PL248274B1 - Sposób przełączania i przełącznik magnetyczny z ręcznym lub zdalnym sterowaniem - Google Patents

Abstract

Przełącznik magnetyczny z ręcznym i zdalnym sterowaniem, zawiera zespół wyzwalający (1) oraz zespół magnetyczny (2) i charakteryzuje się tym, że zawiera ponadto układ sterujący (3), zawierający co najmniej jeden czujnik położenia (31) umieszczony w bezpośrednim sąsiedztwie ramienia pozycyjnego w zespole wyzwalającym (1) oraz co najmniej jedno wyjście sterujące i wejście zewnętrznego sygnału sterującego, jednocześnie układ sterujący (3) zawiera jednostkę sterującą i układ generowania impulsu zasilającego, przy czym układ sterujący (3) jest połączony elektrycznie z solenoidem w obudowie (25) w zespole magnetycznym (2). Zespół magnetyczny (2) zawiera solenoid spolaryzowany co najmniej jednym magnesem trwałym z ruchomym podłużnym rdzeniem ferromagnetycznym, który to rdzeń ferromagnetyczny jest połączony współosiowym cięgłem z elementem wyzwalającym (12) w zespole wyzwalającym (1). Zespół wyzwalający (1) zawiera ramię pozycyjne (11) połączone z elementem wyzwalającym (12) i osadzone ruchomo we wsporniku (14), który łączy zespół wyzwalający (1) z zespołem magnetycznym (2). Sposób sterowania przełączaniem w przełączniku magnetycznym charakteryzuje się tym, że zapewnia impulsy sterujące solenoidem, które umożliwiają zdalne sterowanie przełącznikiem, a jednocześnie zapewnia odpowiednie reagowanie na sterowanie ręczne przełącznikiem. Ponadto rozwiązanie zapewnia produkt komputerowy realizujący etapy sposobu.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przełączania i przełącznik magnetyczny z ręcznym lub zdalnym sterowaniem, zwłaszcza do sprzętu powszechnego użytku, a w szczególności do sprzętu audio.

Znane są przełączniki mechaniczne, które umożliwiają zamknięcie obwodu elektrycznego. Istnieje wiele rodzajów tego rodzaju przełączników, w szczególności przełączniki dźwigienkowe, zarówno monostabilne jak i bistabilne.

Znane są również automatyczne przełączniki, stosowane głównie w układach zabezpieczających. Zawierają one zwykle mechanizm napędzający zawierający zatrzask z elementem sprężystym, oraz mechanizm wyzwalający zawierający np. elektro magnes. Przełączniki tego typu umożliwiają automatyczne wyłączenie przełącznika, ale nie umożliwiają jego włączenia.

W innych konstrukcjach takich jak przekaźniki stosuje się obwód niskoprądowy do sterowania obwodem wysokoprądowym, do sterowania obwodem wysokoprądowym stosuje się elektromagnes lub solenoid. Charakterystyczną cechą jest odseparowanie obwodów niskoprądowych od obwodów wysokoprądowych. Przełączniki tego typu umożliwiają ręczne albo elektryczne przełączanie obwodu niskoprądowego. Brak jednak możliwości zdalnej zmiany pozycji przełącznika niskoprądowego, który pozostaje w swoim położeniu albo stosowany jest przełącznik monostabilny.

Znane są przełączniki, które umożliwiają ręczne i zdalne sterowania, są one przeważnie realizowane przez przełączniki monostabilne o małym skoku i obwody z przekaźnikami. Informacja o stanie przełącznika musi być sygnalizowana za pomocą diody lub informacji prezentowanej na wyświetlaczu urządzenia. Takie rozwiązanie umożliwia zmianę stanu przełącznika za pomocą zdalnego sterowania, wówczas zmienia się wyświetlana informacja i stan obwodu przekaźnika, ale położenie przełącznika nie zmienia się.

Wynalazek rozwiązuje problem zapewnienia przełącznika z możliwością ręcznego i zdalnego sterowania, który może być przełączany bezpośrednio przez użytkownika albo za pomocą zewnętrznego sygnału elektrycznego i to zarówno z pozycji włączonej, jak i wyłączonej. Jednocześnie stan przełącznika jest wyraźnie widoczny bez zapewniania dodatkowych środków prezentujących tę informację przełącznik według wynalazku stanowi interfejs użytkownika, który samym swoim położeniem informuje użytkownika o stanie urządzenia. Przełącznik według wynalazku zapewnia niezawodne działanie, dzięki ograniczeniu liczby elementów mechanicznych do minimum oraz dzięki specjalnemu sposobowi sterowania pozycją przełącznika i obwodu zewnętrznego.

Przełącznik magnetyczny z możliwością ręcznego i zdalnego sterowania według wynalazku, zawiera zespół wyzwalający oraz zespół magnetyczny i charakteryzuje się tym, że zawiera ponadto układ sterujący zawierający co najmniej jeden czujnik położenia umieszczony w bezpośrednim sąsiedztwie ramienia pozycyjnego w zespole wyzwalającym, oraz co najmniej jedno wyjście sterujące i wejście zewnętrznego sygnału sterującego, jednocześnie układ sterujący zawiera jednostkę sterującą i układ generowania impulsu zasilającego, przy czym układ sterujący jest połączony elektrycznie z solenoidem w zespole magnetycznym. Zespół magnetyczny zawiera solenoid spolaryzowany co najmniej jednym magnesem trwałym z ruchomym podłużnym rdzeniem ferromagnetycznym, który to rdzeń ferromagnetyczny jest połączony współosiowym cięgłem z elementem wyzwalającym w zespole wyzwalającym. Solenoid pełni podwójną funkcję, napędza rdzeń ferromagnetyczny albo, gdy jest wyłączony, stwarza opór mechaniczny podobny do oporu stawianego przez znane elementy sprężyste. Zespół wyzwalający zawiera ramię pozycyjne połączone z elementem wyzwalającym i osadzone ruchomo we wsporniku, który łączy zespół wyzwalający z zespołem magnetycznym, przy czym element wyzwalający w zespole wyzwalającym przyjmuje co najmniej jedną pozycję spoczynkową. Pozycja spoczynkowa to jedna z pozycji skrajnych, do której powraca układ samoczynnie w zależności o rodzaju zastosowanego solenoidu, natomiast pozycja skrajna, to pozycja, w której dalszy ruch elementu wyzwalającego nie jest możliwy - przy ruchu wzdłuż odcinka występują tylko dwie pozycje skrajne.

Korzystnie jest, gdy układ sterujący zawiera jeden czujnik położenia ramienia pozycyjnego.

Korzystnie jest, gdy układ sterujący zawiera dwa czujniki położenia ramienia pozycyjnego, przy czym jeden czujnik położenia znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie ramienia pozycyjnego w jednej z jego skrajnych pozycji, a drugi czujnik znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie ramienia pozycyjnego w drugiej z jego skrajnych pozycji.

Korzystnie jest, gdy zespół magnetyczny połączony cięgłem z zespołem wyzwalającym przyjmuje jedną pozycję spoczynkową.

Korzystnie jest, gdy zespół magnetyczny połączony cięgłem z zespołem wyzwalającym przyjmuje dwie pozycje spoczynkowe. Pozycje spoczynkowe, nie muszą pokrywać się z pozycjami skrajnymi jakie może przyjmować przełącznik.

Korzystnie jest, gdy zespół magnetyczny zawiera bistabilny solenoid spolaryzowany co najmniej jednym magnesem trwałym. Polaryzacja solenoidu zapewnia jego podwójną funkcjonalność jako magnetyczny element sprężysty, oraz jako źródło napędu.

Korzystnie jest, gdy obudowa zespołu magnetycznego i rdzeń ferromagnetyczny wykonane są z miękkiego ferromagnetyku.

Korzystnie jest, gdy elementem wyzwalającym jest dźwignia zamocowana obrotowo do wspornika zespołu wyzwalającego, która jest połączona z ramieniem pozycyjnym i ramieniem cięgła, które to ramię cięgła jest połączone wahliwie z cięgłem.

Korzystnie jest, gdy co najmniej jeden czujnik położenia zawiera transoptor, a ramię pozycyjne zawiera przesłonę, która zmienia stan czujnika położenia w co najmniej jednej pozycji spoczynkowej. Transoptor to półprzewodnikowy element optoelektroniczny składający się z co najmniej jednego fotoemitera i co najmniej jednego fotodetektora umieszczonych we wspólnej obudowie.

Sposób sterowania przełączaniem przełącznika według wynalazku obejmuje zmianę stanu obwodu wyjściowego w odpowiedzi na zmianę pozycji elementu wyzwalającego przełącznik i charakteryzuje się tym, że obejmuje cykliczne etapy:

a) wykrywanie za pomocą czujnika położenia pozycji ramienia pozycyjnego i jeśli nastąpiła zmiana pozycji ramienia pozycyjnego przejście do etapu f), a w przeciwnym razie

b) odczytywanie przez jednostkę sterującą zewnętrznego sygnału sterującego na wejściu sterującym układu sterującego, i jeśli nie odczytano zewnętrznego sygnału sterującego powracanie do etapu a), a jeśli odczytano zewnętrzny sygnał sterujący, to następuje

c) generowanie impulsu w układzie generowania impulsu zasilającego o polaryzacji odpowiadającej możliwemu kierunkowi przełączania solenoidu, przy czym ruch rdzenia ferromagnetycznego solenoidu odbywa się w kierunku zgodnym z podłużną osią rdzenia ferromagnetycznego, a jego zwrot zależy od aktualnego położenia ramienia pozycyjnego odczytanego w etapie a), i

d) zasilanie impulsem solenoidu,

e) ponowne wykrywanie za pomocą czujnika położenia pozycji ramienia pozycyjnego,

f) w zależności od pozycji ramienia pozycyjnego zmiana stanu obwodu wyjściowego wyjścia sterującego i przejście do etapu a). Zmiana stanu obwodu wyjściowego wyjścia sterującego polega na zamknięciu albo otwarciu obwodu wyjściowego wyjścia sterującego albo na zapisaniu wiadomości w odpowiednim rejestrze lub komórce pamięci.

Wykrywanie za pomocą czujnika położenia pozycji ramienia pozycyjnego umożliwia określenie czy nastąpiła zmiana pozycji ramienia, jeśli jest znana wcześniejsza pozycja ramienia. Dla potrzeb tego opisu przyjmuje się, że jeśli wcześniejsza pozycja ramienia nie jest znana, to oznacza, że nie następuje zmiana pozycji ramienia. Zmiana pozycji ramienia spowodowana oddziaływaniem użytkownika, powoduje przejście pomiędzy etapami a) i f), pozostałe etapy realizują sposób zdalnego sterowania przełączaniem.

Korzystnie jest, gdy w etapie e) po wykryciu położenia ramienia pozycyjnego, jeśli nie nastąpiła zmiana położenia następuje powtórzenie etapów c)-e), przy czym ponownie generowany w etapie c) impuls jest o polaryzacji odpowiadającej możliwemu kierunkowi przełączania solenoidu ale ulega wydłużeniu czas trwania impulsu o predefiniowaną wartość, korzystniej zmiana czasu trwania impulsu jest określona przez sygnał sterujący. Wydłużanie czasu trwania impulsu umożliwia uzyskanie sterowania z minimalną długością impulsu niezbędną do uzyskania rezultatu w postaci przesunięcia rdzenia ferromagnetycznego. Zmiana czasu trwania impulsu na podstawie informacji z sygnału sterującego umożliwia zapewnienie większej elastyczności i precyzyjniejsze sterowanie ruchem rdzenia ferromagnetycznego.

Korzystnie jest, gdy po etapie d) następują etapy

g) generowanie w układzie generowania impulsu zasilającego w układzie sterującym impulsu hamującego rdzeń ferromagnetyczny

h) zasilanie cewki solenoidu impulsem hamującym, przy czym impuls hamujący ma polaryzację przeciwną do impulsu, ale mniejszą amplitudę lub krótszy czas trwania niż impuls zasilający. Impuls hamujący ma na celu ograniczenie niekorzystnych efektów związanych z pracą solenoidu, takich jak generowany hałas i drgania.

Korzystnie jest, gdy impuls hamujący jest podawany na cewkę solenoidu po zadanym czasie opóźnienia.

Korzystnie jest, gdy przed etapem g) występuje etap wykrywania położenia ramienia pozycyjnego, na podstawie informacji z pierwszego czujnika położenia albo z drugiego czujnika położenia, w zależności od kierunku zmiany pozycji przełącznika, przy czym wykrycie ruchu oznacza zbliżanie się ramienia pozycyjnego do drugiego położenia elementu wyzwalającego względem położenia określonego w etapie a) i jeśli nie wykryto ruchu ramienia pozycyjnego, to następuje przejście do etapu c), przy czym ponownie generowany w etapie c) impuls ulega wydłużeniu o predefiniowaną wartość, a w przeciwnym razie gdy wykryto ruch ramienia pozycyjnego następuje przejście do etapu g).

Program komputerowy według wynalazku wykonywany jest przez jednostkę sterującą w układzie sterującym przełącznika magnetycznego według wynalazku i charakteryzuje się tym, że wykonuje etapy sposobu według wynalazku.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest uzyskanie synergicznego efektu. Z jednej strony solenoid zapewnia napęd umożliwiający zmianę stanu przełącznika pod wpływem zewnętrznego sygnału sterującego, z drugiej strony solenoid umożliwia naśladowanie zachowania typowego przełącznika, do przełączenia którego potrzeba zastosować pewną siłę a przełącznik zmienia stan skokowo stawiając przyjemny w odczuciu opór. W zależności od rodzaju zastosowanego solenoidu można uzyskać przełącznik bistabilny bądź monostabilny. Zaletą wynalazku jest również możliwość zupełnego wyeliminowania elementów sprężystych, przy zastosowaniu spolaryzowanego solenoidu bistabilnego. Kolejną zaletą jest możliwość wyeliminowania styczników z obwodów urządzenia, co ma duże znaczenie w niektórych zastosowaniach, takich jak urządzenia audio.

Przedmiot wynalazku w przykładach realizacji jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rzut perspektywiczny przełącznika z jednym czujnikiem położenia, fig. 2 przedstawia przekrój wzdłuż osi podłużnej rdzenia ferromagnetycznego i dźwigni, fig. 3 przedstawia rzut perspektywiczny przełącznika z jednym czujnikiem położenia od strony zespołu magnetycznego, fig. 4 przedstawia przekrój wzdłuż tej samej osi co na fig. 2, lecz w drugim położeniu statycznym, fig. 5 przedstawia rzut boczny przełącznika w przykładzie realizacji z dwoma czujnikami położenia, fig. 6 przedstawia schematycznie widok rozstrzelony przykładu realizacji przełącznika z dwoma czujnikami położenia, fig. 7 przedstawia schemat blokowy układu sterującego, fig. 8 przedstawia schemat blokowy sposobu sterowania przełączaniem.

Zespół magnetyczny 2 w przykładzie realizacji zawiera obudowę 25 o prostopadłościennym obrysie, przy czym obudowa 25 zawiera dwie ściany podłużne i dwie ściany krótsze - ściany krańcowe. Obudowa 25 zawiera dwie części, pierwsza część obudowy 251 zawiera dwa dłuższe boki i jedną krótszą ścianę utworzone z jednego prostokątnego kawałka materiału ferromagnetycznego miękkiego o kształcie zbliżonym do litery U, oraz drugą część obudowy 252 o kształcie prostokątnym zawierającą drugą krótszą ścianę obudowy 25 wykonaną z tego samego materiału co pierwsza część obudowy 251. Dwie dłuższe ściany są pod kątem prostym do krótszych ścian. Wolne końce dłuższych boków zawierają wpusty, do których pasują wypusty na dwóch krawędziach drugiej ściany krańcowej (fig. 1, fig. 3), przy czym obie części obudowy są połączone na wcisk. Obie ściany zawierają otwory na rdzeń ferromagnetyczny 22 solenoidu 21.

Solenoid 21 umieszczony jest wewnątrz obudowy 25, przy czym rdzeń ferromagnetyczny 22 solenoidu 21 porusza się wzdłuż podłużnej osi obudowy 25. Solenoid 21 zawiera dwie cewki połączone szeregowo, przy czym pomiędzy cewkami umieszczony jest magnes trwały 24, który zawiera dwie części, z których każda zawiera półokrągłe przewężenie 27 na rdzeń ferromagnetyczny 22 solenoidu 21. Magnes trwały 24 wytwarza stałe pole magnetyczne wewnątrz obudowy, tworząc solenoid 21 spolaryzowany. Wewnątrz obudowy 25 umieszczone są również dodatkowe struktury mocujące 26 poszczególne elementy względem obudowy, mają one kształt prostokątnych elementów z otworem na rdzeń ferromagnetyczny 22 i są umieszczone równolegle do krótszych ścian obudowy 25.

Obudowa 25 zespołu magnetycznego 2 jest połączona ze wspornikiem 14 zespołu wyzwalającego 1, przykładowo za pomocą śrub 17 (fig. 6). Wspornik 14 służy do zamocowania przełącznika do obudowy urządzenia, w którym ma być zastosowany. Wspornik 14 jest wykonany z jednego kawałka blachy, przykładowo z blachy nierdzewnej, przy czym część czołowa 140 styka się z obudową 25 zespołu magnetycznego. W innych aspektach przykładu realizacji wspornik jest wykonany z aluminium albo tworzywa sztucznego. Od górnej części czołowej 140 odchodzą dwa ramiona dystansujące 141 i 142, które są wygięte pod kątem prostym względem płaszczyzny części czołowej 140 wspornika 14 w kierunku przeciwnym do zespołu magnetycznego 2. Ramiona dystansujące 141 i 142 zwężają się na końcach i zawierają szczeliny, tworzące haki do osadzania w płycie czołowej urządzenia. W środkowej części czołowej 140 znajduje się element wspornika 143 w kształcie zaokrąglonego ucha, wygięty pod kątem prostym do płaszczyzny części czołowej 140 i zawierający otwór na oś dźwigni 13 elementu wyzwalającego 12, która jest blokowana w otworze za pomocą pierścienia osadczego 16. W dolnej części wspornika 14 znajduje się element schodkowy 144, również wygięty pod kątem prostym do płaszczyzny części czołowej 140, którego koniec 145 jest z kolei równoległy do płaszczyzny części czołowej 140 i zawiera otwór do mocowania zespołu wyzwalającego 1 i całego przełącznika do obudowy urządzenia, w którym ma być zastosowany. Schodkowy element 144 zawiera również wypusty 146 w kształcie zbliżonym do litery L służące do mocowanie układu sterującego 3, a w szczególności do mocowania czujników położenia 31. Schodkowy element 144 zawiera otwór na ramię pozycyjne 11, dzięki czemu ramię pozycyjne 11 może się znaleźć w zasięgu czujnika położenia 31.

Przełącznik magnetyczny w przykładzie realizacji, zawiera zespół wyzwalający oraz zespół magnetyczny (fig. 1, fig. 2, fig. 3, fig. 4, fig. 5, fig. 6). Zespół wyzwalający 1 zawiera ramię pozycyjne 11 połączone z elementem wyzwalającym 12, który to zespół wyzwalający 1 przyjmuje dwie pozycje spoczynkowe. Przykładowo elementem wyzwalającym 12 jest dźwignia 13 zamocowana obrotowo do wspornika 14 zespołu wyzwalającego 1, która jest połączona z ramieniem pozycyjnym 11 i ramieniem cięgła 15, które to ramię cięgła 15 jest połączone wahliwie z cięgłem 23. Użytkownik przesuwając dźwignię 13 powoduje przesunięcie ramienia pozycyjnego, aktywując bądź deaktywując czujnik położenia 31, oraz przesunięcie ramienia cięgła 15 i ruch rdzenia ferromagnetycznego 22 w zespole magnetycznym.

Zespół magnetyczny 2 zawiera solenoid 21 spolaryzowany dwoma magnesami trwałymi 24 z podłużnym rdzeniem ferromagnetycznym 22, który jest połączony współosiowym cięgłem 23 z elementem wyzwalającym 12 w zespole wyzwalającym 1. Zespół magnetyczny 2 połączony cięgłem 23 z zespołem wyzwalającym 1 przyjmuje dwie pozycje spoczynkowe. Zespół magnetyczny 2 zawiera bistabilny solenoid 21 spolaryzowany dwoma magnesami trwałymi 24. Magnesy trwałe są źródłem stałego pola magnetycznego, które przeciwdziała przemieszczeniu rdzenia ferromagnetycznego 22 do pewnej granicznej pozycji, po osiągnięciu której siła przyciągania do przeciwległej ściany krańcowej obudowy powoduje skokowe przyciągnięcie rdzenia ferromagnetycznego 22. Obudowa solenoidu 25 i rdzeń ferromagnetyczny 22 wykonane są z miękkiego ferromagnetyku. Uzyskano efekt podobny do zastosowania elementu sprężystego, który występuje w typowych rozwiązaniach znanych ze stanu techniki.

Zespół magnetyczny 2 w aspekcie przykładu realizacji zawiera monostabilny solenoid 21. W takiej konfiguracji, można uzyskać przełącznik monostabilny lub bistabilny, przy czym przełącznik bistabilny wymagałby ciągłego zasilania solenoidu 21 w jednej z pozycji skrajnych.

Przełącznik magnetyczny zawiera ponadto układ sterujący 3, który zawiera jeden czujnik położenia 31, który umieszczony jest w bezpośrednim sąsiedztwie ramienia pozycyjnego 11 w zespole wyzwalającym 1, oraz jedno wyjście sterujące 32 i jedno wejście 33 zewnętrznego sygnału sterującego, jednocześnie układ sterujący 3 zawiera także jednostkę sterującą 35 i układ generowania impulsu zasilającego 37, przy czym układ sterujący 3 jest połączony elektrycznie z solenoidem 21 w zespole magnetycznym 2 (fig. 7). Układ sterujący umożliwia sterowanie obwodem zewnętrznym za pośrednictwem wyjścia sterującego 32 na podstawie analizy aktualnego położenia elementu wyzwalającego 12 (dźwigni 13), gdy układ sterujący 3 wykryje zmianę położenia dźwigni 13 za pomocą czujnika położenia 31, to zamknie albo otworzy zewnętrzny obwód podłączony do wyjścia sterującego 32. Zmiana pozycji przełącznika może nastąpić albo przez bezpośrednie oddziaływanie użytkownika na dźwignię 13 i zmianę jej pozycji, albo na podstawie zewnętrznego sygnału sterującego przyjmowanego na wejście 33. Układ sterujący 3 zawiera jednostkę sterującą 35, która monitoruje stan wejścia sterującego i aktualną pozycję przełącznika, a gdy wykryje zewnętrzny sygnał sterujący, formuje odpowiedni impuls przełączający do zasilania solenoidu w celu zmiany pozycji rdzenia ferromagnetycznego 22, a w konsekwencji zmiany położenia dźwigni 13. Dźwignia 13 jest widoczna dla użytkownika i jej pozycja informuje o aktualnym stanie urządzenia bez potrzeby tworzenia dodatkowych interfejsów do komunikacji, takich jak diody LED lub wyświetlacze ciekłokrystaliczne.

Czujnik położenia 31 zawiera transoptor 33, a ramię pozycyjne zawiera przesłonę 16, która zmienia stan czujnika położenia 31 w jednej z pozycji spoczynkowych. Jest oczywiste dla znawcy w dziedzinie, że czujnikiem położenia może być dowolny inny element, taki jak stycznik, kontaktron, czujnik Halla i tym podobne.

W aspekcie przykładu realizacji układ sterujący 3 zawiera dwa czujniki położenia 311 i 312, przy czym jeden czujnik położenia 311 znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie ramienia pozycyjnego 11 w jednej z jego skrajnych pozycji, a drugi czujnik 312 znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie ramienia pozycyjnego 11 w drugiej z jego skrajnych pozycji (fig. 5). Dzięki dwóm czujnikom położenia 311 i 312 możliwe jest sterowanie ruchem rdzenia ferromagnetycznego 22 z wykorzystaniem impulsów hamujących 38, które mają za zadanie ograniczenie hałasu związanego z przełączaniem automatycznym przełącznika. Znawca w dziedzinie dostrzeże, że liczba czujników położenia 31 może być inna, przykładowo 4, z których skrajne dwa służą do wykrywania stanu przełącznika, a dwa wewnętrzne do wyzwalania generowania impulsów hamujących 38.

Jest oczywiste dla znawcy, że w przypadku wielu przełączników, układ sterujący 3 może być wspólny dla nich wszystkich, przyczyniając się do ograniczenia kosztu jednostkowego urządzenia. Wspólny układ sterujący, może ponadto być zintegrowany na jednej płycie lub w jednym układzie w ramach jednego urządzenia w jeszcze większym stopniu ograniczając koszt jednostkowy urządzenia w którym zastosowano przełączniki według wynalazku.

Sposób sterowania przełączaniem przełącznika według przykładu realizacji obejmuje zmianę stanu obwodu wyjściowego w odpowiedzi na zmianę pozycji elementu wyzwalającego przełącznik, a także cykliczne (fig. 8):

a) wykrywanie za pomocą czujnika położenia 31 położenia ramienia pozycyjnego 11 i jeśli nastąpiła zmiana pozycji ramienia pozycyjnego 11 przejście do etapu f), a w przeciwnym razie;

b) odczytywanie przez jednostkę sterującą 35 zewnętrznego sygnału sterującego na wejściu sterującym 33 układu sterującego 3, i jeśli nie odczytano zewnętrznego sygnału sterującego powracanie do etapu a); a jeśli odczytano zewnętrzny sygnał sterujący, to następuje:

c) generowanie impulsu zasilającego w układzie generowania impulsu zasilającego 37 o polaryzacji odpowiadającej możliwemu kierunkowi przełączania solenoidu 21, przy czym ruch rdzenia ferromagnetycznego 22 solenoidu 21 odbywa się w kierunku zgodnym z podłużną osią rdzenia ferromagnetycznego 22, a jego zwrot zależy od aktualnego położenia ramienia pozycyjnego 11 odczytanego w etapie a); i

d) zasilanie impulsem zasilającym solenoidu 21;

e) ponowne wykrywanie za pomocą czujnika położenia 31 położenia ramienia pozycyjnego 11;

f) w zależności od pozycji ramienia pozycyjnego 11 zmiana stanu obwodu wyjściowego wyjścia sterującego 32 i przejście do etapu a).

W aspekcie przykładu realizacji zmiana stanu obwodu wyjściowego wyjścia sterującego 32 polega na zamknięciu albo otwarciu obwodu wyjściowego wyjścia sterującego 32. W innym aspekcie przykładu realizacji, zmiana stanu obwodu wyjściowego wyjścia sterującego 32 może polegać na zmianie stanu odpowiedniego rejestru lub komórki pamięci, od którego zależy włączenie lub wyłączenie określonej funkcji urządzenia, w którym zastosowano przełącznik. Wówczas przez wyjście sterujące 32 należy rozumieć wejście rejestru lub pamięci, wykorzystywane do przechowywania informacji o zmianie stanu urządzenia.

Okres powtarzania cykli etapów a)-f) jest uzależniony od konkretnego zastosowania i wynosi przykładowo 0,1 s, 0,02 s, 5 ms.

W innym aspekcie przykładu realizacji w etapie e) po wykryciu położenia ramienia pozycyjnego 11, jeśli nie nastąpiła zmiana położenia następuje powtórzenie etapów c)-e), przy czym ponownie generowany w etapie c) impuls zasilający jest o polaryzacji odpowiadającej możliwemu kierunkowi przełączania solenoidu 21 ale ulega wydłużeniu czas trwania impulsu zasilającego o predefiniowaną wartość. Predefiniowana wartość to przykładowo 5 ms. Czas jest uzależniony od wymiarów fizycznych przełącznika i czasu niezbędnego na przełączenie całego układu. W jeszcze innym aspekcie tego przykładu realizacji zmiana czasu trwania impulsu zasilającego jest określona przez sygnał sterujący 34, przykładowo wartość ta może wynosić 2 s. Jest to szczególnie przydatne, gdy zastosowano solenoid monostabilny, który samoczynnie powraca do jednego stanu spoczynkowego. Taki przełącznik aby wywołać określone działanie powinien być przytrzymany przez użytkownika przez określony czas, przykładowo 2 s, a następnie powraca do stanu spoczynkowego. Przy zdalnym sterowaniu przełącznikiem czas przytrzymania przełącznika może być przesłany za pomocą sygnału sterującego, przykładowo czas trwania sygnału sterującego jest proporcjonalny do czasu trwania impulsu zasilającego, tak aby impuls trwał 2 s. Po jego zakończeniu przełącznik powraca do pozycji spoczynkowej.

Sposób sterowania przełączaniem przełącznika według innego aspektu przykładu realizacji obejmuje zmianę stanu obwodu wyjściowego w odpowiedzi na zmianę pozycji elementu wyzwalającego przełącznik, a także cykliczne (fig. 8):

1) wykrywanie za pomocą czujnika położenia 31 położenia ramienia pozycyjnego 11 i jeśli nastąpiła zmiana pozycji ramienia pozycyjnego 11 przejście do etapu 9), a w przeciwnym razie;

2) odczytywanie przez jednostkę sterującą 35 zewnętrznego sygnału sterującego na wejściu sterującym 33 układu sterującego 3, i jeśli nie odczytano zewnętrznego sygnału sterującego powracanie do etapu 1); a jeśli odczytano zewnętrzny sygnał sterujący, to następuje:

3) generowanie impulsu zasilającego w układzie generowania impulsu zasilającego 37 o polaryzacji odpowiadającej możliwemu kierunkowi przełączania solenoidu 21, przy czym ruch rdzenia ferromagnetycznego 22 solenoidu 21 odbywa się w kierunku zgodnym z podłużną osią rdzenia ferromagnetycznego 22, a jego zwrot zależy od aktualnego położenia ramienia pozycyjnego 11 odczytanego w etapie 1), i

4) zasilanie impulsem zasilającym solenoidu 21;

5) odczytywania położenia ramienia pozycyjnego 11, na podstawie informacji z pierwszego czujnika położenia 311 albo z drugiego czujnika położenia 312, w zależności od kierunku zmiany pozycji przełącznika, przy czym odczyt ten oznacza zbliżanie się ramienia pozycyjnego 11 do drugiego położenia skrajnego elementu wyzwalającego 12 względem położenia określonego w etapie 1);

6) generowanie w układzie sterującym 3 impulsu hamującego 38 rdzeń ferromagnetyczny 22;

7) zasilanie cewki solenoidu 21 impulsem hamującym 38, przy czym impuls hamujący 38 ma polaryzację przeciwną do impulsu wyzwalającego, ale mniejszą energię;

8) odczytywanie położenia ramienia pozycyjnego 11, jeśli nie nastąpiła zmiana położenia powtórzenie etapów 4)-8), przy czym ponownie generowany jest impuls 36 o polaryzacji odpowiadającej możliwemu kierunkowi przełączania solenoidu 21 ale ulega wydłużeniu czas trwania impulsu zasilającego;

9) w zależności od pozycji ramienia pozycyjnego 11 zamknięcie albo otwarcie obwodu wyjściowego wyjścia sterującego 32 i przejście do etapu 1).

Impuls hamujący 38 jest podawany na cewkę solenoidu 21 po zadanym czasie opóźnienia, w tym aspekcie przykładu realizacji przełącznika, w którym występuje tylko jeden czujnik położenia 31.

Sposób w przykładach realizacji może być zrealizowany jako układ cyfrowo-analogowy zrealizowany z dyskretnych elementów, takich jak pojedyncze bramki i przerzutniki. W przykładzie realizacji układ sterujący 3 jest wykonany jako układ cyfrowy, w którym jednostka sterująca 35 zawiera procesor albo mikrokontroler, obwody pamięci, szynę danych oraz układy wejściowe i wyjściowe. W szczególnym aspekcie przykładu realizacji jednostka sterująca jest układem scalonym specjalnego przeznaczenia. Jednostka sterująca 35 wykonuje program komputerowy, który przeprowadza etapy procesu tak jak opisano we wcześniejszych przykładach realizacji i ich aspektach. Jest oczywiste dla znawcy, że program komputerowy może być zapewniony w dowolnym języku programowania, ale aby zapewnić odpowiednie działanie wynalazku konieczne jest zapewnienie odpowiedniej komunikacji pomiędzy elementami układu sterującego 3, a jednostką sterującą 35. Ponadto jest zrozumiałe, że zmiana stanu obwodu wyjściowego wyjścia sterującego 32, może być zmianą odzwierciedloną w odpowiednim rejestrze lub komórce pamięci jednostki sterującej 35, która jest aktualizowana podczas wykonywania programu komputerowego przez jednostkę sterującą 35. W szczególności jednostka sterująca 35 realizuje również inne funkcje obliczeniowe związane z działaniem urządzenia, w którym zastosowano przełącznik według przykładu realizacji, a których działanie może być uzależnione od wartości zapisanej w odpowiednim rejestrze lub komórce pamięci związanej z pozycją przełącznika.

Claims (15)

1. Przełącznik magnetyczny z ręcznym lub zdalnym sterowaniem zawierający zespół wyzwalający (1) oraz zespół magnetyczny (2) znamienny tym, że zespół wyzwalający (1) zawiera ramię pozycyjne (11) połączone z elementem wyzwalającym (12) i osadzone ruchomo we wsporniku (14), który łączy zespół wyzwalający (1) z zespołem magnetycznym (2), przy czym element wyzwalający (12) w zespole wyzwalającym (1) przyjmuje co najmniej jedną pozycję spoczynkową, przy czym zespół wyzwalający (1) jest odseparowany galwanicznie od wyjścia sterującego (32), natomiast zespół magnetyczny (2) zawiera solenoid (21) spolaryzowany co najmniej jednym magnesem trwałym (24) z ruchomym podłużnym rdzeniem ferromagnetycznym (22), który to rdzeń ferromagnetyczny (22) jest połączony współosiowym cięgłem (23) z elementem wyzwalającym (12) w zespole wyzwalającym (1), a ponadto przełącznik zawiera układ sterujący (3) zawierający co najmniej jeden czujnik położenia (31) umieszczony w sąsiedztwie ramienia pozycyjnego (11) dla wykrywania jego położenia w zespole wyzwalającym (1), oraz co najmniej jedno wyjście sterujące (32) i wejście (33) zewnętrznego sygnału sterującego, przy czym stan wyjścia sterującego (32) jest związany z położeniem elementu wyzwalającego (12), jednocześnie układ sterujący (3) zawiera jednostkę sterującą (35) i układ generowania impulsu zasilającego (37), przy czym układ sterujący (3) jest połączony elektrycznie z solenoidem (21) w zespole magnetycznym (2).

2. Przełącznik według zastrz. 1 znamienny tym, że układ sterujący (3) zawiera jeden czujnik położenia (31) ramienia pozycyjnego (11).

3. Przełącznik według zastrz. 1 znamienny tym, że układ sterujący (3) zawiera dwa czujniki położenia (311,312) ramienia pozycyjnego (11), przy czym jeden czujnik położenia (311) znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie ramienia pozycyjnego (11) w jednej z jego skrajnych pozycji, a drugi czujnik (312) znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie ramienia pozycyjnego (11) w drugiej z jego skrajnych pozycji.

4. Przełącznik według zastrz. 1 albo 2 albo 3 znamienny tym, że zespół magnetyczny (2) połączony cięgłem (23) z zespołem wyzwalającym (1) przyjmuje jedną pozycję spoczynkową.

5. Przełącznik według zastrz. 1 albo 2 albo 3 znamienny tym, że zespół magnetyczny (2) połączony cięgłem (23) z zespołem wyzwalającym (1) przyjmuje dwie pozycje spoczynkowe.

6. Przełącznik według zastrz. 1 albo 2 albo 5 znamienny tym, że zespół magnetyczny (2) zawiera bistabilny solenoid (21) spolaryzowany co najmniej jednym magnesem trwałym (24).

7. Przełącznik według któregokolwiek z wcześniejszych zastrz. znamienny tym, że obudowa (25) zespołu magnetycznego (2) i rdzeń ferromagnetyczny (22) wykonane są z miękkiego ferromagnetyku.

8. Przełącznik według któregokolwiek z wcześniejszych zastrz. znamienny tym, że elementem wyzwalającym (12) jest dźwignia (13) zamocowana obrotowo do wspornika (14) zespołu wyzwalającego (1), która jest połączona z ramieniem pozycyjnym (11) i ramieniem cięgła (15), które to ramię cięgła (15) jest połączone wahliwie z cięgłem (23).

9. Przełącznik według któregokolwiek z wcześniejszych zastrz. znamienny tym, że co najmniej jeden czujnik położenia (31) zawiera transoptor, a ramię pozycyjne zawiera przesłonę (16), która zmienia stan czujnika położenia (31) w co najmniej jednej pozycji spoczynkowej.

10. Sposób przełączania przełącznika magnetycznego, który obejmuje zmianę stanu obwodu wyjściowego w odpowiedzi na zmianę pozycji elementu wyzwalającego przełącznik znamienny tym, że obejmuje cykliczne:

a) wykrywanie za pomocą czujnika położenia (31) pozycji ramienia pozycyjnego (11) i jeśli nastąpiła zmiana pozycji ramienia pozycyjnego (11) przejście do etapu f), a w przeciwnym razie

b) odczytywanie przez jednostkę sterującą (35) zewnętrznego sygnału sterującego na wejściu sterującym (33) układu sterującego (3), i jeśli nie odczytano zewnętrznego sygnału sterującego powracanie do etapu a), a jeśli odczytano zewnętrzny sygnał sterujący, to następuje

c) generowanie impulsu zasilającego w układzie generowania impulsu zasilającego (37) o polaryzacji odpowiadającej możliwemu kierunkowi przełączania solenoidu (21), przy czym ruch rdzenia ferromagnetycznego (22) solenoidu (21) odbywa się w kierunku zgodnym z podłużną osią rdzenia ferromagnetycznego (22), a jego zwrot zależy od aktualnego położenia ramienia pozycyjnego (11) odczytanego w etapie a), i

d) zasilanie impulsem zasilającym solenoidu (21),

e) ponowne wykrywanie za pomocą czujnika położenia (31) pozycji ramienia pozycyjnego (11),

f) w zależności od pozycji ramienia pozycyjnego (11) zmiana stanu obwodu wyjściowego wyjścia sterującego (32) i przejście do etapu a).

11. Sposób przełączania według zastrz. 10 znamienny tym, że w etapie e) po wykryciu położenia ramienia pozycyjnego (11), jeśli nie nastąpiła zmiana położenia następuje powtórzenie etapów c)-e), przy czym ponownie generowany w etapie c) impuls zasilający jest o polaryzacji odpowiadającej możliwemu kierunkowi przełączania solenoidu (21) ale ulega wydłużeniu czas trwania impulsu zasilającego o predefiniowaną wartość, korzystnie zmiana czasu trwania impulsu zasilającego jest określona przez sygnał sterujący .

12. Sposób przełączania według któregokolwiek z zastrz. 10-11 znamienny tym, że po etapie d) obejmuje następujące etapy

g) generowanie w układzie generowania impulsu zasilającego (37) w układzie sterującym (3) impulsu hamującego rdzeń ferromagnetyczny (22)

h) zasilanie cewki solenoidu (21) impulsem hamującym, przy czym impuls hamujący ma polaryzację przeciwną do impulsu zasilającego, ale mniejszą amplitudę lub krótszy czas trwania niż impuls zasilający (37).

13. Sposób przełączania według zastrz. 12 znamienny tym, że impuls hamujący jest podawany na cewkę solenoidu (21) po zadanym czasie opóźnienia.

14. Sposób przełączania według zastrz. 12 znamienny tym, że przed etapem g) występuje etap wykrywania położenia ramienia pozycyjnego (11), na podstawie informacji z pierwszego czujnika położenia (311) albo z drugiego czujnika położenia (312), w zależności od kierunku zmiany pozycji przełącznika, przy czym wykrycie ruchu oznacza zbliżanie się ramienia pozycyjnego (11) do drugiego położenia elementu wyzwalającego (12) względem położenia określonego w etapie a) i jeśli nie wykryto ruchu ramienia pozycyjnego (11), to następuje przejście do etapu c), przy czym ponownie generowany w etapie c) impuls zasilający ulega wydłużeniu o predefiniowaną wartość, a w przeciwnym razie gdy wykryto ruch ramienia pozycyjnego (11) następuje przejście do etapu g).

15. Program komputerowy znamienny tym, że jest wykonywany przez jednostkę sterującą (35) w układzie sterującym (3) przełącznika magnetycznego określonego w zastrz. 1-9, który to program komputerowy wykonuje etapy sposobu określone w zastrz. 10-14 w zależności od interakcji użytkownika z położeniem elementu wyzwalającego (12) albo w odpowiedzi na jego pozycję.