DE455923C - Haltestromkreis fuer elektrische Fernmelde-Anlagen mit Halbleiterrelais - Google Patents

Description

Es sind bereits zahlreiche Haltestromkreise für elektrische Fernmelde-Anlagen bekannt geworden, bei welchen Anker von Halterelais, insbesondere von mit Halbleitermagnetismus arbeitenden Relais, vermittels äußerst schwacher elektrischer Ströme festgehalten bzw. bei Unterbrechung oder Nebenableitung dieser Halteströme zum Schließen oder öffnen von Signalkontakten benutzt werden (vgl. z. B.

Patent 367 115).

Während nun aber bei den bisher bekannt gewordenen Haltestromkreisen ausschließlich sogenannter galvanischer, dynamoelektrischer, thermoelektrischer oder Sammlerstrom bzw. Strom benutzt wurde, bei welchem die positive und negative Elektrizität nicht voneinander getrennt auftreten, wird bei dem, den Gegenstand vorliegender Erfindung bildenden Haltestromkreis sogenannte statische bzw. aus Reibungs-Elektrisiermaschinen, Influenzmaschinen u. dgl. gewonnene Elektrizität zum Festhalten des Relaisankers benutzt.

In der Zeichnung ist ein derartiger Haltestromkreis veranschaulicht. Derselbe besteht aus dem Halbleiterrelais 1 mit im Haltezustande an einer Platte 2 aus Halbleitermaterial anliegendem Anker 3 aus Metall oder auch ebenfalls aus Halbleitermaterial und einer statische Elektrizität erzeugendien Stromquelle bzw. Reibungs-Elektrisiermaschine 4 nebst Verbindungsleitungen 5, 6 und 7.

Während bei den bisher bekannt gewordenen Haltestromkreisen als Leitungsmaterial fast ausschließlich metallene Leiter benutzbar sind, ist für den vorliegenden, mit statischer Elektrizität gespeisten Haltestromkreis ohne weiteres nicht nur außer metallenen Leitern auch jeder beliebige Halbleiter, wie Schiefer, Holz, Papier usw., sondern auch nahezu jede beliebige Art Glas sowie mancherlei Gummimaterial in beliebiger Form, wie z. B. Stangen, Röhren, Drähte usw., verwendbar, so daß sich dieser Haltestromkreis auch, zu Leitfähigkeitsprüfungen und Hochspannungsmessungen eignet.

In der Zeichnung ist unter dem mittleren Leiter 6 ein Glasstab, Glasrohr ο. dgl. zu verstehen.

Der Stromlauf ist bei dem in der Zeichnung dargestellten Haltestromkreise der folgende:

Bei Drehung der Reibungs-Elektrisiermaschine 4 gelangt über den sogenannten Konduktor 8 entweder die negative oder die positive Elektrizität — welches Vorzeichen die Elektrizität hat, ist für die Wirkung im vorliegenden Falle gleichgültig — in den Metallleiter 7, durchfließt diesen, den Glasstab 6 sowie den zweiten Metalleiter 5 und gelangt zum Anker 3 mit Eisenstück 18 des Relais i. Wird nun der Anker 3 von Hand oder mittels Erregung des Eisenkernes 9 durch Drücken der Taste j ο und Fließen von Strom der Batterie 11 in der Elektromagnetwicklung 12 an die Halbleitermaterialplatte 2 angelegt, so durchfließt die statische Elektrizität auch die Platte 2 und tritt in den Eisenkern 9 des Relais ein. Von diesem aus kann alsdann die Rückleitung bzw.

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der Ausgleich mit der entgegengesetzten Elektrizität entweder durch freie Ausstrahlung über eine Spitze 14 in die Umgebung oder aber durch eine beliebige Rückleitung aus Voll- oder Halbleitermaterial bzw. Glas u. dgl. oder auch durch einfache Erdung — wie durch die punktierte Linie 13 angedeutet — bewerkstelligt werden. Auch die gegenpolige Elektrizität kann vom zweiten Konduktor 15 aus to über eine Spitze 16 einfach in die Umgebung ausgestrahlt werden, doch ist die Haltewirkung naturgemäß bei Benutzung einer direkten Rückleitung oder Erdrückleitung günstiger.

Wie die Zeichnung weiterhin erkennen läßt, kann beim Abfallen des Ankers 3 von der Platte 2 im Falle einer Unterbrechung der Elektrizitätszufuhr bzw. auch bei zu großer Schwächung des Haltestromes infolge etwäiger Nebenableitung ein Signalkontakt 19 geschlossen und durch diesen z. B. eine Glühlampe 17 oder irgendein anderes Signalorgan mit der Signalstromquelle 11 in Verbindung gebracht werden.

Bei vorliegendem Haltestromkreis ergiebt sich übrigens noch eine weitere das Festhalten des Ankers 3 an die Platte 2 des Relais 1 verstärkende Wirkung dadurch, daß die statische Elektrizität auch den Eisenkern 9 durchfließt und in diesem naturgemäß Magnetismus erzeugt, welcher auf den am Anker 3 befestigten zweiten eisernen Anker 18 ebenfalls anziehend wirkt.

Außer zu Fernmeldezwecken läßt sich der beschriebene Haltestromkreis auch zu Leitfähigkeitsprüfungen und Hochspannungsmessungen benutzen. Will man z. B. die Leitfähigkeit eines Materials prüfen, so braucht man dieses Material nur in geeigneter Form, wie den angedeuteten Glasstab 6, zwischen Elektrisiermaschine 4 und Relais 1 zu bringen und nun zu beobachten, bei welcher Umdrehungszahl der Elektrisiermaschine der Anker 3 des Relais noch festgehalten wird. Die bei bestimmter Umdrehungszahl der Elektrisiermaschine über den Widerstand des zu prüfenden Materials hinweg erreichte Haltekraft gibt dann ohne weiteres Anhaltspunkte bezüglich der Leitfähigkeit desselben oder seiner Oberfläche, falls diese auch allein Leitfähigkeit besitzen sollte. Vergleicht man die beobachteten Ergebnisse außerdem mit solchen, die bei Einschaltung bekannter Widerstände erhalten werden, so läßt sich auf diese Weise die Leitfähigkeit sogar sehr genau eimitteln. Soll der beschriebene Haltestromkreis zu Hochspannungsmessungen benutzt werden, so kann dieses in der Weise geschehen, daß über sehr hohe bekannte Widerstände, z. B. Glasstäbe 6 o. dgl., zunächst zu mehreren hintereinandergeschaltet, das Halterelais ι statt mit der dargestellten Elektrisiermaschine einfach mit der zu messenden Hochspannung in Verbindung gebracht und allmählich so viel Widerstand abgeschaltet wird, bis wieder der Relaisanker 3 an Gegenplatte 2 haftenbleibt bzw. — richtiger gesagt — bis die elektrostatischen Ladungen auf Anker 3 und Platte 2 so weit anwachsen, daß sie den Anker 3 an Platte 2 festzuhalten vermögen. Durch die Patente 342 520 und 372 781 sind auch bereits Vorrichtungen bekannt geworden, bei welchen Halbleiteranziehungskraft zu Prüf- bzw. Meßzwecken benutzt wird. Beide Vorrichtungen nach den Patenten 342 520 und 372 781 sind aber weder für Betrieb mit statischer Elektrizität geplant, noch in gleich günstiger Weise, wie der vorliegende Haltestromkreis, für die in Rede stehenden Zwecke zu verwenden. Würde man dem Galvanoskoprelais nach Abb. 9 des Patents 342 520 z, B. über sehr hohe Widerstände, wie Glasstäbe, Glasrohre odier deren leitenden Oberflächenbelag, statische Elektrizität zuführen, so würde sich diese infolge ihrer außerordentlich hohen Spannung bereits 'zum weitaus größten Teile an den dicht aneinanderliegenden Fußpunkten der Elektroden ausgleichen können, so daß zur Veranlassung einer Bewegung der einen oder anderen oder auch beider Elektroden gegeneinander von dem Minimum an Ladung, wielches diese erreicht, nichts mehr übrigbleiben würde. Außerdem bildet bei dem vorliegenden Halterelais im Gegensatze zum Hauptanspruch des Patentes 342 520 die Halbleiterplatte 2 durchaus nicht etwa eine Zwischenlage zwischen leitenden Teilen, sondern sie stellt die eine, und zwar, in diesem Falle die feststehende Elektrode selbst dar, welche mit der Stromrücjdeitung bzw. Erde in ganz beliebiger Weise verbunden sein kann oder welcher die statische Gegenladung einfach aus der umgebenden Luft zuströmt.

Das im Patent 372 781 beschriebene Verfahren zur Untersuchung elektrischer Leitfähigkeit von Stoffen, mit Hilfe sogenannter statischer Elektrizität bzw. Ladungen höherer Spannung, wie solche von Reibungs- oder Influenzmaschinen erhältlich, in der beschriebenen und dargestellten Weise auszuüben, würde überhaupt nicht angängig sein, denn bei derartigen Spannungen würde die Elektrode M auch selbst dann noch auf der Oberfläche der Platte 5" festgehalten werden, wenn diese aus ganz einwandfreiem Isoliermaterial bestehen würde, sofern die andere Elektrode U unter der Platte S liegt. Würde man aber die andere Elektrode U ebenfalls auf die Oberseite von Platte J? brin- iao gen, so würde, falls Platte 5¹ aus gutem Isoliermaterial besteht, überhaupt keine An-

ziehung stattfinden; falls sie aber aus Halbleitermaterial, wie z. B. Schiefer, besteht, würde an allen Punkten der Oberfläche gleiche Haltekraft auftreten, da die hohe Spannung kleinere Unterschiede naturgemäß nicht mehr erkennen läßt. Zur Vornähme von Hochspannungsmessungen unter Vorschaltung sehr hoher Widerstände würde das Verfahren nach Patent 372 781 indessen u. U. modifizierbar sein, doch sind über derartige Messungen im Patent 372 781 keine diesbezüglichen Angaben gemacht. Anstatt der dort vorgeschlagenen Spannung von 220 Volt eine solche von auch nur 22 000 Volt ohne weiteres mit der im Patent 372 781 dargestellten Vorrichtung zu verbinden, dürfte auch nicht ratsam sein, geschweige denn Spannungen von mehreren hunderttausend Volt, die mit Hilfe des vorliegenden Haltestromkreises unter Vorschaltung erwähnter Widerstände noch ohne jede Gefahr gemessen werden können.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Haltestromkreis für elektrische Fernmelde-Anlagen mit Halbleiterrelais, dessen Ankerabfall z. B. die Schließung eines Signalstromkreises zur Folge hat, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hervorrufung der Halte- oder Klebwirkung bei dem Halbleiterrelais (1) statische Elektrizität als Betriebsmittel benutzt wird.
2. 2. Haltestromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Leiter zur Verbindung der statischen Elektrizitäts-Stromquelle (z. B. Reibungs-Elektrisiefmaschine 4) mit dem Halbleiterrelais (1) außer Voll- und Halbleitern auch Leiter aus Glas- und Gummimaterial verwendet werden.
3. 3. Haltestromkreis nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, das zwischen der statischen Elektrizitäts-Stromquelle (4) und dem Halbleiterrelais (1) nur eine einpolige direkte Verbindung

   (z. B. 5, 6 und 7) besteht, der Ausgleich mit der gegenpoligen Elektrizität dagegen durch Ausstrahlung über Spitzen (14, 16) in die umgebende Luft erfolgt.
4. 4. Haltestromkreis nach Anspruch 1 bis 3, dadurch, gekennzeichnet, daß der Eisenkern (9) des Relais (1) von der statischen Elektrizität mit durchflossen und durch die hierdurch hervorgerufene Magnetisierung des Kernes (1) und anziehende Einwirkung desselben auf den am Anker (3) befestigten zweiten eisernen Anker (18) eine sich zu der Klebwirkung zwischen Platte (2) und Anker (3) noch addierende Anziehungskraft erzeugt wird.
5. 5. Haltestromkreis nach Anspruch 1 bis 4 in Verwendung zu Leitfähigkeitsprüfungen und Hochspannungsmessungen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.