DE1081114B

DE1081114B - Control device with magnetically variable resistors in a bridge circuit

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. The invention relates to an embodiment of a control device according to patent application S 38329 VIIIb / 21c with a setpoint adjuster. The order according to the main patent application relates to a control device with an electrically controlled amplifier, in the case of a resistance that is dependent on the magnetic field, one of the actual value of a controlled variable Derived magnetic field acts and a further magnetically influenceable semiconductor resistor is provided which is derived from a setpoint value derived from a permanent magnet in a manner known per se magnetic effect is influenced, both semiconductor resistors are fed from the same voltage source and from the flowing through them Streams the control effect for the amplifier is derived. The two semiconductor resistors can form two branches of a bridge circuit in which they are connected to the same voltage source, with between the diagonal branch is connected to them with an electrical element for controlling the amplifier.

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.The invention represents a further development of this device, specifically for the purpose of a simple one To achieve setpoint adjustment with further reduction of the interference. This is achieved according to of the invention in that all four bridge branches consist of semiconductor resistors that alone or can also be influenced by constant magnetic fields, preferably by permanent magnets. A common permanent magnet with several magnetic paths for the four semiconductor resistors is expedient intended. In a further embodiment of the invention, the setpoint setting is by changing the magnetic fields of one or more of these semiconductor resistors, e.g. B. by mechanical displacement of the magnetic paths of a permanent magnet system.

Die Erfindung sei an Hand der Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 bis 6 erläutert.The invention will be explained with reference to the exemplary embodiments according to FIGS.

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.For a better understanding, FIG. 2 of the main patent application is reproduced again in FIG. 1. Here 6 'and 9' are the two semiconductor resistors that form the actual value and the setpoint. 17th and 18 denote constant resistances. 10 'and 11' represent the feed-in points for the auxiliary voltage, while the bridge diagonal provides the system deviation and is connected to the winding 19 of an amplifier is.

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' RegeleinrichtungFig. 2 shows a bridge circuit according to the invention, in which all four bridge branches from field-variable Resistances and a constant magnetic field, here the field of permanent magnets 34, 35, 36 and 37, alone or in addition, can be influenced. The semiconductor resistors 6 'and 9' Control device

mit magnetfeldveränderlidienwith magnetic field changer eyelids

Widerständen in^; BrückenschaltungResistances in ^; Bridge circuit

Zusatz zur Patentanmeldung S 38329 VIIIb /21c
,(Auslegesdirift 1074715).Addition to patent application S 38329 VIIIb / 21c
, (Auslegesdirift 1074715).

Anmielder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktienges ells chaf t,Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-Von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-Von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Wilhelm Kafka,Dipl.-Ing. Wilhelm Kafka,

Tennenlohe-Turmberg über Erlangen,Tennenlohe-Turmberg via Erlangen,

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

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.are also controlled by control windings switched in opposite directions 20 and 21, through which the actual current flows, are excited. 17 and 18 are semiconductor resistors here, their values for setting the setpoint by increasing one and decreasing the the other air gap containing resistance can be changed. Rule on the side of the If resistances mutually influenced by the controlled variable have the same resistance ratio, then the Bridge in balance. A variable additional resistor 38 is provided for precise balancing of the bridge. You can make the adjustment of the bridge easier by having one or more bridge branches be provided with adjustable additional resistance and also the air gaps of the individual magnetic circuits are adjustable or can be bridged by magnetic secondary paths.

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 AnordnungIn Fig. 3 and 4 is a section .and a plan view shown on an arrangement that allows the setpoint to be changed in a simple manner. The magnetic Paths for the resistors 6 'and 9' are here provided by a fixed three-legged core 27 a permanent magnet 26 is formed as the center leg, while the one to influence the resistances 17 and 18 provided magnetic circuits 28 are designed with two legs. By having both parts are crossed at right angles, gets the arrangement

0O9 508/3220O9 508/322

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.a common, permanently excited middle limb. As can be seen, the field of the permanent magnet affects 26 all of the semiconductor resistors 6 ', 9', 17 and 18 located in the air gaps of the magnetic paths 22 to 25. By parallel displacement of the three-legged core 27 is an enlargement of the one and a reduction of the other Resistance containing air gap causes, whereby the magnetic field changes and the desired setpoint ratio the resistances can be adjusted. The adjustment is expediently carried out by turning the Screw 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.Another exemplary embodiment of a setpoint adjuster is shown in section in FIG. 5 and in FIG. 6 shown in a plan view. Here 26 is the permanent magnet, 30 and 31 are the magnetic circuits with the resistors 17 and 18 and parallel to them the magnetic circuits 32 and 33, which the resistors 6 'and 9' contain. The arrangement is made so that by longitudinal displacement of the U-shaped part with the Legs 40 and 41, the air gaps with resistors 17 and 18 are changed in opposite directions. the fine adjustment of the magnetic circuits 32 and 33, by the flux of which the resistors 6 'and 9' are excited, can be achieved in the same way by changing the distance between the legs and the permanent magnet.

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.In the examples shown, the semiconductor resistances were set to constant or changeable Air gaps placed. However, they can also be used at any point on the magnetic circuits 30 to 33 in FIG. 5 and 6 be installed. The setpoint adjustment of the bridge can, in addition to the change in the magnetic field, of the Resistors 17 and 18 also achieved by an adjustment resistor 39 (Fig. 2) turn, which is in the input circuit the rule arrangement lies. In the circuit according to FIGS. 3 and 4, the magnetic voltages act as the sum of the magnetic field-dependent resistances. However, it is also possible to use the resistors to control so that this on the one hand by a permanent magnet and on the other part of the Flux of an electromagnet with excitation winding can be influenced.

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.In order to get the same characteristic curve of the resistance as a function of the field, it is advantageous to the four magnetic field-dependent resistances from sections of the same crystal that are as adjacent as possible cut out.

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.According to the main patent, the actual value X is converted into a direct voltage and the bridge is connected to an auxiliary direct voltage. However, an alternating voltage can also be introduced into the circuit according to FIG. 2 as an auxiliary voltage Uj _{1 with advantage.} At the bridge output there is an alternating voltage that is created by modulating the two voltages. Subsequent use of an AC amplifier avoids zero point errors that interfere with the control accuracy of DC amplifiers.

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.After amplification, demodulation can be performed using a phase-sensitive rectifier make. In addition to the known means, a bridge according to FIG. 2 can also be used for this purpose, if the resistors 17 and 18 are set to be the same size and the frequencies of the input and auxiliary voltage to match.

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. The bridge according to the invention can therefore not only be used to form a control deviation, but also can be used to modulate an alternating voltage with another alternating voltage. she is also suitable for phase-sensitive rectification of an alternating current or for demodulation.

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.The device described above can be used wherever it is very precise Regulations, e.g. B. using thermocouples with tube or transistor amplifiers as Preamps and magnetic amplifiers or contactors as output stages. By appropriate dimensioning the magnetic circuits and excitation windings ίο can even be achieved that the magnetic field-dependent Resistances of the bridge have an additional reinforcing effect.

Claims

Patent claims:

1. Control device with electrically controlled amplifier, in which on a magnetic field-dependent Resistance a magnetic field derived from the actual value of a controlled variable acts and a further magnetically influenceable semiconductor resistor is provided, which of one of one Permanent magnet influenced in a manner known per se as a nominal value derived magnetic effect is, both semiconductor resistors form two branches of a bridge circuit in which they are connected to the same voltage source and between them the Dragonalzweig is connected with an electrical element for controlling the amplifier, according to patent application S 38329 VIIIb / 21 c, characterized in that all four bridge branches consist of semiconductor resistors, which alone or in addition to constant magnetic fields, preferably permanent magnets, are influenced.

2. Control device according to claim 1, characterized in that a common permanent magnet is provided with multiple magnetic paths for the four halter resistors.

3. Control device according to claim 1 and 2, characterized in that the setpoint adjustment takes place by changing the magnetic fields of one or more of these semiconductor resistors.

4. Control device according to claim 1 to 3, characterized in that the flux of a permanent magnet closes itself over four paths with one semiconductor each, two of which through a common one mechanical shift in their magnetic resistance can be changed in opposite directions are.

5. Control device according to claim 1 to 4, characterized in that to facilitate the Bridge balancing one or more bridge branches equipped with adjustable additional resistance are.

6. Control device according to claim 1 to 5, characterized in that to facilitate the Bridge adjustment, the air gaps of all magnetic circuits can be adjusted or by magnetic ones Byways can be bridged.

7. Control device according to claim 1 to 6, characterized in that the magnetic field-dependent Actual value resistances are not based on the sum or difference of the magnetic voltages, but rather partly from a permanent magnet and partly from the field of an excitation winding are influenced.

8. Control device according to claim 1 and 2, characterized in that the setpoint adjustment by means of an adjustable resistor (39) in the input circuit.

9. Control device according to claim 1 to 8, characterized in that the four magnetic field-dependent Cut out resistors from sections of the same crystal that are as close as possible will.

10. Control device according to claim 9, characterized in that the auxiliary voltage (Uf ₁ ) is an alternating voltage and at the output of the

Bridge an AC amplifier is connected.

11. Control device according to claim 10, characterized by the use as a modulator.

12. Control device according to claim 10 or -11, characterized by the use for phase-sensitive Rectification of an alternating current or for demodulation.

1 sheet of drawings