontaktes 12 die Schließ-Feldstär­ ke erreicht wird. Die Entfernung S des Schaltmagneten beim Auslösen des Schließvorganges ist nun also größer als im Fall von Fig. 3A ohne zusätzliches Magnetfeld. Auf die Ent­ fernung, bei der der Kontakt 12 wieder öffnet, nimmt die Spu­ le 13 keinen Einfluß, da bei geschlossenem Reedkontakt 12 die beiden Anschlüsse der parallel zum Kontakt 12 liegenden Anschlüsse der Spule 13 auf gleichem Potential liegen, wie dies aus Fig. 2 leicht erkennbar ist. Bei geschlossenem Kon­ takt 12 wird die Spule 13 somit nie von Strom durchflossen, so daß die Spule auf den Öffnungsvorgang keinen Einfluß nimmt.

Im Fall von Fig. 3C ist durch den Einstell-Widerstand 18 der Strom durch die Spule 13 so eingestellt, daß diese ein Mag­ netfeld erzeugt, dessen Stärke am Ort des Reedkontaktes 12 im wesentlichen der Differenz zwischen der Schließ-Feldstär­ ke und der Abfall-Feldstärke entspricht. Im Beispielsfall ist dies bei einem Strom von 4 mA der Fall, während beim Be­ trieb gemäß Fig. 3B nur ein Strom von 3 mA verwendet wurde. Im Fall der Feldstärkewahl gemäß Fig. 3C fällt die Entfernung S, bei der der Schaltmagnet den Schließvorgang auslöst, mit der Entfernung Ö zusammen, bei der der Kontakt 12 wieder öff­ net. In der Praxis stellt man den Strom durch die Spule 13 so ein, daß das durch sie erzeugte Magnetfeld eine Stärke aufweist, die geringfügig kleiner ist als die Differenz zwi­ schen der Schließ-Feldstärke und der Abfall-Feldstärke, so daß das Schließen z. B. bei einem Abstand des Schaltmagneten vom Reedkontakt 12 von 25 mm und das Öffnen bei einem Ab­ stand von 26 mm erfolgt. Dadurch sind eindeutige Verhältnis­ se für das Schließen und das Öffnen geschaffen, was nicht der Fall wäre, wenn der Strom so eingestellt würde, daß die beiden Punkte genau zusammenfallen.

Beim Beispiel gemäß Fig. 3D ist der bei offenem Reedkontakt 12 durch die Spule 13 fließende Strom mit Hilfe des Einstell- Widerstandes 18 auf 4,5 mA eingestellt, was am Ort des Reed­ kontaktes 12 zu einem Magnetfeld führt, dessen Stärke größer ist als die Differenz zwischen der Schließ-Feldstärke und der Abfall-Feldstärke. Dies führt dazu, daß bei geöffnetem Reedkontakt 12 und damit durch die Spule 13 fließendem Strom bereits dann, wenn der Schaltmagnet noch weiter vom Kontakt 12 entfernt ist, als dies der Öffnungsentfernung entspricht, am Ort des Kontaktes 12 bereits eine Feldstärke herrscht, die zum Schließen ausreicht. Sowie der Kontakt 12 bei dieser größeren Entfernung S von z. B. 28 mm schließt, wird das durch die Spule 13 erzeugte Magnetfeld abgebaut, wodurch nur noch das vom Schaltmagneten erzeugte Magnetfeld übrigbleibt. Da der Schaltmagnet jedoch außerhalb der Öffnungsentfernung Ö steht, öffnet der Kontakt 12 wieder und es fließt wieder Strom durch die Spule 13, was zu erneutem Schließen des Kontaktes 12 führt. Das beschriebene Schalt­ spiel wiederholt sich dann von neuem. Es erfolgt solange, wie sich der Schaltmagnet im Abstandsintervall zwischen der Schließentfernung und der Öffnungsentfernung, im Beispiels­ fall zwischen 28 mm und 26 mm befindet. Dadurch ist es mög­ lich, die Lage z. B. eines Steuerungsorgans, an dem der Schaltmagnet befestigt ist, genau zu überwachen. Sobald das überwachte Organ seine Soll-Lage verlassen hat, finden keine Schaltspiele des Kontaktes 12 mehr statt, was leicht und si­ cher festgestellt werden kann.

Wird statt einem als Schließer ausgebildeten Reedkontakt 12 ein Öffner verwendet, gilt das Vorstehende entsprechend, wo­ bei jedoch jeweils die Schließentfernung S und die Öffnungs­ entfernung Ö miteinander zu vertauschen sind.

Von einem einstellbaren Widerstand 18 in Fig. 2 wurde ausge­ gangen, um die unterschiedlichen Fälle von Fig. 3 veranschau­ lichen zu können. In der Praxis wird eine Reedkontakt-Anord­ nung mit Reedkontakt 12 und Spule 13 fest abgestimmt werden, so daß nicht einstellbare Bauelemente verwendet werden kön­ nen. Um innerhalb einer Bauserie die sehr großen Toleranzen, die Reedkontakte 12 untereinander aufweisen, ausgleichen zu können, genügt es, den Reedkontakt 12 jeweils innerhalb der zugehörigen Spule 13 zu verstellen, bis das gewünschte Schaltverhalten erzielt ist, und dann den Kontakt 12 in der Spule 13 zu fixieren, z. B. durch Vergießen oder Verklemmen.

Der Reedkontakt 12 muß nicht notwendigerweise innerhalb einer Spule 13 angeordnet werden, wenn diese Anordnung auch besonders vorteilhaft ist, da sie kompakt baut und zugleich den Reedkontakt 12 vor Beschädigungen schützt. In Sonderfäl­ len kann es auch vorteilhaft sein, den Kontakt 12 außerhalb der Spule 13 anzuordnen. Es ist aber in jedem Fall dafür zu sorgen, daß der Reedkontakt im Magnetfeld eines Elektromagne­ ten angeordnet ist, der parallel zum Reedkontakt so geschal­ tet ist, daß der bei offenem Reedkontakt durch ihn fließende Strom ein Magnetfeld erzeugt, das den Reedkontakt in Schließ­ richtung vorspannt.

Es hat sich bei Versuchen herausgestellt, daß es zweckmäßig ist, den Kondensator 19 parallel zur Spule 13 zu schalten, um eindeutige Schaltverhältnisse zu erzielen. Ohne den Kon­ densator 19 kommt es in der Regel, abhängig von induktivem und ohmschem Widerstand der Spule 13, zu Schwingungen und dadurch zu unerwünschtem mehrfachem Schließen und Öffnen des Reedkontaktes 12. Außer diesem Stabilisierungseffekt der Schaltvorgänge hat der Kondensator 19 bei der Einstellung ge­ mäß Fig. 3D, wo ein periodisches Schließen und Öffnen des Reedkontaktes 12 erfolgt, die Funktion eines Zeitgliedes. Durch den Wert der Kapazität des Kondensators 19 ist näm­ lich, zusammen mit der Induktivität der Spule 13 und dem ohm­ schen Widerstand von Spule 13 und Widerstand 18 die Abkling­ zeit der Magnetfeldstärke bestimmt. Durch die Wahl der Kapa­ zität des Kondensators 19 und/oder durch die Wahl des Wider­ standswertes des Widerstandes 18 läßt sich die Schließ/Öff­ nungs-Frequenz des Reedkontaktes 12 einstellen.

Fig. 4 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Reedkon­ takt-Anordnung für dauerndes Öffnen und Schließen des Reed­ kontaktes 12. Die Anordnung umfaßt den Reedkontakt 12 und die Spule 13 sowie einen ersten Widerstand 21.1, einen zwei­ ten Widerstand 21.2, eine Diode 22, einen Kondensator 19 und eine Schaltspiel-Überwachungsschaltung 23. Die Spule 13, der erste Widerstand 21.1, der zweite Widerstand 21.2 und die Diode 22 liegen in Reihe zueinander parallel zum Reedkontakt 12. Der Kondensator 19 liegt parallel zur Reihenschaltung von Spule 13 und erstem Widerstand 21.1. Die Schaltspiel- Überwachungsschaltung verfügt über einen Meßwiderstand 24, der zwischen dem Eingang 14 der Reedkontakt-Anordnung und dem gemeinsamen Anschluß von Reedkontakt 12 und Spule 13 liegt, sowie über eine parallel zu diesem Meßwiderstand 24 liegende Reihenschaltung eines Meßkondensators 25 und einer Stromüberwachungsschaltung 26, die an einem Überwachungsaus­ gang 27 dann ein Signal ausgibt, wenn durch den Meßkondensa­ tor 25 ein Wechselstrom von vorgegebenem Effektivwert fließt.

Bei geöffnetem Reedkontakt 12 fließt Strom durch die Spule 13, die beiden Widerstände 21.1 und 21.2 und durch die Diode 22. Der Kondensator 19 wird geladen. Schließt nun der Reed­ kontakt 12 beim Annähern eines Schaltmagneten, kommen seine Anschlüsse auf gleiches Potential. Dennoch fließt noch Strom durch die Spule 13, da sich der Kondensator 19 aufgrund der Wirkung der Diode 22 nur über die Spule 13 und den ersten Wi­ derstand 21.1 entladen kann. Sobald die Stromstärke und da­ mit die von der Spule 13 erzeugte Feldstärke so gering gewor­ den ist, daß der Reedkontakt nicht mehr im geschlossenen Zu­ stand gehalten werden kann, öffnet dieser. Der Kondensator 19 ist zu diesem Zeitpunkt weitgehend entladen. Sobald der Reedkontakt 12 geöffnet hat, lädt sich der Kondensator 19 wieder auf. Der zweite Widerstand 21.2 sorgt somit dafür, daß ab dem Moment des Öffnens des Reedkontaktes 12 ein gerin­ gerer Strom zwischen Eingang 14 und Ausgang 15 der Reedkon­ takt-Anordnung 11 fließt, als dies der Fall wäre, wenn der Kondensator 19 direkt geladen werden würde. Im letzteren Fall würde derjenige Strom, der bei geschlossenem Reedkon­ takt 12 vorliegt, noch kurzzeitig nach dem Öffnen des Kontak­ tes aufrechterhalten werden, so daß an den Anschlüssen der Anordnung der Öffnungszeitpunkt nicht eindeutig feststellbar wäre.

Solange der Reedkontakt 12 geschlossen ist, fließt ein Strom über den Meßwiderstand 24, so daß an dessen Enden eine Span­ nung abfällt, durch deren Wirkung der Meßkondensator 25 über die Stromüberwachungsschaltung 26 geladen wird. Sobald der Reedkontakt 12 geöffnet hat, fließt über den Meßwiderstand 24, die Spule 13, den ersten Widerstand 21.1, den zweiten Wi­ derstand 21.2 und die Diode 22 ein Strom, der erheblich ge­ ringer ist als der Strom bei geschlossenem Reedkontakt 12. Dadurch ist der Potentialabfall am Meßwiderstand 24 gerin­ ger, woraufhin sich der bei größerem Potentialunterschied aufgeladene Meßkondensator 25 über den Meßwiderstand 24 teil­ weise entlädt. Der Ladestrom wird von der Stromüberwachungs­ schaltung 26 integriert. Solange der Reedkontakt 12 ord­ nungsgemäß periodisch schließt und öffnet, fließt periodisch ein bestimmter Ladestrom, dessen Mittelwert eine vorgegebene Schwelle übersteigt. Solange diese Schwelle überschritten ist, gibt die Stromüberwachungsschaltung 26 am Überwachungs­ ausgang 27 ein Signal ab.

Die Schaltspiel-Überwachungsschaltung 23 kann auf beliebige andere Art und Weise realisiert sein, z. B. mit einem mono­ stabilen Multivibrator, dessen Abfallzeit länger ist als die Periodenzeit des Schließ/Öffnungs-Vorganges des Reedkontak­ tes 12. Der Multivibrator gibt solange ein Signal ab, wie er gesetzt ist. Bleibt das immer wieder neu triggernde Signal vom Reedkontakt 12 länger aus als es der Abfallzeit des Mul­ tivibrators entspricht, fällt sein Ausgangssignal ab.

Eine Reedkontakt-Anordnung mit Schaltspiel-Überwachungsschal­ tung bringt überall dort besondere Vorteile, wo es darauf an­ kommt, daß ein Steuerungsteil einer Anlage, z. B. ein Ventil bei Normalbetrieb unbedingt eine einzige bestimmte Stellung einnimmt. Die Schaltung, die diese Stellung überwacht, muß zuverlässig auf Störungen überprüfbar sein. Diese Überprü­ fungsmöglichkeit ist im vorliegenden Fall in nicht mehr über­ treffbarer Art und Weise gegeben, da die beschriebene Schal­ tung mit jedem Schaltspiel die Funktion der Spannungszufüh­ rung und des Reedkontaktes überwacht. Wenn die Schaltspiele nicht mehr auftreten, liegt irgendein Fehler vor. Welcher dies ist, muß dann vom Betriebspersonal nachgeprüft werden, z. B. ob sich das überwachte Ventil verstellt hat und daher die Schaltimpulse nicht mehr auftreten, oder ob die Reedkon­ takt-Anordnung ausgefallen ist, oder ob ein Fehler in der Spannungszuführung aufgetreten ist.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel hatten der Meßwi­ derstand 24, der erste Widerstand 21.1 und der zweite Wider­ stand 21.2 einen Widerstandswert von jeweils 1 kOhm. Der Kon­ densator 19 hatte einen Kapazitätswert von 10 Mikrofarad. Die angelegte Gleichspannung betrug 20 V. Die Spule 13 wies entsprechend der Länge des Glaskörpers des Reedkontaktes 12 eine Länge von 50 mm auf. Der Reedkontakt 12 bedurfte einer Schließ-Feldstärke von etwa 100 Amperewindungen und einer Ab­ fall-Feldstärke von etwa 20 Amperewindungen. Die Induktivi­ tät der Spule 13 lag so, daß sich zusammen mit den anderen genannten Werten ein Schwingungsverhalten ergab, das zu einer Frequenz des Reedkontaktes 12 von etwa zwei Schaltspie­ len pro Sekunde führte. Bei dieser Schalthäufigkeit beträgt die Lebensdauer eines typischen Reedkontaktes etwa 50 Jahre.

Die bisher beschriebenen Anordnungen können auf vielfältige Art und Weise modifiziert werden, wie dies im Folgenden an­ hand der Fig. 5 bis 9 näher erläutert wird.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 dient zum Betreiben einer Reedkontakt-Anordnung 11 an Wechselspannung. Die Spule 13 ist hierbei zusammen mit einem in Reihe geschalteten Wider­ stand 18 in einen Brückengleichrichter 28 geschaltet, der seinerseits parallel zum Reedkontakt 12 geschaltet ist. Auf­ grund dieser Maßnahme fließt Gleichstrom wechselnder Stärke über die Spule 13. Abhängig von der verwendeten Frequenz und der Dimensionierung der Gesamtanordnung kann es von Vorteil sein, noch ein stromglättendes Element, z. B. einen Kondensa­ tor parallel zur Spule anzuordnen, um einen möglichst gleich­ mäßigen Stromfluß durch die Spule 13 zu erzielen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 liegt eine Stromstabili­ sierungs-Schaltung 29 in Reihe mit der Spule 13. Durch die Stromstabilisierungs-Schaltung 29 wird gewährleistet, daß die Spule 13 unabhängig von Schwankungen in der Spannung zwi­ schen dem Eingang 14 und dem Ausgang 15 bei fließendem Strom dauernd dasselbe Magnetfeld am Ort des Reedkontaktes 12 er­ zeugt. Derartige Stromstabilisierungs-Schaltungen sind in Form integrierter Schaltkreise handelsüblich.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist eine Stromstabili­ sierung dadurch erreicht, daß eine Zenerdiode 30 parallel zur Spule 13 geschaltet ist.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen ist davon aus­ gegangen, daß die Reedkontakt-Anordnung 11 in Reihe mit einer äußeren Last geschaltet wird. In diesem Fall fließt dauernd Strom durch die Last, und zwar bei geschlossenem Reedkontakt 12 nur durch den Kontakt und die Last, dagegen bei geöffnetem Kontakt 12 zumindest durch die Spule 13 und die äußere Last, in der Regel auch noch über weitere Wider­ stände. Die dauernde Strombelastung der Last wird durch Schaltungen gemäß den Fig. 8 und 9 vermieden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist der Reedkontakt 12 als Umschalter 12.1 ausgebildet. In der einen Stellung, die der geschlossenen Stellung des bisher beschriebenen Reedkon­ taktes 12 entspricht, schließt er die Spule 13 kurz. Durch die Last 17 fließt kein Strom. Im anderen Zustand wird der andere Kontakt des Umschalters 12.1 an Spannung angeschlos­ sen, über den dann Strom durch die Last 17 fließt.

Statt eines Umschalters 12.1 können bei einer Ausführungs­ form ähnlich der von Fig. 8 auch zwei als Schließer ausgebil­ dete Reedkontakte verwendet werden. Diese sind so im Magnet­ feld eines Elektromagneten anzuordnen, daß sie bei gleicher Entfernung eines Schaltmagneten schließen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß eine Spule mit zwei Durchgangslöchern verwendet wird. Der eine der beiden Reedkontakte wird im einen Durchgangsloch fixiert. Dann wird der zweite Reedkon­ takt in das zweite Durchgangsloch eingeführt und er wird so­ lange in diesem Loch verschoben, bis er bei gleicher Schalt­ entfernung des Schaltmagneten schaltet wie der zuvor fixierte Reedkontakt. In der eingestellten Stellung wird dann der zweite Reedkontakt fixiert. Der erste Reedkontakt wird dann zum Schalten des Elektromagneten und der zweite Reedkontakt zum Schalten der Last verwendet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 liegt ein Relais 31 in Reihe mit der Spule 13. Das Relais 31 verfügt über einen Schließer 33. Eine Last 17 liegt am Schließer 33. Sobald der Reedkontakt 12 schließt, fällt das Relais 31 ab, und die Last 17 wird über den sich öffnenden Schließer 33 von der Spannungsversorgung getrennt.

Fig. 10 betrifft, ebenso wie Fig. 4, eine Reedkontakt-Anord­ nung 11 mit Sicherheitsfunktion. Die Überwachung (Sicherung) wird im Fall der Ausführungsform von Fig. 10 nicht über ein dauerndes Schaltspiel erreicht, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 unter Ausnutzung des anhand von Fig. 3D erläu­ terten Effektes, sondern die Sicherung wird durch das Überwa­ chen von Strömen durchgeführt, die bei den unterschiedlichen Schaltstellungen des Reedkontaktes 12 unterschiedliche Werte einnehmen.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 10 entspricht weitgehend der­ jenigen, die anhand von Fig. 2 beschrieben wurde. Es liegt jedoch ein umschaltender Reedkontakt 12.1 statt eines einfa­ chen Schließers vor. Der eine Umschaltkontakt wirkt wie der Schließkontakt in der Schaltung von Fig. 2. An den anderen Umschaltkontakt ist ein Strombegrenzungswiderstand 34 ange­ schlossen, der mit seinem anderen Ende mit dem anhand von Fig. 2 beschriebenen Widerstand 18 in Verbindung steht. In der einen Stellung des Umschalters 12.1 fließt ein Strom von z. B. 4 mA über die Spule 13, den Widerstand 18 und den Reed­ kontakt des Umschalters 12.1, während im anderen Zustand ein Strom von z. B. 20 mA über den Strombegrenzungswiderstand 34 und den Arbeitskontakt des Umschalters 12.1 fließt. Die ge­ nannten Ströme durchfließen eine Stromüberwachungs-Schaltung 26 handelsüblicher Art. Diese gibt im Beispielsfall an einem ersten Fehleranschluß ein Signal bei einem Stromfluß von kleiner 3 mA, bei 5 bis 19 mA oder bei über 19 mA aus, an einem zweiten Anschluß bei einem Strom zwischen 3 und 5 mA und an einem dritten Anschluß bei einem Strom zwischen 19 und 21 mA. Anhand der fließenden Ströme ist somit feststell­ bar, in welcher Stellung sich der umschaltende Reedkontakt 12.1 und damit ein Steuerungsorgan, an dem der Schaltmagnet befestigt ist, befindet. Ist die Spannungszufuhr zur Reedkon­ takt-Anordnung 11 unterbrochen oder kurzgeschlossen, wird auch dies festgestellt, da dann ein Signal am Überwachungs­ ausgang auftritt (vorausgesetzt, die Stromüberwachungs-Schal­ tung 26 wird gesondert mit Spannung versorgt).

Eine ähnlich funktionierende Schaltung kann auch dadurch er­ zielt werden, daß statt eines Umschalters ein einfacher Reed­ kontakt verwendet wird, und daß ein Vorwiderstand zwischen den Eingang 14 und die Spule 13 geschaltet wird. In diesem Fall fließt bei geöffnetem Reedkontakt Strom durch den Vor­ widerstand, die Spule und den Widerstand 18, während bei ge­ schlossenem Reedkontakt Strom nur durch den Vorwiderstand fließt.

Statt der beiden Widerstände 18 und 34 bei der Schaltung ge­ mäß Fig. 10 können in den beiden Stromkreisen auch Stromsta­ bilisierungs-Schaltungen verwendet werden.

Es wird darauf hingewiesen, daß anhand der Schaltungen der Fig. 2 sowie 4 bis 10 dargestellte Einzellehren auch in Kombination verwendet werden können. So können alle anhand der Gleichspannungsschaltungen der Fig. 2, 4 und 6 bis 10 beschriebenen Maßnahmen auch bei einer Wechselspannungsschal­ tung gemäß Fig. 5 ausgeführt werden. Es sei darauf hingewie­ sen, daß derartige Wechselspannungsschaltungen nicht notwen­ digerweise einen Brückengleichrichter 28 aufweisen müssen, in dem die Spule 13 angeordnet ist, sondern daß auch andere gleichrichtende Schaltungen vorhanden sein können. Es muß nur dafür gesorgt sein, daß die Spule 13 ein während des ge­ öffneten Zustandes des Reedkontaktes zeitlich und örtlich so gleichmäßiges Feld erzeugt, daß nicht durch Feldschwankungen Schaltspiele des Reedkontaktes hervorgerufen werden.

Die Schaltung gemäß Fig. 4, die mit Sicherheit anzeigt, ob die Reedkontakt-Anordnung 11 noch ordnungsgemäß arbeitet, je­ doch zwischen einem Fehler in der Anordnung und einer Verän­ derung der Schaltstellung eines überwachten Steuerorganes nicht unterscheidet, kann z. B. entsprechend der Schaltung gemäß Fig. 10 weitergebildet sein, nämlich derart, daß bei nicht auftretendem Schaltspiel durch eine Stromüberwachungs- Schaltung geprüft wird, ob noch ein Strom vorhanden ist (ver­ schobene Stellung des überwachten Steuerorgans) oder ob der Strom ausgefallen ist (Leitungsbruch in der Anordnung).

Bei allen Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, daß der Reedkontakt 12 direkt die Spule 13 schaltet. Dies ist je­ doch nicht erforderlich. Der Reedkontakt kann auch eine Steuerschaltung zum Ein- und Ausschalten des Elektromagneten schalten, z. B. ein Relais oder eine Transistorschaltung.

Claims (12)

1. Reedkontakt-Anordnung mit
- mindestens einem Reedkontakt, der bei einer Schließ-Feldstärke eines auf ihn wirkenden Magnetfeldes schließt und bei einer Abfall-Feldstärke öffnet, gekennzeichnet durch
- einen Elektromagneten (13), in dessen Magnetfeldbereich der Reedkontakt (12) angeordnet ist, und der so mit dem Reed­ kontakt verschaltet ist, daß in der ersten Schaltstellung des Reedkontaktes kein Strom durch den Elektromagneten fließt, in der zweiten Schaltstellung jedoch ein Strom durch den Elektromagneten fließt, der ein Magnetfeld erzeugt, das den Reedkontakt kraftmäßig in Richtung auf das Erreichen der ersten Schaltstellung vorspannt.

2. Reedkontakt-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reedkontakt (12) ein Schließer ist.

3. Reedkontakt-Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Elektromagneten (13) bei offenem Reedkontakt (12) er­ zeugte Magnetfeld eine Stärke aufweist, die im wesentlichen der Differenz zwischen der Schließ-Feldstärke und der Abfall- Feldstärke entspricht.

4. Reedkontakt-Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Elektromagneten (13) bei offenem Reedkontakt (12) er­ zeugte Magnetfeld eine Stärke aufweist, die größer ist als die Differenz zwischen der Schließ-Feldstärke und der Abfall- Feldstärke.

5. Reedkontakt-Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Schaltspielüberwachungs-Schaltung (23), die ein Betäti­ gungssignal ausgibt, wenn der Reedkontakt (12) dauernd öff­ net und schließt.

6. Reedkontakt-Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kondensator (19), der parallel zum Elektromagneten (13) geschaltet ist.

7. Reedkontakt-Anordnung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine parallel zum Elektromagneten (13) geschaltete RC-Reihen­ schaltung (18, 19).

8. Reedkontakt-Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reedkontakt (12) so beschaltet ist, daß abhängig von der Schaltstellung unterschiedliche Ströme fließen, und daß eine Stromüberwachungs-Schaltung (26) vorhanden ist, die die Stär­ ke des jeweils fließenden Stromes mißt und ein jeweils zuge­ höriges Ausgangssignal abgibt.

9. Reedkontakt-Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet eine hohle, kreiszylindrische Spule (13) ist, in deren Durchgangsloch der Reedkontakt (12) angeordnet ist.

10. Reedkontakt-Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Stromeinstell-Einrichtung (18 in Fig. 1) zum Einstellen des den Elektromagneten (13) bei offenem Reedkontakt (12) durchfließenden Stromes.

11. Reedkontakt-Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Stromstabilisierungs-Schaltung (29), die den durch den Elektromagneten (13) fließenden Strom stabilisiert.

12. Reedkontakt-Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gleichrichter-Schaltung (28), die den Elektromagneten (13) mit Strom versorgt.