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Vorrichtung zur Einstellung der Induktanz mindestens einer auf einem Kern aus ferromagnetischem Material angebrachten
Spule
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Einstellung der Induktanz mindestens einer auf einem Kern aus weichem, ferromagnetischem Material angebrachten Spule. Unter Induktanz kann hier die Selbstinduktion einer Spule oder die gegenseitige Induktion zwischen zwei Spulen verstanden werden.
Das Adjektiv"welch"bedeutet, dass die Koerzitivkraft gering ist.
Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zu schaffen, durch welche ohne Anwendung mechanischer Glieder wie z. B. Motoren oder Relais mit Schrittschaltern eine Induktanz insbesondere bei Fernbetätigung innerhalb verhältnismässig weiter Grenzen eingestellt wird und der eingestellte Wert beibehalten wird, solange keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden.
Es ist an sich bekannt, dass die Induktanz einer auf einem Kern aus ferromagnetischem Material angebrachten Spule von der Permeabilität und somj. t auch von der magnetischen Sättigung des Kernes abhängig ist. Es ist weiter bekannt, eine bestimmte Magnetisierung eines Kernes hervorzurufen, indem der Kern magnetisch mit einem Dauermagnet gekoppelt wird.
Es ist auch bereits ein Magnetverstärker bekannt, bei dem Treibimpulse bewirken, dass der Arbeitspunkt des Kernes längs eines gesättigten Teiles oder eines ungesättigten Teiles seiner Hysteresisschleife verschoben wird, je nachdem ob Signale an die Eingangswicklung angelegt sind oder nicht. Ferner sind auch Magnetverstärker bekannt, bei denen eine Arbeitsstromquelle Impulse liefert und eine weitere Quelle elektromotorischer Kraft vorgesehen ist, die derart gepolt ist, dass sie dem normalen Stromverlust entgegenwirkt und der Kern während der Impulse jeweils entsättigt wird.
Gemäss der Erfindung wird die Induktanz einer auf einem solchen Kern aus ferromagnetischem Material angebrachten Spule dadurch geändert, dass der Kern magnetisch mit einem mit mindestens einer Wicklung versehenen Kern aus dauermagnetischem Material gekoppelt wird und Mittel vorgesehen sind, durch welche den Wicklungen eine regelbare Anzahl nach Wahl magnetisierender oder entmagnetisierender Impulse zugeführt wird, wobei die Amplitude und die Dauer jedes Impulses derart gewählt sind, dass der Impuls eine verhältnismässig geringe Änderung der Remanenz hervorruft.
Bei einer bestimmten Anzahl von Windungen der Wicklung auf dem dauermagnetischen Kern wird dazu die Amplitude des Stromimpulses einen bestimmten Minimalwert überschreiten müssen. Dieser Wert kann etwa 1 A betragen, aber ist selbstverständlich von der Grösse des Kernes und von der Anzahl von Windungen abhängig. Wenn die Impulsdauer nicht zu lang gewählt wird, z. B. in der Grössenordnung von 1 m/sec, kann erreicht werden, dass der Magnetisierungszustand des Kernes etwas geändert wird, wodurch auch die Induktanz der auf dem erstgenannten Kern angebrachten Spule um einen geringen Wert geändert wird. Eine grössere Induktanzänderung wird dadurch erzielt, dass der Wicklung des dauermagnetischen Kernes nacheinander eine Anzahl von Impulsen zugeführt wird.
Die Impulse können durch eine lange Leitung der in einiger Entfernung vom Impulsgeber angeordneten Wicklung zugeführt werden, so dass man eine Vorrichtung schaffen kann, durch welche die Abstimmung oder Regelung eines Empfangsgeräte für Rundfunk oder Fernsehen fernbedient werden kann.
Die Impulse können je für sich über einen von Hand betätigbaren Schalter zugeführt werden. Um
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schnellere Induktanzänderungen zu erzielen, ist es oft vorteilhafter, einen Impulsgenerator derart anzuwenden, dass nach der Betätigung eines Schalters eine Anzahl von Impulsen zugeführt wird, wobei jedoch diese Anzahl durch ein längeres oder kürzeres Schliessen des Schalters grösser bzw. kleiner gewählt werden kann.
Die Selbstinduktion erreicht ihren Maximalwert, wenn die Vormagnetisierung gering ist. Wenn eine zu grosse Anzahl von Impulsen der gleichen Polarität der Wicklung des dauermagnetischen Kernes zugeführt werden würde, könnte sich schliesslich die Richtung der Magnetisierung umkehren, worauf weitere Impulse die Selbstinduktion der erstgenannten Spule wieder verringern würden. Es ist daher gewünscht, eine selbsttätig wirksame Vorrichtung anzuwenden, wodurch bei einem bestimmten Wert der Selbstinduktion, die nahe dem Maximalwert liegt, eine weitere Zufuhr von Impulsen gleicher Polarität unmöglich gemacht wird. Statt dessen kann man auf dem dauermagnetischen Kern eine zusätzliche Wicklung anbringen, die gegenüber der Magnetisierung der ersten Wicklung eine Quermagnetisierung hervorruft, und durch zugeführte Impulse die Magnetisierung verringern.
Da es sich hier um eine Quermagnetisierung handelt, kann keine Umkehr der Magnetisierungsrichtung stattfinden. Die zusätzliche Wicklung braucht sich nicht an der Stelle der ersten Wicklung zu befinden, sondern kann auf einen andern Teil des Magnetkreises einwirken.
Die Impulse haben vorzugsweise gleiche Amplitude und der Einfluss auf die Induktanzänderung hängt von der Zeitdauer des Impulses ab. Um diesen Einfluss bei allen Impulsen gleich zu machen, werden die Impulse vorzugsweise durch die Entladung eines Kondensators erzeugt, der nach der Entladung stets auf denselben Wert aufgeladen wird. Als Impulsgenerator kann eine an sich bekannte Vorrichtung benutzt werden, wobei Kippschwingungen erzeugt werden und wobei ein Kondensator über eine gas-oder nichtgasgefüllte Entladungsröhre oder über einen Transistor entladen wird.
Es sei bemerkt, dass es an sich bekannt ist, einer Wicklung auf einem dauernd magnetisierbaren Kern Impulse zuzuführen. Der Magnetisierungszustand des Kernes ist dabei auch einstellbar und einer zweiten Wicklung werden Impulse entnommen, deren Stärke von dem Magnetisierungszustand abhängig ist. Jedoch von einer eigentlichen Induktanzänderung ist hiébei nicht die Rede.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen ringförmigen Kern, welcher magnetisch mit dem dauernd magnetisierten Kern 3 derart gekoppelt ist, dass der magnetische Kreis über einen Teil des Kernes 3 geschlossen ist.
Dabei wird im Kern 1 eine bestimmte Sättigung hervorgerufen. Die Induktanz der Spule 2 ist von dem Sättigungszustand des Kernes 1 abhängig. Der Magnet 3 trägt eine Wicklung 4, die an einen Impulsgenerator 5 angeschlossen ist.
Jeder Impuls-wird, wenn die Amplitude hinreichend hoch und die Dauer hinreichend lang ist, eine Änderung der Magnetisierung des Kernes 3 und somit auch der Sättigung des Kernes 1 herbeiführen.. Eine Anzahl aufeinanderfolgender Impulse ruft eine stufenweise Zu- oder Abnahme der Induktanz der Spule 2 hervor, je nachdem der remanente Magnetismus des Kernes 3 verringert oder vergrössert wird. Die Induktanz kann mit einem unveränderlichen Kondensator 24 einen Kreis bilden, dessen Resonanzfrequenz auf diese Weise stufenweise einstellbar gemacht ist.
Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Impulsen mit verschiedener Polarität. Die Vorrichtung wird durch eine an die Klemme 7 angeschlossene Gleichstromquelle gespeist. Mittels des Kommutators 8 kann die Polarität geändert werden. Der Kondensator 10 wird über einen Widerstand 9 aufgeladen. Beim Schliessen des Schalters 11 entlädt sich der Kondensator über die Wicklung 4. Zum Erzielen einer Dämpfung kann der Kreis noch einen Widerstand 12 enthalten. Wenn die Induktanz der zugehörigen Spule einen bestimmten Maximalwert erreicht hat, ist es erwünscht, die Zufuhr von Impulsen, welche diesen Wert weiter erhöhen würden, aufzuhalten. Im allgemeinen ist es zweckdienlich, die Vorrichtung, von der die Spule einen Teil bildet, mit einer sichtbaren Anzeige zu versehen, welche dies angibt.
Fig. 3 zeigt in einem Blockschaltbild eine Vorrichtung zur Fernbetätigung von z. B. einem Rundfunkoder Fernsehempfänger. Dabei bezeichnet 13 einen Generator, der eine regelmässige Reihe von gleichen Impulsen erzeugen kann. Es wird angenommen, dass 14 und 15 photoelektrische Zellen sind, bei deren
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lichten der Zelle 15 Impulse mit negativer Polarität erzeugt. Die Impulse werden durch die Leitungen 16 auf die Empfangsvorrichtung 18 übertragen, deren Teil 17 die veränderliche Induktivität enthält, mittels der die Steuerung erfolgt. Wenn ein bestimmter Maximalwert der Induktivität erreicht wird, wird über eine Leitung 22 ein Signal zurückgeführt, wodurch die Zufuhr von Impulsen gleicher Polarität aufhört.
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Fig. 4 zeigt in vereinfachter Form eine Regelvorrichtung, bei der die Erfindung angewandt wird. Die Vorrichtung 20 ist dabei der zu regelnde Gegenstand, dessen Zustand durch ein Messwerk 21 angedeutet wird. Dieses Messwerk führt, in Abhängigkeit von der Abweichung des Istwertes vom Sollwert ein positives oder negatives Regelsignal dem Impulsgeber 19 zu, der positive oder negative Signale aussendet. Das Messwerk misst periodisch oder kontinuierlich die sich verändernde Grösse, die in eine sich ändernde, elektrische Spannung umgewandelt wird. Solange die Abweichung der Grösse von dem gewünschten Wert innerhalb bestimmter Grenzen bleibt, werden keine Impulse erzeugt. Ist die Abweichung zu gross, so wird dies über die Leitung 23 dem Impulsgeber 19 mitgeteilt, wodurch dem Dauermagnet 3 Impulse zugeführt werden und die Induktanz der Spule 2 sich ändert.
Diese Spule ist derart mit der Vorrichtung 20 verbunden, dass die Abweichung der Zustandsgrösse verringert wird bis der Wert wieder innerhalb der gewünschen Grenzen liegt.
Es ist ersichtlich, dass, wenn auf dem Kern zwei Spulen angebracht sind, die gegenseitige Induktanz zwischen diesen zwei Spulen auch durch Änderung der Magnetisierung des Kernes geändert werden kann.
Die geschilderte Vorrichtung eignet sich zum Zählen von Impulsen. Ist z. B. eine Dezimalzählung erwünscht, so wird dafür gesorgt, dass von einem bestimmten Anfangszustand ausgehend, nach der Zufuhr von zehn Impulsen an die Wicklung 4, ein Rückschlagimpuls in der Vorrichtung 6 (s. Fig. l) erzeugt wird, wodurch die Magnetisierung wieder auf den Anfangswert zurückkehrt und ausserdem ein Impuls einer zweiten Zählvorrichtung zugeführt wird, die nach dem Empfang von zehn Impulsen in den Anfangszustand zurückkehrt und einen Impuls einer dritten Vorrichtung zuführt, usw. Die Zwischenwerte können mittels eines geeigneten Messwerkes für die Induktanz angezeigt werden.
Es ist selbstverständlich möglich, zwei gleiche Wicklungen auf dem dauermagnetischen Kern anzubringen, welche in entgegengesetztem Sinne magnetisierend wirken. In diesem Falle kann die Polarität der Impulse stets dieselbe sein, aber es muss von einer Wicklung auf die andere umgeschaltet werden.
Es kann auch ein mit dem Dauermagnet gekoppeltes Stück Ferrit in eine Wellenleitung eingefügt werden, um die magnetischen Eigenschaften des Ferrits mittels Impulsen stufenweise zu ändern, wodurch auch die Übertragungseigenschaften der Leitung geändert werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Einstellung der Induktanz mindestens einer auf einem Kern aus weichem, ferromagnetischem Material angebrachten Spule, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern magnetisch mit einem mit mindestens einer Wicklung versehenen Kern aus dauermagnetischem Material gekoppelt ist und dass Mittel vorgesehen sind, durch welche den Wicklungen eine regelbare Anzahl nach Wahl magnetisierender oder entmagnetisierender Impulse zugeführt wird, wobei die Amplitude und die Dauer jedes Impulses derart gewählt sind, dass jeder Impuls eine verhältnismässig geringe Änderung der Remanenz hervorruft.