DE4034946C2 - Schaltvorrichtung mit einem Reedkontakt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung mit einem Reedkontakt nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Reedkontakte sind elektromagnetisch betätigte Kontakte, die in einem mit Stickstoff und etwas Wasserstoff oder einem anderen Schutzgas gefüllten Glasröhrchen oder einem evakuierten Glaskolben eingeschmolzen sind, um eine lange Lebensdauer, große Betriebssicherheit und Unabhängigkeit von atmosphä­ rischen Einflüssen zu erreichen.

Reedkontakte sind konstruktionsbedingt nur als Schließer oder Wechsler erhältlich. In der technischen Anwendung ist es jedoch oft erforderlich, die Schalt­ funktion eines Öffners oder eines bistabilen Schalters zu erreichen. Dabei kommt besonders dem bistabilen Reedschalter im Hinblick auf den technischen Fort­ schritt eine besondere Schlüsselrolle zu. Da ein bistabiler Schalter nach der Betätgigung durch einen kurzen elektrischen bzw. magnetischen Impuls seine somit eingenommene Lage beibehält, benötigt er in der Folge keine weitere Energie mehr. Erst zum erneuten Umschalten ist wieder ein kurzer Impuls notwendig.

Im Unterschied zu bistabilen Klappankerrelais erschließen bistabile Reedschalter unzählige Anwen­ dungen in der Sensorik. Da die effektive Empfindlich­ keit des Reedschalters vom früheren Anzugswert auf die halbe Hysterese absinkt, geht damit gleichzeitig eine erhebliche Verbesserung der Sensibilität einher. Diese kann auf bis zu weniger als 20% des ursprünglichen Wertes sinken. Aufgrund dieser Tatsachen muß der bista­ bilen Abstimmung im Hinblick auf die Tendenzen zur Miniaturisierung und Energieeinsparung größte Bedeutung beigemessen werden.

US-PS 49 43 791 zeigt zwei besondere Ausführungsformen einer Schaltvorrichtung mit einem Reedkontakt. In einem Falle umgibt ein kleiner Hilfsmagnet in Form einer Hülse die magnetische Zuführung des Reedschalters aus pulverisiertem Barium-Ferrit hoher Dichte. Im anderen Fall ist der Hilfsmagnet außerhalb einer Glashülse auf der magnetischen Zuführung des Reedkontaktes angeordnet. Durch ein Klebemittel soll sichergestellt werden, daß der Hilfsmagnet dicht an jener magnetischen Zuführung verbleibt. Das pulverförmige Magnetmaterial ist aus gummiähnlichem oder sonstwie formbarem plastischem Material eingebettet.

Auch die US-PS 39 74 469 offenbart zwei Ausführungsbeispiele; um einen Reed-Schalter mit Reedkontakt und Permanentmagneten auf einem Tragkörper zu schaffen, auf dem der Permanentmagnet zum Reedkontakt bewegbar ist, wird ein Körper aus in gewissem Maß elastischem Material angeboten, an dessen Rückseite eine Ausnehmung für den Reedkontakt eingelassen ist; die Schaltzuführungen für den Reedkontakt liegen in Rinnen. In der Frontseite des Körpers ist in verhältnismäßig großem Abstand zum Reedkontakt und dessen Zuleitungen eine Ausnehmung ausgespart, in die ein kleiner scheibenförmiger Permanentmagnet aus Ferrite paßt. Dieser Permanentmagnet hat einen Schlitz, dank dessen er durch einen Schraubenzieher in der Ausnehmung um seine Achse gedreht werden kann. Der Magnet ist diametral zum Schraubenzieherschlitz magnetisiert. Das zweite Ausführungsbeispiel dieser US-PS 39 74 469 zeigt einen schachtelförmigen Körper, an dem unten eine Ausnehmung für den Reedschalter zu finden ist. Die Zuleitungen für den Reedschalter werden seitlich an der Schachtel hochgeführt. Ein Permanentmagnet in der Form eines Ferritestäbchens sitzt innerhalb des Schachtelkörpers in verhältnismäßig großem Abstand zum Reedschalter. Das Ferritstäbchen kann innerhalb des Schachtelkörpers mit Hilfe einer in letzterem für ihn angeordneten Gleitlagerung höhenverstellt werden, so daß sich sein Abstand zum Reedschalter - und damit sein Einfluß auf diesen - ändert. Besagte Höhenverstellung des Magnetstäbchens erfolgt über eine festgehaltende Schraube mit grobem Gewinde, die einerseits im Deckel des Schachtelkörpers 30 festgehalten und anderseits drehbar ist.

In diesen beiden Ausführungsformen ist der verschieblich gelagerte bzw. drehbare Permanentmagnet - der auf den Reedschalter einwirken soll - in verhältnismäßig großer Entfernung vom Reedkontakt angeordnet, wozu eine aufwendige Konstruktion angeboten wird.

Schließlich offenbart die Schrift zum DE-GM 19 96 110 einen durch magnetische Kräfte zu betätigenden Schutzrohrankerkontakt mit einseitig herausgeführten Anschlüssen. Zwischen den beiden Anschlußenden dieses Reedschalters ist magnetisch leitend ein Magnet aus gepreßtem magnetischem Oxid-Werkstoff eingesetzt, der elektrisch nicht leitend ist.

Ziel dieser Erfindung ist es nun, ein neues Abstimm­ prinzip für Reedrelais und Reedsensoren zu schaffen, welches ermöglicht, einen Dauermagneten exakt und zuverlässig der Empfindlichkeit des Reedschalters anzupassen.

Zum Erzielen eines Schaltverhaltens, welches von den serienmäßig lieferbaren Möglichkeiten abweicht, muß der Reedschalter mit einem Dauermagneten kombiniert werden, der definiert auf den Schalter einwirkt. Da sowohl die im Handel erhältlichen Magneten als auch die Reedkon­ takte - produktionstechnisch bedingt - gewissen Toleranzen unterworfen sind, muß der magnetische Fluß durch den Reedkontakt bei der Montage des Bauteils in geeigneter Weise abgestimmt werden.

Dazu kann eine Veränderung der magnetischen Polarisation durch Abmagnetisierung oder Aufmagnetisierung des Dauermagneten erfolgen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der Magnet in seiner Stärke sehr instabil wird, wenn er nicht bis zu seiner Sättigung magnetisiert ist. Da sich die Polarisation bei langsamer Änderung des einwirkenden Flusses zunächst nicht, dann aber sprunghaft ändert, hat sich dieses Verfahren als in einer Serienproduktion nicht rationell anwendbar erwiesen.

Anderseits kann der Abstand eines Magneten vom Reed­ schalter über mechanische Verschiebung verändert werden. Da der zur Beeinflussung des Reedkontaktes notwendige magnetische Fluß sehr stark von den im magnetischen Kreis auftretenden magnetischen Wider­ ständen abhängt, sinkt er beim Auftreten eines Luft­ spaltes zwischen Magnet und Reedschalter sehr stark ab. Dadurch bewirken geringste mechanische Verschiebungen extreme Änderungen der Abstimmwerte. Zudem steigt mit größerem Luftspalt die Gefahr der Beeinflussung des Systems von außen. So wirft auch dieses Verfahren im Hinblick auf eine rationelle Produktion große Probleme auf.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Lehre des Anspruches 1, wobei die Unteransprüche besonders günstige weitere Verbesserungen im Rahmen der Erfindung aufzeigen.

In der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung wird ein Magnet geeigneter Stärke mechanisch so verdreht, daß der damit beeinflußte Reedkontakt stets an der Oberfläche des Magneten anliegt und dabei auf dieser Punkte unterschiedlicher Austrittsfeldstärke abgreift. In einer bevorzugten Ausführung wurde dies mit Hilfe eines diametral magnetisierten NdFeB-Magneten, einen SmCo Rundmagneten od. dgl. erreicht, der so gelagert ist, daß er in der Fertigung mit einem einfachen Schraubendreher abgestimmt werden kann.

Da der Magnet dabei stets am Anschlußdraht des Reed­ schalters streift, entstehen keine störenden Luft­ spalte. Zugleich befindet sich der Magnet immer in seinem stabilsten Zustand, da an seiner eigentlichen Polarisation nichts verändert wurde. Die oben geschil­ derten Nachteile werden umgangen. Weiterhin ist es nicht notwendig, zur Abstimmung der Relais besonders aufwendige Sonderanlagen einzusetzen. Mit diesem Prinzip lassen sich wahlfrei bistabile Schalter, Öffner oder Kontakte mit besonderem Hystereseverhalten bei gleichzeitiger Energieeinsparung realisieren.

Aufgrund der besonderen Probleme der herkömmlichen Verfahren haben sich bistabile Reedrelais oder Sensoren bisher nicht an breiter Front durchgesetzt. Erst durch die oben beschriebene Erfindung wird es möglich, solche Anwendungen in rationeller Serienfertigung zu er­ schließen und zu neuen Anwendungen vorzustoßen. Auch bleibt das Reedrelais allgemein gegenüber modernen Klappankerrelais konkurrenzfähig.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 die Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung;

Fig. 2 den Längsschnitt durch Fig. 1 nach deren Linie II-II.

Eine Montageplatte 10 rechteckigen Grundrisses weist in Abstand a von etwa 2 mm zu einer Schmalkante 12 eine Anformung 14 mit einer zylindrischen Ausnehmung 16 der Tiefe e von etwa 3,6 mm auf. Die Rückwand 18 der Ausnehmung 16 ist mit einem Lagerdurchbruch 20 des Durchmessers d von etwa 4,0 mm versehen. Die Dicke i der Montageplatte 10 beträgt hier 2,1 mm.

Im Lagerdurchbruch 20 ist eine drehbare Magnethalterung 22 vorgesehen, in der im Lagerdurchbruch 20 ein drehbarer zylindrischer NdFeB-Dauermagnet 24 ruht. Dieser ist diametral magnetisiert, und seiner Oberfläche 26 liegt ein Anschlußdraht 28 eines in die Montageplatte 10 eingelegten und von einer Relaisspule 30 umgebenen Reedkontaktes 32 an. Dessen beide Anschlußdrähte 28 sind im übrigen an Tragbolzen 34 angebracht, und der Reedkontakt 32 greift auf der Oberfläche 26 des Dauermagneten 24 Stellen unterschiedlicher Austrittsfeldstärke ab.

Claims (6)

1. Schaltvorrichtung mit einem Reedkontakt (32), dessen Anschlußdrähte (28) beidseitig herausgeführt sind, wobei an dem einen Anschlußdraht an dessen Oberfläche ein Dauermagnet (24) dicht anliegt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Magnetachse des Dauermagneten (24) gegen die Achse des Anschlußdrahtes (28) mechanisch so verdrehbar gelagert ist, daß der Anschlußdraht stets an der Oberfläche (26) des Dauermagneten anliegt, und
daß die Oberfläche des Dauermagneten kreisförmig ausgebildet ist.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (24) ein drehbarer zylindrischer Dauermagnet (24) ist.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Neodym-Eisen-Bor-Magneten (NdFeB-Magneten).

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Smco-Rundmagneten.

5. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (24) in an sich bekannter Weise in einer Lagerausnehmung (16, 20) einer Montageplatte (10) drehbar lagert.

6. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (24) in einer drehbaren Magnethalterung (22) lagert.