Akustische Gleich- und Wechselstrornsignalisierungseinrichtung Es sind verschiedene Arten von elektrisch betriebe nen akustischen Glocken, Wecker, Summer usw. be kannt, welche mit Gleichstrom oder Wechselstrom be trieben werden können. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine akustische Signalisierungseinrichtung, welche kontaktfrei mit Gleich- und Wechselstrom betrieben werden kann und sich vorzugsweise für extreme klimatische Betriebs bedingungen oder für den Betrieb in explosionsgefährde ten Räumen eignet.
Der älteste bekannte Antrieb für Klingelschaltungen und Hupen für Gleich- und Wechselstrom stellt der Selbstunterbrecher dar. Der bewegliche Anker, welcher gleichzeitig als Klöppel oder Membrane und Unterbre- cherkontakt dient, schlägt im Betrieb entweder an eine Glockenschale an, oder die starke Vibration wird mit einem Schalltrichter verstärkt. Das Funktionsprinzip kann wie folgt erklärt werden: Ein Elektromagnet wird von Strom durchflossen, sobald Spannung an die An- schlussklemmen gelegt wird.
Durch den Stromdurchfluss durch die Wicklung wird der Weicheisenkern magneti siert und zieht das Weicheisenstück oder die Membrane, den Anker, welcher bei Klingeln gleichzeitig als mecha nische Schwing-Masse dient, an. In dem Augenblick, in welchem der Anker zum Eisenkern des Elektromagneten hinüberpendelt, löst sich die Kontaktfeder von der Kontaktschraube, womit der Stromkreis unterbrochen und der magnetisch geschlossene Kreis wieder aufgeho ben wird.
Durch die entsprechende Wahl der Eisen- oder Membran-Anker-Abmasse oder bei Klingeln durch eine mittels Blattfeder gelagerte Ankerklöppel, durch die Federhärte, durch die Klöppellänge, sowie durch die Einstellung der Kontaktschraube (Kontaktdruck) kann die Pendelfrequenz passend einjustiert werden.
Obwohl diese Art Selbstunterbrecherschaltung, welche für Wech sel- und Gleichstrombetrieb geeignet ist, sich in der Praxis für Sonnerieanlagen bewährt hat, haftet ihr der Nachteil von Funkenstörungen, Abnützung, Verstau- bung oder Oxydation der Kontakte und der Nichtver wendbarkeit in explosionsgefährdeten Räumen an.
Aus bekannten, oben erwähnten Gründen wurde insbesondere für den Telefoniebetrieb eine Wechsel stromklingel (Telefonie-Wecker) entwickelt, welche ohne Unterbrecherkontakte arbeitet. Vor den Polschuhen eines U-förmigen Elektromagneten befindet sich ein in seiner Mitte drehbar gelagerter Anker, an dem eine Klöppelstange befestigt ist, welche im allgemeinen im Betrieb zwei Glockenschalen anschlagen kann. Ferner ist ein Dauermagnet symmetrisch so zwischen den Polschu hen der Elektromagnete oder des Elektromagneten ange ordnet, dass sich sein magnetischer Kreis über den Anker und die beiden Polschuhe schliessen kann.
Der Dauermagnet, sowie die Elektromagnete sind so bemes sen, dass ein Wechselstromfluss den Magnetfluss in einem Polschuh stark reduziert und auf der anderen Seite entsprechend verstärkt, entsprechend der jeweiligen Stromrichtung des Wechselstromes. Die Bendelfrequenz wird damit durch die Frequenz des Speise-Wechselstro- mes bestimmt und der Klöppel schlägt abwechselnd auf die eine oder andere Glockenschale; damit ergeben sich pro Rufperiode zwei Anschläge. Der Nachteil dieser bekannten kontaktfreien Schaltung liegt darin, dass ein Betrieb mit Gleichstrom unmöglich ist.
Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung für eine akustische Gleich- und Wechselstromsignalisie- rungseinrichtung ist nun dadurch gekennzeichnet, dass jede von zwei getrennten Wicklungen des Weckers als Kollektorwiderstand eines der beiden Transistoren eines astabilen Multivibrators geschaltet ist.
Anhand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine Multivibratorschaltung, Fig. 2 die Aufteilung der zwei Wicklungen bei einem herkömmlichen Zweispulenwecker, Fig. 3 die Aufteilung in zwei Wicklungen bei einem Einspulenwecker, welche in ihrer mechanischen Konzep tion als bekannt vorausgesetzt werden können.
In der Schaltungsanordnung gemäss Fig. 1 besitzt der astabile Multivibrator die Transistoren 9, 10, die Widerstände 11, 12, 15, 16, die Kondensatoren 13, 14, 17, 18, 19, die Arbeitswiderstände, die beiden voneinan der getrennten Wicklungen 21, 22 der Elektromagnete 5, und 6 eines Weckers, sowie die Dioden 7 und B.
Die Frequenz, mit der die Magnetspulen abwechselnd ma gnetisiert werden und damit beispielsweise einen Klöppel zwischen den Glockenschalen oder eine Membrane in einer Lauthörkapsel oder Hupe in Bewegung setzen, ist einerseits durch die Widerstände 11, 16, den übergangs- widerstand Kollektor-Emitter des Transistors 10 und Kondensator 13, anderseits durch die Widerstände 12, 15, dem Kollektor-Emitterwiderstand des Transistors 9, sowie den Kondensator 14 gegeben.
In Reihe zu den Induktivitäten 5, 6 sind die Dioden 7, 8 geschaltet, welche insbesondere bei Wechselstrombetrieb ein besse res Schaltverhalten ergeben, indem ein Stromrückfluss über die Transistoren verhindert wird und daraus ein geringerer Wechselstrombedarf resultiert. Bei Gleich strombetrieb erfolgt die Stromzuführung über die An schlussklemmen 1, 2 und bei Wechselstrombetrieb über die Anschlussklemmen 3, 4.
Mit den Kondensatoren 17 und 18, welche je einer Spulenwicklung parallel liegen, ergibt sich kombiniert einerseits mit den gegebenen Spuleninduktivitäten eine Parallelresonanz, anderseits ergibt sich mit dem Kondensator 19 eine Serie-Reso- nanz, womit ein optimaler Wirkungsgrad insbesondere bei Wechselstrombetrieb erreicht wird.
Bei Wechsel strombetrieb arbeitet die Signalisiereinrichtung, abgese hen vom speziellen Resonanzbetrieb gleich wie ein normaler Wechselstromwecker. Bei Gleichstrombetrieb setzt der gesamte Multivibrator direkt die zugeführte Gleichstromenergie in Wechselenergie zu, mit welcher die Elektromagnete gesteuert werden.
Es ist somit wesentlich, dass jedem der zwei Transi storen eine eigene Wicklung der Ein- oder Zweispulen signalisierung mit in Serie geschalteten Dioden zugeord net ist, womit die Schaltung kontaktfrei für Gleich- und Wechselstrom funktionieren kann. Mit dieser Eigen schaft lassen sich noch weitere Vorteile erzielen: - längere Lebensdauer, kein Kontaktabbrand; - keine Korrosion der Kontakte und damit bei längerem Nichtgebrauch kein Stromunterbruch mög lich; - keine Funkenstörungen; - Verwendungsmöglichkeit in explosionsgefährde ten Räumen;
- minimalster Stromverbrauch bei Wechselstrombe- trieb.
Die Figuren 2 und 3 zeigen die Anordnung der Wicklungen 5, 6 auf den Eisenkernen der Spulen. Gemäss Fig. 2 ist je eine der Spulen 5, 6 auf je einem Schenkel des Elektromagneten vorgesehen, wobei a die Wicklungsanfänge und e die Wicklungsenden bedeuten. Bei Einspulenweckern sind die Wicklungen 5, 6 neben einander auf dem Eisenkern untergebracht, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Sie können auf einem gemeinsamen Spulen körper gewickelt sein, was ihre Herstellung wesentlich vereinfacht, indem beide Wicklungsteile im gleichen Arbeitsgang angebracht werden können.
Acoustic direct and alternating current signaling device There are different types of electrically operated acoustic bells, alarm clocks, buzzers, etc. be known, which can be operated with direct current or alternating current. The present invention relates to an acoustic signaling device which can be operated without contact with direct and alternating current and is preferably suitable for extreme climatic operating conditions or for operation in potentially explosive rooms.
The oldest known drive for bell circuits and horns for direct and alternating current is the self-interrupter. The movable armature, which simultaneously serves as a clapper or membrane and breaker contact, either strikes a bell shell during operation, or the strong vibration is triggered by a Reinforced horn. The functional principle can be explained as follows: A current flows through an electromagnet as soon as voltage is applied to the connection terminals.
The soft iron core is magnetized by the current flowing through the winding and attracts the piece of soft iron or the membrane, the armature, which also serves as a mechanical oscillating mass when the bell rings. At the moment in which the armature swings over to the iron core of the electromagnet, the contact spring is released from the contact screw, whereby the circuit is interrupted and the magnetically closed circuit is canceled again.
The pendulum frequency can be adjusted appropriately through the appropriate choice of the iron or membrane armature dimensions or, when the bell rings, through an anchor clapper supported by a leaf spring, the spring stiffness, the clapper length and the setting of the contact screw (contact pressure).
Although this type of self-interrupter circuit, which is suitable for AC and DC operation, has proven itself in practice for solar systems, it has the disadvantage of spark interference, wear and tear, clogging or oxidation of the contacts and the fact that it cannot be used in potentially explosive rooms.
For known reasons mentioned above, an alternating current bell (telephony alarm clock) was developed in particular for telephony operation, which works without breaker contacts. In front of the pole pieces of a U-shaped electromagnet there is an armature which is rotatably mounted in its center and to which a clapper rod is attached, which can generally strike two bell shells during operation. Furthermore, a permanent magnet is symmetrically arranged between the pole shoes of the electromagnets or the electromagnets so that its magnetic circuit can close via the armature and the two pole shoes.
The permanent magnet and the electromagnets are dimensioned in such a way that an alternating current flow greatly reduces the magnetic flow in one pole piece and increases it accordingly on the other side, depending on the direction of the alternating current. The bend frequency is thus determined by the frequency of the alternating feed current and the clapper strikes alternately on one or the other bell shell; this results in two attacks per call period. The disadvantage of this known non-contact circuit is that operation with direct current is impossible.
The circuit arrangement according to the invention for an acoustic direct and alternating current signaling device is now characterized in that each of two separate windings of the alarm clock is connected as the collector resistance of one of the two transistors of an astable multivibrator.
An exemplary embodiment of the invention is explained with the aid of the figures. 1 shows a multivibrator circuit, FIG. 2 shows the division of the two windings in a conventional two-coil alarm clock, FIG. 3 shows the division into two windings in a single-coil alarm clock, which can be assumed to be known in their mechanical conception.
In the circuit arrangement according to FIG. 1, the astable multivibrator has the transistors 9, 10, the resistors 11, 12, 15, 16, the capacitors 13, 14, 17, 18, 19, the load resistors, the two voneinan the separate windings 21, 22 of the electromagnets 5 and 6 of an alarm clock, as well as the diodes 7 and B.
The frequency with which the magnetic coils are alternately magnetized and thus, for example, set a clapper between the bell shells or a membrane in a loudspeaker capsule or horn in motion, is determined on the one hand by the resistors 11, 16 and the collector-emitter contact resistance of the transistor 10 and capacitor 13, on the other hand through the resistors 12, 15, the collector-emitter resistor of the transistor 9, and the capacitor 14 given.
In series with the inductances 5, 6, the diodes 7, 8 are connected, which result in a better switching behavior, especially in alternating current operation, in that a current flow back through the transistors is prevented and a lower alternating current requirement results. In the case of direct current operation, the power is supplied via the connection terminals 1, 2 and in the case of alternating current operation via the connection terminals 3, 4.
With the capacitors 17 and 18, which are each parallel to a coil winding, combined with the given coil inductances, there is a parallel resonance on the one hand, and a series resonance with the capacitor 19, which achieves optimum efficiency, especially in AC operation.
In alternating current operation, the signaling device works in the same way as a normal alternating current alarm clock, apart from the special resonance operation. With direct current operation, the entire multivibrator directly converts the supplied direct current energy into alternating energy with which the electromagnets are controlled.
It is therefore essential that each of the two transistors has its own winding of the single or two-coil signaling with diodes connected in series, so that the circuit can function without contact for direct and alternating current. With this property further advantages can be achieved: - longer service life, no contact erosion; - No corrosion of the contacts and therefore no power interruption possible if not used for a long period of time; - no spark interference; - Possibility of use in potentially explosive areas;
- Minimal power consumption with AC operation.
Figures 2 and 3 show the arrangement of the windings 5, 6 on the iron cores of the coils. According to FIG. 2, one of the coils 5, 6 is provided on each leg of the electromagnet, where a denotes the winding starts and e denotes the winding ends. In the case of single-coil alarm clocks, the windings 5, 6 are accommodated next to one another on the iron core, as shown in FIG. 3. You can be wound on a common coil body, which greatly simplifies their production by the fact that both winding parts can be attached in the same operation.