DE1043393B - Elektronische Torschaltung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Torschaltung mit Gedächtniseigenschaften, welche durch verhältnismäßig kurze Impulse gesteuert werden kann.

Es ist bekannt, daß bestimmte Stoffe, z. B. Germanium-Silizium- oder Indium-Antimon-Kristalle, infolge eines sogenannten Hall-Effekts eigentümliche magnetoelektrische Übertragungseigenschaften aufweisen. Wenn eine Platte eines solchen Stoffes in ein Magnetfeld gebracht wird und quer und vorzugsweise ungefähr senkrecht zu diesem ein elektrischer Strom mit Hilfe von gegenüberstehenden Elektroden durch die Platte geschickt wird, tritt zwischen zwei weiteren Elektroden eine elektrische Spannung auf, wobei die Strecke zwischen letzteren Elektroden quer und vorzugsweise ungefähr senkrecht zum Magnetfeld und zur Strecke zwischen den beiden zuerst genannten Elektroden steht. Bestimmte Stoffe, z. B. Wismut oder Indium-Antimon, weisen einen anderen merkwürdigen Effekt, den sogenannten Magnetowiderstands- oder Gauß-Effekt auf. Wenn ein Magnetfeld quer zu einer Platte aus einem solchen Stoff angelegt und ein elektrischer Strom zwischen zwei gegenüberstehenden Elektroden quer zum Magnetfeld durch die Platte geschickt wird, so ändert sich der Widerstand zwischen diesen Elektroden mit dem Wert des Magnetfeldes. Die Intensität dieses Effektes nimmt bei abnehmender Temperatur zu, und von einem bestimmten Wert des Magnetfeldes an ist der Zusammenhang zwischen dem Widerstand der Platte und dem Magnetfeld nahezu linear.

Die Erfindung bezweckt, die beschriebenen Effekte zum Aufbau einer bequemen elektrischen Torschaltung zu benutzen, wobei durch die Anwendung der erwähnten magnetoelektrischen Übertragungseigenschäften in Verbindung mit einem weich-magnetischen Stoff mit beträchtlicher Remanenz die Torvorrichtung Gedächtnis- und gegebenenfalls Verstärkereigenschaften aufweist.

Die Torschaltung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen von wenigstens einer Steuerwicklung umgebenen Kern aus einem weichmagnetischen Stoff mit beträchtlicher Remanenz besitzt, ferner Mittel, durch welche eine mittels der erwähnten Steuerwicklung erzeugte remanente Induktion beseitigt werden kann, und wenigstens eine Platte aus einem Stoff mit magnetoelektrischen Übertragungseigenschaften und mit wenigstens einem Paar Elektroden versehen ist, die mit einem Klemmenpaar, über das Signale übertragen werden, gekoppelt und auf gegenüberstehenden Seitenflächen der Platte angebracht sind, und welche Platte in einem schmalen Luftspalt des erwähnten Kernes angebracht ist, derart, daß die Richtung eines gegebenenfalls auftretenden Elektronische Torschaltung

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 11. April 1956

Simon Duinker, Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

Magnetfeldes durch den Kern und die Platte quer zur Richtung von der einen nach der anderen Elektrode und zu den Hauptflächen der Platte steht, so daß die Übertragung eines elektrischen Signals über die Platte und zu dem erwähnten Klemmenpaar vom magnetischen Fluß durch den Kern und die Platte abhängig ist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Torvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 die Platte, den Eingangs- und den Ausgangskreis dieses Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Torvorrichtung,

Fig. 4 die Platte und den Erreger und den Ausgangskreis des zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 die Platte, den Eingangs- und den Ausgangskreis des dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 die Platte, den Eingangs- und den Ausgangskreis des vierten Ausführungsbeispiels,

Fig. 9 ein fünftes Ausführungsbeispiel, und

Fig. 10 die Platten, den Eingangs- und den Ausgangskreis des fünften Ausführungsbeispiels.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 besitzt einen Kern 1, V aus einem weich-magnetischen Stoff mit einer beträchtlichen Remanenz, z. B. aus Ferroxcube oder aus einem anderen weichen Ferrit mit Remanenz. Dieser Kern hat die Form eines zweiteiligen Ringes, dessen Teil 1 drei Quadranten und

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dessen Teil 1' etwa einen Quadrant des Ringes bilden, wobei zwischen den Teilen 1 und 1' ein schmaler Luftspalt verbleibt. Die Kontaktflächen der beiden Teile 1 und 1' miteinander und mit einer im Luftspalt angebrachten dünnen Platte 2 stehen ungefähr senkrecht zueinander, so daß die genaue Lage des Teiles 1' gegenüber dem Teil 1 und der Platte 2 durch Verschiebung längs der Trennoberfläche zwischen den Teilen 1 und 1' eingestellt werden kann und kein zusätzlicher Luftspalt zwischen diesen Teilen oder zwischen jedem dieser Teile und der Platte 2 verbleibt. Im Teil 1 ist ein Loch 3 vorgesehen, so daß er über einen Teil seiner Länge und in Richtung eines etwa auftretenden Magnetfeldes in zwei Zweige gleichen Querschnitts gespaltet ist. Die Zweige sind je von einer Löschwicklung 4 umgeben, so daß die beiden Zweige gleichzeitig und in entgegengesetzten Richtungen magnetisiert werden können. Folglich wird in den ringförmigen Kern ein scheinbarer zusätzlicher Luftspalt eingeführt, der eine etwaige remanente magnetische Induktion des ganzen Kerns nahezu beseitigt. Eine Steuerwicklung 5 umgibt den ganzen Querschnitt eines anderen Teiles des Kerns 1, 1'. Ein Strom durch diese Wicklung erzeugt ein Magnetfeld durch den ganzen Kern und, da dieser Kern aus einem Stoff mit beträchtlicher Remanenz besteht, verbleibt dann eine beträchtliche remanente magnetische Induktion im Kern und ein entsprechendes Feld durch den Luftspalt. Die Platte 2 ist aus einem Germaniumkristall geschliffen und weist somit einen sogenannten Hall-Effekt auf. Auf ihren Seiten sind zwei Elektrodenpaare O₁ 6' und 7, T angebracht (Fig. 2). Die Richtung von der Elektrode 6 nach der Elektrode 6' steht ungefähr senkrecht zur Richtung von der Elektrode 7 nach der Elektrode 7', und diese beiden Richtungen stehen ungefähr senkrecht zur Richtung eines durch die etwaige remanente magnetische Induktion des Kernes I₁ V erzeugten Magnetfeldes durch die Platte.

Die Elektroden 6 und 6' sind mit zwei Eingangsklemmen 9 und 9' und die Elektroden 7 und 7' mit zwei Ausgangsklemmen 10 und 10' verbunden. Die Wicklung 5 wird mit Steuerimpulsen einer Steuerimpulsquelle gespeist, und die Wicklung 4 ist an eine Löschimpulsquelle angeschlossen.

Wenn die Wicklung 5 einen Steuerimpuls empfängt, wird der Kern 1, 1' magnetisiert, so daß ein Magnetfeld durch die Platte 2 ungefähr senkrecht zur Richtung eines Eingangsstromes zwischen den Elektroden 6 und 6' erzeugt wird. Demzufolge entsteht zwischen den Klemmen 10 und 10' eine Spannung, die ungefähr proportional dem zwischen den Elektroden 6 und 6' fließenden Eingangsstrom ist. Solange die Platte 2 dem Einfluß des Magnetfeldes durch den Kern 1, 1' ausgesetzt ist, werden somit zwischen den Klemmen 9 und 9' angelegte Eingangssignale nach den Klemmen 10 und 10' übertragen. Da der Kern 1, 1' aus einem Stoff mit beträchtlicher Remanenz besteht, ist ein kurzer Steuerimpuls hinreichend, um die Übertragung zwischen den Klemmen 9, 9' und 10, 10' sicherzustellen. Dieser Kern spielt somit die Rolle eines Gedächtnisses, das sich erinnert, daß es einen Steuerimpuls empfangen hat. Die Erinnerung an diesen Steuerimpuls wird aber gelöscht, sobald der Wicklung 4 ein Löschimpuls bei obigen Vorzeichens oder sogar ein Wechselstromimpuls zugeführt wird. Dabei muß die Maximalamplitude des Löschimpulses groß genug sein, um die beiden Zweige des gespalteten Teiles des Kernes 1, 1' in entgegengesetzten Richtungen zu sättigen. Gegenüber der remanenten magnetischen Induktion des ganzen Kernes verhält sich somit dieser Teil des Kernes 1, 1' während des Löschimpulses wie ein verhältnismäßig breiter zusätzlicher Luftspalt, so daß das verbleibende Feld durch den Kern I₁ 1' und die Platte 2 stark abnimmt. Da die Platte 2 nicht mehr von einem merklichen Magnetfeld durchflossen wird, verliert sie ihre auf dem Hall-Effekt beruhenden Übertragungseigenschaften, so daß das an die Klemmen 9 und 9' gelegte Signal nicht

ίο mehr nach den Klemmen 10 und 10' übertragen wird.

Es könnte gegebenenfalls hinreichend sein, die

Wicklung 4 um nur einen der Zweige des gespalteten Teiles des Kernes I₁ 1' herumzuwickeln. Tatsächlich ist der magnetische Widerstand der Strecke über die beiden Zweige dieses Teiles viel kleiner als diejenige über den ganzen Kern, der auch einen wenn auch schmalen Luftspalt umfaßt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel, das gleichfalls einen Kern I₁ 1' aus einem

ao weich-magnetischen Stoff mit beträchtlicher Remanenz, eine Hall-Platte 2 und Wicklungen 4 und 5 so wie sie das erste Ausführungsbeispiel besitzt. Der Kern I₁ Y hat die gleiche Form wie derjenige des ersten Beispiels, und die Platte 2 ist gleichfalls in einem schmalen Luftspalt dieses Kernes angebracht, der mit einem Loch 3 versehen ist, durch welches die Wicklung 4 hindurch gewickelt ist. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind die Elektroden 6 und 6' der Hall-Platte jedoch direkt an die Klemmen einer Erregerstromquelle 8 angeschlossen, und die Eingangsklemmen 9 und 9' sind mit einer Eingangswicklung 11 verbunden, die auch den Kernl, 1' umgibt (Fig. 3). Ein Strom durch diese Wicklung bewirkt eine Änderung des magnetischen Flusses durch die HaIl-Platte 2, und die Ausgangsspannung an den Ausgangsklemmen 10 und 10' ändert sich entsprechend dieser Fluß änderung.

Diese Wirkungsweise ist möglich, solange der Kern I₁ 1' durch die Steuerimpulse nicht in einen Sättigungsbereich gebracht wird und solange er in dem durch die Amperewindungszahl des Steuerimpulses bedingten Arbeitspunkt eine beträchtliche Permeabilität aufweist.

Das dritte Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 ist eine sogenannte »Gyratorx-Torschaltung, d. h., daß eine Übertragung in einer bestimmten Richtung, z. B. in Fig. 6 von links nach rechts, über die Hall-Platte 2 mittels einer ersten Wicklung 5 herbeigeführt werden kann, welche Steuerimpulse von einer ersten Steuerimpulsquelle empfängt, während die Impulse einer zweiten Steuerimpulsquelle einer zweiten Steuerwicklung 5' zugeführt werden und eine Übertragung in umgekehrter Richtung herbeiführen. Ferner besitzt die Torschaltung eine Löschwicklung 4, die durch ein Loch 3 eines gespalteten Teiles 1 des Kernes I₁ 1' hindurch gewickelt ist. Der Kern 1, 1' besteht aus einem halbringförmigen Teil 1, in dem das Loch 3 vorgesehen ist, und aus einem stabförmigen Teil 1', dessen Enden den Endflächen des halben Ringes 1 gegenüberliegen. Die Hall-Platte 2 ist zwischen einer Endfläche des halben Ringes 1 und einer Seitenfläche des entsprechenden Endes des stabförmigen Teiles 1' angebracht, wobei diese Endfläche des halben Ringes 1 um die Stärke der Platte 2 abgeschliffen ist, so daß praktisch keine Luftspalte zwischen den Kontaktflächen der Teile 1 und 1' und der Hall-Platte 2 verbleiben. Die Hall-Platte 2 ist mit zwei Elektrodenpaaren 6, 6' und 7, T gleicher Oberfläche versehen, die derart angebracht sind, daß die Strecken zwischen den Elektroden jedes Elektrodenpaares ein-

ander gleich sind und daß die Richtungen von einer Elektrode zur anderen jedes Elektrodenpaares senkrecht zueinander und zur Richtung eines gegebenenfalls durch den Luftspalt des Kernes 1, 1' auftretenden Magnetfeldes stehen. Das die Elektroden 6, 6' und 7, T enthaltende Netzwerk besitzt ferner noch zwei Widerstände 12 und 12', durch welche die Elektroden 6 und 6' mit den Elektroden 7 und 7' verbunden sind. Die Hall-Platte 2 ist viereckig, und die Widerstände 12 und 12' sind einander gleich.

Bei Abwesenheit eines magnetischen Flusses durch die Hall-Platte bildet letztere ein passives Element im Netzwerk zwischen den Klemmenpaaren 9, 9' und 10, 10'. Unter diesen Verhältnissen kann eine Übertragung sowohl in einer als auch in der anderen Richtung über dieses Netzwerk erfolgen, wobei die Widerstände 12 und 12' und die Widerstände der Strecken zwischen den Elektroden der Platte 2 eine Abschwächung des übertragenen Signals herbeiführen. Ein Fluß einer bestimmten Richtung kann mittels eines kurzen Steuerimpulses durch die Wicklung 5 erzeugt werden, während ein Fluß entgegengesetzter Richtung mittels eines Steuerimpulses gleichen Vorzeichens durch die Wicklung 5' herbeigeführt werden kann. Die Widerstände 12 und 12' haben einen solchen Wert, daß das Vorhandensein eines magnetischen Flusses durch die Platte 2 die Übertragung in einer bestimmten Richtung, z. B. von links nach rechts, um etwa 6 db verbessert und die Übertragung in der entgegengesetzten Richtung praktisch unterdrückt. Dies ist auf den Umstand zurückzuführen, daß die Übertragung infolge des Hall-Effektes in der ersten Richtung gleichphasig mit der Übertragung über die Widerstände 12 und 12' ist, während in der zweiten Richtung die Übertragung infolge des Hall-Effektes der Übertragung über diese Widerstände entgegenwirkt.

Dieremanente magnetische Induktion des Kernes 1,1' kann mittels eines an die Löschwicklung 4 gelegten Löschimpulses, ungefähr beseitigt werden. Ferner könnte man naturgemäß hur eine Steuerwicklung benutzen und die Richtung der Übertragung dadurch ändern, daß dieser Wicklung Steuerimpulse entgegengesetzter Vorzeichen zugeführt werden.

Die oben beschriebene Torschaltung ist einem Umschalter gleichwertig, durch den eine Übertragung in der einen oder in der anderen Richtung verhütet werden kann, wobei dieser Schalter mittels kurzer Steueroder Löschimpulse in die eine oder in die andere seiner Einstellagen oder in seine Rückstellage umgeschaltet werden kann und in der gewählten Lage bleibt, bis er einen neuen Steuer- oder Löschimpuls empfängt. Ein neuer Steuerimpuls, der einen magnetischen Fluß gleicher Richtung wie der vorhergehende Steuerimpuls erzeugt, oder ein zweiter oder weiterer Löschimpuls bleibt jedoch ohne Auswirkung auf die Torvorrichtung.

Die Fig. 7 und 8 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel, welches eine sogenannte »oder«-Torschaltung bildet. Mittels einer ersten, auf einem Kern 1, 1' aus einem weich-magnetischen Stoff mit beträchtlicher Remanenz angebrachten, an eine erste Steuerimpulsquelle angeschlossene Steuerwicklung 5, kann ein magnetischer Fluß durch den Kern 1, 1' erzeugt werden, so daß eine Übertragung von den Klemmen 9, 9' nach den Ausgangsklemmen 10., 10' erfolgt. Auf dem Kern 1, 1' ist eine zweite Steuerwicklung 5' angebracht. Diese Wicklung ist an eine zweite Steuerimpulsquelle angeschlossen, so daß eine Übertragung von den Klemmen 9, 9' nach den Klemmen 10, 10' dadurch herbeigeführt werden kann. Der Teil 1 des Kernes 1, 1' ist ferner mit zwei Löchern 3 und 3' versehen, durch welche zwei Löschwicklungen 4 bzw. 4' hindurch gewickelt sind. Der Kern 1, Y besteht aus zwei L-förmigen Teilen 1 und 1'. Der Teil 1' hat kürzere Schenkel als der Teil 1, so daß die Kontaktflächen der beiden Teile bzw. die Kontaktflächen dieser Teile mit einer zwischen ihnen angebrachten Platte senkrecht zueinander stehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß zwischen den Kontaktflächen der beiden Kernteile 1 und 1' miteinander und mit den Hauptflächen der Platte praktisch keine Luftspalte verbleiben.

Die Platte könnte eine Hall-Platte mit zwei auf die in Fig. 2 dargestellte Weise geschalteten Elektrodenpaaren sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Hall-Platte jedoch durch eine Platte 13 ersetzt, die aus einem Stoff, z. B. Wismut oder einer Indium-Antimon-Legierung, besteht, welcher einen wesentlichen sogenannten Magnetowiderstands- oder Gauß-Effekt aufweist. Die Platte 13 ist mit einem Elektrodenpaar 14, 14' versehen und liegt in einer elektrischen Brückenschaltung, welche in Fig. 8 dargestellt ist. Die Brückenschaltung nach Fig. 8 enthält die Impedanz der Platte 13 zwischen den Elektroden 14 und 14' und weitere Widerstände 15, 16 und 17. Zwei einander diametral gegenüberliegende Punkte der Brücke sind über eine Erregerstromquelle 8 mit den Eingangsklemmen 9 und 9' verbunden, während die beiden anderen einander diametral gegenüberliegenden Punkte der Brücke mit den Ausgangsklemmen 10 und 10' verbunden sind.

Bei Abwesenheit eines magnetischen Flusses durch die Platte 13 ist die elektrische Brücke ungefähr im Gleichgewicht, so daß zwischen den Klemmenpaaren 9, 9' und 10, 10' praktisch keine Übertragung erfolgt. Wird aber ein magnetischer Fluß durch den Kern 1, 1' und durch die Platte 13 mittels eines Steuerimpulses erzeugt, so kann ein an die Klemmen 9, 9' gelegtes Signal infolge der Störung des Gleichgewichtszustandes der Brücke nach den Klemmen 10, 10' übertragen werden. Der Widerstand der Platte 13 zwischen den Klemmen 14, 14' nimmt mit dem magnetischen Fluß zu, wodurch die erwähnte Störung des Gleichgewichtszustandes der Brücke herbeigeführt wird. Diese Widerstandszunahme ist bei größerer Feldstärke der Feldstärke des magnetischen Flusses proportional und ist ferner beträchtlich größer bei niedriger Temperatur als bei Zimmertemperatur. Es ist daher vorteilhaft, den Kern 1, 1' mit den Wicklungen 5, 5' und 4, 4' und mit der Platte 13 in einem Thermostat anzubringen und auf einer niedrigen Temperatur, z. B. auf der Temperatur der flüssigen Luft, zu halten. Auf diese Weise kann man eine gute Übertragung erzielen und eine oder mehrere Verstärkerstufen sparen.

Der Magnetowiderstands- oder Gauß-Effekt ist am stärksten, wenn die Richtung des^ magnetischen Flusses senkrecht zu den Hauptflächen der Platte 13 und somit auch zur Richtung von einer der Elektroden 14 und 14' nach der anderen steht, und er ist von einer Umkehrung der Richtung dieses magnetischen Flusses praktisch unabhängig.

Die nutzbare Ausgangsleistung einer Platte mit einem Magnetowiderstands-Effekt ist proportional der durch die Erregerstromquelle gelieferten Gleichstromleistung, welche deshalb unter Berücksichtigung der höchstzulässigen Verlustleistung der Platte möglichst groß gewählt wird. Die Klemmen 9, 9' werden daher mit einer Signalquelle geringen Gleichstromwiderstandes, ζ. B. mit der Sekundärwicklung eines Trans-

formators verbunden. In einer Abart dieses Ausführungsbeispiels ist die Erfegerstromquelle 8 direkt mit der elektrischen Brückenschaltung verbunden, wobei die Eingangsklemmen 9, 9' mit einer Eingangswicklung, wie der Wicklung 11 des Beispiels von Fig. 3, verbunden sind. Die Eingangsleistung bewirkt somit Änderungen des magnetischen Flusses durch die Platte 13 und entsprechende Änderungen des Widerstandes dieser Platte.

Der einen oder der anderen der Steuerwicklungen 5 und 5' zugeführte Steuerimpulse beliebigen Vorzeichens können daher eine Übertragung von den Klemmen 9, 9' nach den Klemmen 10, 10' herbeiführen, während der einen oder der anderen der Löschwicklungen 4 und 4' zugeführte Löschimpulse diese Übertragung durch magnetische Sättigung eines der gespalteten Teile des Kernteiles unterdrücken können.

In jedem der bisher beschriebenen Ausführungsbeippiele könnte eine zweite Platte 2' oder 13' zwischen den Kernteilen 1 und 1' angebracht werden, wie in den Fig. 1 und 7 gestrichelt dargestellt. Die Strecken zwischen den Elektroden entsprechender Elektrodenpaare dieser Platten würden dann miteinander in Reihe geschaltet werden.

Die Fig. 9 und 10 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel, in welchem die Torschaltung eine »und«- Schaltung bildet. Dieses Ausführungsbeispiel besitzt j-wei Dreischenkelkerne 20, 20', 20" und 21, 21', 21" und zwei Hall-Platten 2 und 22. Der Teil 20 bzw. 21 jedes dieser Kerne ist L-förmig und mit zwei Löchern 3 und 3' versehen, durch welche eine Löschwicklung 4 bzw. 4' hindurch gewickelt ist. Der Teil 20' bzw. 21' jedes Kernes stellt den Mittelschenkel dieses Kernes dar. Er ist kleiner als der Teil 20 bzw. 21 und gleichfalls L-förmig, so daß eine seiner Endflächen gegen die innere Seitenfläche eines Endes des Teiles 20 bzw. 21 anliegt, während seine andere Endfläche der inneren Seitenfläche des anderen Zweiges des Teiles 20 bzw. 21 gegenübersteht und die Hall-Platte 2 bzw. 22 zwischen dieser Endfläche und dieser inneren Seitenfläche angebracht ist. Da die Endflächen der Teile 20' bzw. 21' und die Innenflächen der Teile 20 bzw. 21 senkrecht zueinander stehen, wird erreicht, daß zwischen diesen Teilen und den Hauptflächen der entsprechenden Hall-Platte keine Luftspalte verbleiben. Der dritte Teil 20" bzw. 21" jedes Kernes ist auch L-förmig und ungefähr von gleicher Größe wie der entsprechende Teil 20' oder 21'. Die Endflächen dieser dritten Teile 20" und 21" Hegen gegen die äußere Seitenfläche der entsprechenden Teile 20' bzw. 21' und gegen die innere Seitenfläche des Endes des Zweiges des Teiles 20 bzw. 21 an, in welchem die Löcher 3 bzw. 3' angebracht sind. Da die Kontaktflächen der Teile 20 und 20' bzw. 21 und 21' mit dem dritten Teil 20" bzw. 21" senkrecht zueinander stehen, wird erreicht, daß zwischen dem Teil 20" bzw. 21" und den beiden anderen Teilen des entsprechenden Kernes praktisch keine Luftspalte verbleiben. Eine Steuerwicklung 5 bzw. 5' ist 'auf dem Mittelschenkel des Kernes 20, 20', 20" bzw. 21, 21', 21" angebracht. Die Löcher 3 bzw. 3' mit den Wicklungen 4 bzw. 4' liegen beiderseits der Hall-Platte 2 oder 22 und in einem Abschnitt des Teiles 20 oder 21 des entsprechenden Kernes, der zwischen dem linken bzw. rechten xVußenschenkel und dem Mittelschenkel dieses Kernes liegt.

Die Wicklungen 5 und 5' sind mit zwei verschiedenen Steuerimpulsquellen verbunden. Die Löschwickkingen 4 der beiden Kerne sind miteinander in Reihe geschaltet und mit einer ersten Löschimpulsquelle verbunden, während die Löschwicklungen 4' gleichfalls miteinander in Reihe geschaltet und mit einer zweiten Löschimpulsquelle verbunden sind.

Die beiden Hall-Platten 2 und 22 sind miteinander in Kaskade geschaltet. Die Platte 2 ist mit zwei Elektrodenpäaren 6, 6' und 7, T versehen, die auf die in Fig. 2 dargestellte Weise geschaltet sind. Die Platte 22 ist gleichfalls mit zwei Elektrodenpaaren 26, 26' und 27, 27' versehen. Die Elektroden 26 und 26' sind mit den Ausgangsklemmen 10 und 10' des Netzwerkes

ίο der Hall-Platte 2 verbunden, während die Elektroden 27 und 27' mit den Ausgangsklemmen 30 und 30' der Torvorrichtung verbunden sind.

Eine Übertragung eines an die Eingangsklemmen 9 und 9' gelegten Signals nach den Ausgangsklemmen 30 und 30' ist nur niöglich, wenn die beiden Hall-Platten 2 und 22 der Einwirkung eines magnetischen Flusses ausgesetzt sind. Wenn nur die Platte 2 einem solchen Fluß ausgesetzt ist, wird das Signal allerdings auf die Klemmen 10 und 10' übertragen, kann aber die

ao Ausgangsklemmen 30 und 30' doch nicht erreichen, da an der Platte 2 keine Hall-Spannung auftritt. Umgekehrt kann das Signal die Klemmen 30 und 30' auch nicht erreichen, wenn nur die Platte 22 der Einwirkung eines magnetischen Flusses ausgesetzt ist, da das Signal nicht durch die Platte2 nach den Klemmen 10, 10' übertragen wird. Um die Übertragungsbedingungen zu erfüllen, ist es somit notwendig, einen Steuerimpuls der Steuerwicklung 5 und einen Steuerimpuls der Steuerwicklung 5' zuzuführen. Diese beiden Impulse können beliebig aufeinanderfolgen, und jeder Kern, dessen Steuerwickluag einen Inipuls empfangen hat, behält seine remanente magnetische Induktion, so daß zwischen den Impulsen eine beliebige Zeit verlaufen kann. Wenn die beiden Kerne eine remanente magnetische Induktion aufweisen, sind gleichfalls zwei verschiedene Impulse notwendig, um die Übertragung von den Klemmen 9, 9' nach den Klemmen 30, 30' zu unterbrechen. Wenn ein erster Löschimpuls an die Löschwicklungen 4 gelegt wird, so stellt der entsprechende gespaltete Teil des oberen linken Seitenzweiges jedes Kernes einen scheinbaren Luftspalt dar, so daß der magnetische Fluß durch den linken Außenschenkel jedes K-ernes unterbrochen wird. Ein magnetischer Fluß fließt aber nach wie vor durch den rechten Außenschenkel jedes Kernes, so daß die Feldstärke des magnetischen Flusses durch jede Platte 2 oder 22 nur herabgesetzt, aber nicht praktisch beseitigt wird. Da die Kerne aus einem weich-magnetischen Stoff mit •rechteckiger Hystereseschleife bestehen, beträgt die Herabsetzung des magnetischen Flusses durch jede Platte nur wenige Prozent, so daß die Übertragung von den Klemmen 9, 9' nach den Klemmen 30, 30' aufrechterhalten bleibt. Wird daraufhin ein Löschimpuls durch die anderen Löschwicklungen 4' geschickt, so wird der Magnetkreis über den Mittelschenkel jedes Kernes praktisch völlig unterbrochen, so daß die remanente magnetische Induktion in jedem Kern nahezu beseitigt wird und keine Übertragung mehr von den Klemmen 9, 9' nach den Klemmen 30, 30' erfolgen kann.

Die Reihenfolge der an die Steuerwicklungen 5 und 5'gelegten Steuerimpulse ist nicht wichtig, und ein zweiter oder weiterer Steuerimpuls, der an eine Wicklung gelegt wird, die nach dem letzten Löschimpuls schon einen Steuerimpuls gleichen Vorzeichens empfangen hat, ist ohne jede Auswirkung. Gleichfalls ist die Reihenfolge der den Löschwicklungen 4 und 4' zugeführten Löschimpulse nicht wichtig, und ein solcher Impuls kann nur eine Auswirkung haben, wenn nach Ablauf des letzten Steuerimpulses noch kein Lösch-

impuls an diese Wicklungen gelegt wurde. Um eine Übertragung zwischen den Eingangs- und Ausgangsklemmen herbeizuführen, ist es somit notwendig, wenigstens einen Steuerimpuls an die Wicklung 5 und wenigstens einen Steuerimpuls an die Wicklung 5' zuzuführen, und zur Unterbrechung einer Übertragung ist es ebenfalls notwendig, wenigstens einen Löschimpuls an die Wicklungen 4 und wenigstens einen Löschimpuls an die Wicklungen 4' zu legen. Wenn zwischen den beiden Steuerimpulsen ein Löschimpuls z. B. an die Wicklungen 4 gelegt wird, so wird durch den zweiten Steuerimpuls einer der Kerne, z. B. der Kern 21, 21', 21", magnetisiert, während nur die Hälfte des anderen Kernes noch magnetisiert ist. Der zweite Steuerimpuls ermöglicht trotzdem eine Übertragung, aber ein einziger an die Wicklungen 4' gelegter Löschimpuls ist dann hinreichend für eine Unterbrechung dieser Übertragung. Dabei bleibt die linke Hälfte des Kernes 21, 21', 21" schließlich magnetisiert, bis den Wicklungen 4 ein neuer Löschimpuls zugeführt wird. Zum Löschen des zuletzt empfangenen Steuerimpulses sind somit immer zwei verschiedene Löschimpulse notwendig.

Ausgehend vom Ausführungsbeispiel der Fig. 7 und 8, kann natürlich eine Torschaltung mit drei oder mehr alternativen Übertragungsbedingungen dadurch aufgebaut werden, daß auf dem Kern 1, V drei oder mehr Steuerwicklungen und gegebenenfalls drei oder mehr Löschwicklungen angebracht werden. Ausgehend vom Ausführungsbeispiel der Fig. 9 und 10, kann gleichfalls eine Torschaltung mit drei oder mehr notwendigen Übertragungsbedingungen aufgebaut werden. Zum Beispiel würde eine Schaltung mit drei notwendigen Bedingungen aus drei Vierschenkelkernen, drei in Kaskade geschalteten Platten mit magnetoelektrischen Übertragungseigenschaften, drei Steuerwicklungen und drei Gruppen von je drei Löschwicklungen bestehen können.

Die Grenzfrequenz, bei der eine Übertragung infolge des> Hall-Effektes noch erfolgt, ist z. B. für Germanium von der Größenordnung von 10¹⁰ Per./ Sek., während die magnetische Widerstandsänderung von Wismut bei einer Frequenz von etwa 0,3 · IO¹⁰ Per ./Sek. auf die Hälfte abnimmt. Die Torschaltungen nach der Erfindung vermögen daher verhältnismäßig hohe Frequenzen zu übertragen und gegebenenfalls zu verstärken.

Die beschriebenen Torschaltungen besitzen die kombinierten Eigenschaften eines Gedächtnisses und eines Schalters und bewirken außerdem, mit Ausnahme des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 5 und 6, eine gewisse Verstärkung des übertragenen Signals. Sie sind in allen Fällen anwendbar, in denen diese kombinierten Eigenschaften nützlich sein können, insbesondere in Steuer-, Prüf- und anderen selbsttätigen Anlagen und in Rechenmaschinen. Dabei sind die Eingangssignale meist Impulse, die wohl oder nicht übertragen werden müssen, und die Steuer- und Löschimpulsquellen werden häufig durch zentrale Quellen sogenannter Mutterimpulse Zeitimpulse gebildet, d. h. von Quellen, die mit vorbestimmten Zeitintervallen Impulse gleichfalls bestimmter Länge, Polarität und Amplitude liefern.

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Elektronische Torschaltung, die durch verhältnismäßig kurze Impulse steuerbar ist und die Gedächtniseigenschaften aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen von wenigstens einer Steuerwicklung umgebenden Kern aus einem weichmagnetischen Stoff mit wesentlicher Remanenz besitzt, ferner Mittel, durch welche eine mittels der erwähnten Steuerwicklung erzeugte remanente Induktion beseitigt werden kann, und wenigstens eine Platte aus einem Stoff mit magnetoelektrischen Übertragungseigenschaften, die mit wenigstens einem Paar Elektroden versehen ist, die mit einem Klemmenpaar, über das Signale übertragen werden, gekoppelt und auf gegenüberstehenden Seitenflächen der Platte angebracht sind, und welche Platte in einem schmalen Luftspalt des erwähnten Kernes angebracht ist, derart, daß die Richtung eines gegebenenfalls auftretenden Magnetfeldes durch den Kern und die Platte quer zur Richtung von der einen nach der anderen Elektrode und zu den Hauptflächen der Platte steht, so daß die Übertragung eines elektrischen Signals über die Platte und zu dem erwähnten Klemmenpaar vom magnetischen Fluß durch den Kern und die Platte abhängig ist.

2. Torvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Mittel zur Beseitigung der remanenten Induktion wenigstens eine Löschwirkung besitzen, welche derart angebracht ist, daß ein durch diese Wicklung geschickter Stromimpuls eine stellenweise Sättigung des Kernes verursacht und dadurch einen scheinbaren, verhältnismäßig breiten zusätzlichen Luftspalt in den Kern einführt.

3. Torvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegebenenfalls zu übertragendes elektrisches Signal an eine den erwähnten Kern umgebende Eingangswicklung gelegt wird, um das Magnetfeld durch die erwähnte Platte entsprechend zu ändern, und daß ein elektrischer Erregungsstrom quer zur Richtung des Magnetfeldes durch die Platte geschickt wird, so daß das Signal bei Anwesenheit eines polarisierenden Magnetfeldes wohl und bei Abwesenheit eines solchen Magnetfeldes nicht nach dem erwähnten Klemmenpaar übertragen wird.

4. Torvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Kern in dem mittels der erwähnten Steuerwicklung eingestellten Arbeitspunkt eine beträchtliche Permeabilität aufweist.

5. Torvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Platte in einem quer zu ihren Hauptflächen gegebenenfalls auftretenden Magnetfeld einen Hall-Effekt aufweist und mit einem zweiten auf ihren Seitenflächen angebrachten Elektrodenpaar versehen ist, wobei die Richtung von der einen nach der anderen dieser Elektroden quer zur Richtung von der einen nach der anderen Elektrode des zuerst genannten Elektrodenpaares steht.

6. Torvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegebenenfalls zu übertragendes elektrisches Signal den Elektroden des zweiten Elektrodenpaares zugeführt wird, so daß es bei Vorhandensein eines Magnetfeldes durch den Kern und die Platte wohl und bei Abwesenheit eines solchen Feldes nicht nach dem erwähnten Klemmenpaar übertragen wird.

7. Torvorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte elektrische Erregungsstrom den Elektroden des zweiten Elektrodenpaares zugeführt wird.

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8. Torvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Elektrode des ersten Elektrodenpaares über einen ersten Widerstand mit einer ersten Elektrode des zweiten Elektrodenpaares und die zweite Elektrode des ersten Elektrodenpaares über einen zweiten Widerstand mit der zweiten Elektrode des zweiten Elektrodenpaares verbunden ist und daß das zweite Elektrodenpaar mit einem zweiten Klemmenpaar gekoppelt ist und die Werte der Widerstände derart gewählt sind, daß bei Vorhandensein eines Magnetfeldes bestimmter Richtung durch den Kern und die Platte eine Signalübertragung nur vom ersten nach dem zweiten Klemmenpaar erfolgt, und daß bei Vorhandensein eines Magnetfeldes entgegengesetzter Richtung eine Signalübertragung nur vom zweiten nach dem ersten Klemmenpaar erfolgt.

9. Torvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Platte mit den darauf angebrachten Elektrodenpaaren in bezug auf zwei zwischen den Elektroden und senkrecht zu den Hauptflächen der Platte stehenden Ebenen symmetrisch ist, so daß die Längs- und Querimpedanzen des dadurch gebildeten Vierpols paarweise einander gleich sind und der erste und der zweite Widerstand denselben Wert haben.

10. Torvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffende Platte viereckig ist und die vier erwähnten Elektroden gleiche Abmessungen haben und symmetrisch angebracht sind.

11. Torvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der betreffende Kern aus einem Material mit rechteckiger Hystereseschleife besteht.

12. Torschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der betreffende Kern aus Ferrit besteht.

13. Torvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffende Platte in einem polarisierenden Magnetfeld einen Magnetowiderstands-Effekt aufweist und daß ein Erregungsstrom dem erwähnten Elektrodenpaar zugeführt wird, so daß das erwähnte Signal bei Vorhandensein des erwähnten Magnetfeldes wohl und bei Abwesenheit desselben nicht nach dem erwähnten Klemmenpaar übertragen wird.

14. Torvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein wohl oder nicht zu übertragendes elektrisches Signal dem betreffenden Erregungsstrom überlagert wird.

15. Torvorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Erregungsstrom den Elektroden des erwähnten Elektrodenpaares zugeführt wird.

16. Torvorrichtung nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke zwischen den Elektroden des erwähnten Elektrodenpaares einen Zweig einer drei weitere Impedanzen umfassenden elektrischen Brücke bildet, welche über eine Diagonale mit einem Erregungsstrom gespeist wird, währenddem die erwähnten Ausgangsklemmen mit dem anderen Diagonalkreis der Brücke verbunden sind, derart, daß eine verhältnismäßig kleine Widerstandsänderung der erwähnten Strecke den Gleichgewichtszustand der Brücke stört und eine verhältnismäßig hohe Spannung am betreffenden Klemmenpaar herbeiführt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 926 885.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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