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Relaisoszillator In der Fernmeldetechnik entsteht oft die Aufgabe,
elektrische Stromkreise in bestimmten Zeitabständen periodisch zu schließen oder
zu öffnen. Da durch das periodische Schließen oder Öffnen, z. B. in der Fernsprechtechnik,
Schaltwerke mit bestimmter Schrittgeschwindigkeit fortgeschaltet werden oder Signaleinrichtungen
mit bestimmter Signalfrequenz arbeiten sollen bzw. in der Fernschreibtechnik zeitabhängige
Abzählketten die aufgenommenen Signale auswerten sollen bzw. auf anderen Gebieten
der Fernsteuertechnik andere von einem bestimmten Schaltrhythmus abhängige Schaltvorgänge
zu veranlassen sind, muß dafür Sorge getragen werden, daß solche Steuerungen in
genau einzuhaltender Häufigkeit durchgeführt werden. Hat man für diese Steuerungen
Relais als sogenannte Relaisoszillatoren zum Einsatz gebracht, so sind hierfür bisher
ungepolte oder gepolte Relais benutzi worden. Bei Benutzung von ungepolten Relais,
z. B. in den in der selbsttätigen Fernsprechtechnik gebräuchlichen Ausführungen
als Relaisunterbrecher, wird die Frequenz von magnetischen und mechanischen Werten
bestimmt, die die Ansprech- und Abfallzeiten der Relais beeinflussen. Die magnetischen
Einflüsse hängen hierbei von der Eisensorte, der Erregung des Relais, der Wicklungsinduktivität
der Kurzschlußwicklung und der Bemessung des Trennbleches ab, während die mechanischen
Größen durch die Federdrücke und das Trägheitsmoment des Ankers gegeben sind. Werden
gepolte Relais verwendet, so werden sie oft von Kondensatorladungen oder -entladungen
gesteuert, so daß die Frequenz zum Teil von der Zeitkonstante des aus Widerstand
und Kondensator
bestehenden Kreises abhängt. Diese Zeitkonstante
ist jedoch nicht durch die bekannte Beziehung (T = C # R) festgelegt, da der Kontaktumschlag
zu der Zeit erfolgt, zu der die zum Umlegen nötige Erregung gerade erreicht wird.
Dieser Zeitpunkt ist sehr unsicher, da die Ansprechwerte stark streuen. Bei Änderung
der Betriebsspannung ändert sich auch der Zeitpunkt, zu dem der Ansprechwert erreicht
wird. Da in diesen Schaltungen das gepolte Relais immer an der unteren Ansprechgrenze
betrieben wird, tritt bei prellarmem Anker eine dauernde Frequenzschwankung auf,
da sich der Ansprechwert nach jedem Umlegen ändert. Bei Relais mit starrem Anker
treten dagegen so starke Prellungen auf, daß der Ladevorgang zerhackt und dadurch
auch die Frequenz beeinflußt wird.
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Die vorliegende Erfindung beschreitet daher für Relaisoszillatoren
mit gepolten Relais einen an= deren Weg, der sich dadurch kennzeichnet, daß das
gepolte Relais in einem Induktionsspule und Köndensator enthaltenden Schwingkreis
arbeitet, dessen Induktionsspule eine wesentlich größere Induktivität als die Relaisspule,
vorzugsweise eine um das Zehnfache oder mehr größere Induktivität, besitzt. Die
Schwingungen werden durch Rückkopplung aufrechterhalten.
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In der Fig. i ist beispielsweise eine solche Relaisoszillatorschaltung
gezeigt. Die in dem das gepolte Relais A, die Induktionsspule L und
den Kondensator C enthaltenden Schwingkreis auftretenden Schwingungen sind sehr
genau sinusförmig, und die Frequenz ist daher nur abhängig von den elektrischen
Größen der Induktionsspule L und des Kondensators C. Dadurch ist es möglich, die
Erregung des Relais A beliebig einzustellen, so daß das Arbeiten des Relais A unabhängig
von seinem Ansprechwert ist. Wird in der in der Fig. i gezeigten Schaltung die Taste
T betätigt, so wird im Übertrager RÜ von der Primärwicklung P auf die Sekundärwicklung
S ein Stromstoß induziert, der den Schwingkreis anstößt. Wird das Relais A in der
richtigen Polung in den Schwingkreis und der Kontakt a des Relais
A in seiner richtigen Kontaktlage in den von der Batterie B gespeisten -Stromkreis
gelegt, so findet beim Schließen der Taste T Selbstanfachung des Relaisoszillators
statt. Das Relais A öffnet beim Umlegen seines Ankers den Kontakt a, so daß durch
Öffnen des über die Primärwicklung P verlaufenden Stromkreises in der Sekundärwicklung
S ein Stromstoß entgegengesetzter Richtung induziert wird, durch den der Anker des
Relais A wieder in seine Anfangslage umgelegt wird und den Kontakt a wieder schließt.
Dieses Spiel wiederholt sich mit einer bestimmten Häufigkeit, wobei die Schwingungen
bis zum Wiederöffnen der Taste T fast ungedämpft verlaufen. Die Amplitude der Schwingungen
ist dabei durch das Übersetzungsverhältnis des Übertragers RÜ und durch den Widerstand
R gegeben, welcher zur Entkopplung der Sekundärwicklung S vom Schwingkreis dient.
Bei der eben beschriebenen Arbeitsweise des Relaisoszillators können durch den Kontakt
a, beispielsweise in seiner oberen Lage, hier nicht interessierende Schaltvorgänge
gesteuert werden.
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Soll der Relaisoszillator seine erste Schwingung gleich mit der Betätigung
der Taste T, also mit der ersten Amplitude des Schwingkreises, ausführen, so wird
der Kondensator C des Schwingkreises vor dem Inbetriebsetzen der Schaltung mit einer
dieser Amplitude entsprechenden Spannung aufgeladen. In der Fig. a ist eine entsprechende
Schaltungsanordnung wiedergegeben. In dieser Anordnung fließt im Ruhezustand ein
Ilaltestrom durch das gepolte Relais A, so daß der Kontakt dieses Relais die Lage
a1 einnimmt. Die Primärwicklung P des Übertragers RV ist somit stromlos. Der Schwingkreiskondensator
C liegt parallel zu dem im Haltestromkreis des Relais liegenden Widerstand R2 und
wird durch die an diesem Widerstand abfallende Spannung aufgeladen. Wird durch Schließen
der Taste T das Schaltrelais E erregt, so wird der Kontakt e1 geöffnet und über
den Kontakt e3 der Schwingkreis geschlossen, welcher außer dem gepolten Relais
A die Induktionsspule L mit einer ungefähr zehnfachen Induktivität
gegenüber der Induktivität der Relaisspule und den Kondensator C enthält. Durch
öffnen des Kontaktes e2 wird der Haltestromkreis des Relais A unterbrochen. Der
im Ruhezustand der Anordnung aufgeladene Kondensator C entlädt sich über die Induktionsspule
L und das gepolte Relais A, so daß letzteres seinen Anker umlegt. Dadurch wird der
Kontakt a2 geschlossen und demzufolge die Primärwicklung P des Übertragers RÜ von
Strom durchflossen. Der hierdurch in der Sekundärwicklung S induzierte Stromstoß
speist den Schwingkreis über den Widerstand P1. Das gepolte Relais A wird hierdurch
so beeinflußt, daß sein Anker in die ursprüngliche Lage zurückgelegt wird; demzufolge
wird der Kontakt a2 wieder geöffnet und der Kontakt a1 geschlossen. Durch öffnen
des Kontaktes a2 wird in der Sekundärwicklung S des Übertragers RÜ ein entgegengerichteter
Stromstoß induziert, so daß das gepolte Relais A in dem Schwingkreis wieder so beeinflußt
wird, daß ein neuerliches Umlegen seines Ankers eintritt. Dieser Schwingvorgang
des Relaisoszillators läuft so lange ab, wie die Taste T geschlossen ist. Der Strom
in dem Schwingkreis nimmt dabei den in der Fig. 3 durch die Kurve J gekennzeichneten
Verlauf. Die Werte des Ansprechstromes zur Umlegung des Ankers des gepolten Relais
A in die eine oder andere Lage sind durch die geraden Linien J+ und J- gegeben.
Der darüber wiedergegebene treppenförmige Kurvenzug A kennzeichnet die Kontaktbetätigung
des Relais A, wobei jeweils der Punkt a1 der Kontaktlage a1 und der Punkt a2 der
Kontaktlage a2 entspricht. Das dazwischenliegende Kurvenstück gibt die Schwebelage
wieder. Aus der kurvenmäßigen Darstellung in Fig. 3 erkennt man, daß abgesehen von
der ersten Amplitude des Stromes im Schwingkreis J die Stromamplitude in diesem
Schwingkreis dreimal so groß wie der Wert des Ansprechstromes des Relais A ist.
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Der beschriebene Relaisoszillator läßt sich mit besonderem Vorteil
in solchen Anordnungen zum
Einsatz bringen, wo niedere Frequenzen
benötigt werden und das Anschwingen mit bestimmter Amplitude, Frequenz und Phasenlage
gefordert wird.