DE613413C

DE613413C - Control device, in particular alternating current relay

Info

Publication number: DE613413C
Application number: DEG82362D
Authority: DE
Inventors: Dr Johannes Gruetzmacher
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1932-04-07
Filing date: 1932-04-07
Publication date: 1936-04-16

Description

Steuerungseinrichtung, insbesondere Wechselstromrelais Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungseinrichtung, insbesondere ein Wechselstromrelais, bei dem .ein !oder mehrere piezoelektrische Kristalle Verwendung finden.Control device, in particular AC relay The invention relates to a control device, in particular an AC relay, where one or more piezoelectric crystals are used.

Nach der Erfindung ierfolgt die Auslösung der Steuerwirkung bzw. der Relaiswirkung durch die elektrostatische Anziehungskraft eines oder mehrerer schwingender piez!oelektrischer Kristalle auf einen diesen gegenüberliegenden beweglichen Körper (oder mehrere solche Körper),. z. B. auf eine Metallplatte, Flüssigkeitsfaden Moder Tropfen, Gasionen codier Elektronen.According to the invention, the triggering of the control effect or the Relay effect through the electrostatic attraction of one or more vibrating Piez! oelectric crystals on a movable body opposite this (or several such bodies) ,. z. B. on a metal plate, liquid thread Moder Drops, gas ions encode electrons.

Wenn ein auf einer Elektrode ruhender nicht schwingender piezoelektrischer Kristall ,oben ü deinem .gewissen Abstand von einer Platte ganz ;oder teilweise überdeckt ist und beiden Platten eine konstante oder wechselnde Piotentialdiffierenz zugeführt wird, so ist die Anziehungskraft auf die obere Platte, solange der Kristall nicht schwingt, verhältnismäßig klein. Gerät aber der letztere in Schwingungen, so wird die Anziehungskraft auf Elektroden und überhaupt :auf Körper, die den Kristallflächen gegenüberliegen, bedeutend gesteigert. Man könnte die Ursache dieser Erscheinung darin suchen, daß eine durch Kristallschwingungen erzeugte Luftströmung zur Verdünnung der Luft im Raum zwischen dem Kristall und der beweglichen Platte führt; dies reicht aber zur Erklärung der erwähnten Erscheinung nicht aus; vielmehr spielen hier die Hauptrolle die bei der Deformation des Kristalls auf seiner Oberfläche erscheinenden beträchtlichen Ladungen, die infolge ihrer Größe und außerdem infolge des verhältnismäßig kleinen Abstandes zwischen dieser Oberfläche und der darüber befindlichen Metallplatte bedeutende dynamische Wirkungen ausüben können. Diese Wirkung ist von der Intensität der Kristallschwingung abhängig und ist besonders groß, wenn der Kristall in Resonanz mit Eigenschwingungen .erregt wird, da dann die Flächenladungen an seinen Oberflächen besonders groß. werden.When a non-vibrating piezoelectric resting on an electrode Crystal, at the top of a certain distance from a plate in whole or in part is covered and both plates have a constant or changing Piotentialdiffierenz is supplied, the force of attraction on the top plate is as long as the crystal does not vibrate, relatively small. But if the latter vibrates, this is how the force of attraction on electrodes and generally: on bodies that have crystal faces opposite, significantly increased. One could be the cause of this phenomenon seek in that a flow of air generated by crystal vibrations for dilution which carries air in the space between the crystal and the moving plate; this is enough but not enough to explain the phenomenon mentioned; rather they are playing here The main role played by the deformation of the crystal on its surface considerable charges, owing to their size and, moreover, owing to the proportionate small distance between this surface and the metal plate above it can exert significant dynamic effects. This effect is of the intensity depends on the crystal oscillation and is particularly large when the crystal is in resonance with natural oscillations. is excited because then the surface charges on its surfaces extraordinary big. will.

Es ist noch zu bemerken, daß die beim Schwingen des Kristalls auftretende große dynamische Wirkung auf die bewegliche Platte, welche auf der elektrostatischen Anziehungskraft der hierbei auf der Kristallfläche ientstehenden Ladungen beruht, auch dann auftritt, wenn der Kristall einpoli;g'erregt wird, d. h. wenn nur die Uxiterlegplatte, aber nicht die bewegliche Platte an Wechselspannung liegt.It should also be noted that this occurs when the crystal vibrates great dynamic effect on the moving plate, which is on the electrostatic The attraction of the charges arising on the crystal surface is based on this, also occurs when the crystal is unipolarly excited, i.e. H. if only the Uxiterlegplatte, but not the movable plate is connected to AC voltage.

Was die Feldverteilung der Ladungen auf der Fläche des schwingenden Kristalls anbetrifft, so ist sie bei Erregung der longitudinalen Grundwelle angenähert sinusförmig, entsprechend der bei de°r stehenden Welle auftretenden mechanischen. Deformierung. Inder Mitte der Kristallfläche ist die Aufladung am größten, da sich hier der Bewegungsknoten befindet. An dieser " Stelle ist daher auch die Anziehung am größten. Nach den Enden des Kristalls hin fallen die Ladungen und die Anziehungskräfte ab.As for the field distribution of the charges on the surface of the vibrating As far as crystal is concerned, when excited it is approximated to the longitudinal fundamental wave sinusoidal, corresponding to the wave that occurs at the standing wave mechanical. Deformation. The charge is greatest in the center of the crystal surface, since this is where the motion node is located. At this "point there is also attraction the biggest. The charges and the forces of attraction fall towards the ends of the crystal away.

In der .Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Wechselstromrelais nach der Erfindung dargestellt.In the drawing is an embodiment of an AC relay shown according to the invention.

Die Abbildung zeigt den Kristall Q auf der Grundplatte a, die auch als Elektrode dient. Über dem Kristall ist eine bewegliche Metallplatte b, die als eine zweite Elektrode dienen kann, derart angeordnet, daß sie die jeweils gewünschte Bewegung auszuführen vermag. Nach der Abbildung ist dies durch eine Feder f ermöglicht, die bei e gelagert ist. Statt der Feder kann natürlich irgendeine Befestigungsart mit Scharnier ,oder eine Aufhängung irgendwelcher Art angewendet werden. Wird der Kristall in erzwungene (oder in Regonanzschwingungen versetzt, z. B. durch Anlegung seiner Wechselspannung, etwa von der Eigenfrequenz des Kristalls, an die Klemmen c, d, so wird nach dem Obengesagten die Platte b kräftig angewgen. Sire kann daher in irgendwelcher Weise, wenn nötig, unter Einfügung eines Übertragungsgliedes den gewünschten Schaltvorgang herbeiführen. Man könnte auch den Anker b selbst als Schauzeichen ausbilden oder zur Bewegung oder Auslösung eines Schauzeichens oder eines Zeigers (auch für Registrierzwecke) oder seiner Fallklappe b!enutzeu. Für die elektrische und mechanische Impedanzangleichung wird man geeignete bekannte Mittel benutzen, z. B. die Lieferung der die Schwingungen erregenden Spannung über !einen Verstärker, Transformator u. dgl.The picture shows the crystal Q on the base plate a, which is also serves as an electrode. Above the crystal is a movable metal plate b, which is called a second electrode can serve, arranged so that they each desired Able to perform movement. According to the figure this is made possible by a spring f, which is stored at e. Any type of fastening can of course be used instead of the spring with a hinge, or a suspension of any kind. Will the Crystal in forced (or put into regonance vibrations, e.g. by application its alternating voltage, approximately from the natural frequency of the crystal, to the terminals c, d, after what has been said above, plate b is vigorously weighed. Sire can therefore in any way, if necessary, with the insertion of a transmission link bring about the desired switching process. One could also use the anchor b itself as a flag train or to move or trigger a flag or pointer (also for registration purposes) or its drop flap can be used. For the electric and mechanical impedance matching one will use suitable known means, z. B. the supply of the voltage that excites the vibrations via an amplifier, Transformer and the like

Natürlich können auch auf zwei oder mehr Seiten oder Stellen des Kristalls Anker angebracht werden. Ebenso kann ein Anker durch mehrere Kristalle b:eeinflußt werden ,oder umgekehrt mehrere Anker durch einen Kristall.Of course, they can also be on two or more sides or locations of the crystal Anchors are attached. An anchor can also be influenced by several crystals or, conversely, several anchors through one crystal.

Ein besonderer Vorzug der Verwendung der elektrostatischen Anziehungskraft von schwingenden Kristallen ist für manche Fälle ihre Fnequenzabhängigkeit, die durch die Eigenwelle des Kristalls bedingt ist. Da die Kristalldämpfung, wie bekannt, nur sehr klein und daher ihre Resionanzkurve sehr scharf ist, so resultieren daraus sehr selektive Anordnungen. Für manche Zwecke kann es sich empfehlen, den Kristall und je nachdem einen Teil der Anordnung !oder die ganze Anordnung unter Vakuum zu setzen.A particular advantage of using the electrostatic attraction of oscillating crystals is in some cases their frequency dependence, which is caused by the natural wave of the crystal. Since the crystal attenuation, as is known, is only very small and therefore its resonance curve is very sharp, this results in very selective arrangements. For some purposes it can be advisable to place the crystal and, depending on the case, a part of the arrangement or the entire arrangement under vacuum.

Natürlich kann man die jelektrostatische Kraft des schwingenden Kristalls nicht nur auf eine Platte, sondern auch auf eine Flüssigkeit ioder auf Zonen eines Gases oder auf Elektroneu reinwirken lassen und diese lenken.Of course one can use the electrostatic force of the vibrating crystal not only on a plate, but also on a liquid or on zones of a Let the gas or electrons act and direct them.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Control device, especially AC relay, characterized in that the control effect or relay effect by the electrostatic Attraction of one or more oscillating piezoelectric crystals one of them. opposing movable bodies (or several same bodies), z. B. on a metal plate, a liquid, gas ions! Or electrons caused will. z. Device according to claim i, characterized in that da.ß means such. B. amplifiers, transformers or levers, for electrical or mechanical Impedance matching provided. are. G. Device according to claim i, characterized in: that the damping of the parts on which the attraction is direct! or indirect acts, is regulated by appropriate means.