DE1081114B

DE1081114B - Regeleinrichtung mit magnetfeldveraenderlichen Widerstaenden in Brueckenschaltung

Info

Publication number: DE1081114B
Application number: DES51862A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilhelm Kafka
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1954-03-25
Filing date: 1957-01-09
Publication date: 1960-05-05

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausgestaltung einer Regeleinrichtung nach Patentanmeldung S 38329 VIIIb/21c mit einem Sollwerteinsteller. Die Anordnung nach der Hauptpatentanmeldung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung mit elektrisch gesteuertem Verstärker, bei der auf einen magnetfeldabhängigen Widerstand ein von dem Istwert einer Regelgröße hergeleitetes Magnetfeld einwirkt und ein weiterer magnetisch beeinflußbarer Halbleiterwiderstand vorgesehen ist, der von einer von einem Dauermagnet in an sich bekannter Weise als Sollwert abgeleiteten magnetischen Wirkung beeinflußt ist, wobei beide Halbleiterwiderstände von der gleichen Spannungsquelle gespeist sind und von den über sie fließenden Strömen die Steuerwirkung für den Verstärker abgeleitet wird. Die beiden Halbleiterwiderstände können zwei Zweige einer Brückenschaltung bilden, in der sie an der gleichen Spannungsquelle liegen, wobei zwischen ihnen der Diagonalzweig angeschlossen ist mit einem elektrischen Glied zur Steuerung des Verstärkers.

Die Erfindung stellt eine Weiterbildung dieser Einrichtung dar, und zwar zu dem Zwecke, eine einfache Sollwerteinstellung bei weiterer Verminderung der Störeinflüsse zu erzielen. Erreicht wird dies gemäß der Erfindung dadurch, daß alle vier Brückenzweige aus Halbleiterwiderständen bestehen, die allein oder zusätzlich von konstanten Magnetfeldern, vorzugsweise von Permanentmagneten beeinflußt werden. Zweckmäßig wird ein gemeinsamer Permanentmagnet mit mehreren magnetischen Pfaden für die vier Halbleiterwiderstände vorgesehen. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Sollwerteinstellung durch Veränderung der Magnetfelder eines oder mehrerer dieser Halbleiterwiderstände, z. B. durch mechanische Verschiebung der magnetischen Pfade eines Permanentmagnetsystems, bewirkt.

Die Erfindung sei an Hand der Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 bis 6 erläutert.

Zum besseren Verständnis sei in Fig. 1 nochmals die Fig. 2 der Hauptpatentanmeldung wiedergegeben. Hierin sind 6' und 9' die beiden Halbleiterwiderstände, die den Istwert und den Sollwert bilden. 17 und 18 bezeichnen konstante Widerstände. 10' und 11' stellen die Einspeispunkte der Hilfsspannung dar, während die Brückendiagonale die Regelabweichung liefert und an die Wicklung 19 eines Verstärkers angeschlossen ist.

Fig. 2 zeigt eine Brückenschaltung gemäß der Erfindung, bei der alle vier Brückenzweige aus feldveränderlichen Widerständen bestehen und von einem konstanten Magnetfeld, hier vom Feld der Permanentmagnete 34, 35, 36 und 37, allein oder zusätzlich beeinflußt werden. Die Halbleiterwiderstände 6' und 9' Regeleinrichtung

mit magnetfeldveränderlidien

Widerständen in^; Brückenschaltung

Zusatz zur Patentanmeldung S 38329 VIIIb /21c
,(Auslegesdirift 1074715).

Anmielder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktienges ells chaf t,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-Von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Wilhelm Kafka,

Tennenlohe-Turmberg über Erlangen,

ist als Erfinder genannt worden

werden außerdem von gegerusinnig geschalteten Steuerwicklungen 20 und 21, die vom Iststrom durchflossen werden, erregt. 17 und 18 sind hier Halbleiterwiderstände, deren Werte zur Einstellung des Sollwertes durch Vergrößern des den einen und Verkleinern des den anderen Widerstand enthaltenden Luftspaltes verändert werden können. Herrscht auf der Seite der durch die Regelgröße gegensjnnig beeinflußten Widerstände dasselbe Widerstandsverhältnis, so ist die Brücke im Gleichgewicht. Zum genauen Abgleich der Brücke ist ein veränderbarer Zusatzwiderstand 38 vorgesehen. Man kann die Einstellung der Brücke dadurch erleichtern, daß ein oder mehrere Brückenzweige mit verstellbarem Zusatzwiderstand versehen werden und außerdem die Luftspalte der einzelnen magnetischen Kreise verstellbar oder durch magnetische Nebenwege überbrückbar sind.

In Fig. 3 und 4 ist ein Schnitt .und eine Draufsicht auf eine Anordnung dargestellt, die es gestattet, den Sollwert auf einfache Weise zu verändern. Die magnetischen Pfade für die Widerstände 6' und 9' werden hierbei durch einen festen Dreischenkelkern 27 mit einem Permanentmagnet 26 als Mittelschenkel gebildet, während die zur Beeinflussung der Widerstände 17 und 18 vorgesehenen Magnetkreise 28 zweischenkelig ausgeführt sind. Dadurch, daß beide Teile rechtwinklig gekreuzt sind, bekommt die Anordnung

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einen gemeinsamen permanenterregten Mittelschenkel. Wie man erkennen kann, beeinflußt das Feld des Permanentmagnets 26 alle in den Luftspalten der magnetischen Pfade 22 bis 25 liegenden Halbleiterwiderstände 6', 9' 17 und 18. Durch Parallelverschiebung des Dreischenkelkernes 27 wird eine Vergrößerung des den einen und eine Verkleinerung des den anderen Widerstand enthaltenden Luftspaltes bewirkt, wodurch sich das Magnetfeld ändert und das gewünschte Sollwertverhältnis der Widerstände einstellen läßt. Die Verstellung erfolgt zweckmäßig durch Drehen der Schraube 29.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Sollwerteinstellers ist in Fig. 5 in einem Schnitt und in Fig. 6 in einer Draufsicht dargestellt. Hierin ist 26 der Permanentmagnet, 30 und 31 sind die Magnetkreise mit den Widerständen 17 und 18 und parallel dazu die Magnetkreise 32 und 33, die die Widerstände 6' und 9' enthalten. Die Anordnung ist so getroffen, daß durch Längsverschiebung des U-förmigen Teiles mit den Schenkeln 40 und 41 die Luftspalte mit den Widerständen 17 und 18 gegensinnig verändert werden. Die feine Justierung der magnetischen Kreise 32 und 33, von deren Fluß die Widerstände 6' und 9' erregt werden, kann auf gleiche Art, durch Abstandsänderung der Schenkel vom Permanentmagnet, erreicht werden.

In den gezeigten Beispielen wurden die Halbleiterwiderstände in die konstanten bzw. veränderbaren Luftspalte gelegt. Sie können jedoch auch an beliebiger Stelle der Magnetkreise 30 bis 33 in Fig. 5 und 6 eingebaut sein. Die Sollwertverstellung der Brücke kann außer der Magnetfeldveränderung der Widerstände 17 und 18 auch durch einen Verstellwiderstand 39 (Fig. 2) erreicht wenden, der im Eingangskreis der Regelanordnung liegt. In der Schaltung nach Fig. 3 und 4 wirken die magnetischen Spannungen als Summe auf die magnetfeldabhängigen Widerstände. Es ist jedoch auch möglich, die Widerstände so zu steuern, daß diese zum einen Teil von einem Permanentmagnet und zum anderen Teil vom Fluß eines Elektromagnets mit Erregerwicklung beeinflußt werden.

Um gleichen Kennlinienverlauf des Widerstandes in Abhängigkeit vom Feld zu bekommen, ist es vorteilhaft, die vier magnetfeldabhängigen Widerstände aus möglichst benachbarten Abschnitten desselben Kristalls herauszuschneiden.

Nach dem Hauptpatent wird die Istgröße X in eine Gleichspannung umgewandelt und die Brücke an eine Hilfsgleichspannung gelegt. Man kann jedoch mit Vorteil auch eine Wechselspannung als Hilfsspannung Uj₁ in die Schaltung nach Fig. 2 einführen. Am Brückenausgang ergibt sich so eine Wechselspannung, die durch Modulation der 'beiden Spannungen entsteht. Durch anschließende Verwendung eines Wechselstromverstärkers werden hierbei Nullpunktfehler, die bei Gleichstromverstärkern die Regelgenauigkeit stören, vermieden.

Nach der Verstärkung kann man mittels eines phasenempfindlichen Gleichrichters die Demodulierung vornehmen. Hierzu kann außer den bekannten Mitteln auch eine Brücke nach Fig. 2 verwendet werden, wenn die Widerstände 17 und 18 gleichgroß eingestellt sind und die Frequenzen der Eingangs- und Hilfsspannung übereinstimmen.

Die Brücke gemäß der Erfindung kann also nicht nur zur Bildung einer Regelabweichung, sondern auch zur ModuMerung einer Wechselspannung mit einer anderen Wechselspannung verwendet werden. Sie eignet sich ebenso zur phasenempfindlichen Gleichrichtung eines Wechselstromes oder zur Demodulierung.

Vorstehend beschriebene Einrichtung kann überall da herangezogen werden, wo es .sich um sehr genaue Regelungen, z. B. unter Verwendung von Thermoelementen mit Röhren- oder Transistorverstärkern als Vorstufen und Magnetverstärkern oder Schaltschützen als Endstufen, handelt. Durch entsprechende Bemessung der magnetischen Kreise und Erregerwicklungen ίο läßt sich sogar erreichen, daß die magnetfeldabhängigen Widerstände der Brücke eine zusätzliche Verstärkerwirkung haben.

Claims

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung mit elektrisch gesteuertem Verstärker, bei der auf einen magnetfeldabhängigen Widerstand ein von dem Istwert einer Regelgröße hergeleitetes Magnetfeld einwirkt und ein weiterer magnetisch beeinflußbarer Halbleiterwiderstand vorgesehen ist, der von einer von einem Dauermagnet in an sich 'bekannter Weise als Sollwert abgeleiteten magnetischen Wirkung beeinflußt ist, wobei beide Halbleiterwiderstände zwei Zweige einer Brückenschaltung bilden, in der sie an der gleichen Spannungsquelle liegen und zwischen ihnen der Dragonalzweig angeschlossen ist mit einem elektrischen Glied zur Steuerung des Verstärkers, nach Patentanmeldung S 38329 VIIIb/21 c, dadurch gekennzeichnet, daß alle vier Brückenzweige aus Halbleiterwiderständen bestehen, die allein oder zusätzlich von konstanten Magnetfeldern, vorzugsweise von Permanentmagneten, beeinflußt sind.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Permanentmagnet mit mehreren magnetischen Pfaden für die vier Halblerterwiderstände vorgesehen ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerteinstellung durch Veränderung der Magnetfelder eines oder mehrerer dieser Halbleiterwiderstände erfolgt.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluß eines Permanentmagnets sich über vier Pfade mit je einem Halbleiter schließt, von denen zwei durch eine gemeinsame mechanische Verschiebung in ihrem magnetischen Widerstand gegensinnig veränderbar sind.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung des Brückenabgleiches ein oder mehrere Brückenzweige mit verstellbarem Zusatz widerstand ausgerüstet sind.

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung des Brückenabgleiches die Luftspalte aller magnetischen Kreise verstellbar oder durch magnetische Nebenwege überbrückbar sind.

7. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfeldabhängigen Istwertwiderstände nicht von der Summe oder Differenz der magnetischen Spannungen, sondern zum einen Teil von einem Permanentmagnet und zum anderen Teil von dem Feld einer Erregerwicklung beeinflußt sind.

8. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerteinstellung durch einen regelbaren Widerstand (39) im Eingangskreis erfolgt.

9. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vier magnetfeldabhängigen Widerstände aus möglichst benachbarten Abschnitten desselben Kristalls herausgeschnitten werden.

10. Regeleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannung (Uf₁) eine Wechselspannung ist und an den Ausgang der

Brücke ein WechselstromveriStärker angeschlossen ist.

11. Regeleinrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Verwendung als Modulator.

12. Regeleinrichtung nach Anspruch 10 oder -11, gekennzeichnet durch die Verwendung zur phasenempfindlichen Gleichrichtung eines Wechselstromes oder zur Demodulation.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen