DE1021894B - Magnetischer Verstaerker - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die vorliegende Erfindung betrifft magnetische Verstärker und insbesondere solche von hoher Stabilität, Verstärkung und Ansprechgeschwindigkeit bzw. geringer Trägheit.

In zahlreichen Forschungsgebieten, wo sehr präzise Messungen und Steuerungen erforderlich sind, wie z. B. in der Präzisionskalorometrie, Temperaturmessung, optischen Pyknometrie, Spektroskopie, Physiologie, Geophysik, Meteorologie, Ozeanographie USAV., besteht ein Bedarf an hochstabilen magnetischen Verstärkern, die sich zur Verstärkung extrem schwacher Signale eignen und dabei einen annehmbaren Verstärkungsgrad und eine möglichst geringe Trägheit aufweisen. Die bisher üblichen nicht selbstsättigenden magnetischen Verstärker besitzen eine zu geringe Verstärkung oder eine zu große Trägheit, um den obengenannten Präzisionsanforderungen gerecht zu werden. Demgegenüber besitzen selbstsättigende magnetische Verstärker zwar eine brauchbare Verstärkung und eine ausreichende Ansprechgeschwindigkeit, jedoch sind diese Verstärker nicht stabil genug, um bei sehr schwachen Signalen Verwendung finden zu können. Die normale Nullpunktabdrift derartiger selbstsättigender magnetischer Verstärker infolge von Änderungen der äußeren Einflüsse, wie z. B. Temperatür, liegt in der Größenordnung von 10~⁸ oder 10—⁹ Watt. Die Nullpunktabdrift in selbstsättigenden magnetischen Verstärkern ergibt sich zum großen Teil aus der Benutzung von Gleichrichtern in der Verstärkerstufe sowie aus den jeweiligen Kerncharakteristiken.

Zweck der Erfindung ist es, magnetische Verstärker zu schäften, die sich zur exakten Wahrnehmung sehr schwacher Signale eignen.

Erfindungsgemäß ist ein magnetischer Verstärker unter Verwendung eines Magnetkerns, der eine Arbeitswicklung trägt, sowie einer mit dieser Wicklung verbundenen Impulsquelle, welche Impulse liefert, die den Kern in die Sättigung treiben und zwischen denen eine Relaxationszeit liegt, gekennzeichnet durch eine Steuer- und gegebenenfalls eine Vormagnetisierungswicklung auf dem Kern sowie eine mit der Steuerwicklung verbundene, ein Steuersignal liefernde Gleichstromquelle, die bewirkt, daß sich die magnetische Induktion im Kern nach Beendigung des Impulses auf einen Wert einstellt, der durch das Steuersignal und/oder die Vormagnetisierung gegeben ist.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werdein. Es stellt dar

Fig. 1 einen magnetischen Verstärker gemäß der Erfindung für Gleichstromsignale in vereinfachter Form,

Fig. 2 die Hysteresisschleife für den Verstärker nach Fig. 1,

Magnetischer Verstärker

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 5. Februar 1954

Raymond Evan Morgan, Schenectady, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Fig. 3 a und 3 b den Last- oder Arbeitsimpuls für den Verstärker nach. Fig. 1 in Verbindung mit der erregenden Sinusschwingung,

Fig. 4 die Charakteristik eines erfindungsgemäßen einstufigen magnetischen GleichstrotnsignalVerstärkers ohne Vormagnetisierung nach Art der in Fig. 1 gezeigten. Anordnung,

Fig. 5 die Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäßein magnetischen. Verstärkers mit Gleichstromsignal und Wechselstromvormagnetisierung,

Fig. 6 a, 6 b und 6 c den Fluß- oder Induktionsverlauf im Hauptkern des Verstärkers nach Fig. 5 zu verschiedenen Zeiten des Lastzyklus,

Fig. 7 die Charakteristik eines erfindungsgemäßen einstufigen magnetischen Gleichstromsignalverstärkers mit Wechselstrommagnetisierung,

Fig. 8 einen verbesserten magnetischen Verstärker für Impulssignale,

Fig. 9 die Hysteresisschleife für den Verstärker nach Fig. 8,

Fig. 10 a, 10 b und 10 c die in dem Verstärker nach Fig. 8 bestehenden zeitlichen Beziehungen zwischen der Vormagnetisierungs- und Arbeitsimpulsspannung,

Fig. 11 eine andere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 12 den zeitlichen Induktionsverlauf in einem magnetischen Impulsrelaxationsverstärker für Impulssignale,

Fig. 13 einen vierstufigen magnetischen Verstärker und

Fig. 14 die Gesamtverstärkungscharakteristik eines erfindungsgemäßen vierstufigen magnetischen Verstärkers.

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Allgemein sind die erfindungsgemäßen magnetischen Verstärker so beschaffen, daß ein Arbeitsoder Lastimpuls den Kern in den Sättigungszustand treibt. Daran schließt sich eine Relaxationsperiode an, während welcher der Magnetisierungszustand des Kernes auf ein durch das Steuersignal und/oder die Vormagnetisierung festgelegtes Niveau zurückfällt. Die Ausgangsenergie ist durch den nach der Sättigung übrigbleibenden Teil des Lastimpulses gegeben. Dadurch, daß man, indem man sich eines einfachen magnetischen Kernes bedient, die abwechselnden negativen und positiven Impulse vergleicht, erreicht man eine dem Gegentaktprinzip üblicher selbstsättigender magnetischer Verstärker äquivalente Wirkungsweise. Die Steuerung wird so durchgeführt, daß man den Arbeitspunkt an diejenige Stelle des ansteigenden Astes der Hysteresisschleife legt, von der aus der Magnetisierungszyklus beginnt. Derartige Verstärker werden zweckmäßiger weise als »magnetische Impulsrelaxationsverstärker« bezeichnet.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform gezeigt, bei der der magnetische Verstärker mittels eines Gleichstromsignals von einer in der Figur nicht gezeigten üblichen Spannungsquelle Q aus gesteuert wird. Einer der Vorteile dieser Ausfuhrungsform ist dadurch gegeben, daß der Kern einen wesentlich geringeren Querschnitt aufweist als der eines gewöhnlichen selbstsättigenden magnetischen Verstärkers. Das ist besonders vorteilhaft bei solchen Anordnungen, die durch hochimpedante Signalquellen gesteuert werden und im Gegensatz zu selbstsättigenden Halbwellenverstärkern keinen Gleichrichter besitzen. In der Anordnung nach Fig. 1 trägt der magnatische Kern 1 auf seinem einen Schenkel eine Arbeits- oder Ausgangswicklung 2, die über einen Verbraucher 3 mit einer Arbeitsimpulsquelle 4, die in üblicher Weise ausgeführt sein kann, verbunden ist. Diese Impulsquelle wird durch einen in der Figur nicht gezeigten Generator gesteuert. Der andere Schenkel des Kernes 1 trägt eine mit der Gleichstromsignalquelle verbundene Steuerwicklung 5. Durch eine mit der Gleichstromsteuerwicklung in Reihe geschaltete Impedanz 6 wird verhindert, daß die Arbeitswicklung durch die Steuerwicklung infolge transformatorischer Kopplung belastet wird.

Der magnetische Verstärker nach Fig. 1 läßt sich mit Vorteil in solchen Anordnungen verwenden, wo schwache Signale von einer hochimpedanten Gleichstromsignalquelle, die keine Betriebsspannungsquelle benötigt, geliefert werden, wie es z. B. bei Ionenkammern und verschiedenen Tachometereinrichtungen oder bei Anordnungen, wo der Signalbereich beschränkt ist, der Fall ist.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1 wird auf Fig. 2 sowie Fig. 3 a und 3b verwiesen. Fig. 2 zeigt die Hysteresisschleife des Kernes 1. Da die Kernabmessungen unverändert bleiben, ist auf den Achsen der Hysteresisschleife einfach der magnetische Fluß in Abhängigkeit von der Amperewindungszahl, was magnetischer Induktion bzw. magnetischer Feldstärke entspricht, aufgetragen. Der Einfachheit halber ist die Schleife wie auch alle anderen Hysteresisechleifen in den Zeichnungen in vollidealisierter Form als aus vier geraden Linien zusammengesetzt dargestellt. In Fig. 3 a ist ein voller Magnetisierungszyklus gezeigt, wie er durch eine typische Generatorspannung, die von beliebiger Frequenz, z. B. bis zu tausend Hertz und darüber, sein kann, geliefert wird. In Fig. 3 b sind die mittels der Arbeitsimpulsquelle 4 aus der Generatorspannung abgeleiteten Impulse gezeigt. Die Impulse in Fig. 3 b sind als vertikale gerade Linien gezeigt, da es auf Grund ihrer geringen zeitlichen Dauer, die lediglich 2~ des Generatorspannungszyklus ausmacht, unpraktisch wäre, sie in der Zeichnung gradmäßig auszuzeichnen. Die Buchstaben α, /'. c usw. in Fig. 2, 3 a und 3 b beziehen sich auf die entsprechenden Zeitpunkte im zeitlichen Ablauf der Hysteresisschleife, der Generatorsinuswelle und der Arbeitsimpulse.

Die Erklärung des Vorganges soll beim Punkt h auf der Hysteresisschleife nach Fig. 2 beginnen. Dieser Anfangszustand wird durch die steuernden Gleichstromsignale bzw. deren Ampere windungszahl W eingesteuert. In dem Maße, wie die Arbeitsimpulsspannung ansteigt, steigt die Induktion vom Punkt b aus gegen den Sättigungszustand. Die Anordnung ist so bemessen, daß auf den Impuls hin die Induktion höchstens den Bereich der Hysteresisschleife durchlaufen kann. Folglich wird für den Anstieg der Induktion vom Punkt b bis zur Sättigung ein Viertel der Impulsdauer benötigt. Entsprechend verweilt der Kern über drei Viertel der Impulsdauer im Sättigungszustand. Solange der Kern sich im Sättigungszustand befindet, kann der volle Strom fließen. Nachdem der Arbeitsimpuls im Punkt d l>eendet ist, fällt die Kernmagnetisierung auf den der Amperewindungszahl der Steuersignale entsprechenden Zustand ab. Da in der Zeit vom Punkt d bis zum Punkt e keine Spannung zugeführt wird, verbleibt der Kern so lange in der gleichen Lage auf der Hysteresisschleife, bis der negative Impuls auftritt. Dieser am Punkt i' einsetzende negative Impuls entspricht, abgesehen von der Vorzeichenumkehr, genau dem positiven Impuls. Die Punkte e, f und g des negativen Impulses entsprechen jeweils den Punkten b, c und d des positiven Impulses.

In dem Maße, wie der Impuls in der negativen Richtung fortschreitet, wird die Induktion gegen den Punkt / hin getrieben. Der Kern gelangt nicht in den Zustand der negativen Sättigung hinein, sondern gerade nur bis zu diesem Zustand, da das zeitliche Spannungsintegral des Arbeitsimpulses so bemessen ist, daß der Impuls gerade hinreicht, um die Induktion von der positiven Sättigung bis zur negativen Sättigung hinabzutreiben. Der Übergang vom Punkt/ zum Punkt g vollzieht sich augenblicklich am Ende des negativen Impulses, wobei infolge des Fehlens einer Flußänderung keine zeitliche Verzögerung auftritt. Da das Gleichstromsignal eine höhere Amperewindungszahl verlangt, als am Punkt g vorhanden ist, kehrt der Kern zum Anfangspunkt b des Zyklus zurück. Jedoch verlangt der Übergang vom Punkt g zum Punkt b eine Änderung der Induktion, und der auf diese Weise in der Arbeitsstufe induzierte geringe Strom wirkt dieser Änderung entgegen. Folglich ist ein bestimmter, im folgenden als »Relaxationsdauer« bezeichneter Zeitabschnitt erforderlich, um die Änderung zu ermöglichen. Die Zeitkonstante für die Relaxationsdauer ist gleich der gesamten Arbeitsstufeninduktanz geteilt durch den Arbeitsstufenwiderstand; sie setzt sich zusammen aus der ungesättigten Induktanz der Erregerwicklung plus der Induktanz der Arbeitsspule (oder Steuerwicklung für die nächste Stufe) geteilt durch den Arbeitsstufenwiderstand. Während der Relaxationsdauer sind Induktanz und Widerstand der Erregerimpulsquelle oder Arbeitsstufe sehr klein. In der Praxis werden diese Arbeitsstufenkonstanten so gewählt, daß die Induktion bis auf das durch den Signalpunkt b festgelegte Niveau

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zurückgleiten kann, ehe der positive Impuls wieder angelegt wird und dem Kern ein positives zeitliches

auftritt. Fällt die Steuersignal-Amperewindungszahl, Spannungsintegral in dem Augenblick erteilt, der

so wird dadurch der Punkt b auf einen niedrigeren dem positiven Signalimpuls unmittelbar vorausgeht,

Induktionswert herabgedrückt. Während der Dauer und umgekehrt dem Kern ein negatives zeitliches des positiven Impulses muß sodann zwischen dem 5 Spannungsintegral in dem Augenblick zusetzt, der

Punkt b und dem Zustand positiver Sättigung eine dem negativen Signalimpuls unmittelbar vorausgeht,

größere Flußänderung herbeigeführt werden, so daß Zur Erzeugung dieses Effektes kann man sich einer

ein längerer Zeitabschnitt benötigt wird, um die Sinusschwingung bedienen.

Sättigung zu erreichen, und für die Zeit, während der In Fig. 5 ist ein Impulsrelaxationsverstärker mit ein Arbeitsstrom fließen kann, ein entsprechend ge- ίο Wechselstromvormagnetisierung gezeigt. Der Kern 7, ringerer Teil der Impulsdauer zur Verfügung steht. der entweder dreischankelig oder aus zwei getrennten Steigt die Steuersignal-Amperewindungszahl an, so Kernen ' zusammengesetzt sein kann, trägt zwei ergibt sich die entgegengesetzte Wirkung, d. h. eine Wechselstromvormagnetisierungswicklungen 8 und 9, geringere Impulsdauer für die Erreichung der Sätti- die mit einer Wechselspannungsquelle R verbunden gung und ein entsprechend erhöhter Arbeitsstrom. In 15 sind, sowie zwei Gleichstromsteuerwicklungen 10 beiden Fällen bleibt der negative Arbeitsimpuls der- und 11 und eine Ausgangs- oder Arbeitswicklung 12. selbe; er wird bei der Überführung des Kernes von Die Wicklung 11 ist nicht unbedingt erforderlich; sie der positiven zur negativen Sättigung aufgebraucht. kann je nach Wunsch als Steuer-, Vergleichs- oder Kehrt sich das Gleichstromsignal um, so daß sich der Vormagnetisierungswicklung benutzt werden. Die Anfangspunkt b statt auf dem ansteigenden auf dem 20 Wicklungen 10 und 11 sind mit entsprechenden absteigenden Ast dar Schleife befindet, so werden die Stromquellen verbunden. Zwischen der Ausgangs-Rollen des positiven und negativen Impulses ent- stufe 12 und der Impulsqualle 4 kann ein Filter 13 sprechend vertauscht. eingeschaltet sein. Das Filter 13 ist nicht unbedingt In Fig. 4 ist der durchschnittliche, über die Dauer erforderlich; es besteht aus einem Kondensator 14, des Erregerimpulses gemittelte Ausgangsstrom / in 25 der mit einem Widerstand 15 überbrückt ist. Der Abhängigkeit von dem Signalstrom S aufgetragen. Es zusätzliche rechte Kern in dem Verstärker nach Fig. 5 ergibt sich eine Charakteristik, die der eines selbst- hat die gleiche Funktion wie die in den Steuerstufen sättigenden magnetischen Gegentaktverstärkers ent- gewöhnlicher selbstsättigender magnetischer Verstärspricht; jede der beiden Kennlinienhälften entspricht ker häufig verwendete Seriendrossel, ohne daß sich der entsprechenden Halbkennlinie eines einfachen 30 jedoch seine Charakteristik mit der des Hauptkernes selbstsättigenden magnetischen Verstärkers. Ferner vergleichen läßt. Wie aus der Figur ersichtlich, sind ist die Amperewindungszahl, die der Kern zum vollen Wechselstromvormagnetisierungswicklungen auf bei-Durchlaufen der Charakteristik im Bereich der posi- den Kernen vorgesehen. Sie sind so geschaltet, daß tiven Aussteuerung verlangt, genau die gleiche, wie sie ein Zusammenbrechen, der Induktion in der Gleichsie bei einem gewöhnlichen selbstsättigenden magne- 35 Stromsteuerwicklung verhindern und dadurch das tischen Verstärker mit Vollweggleichrichtung benötigt Induzieren von Spannungen und folglich das Zirkuwird. Das gleiche gilt für die Charakteristik im Be- Heren von Strömen in der Steuerstufe unterbunden reich der negativen Aussteuerung. Mithin stellt Fig. 4 wird. Dadurch wird erreicht, daß die für die Voreine zweiseitig gerichtete Charakteristik dar, die in magnetisierung erforderliche Energie auf ein Miniihrem Zentrum ein Nullniveau bzw. eine Zone mini- 40 mum herabgesetzt und etwaige Störungen der Signalmaler Verstärkung" aufweist, und zwar auf Grund quelle verhindert werden. In analoger Weise sorgt der Tatsache, daß in diesem Bereich sowohl der posi- das 2?C-Filter 13, indem es das Zirkulieren von indutive als auch der negative Arbeitsimpuls restlos vom zierten Lastströmen weitgehend unterdrückt, für Kern absorbiert werden, solange die steuernde günstigere Verhältnisse bezüglich der erforderlichen Amperewindungszahl zu klein ist, um entweder den 45 Wechselstrommagnetisierung. Und zwar ist das FiI-ansteigenden oder den absteigenden Ast der Hystere- ter 13 als Hochpaß so bemessen, daß es für den kurzsisschleife zu erreichen. Dieser Bereich minimaler dauernden Arbeitsimpuls eine niedrige Impedanz, Verstärkung im Zentrum der Charakteristik nach dagegen für solche Ströme, die durch den länger Fig. 4 ist für viele Zwecke unerwünscht. Man korri- dauernden Wechselstrommagnetisierungsinipuls indugiert daher diesen Bereich mittels einer Vor- oder 50 ziert werden, eine hohe Impedanz darstellt. Wie oben Ouermagnetisierungswicklung, die in ähnlicher Weise erwähnt, ist das Filter für den Betrieb des Verstärwie die bei selbstsättigenden magnetischen Gegentakt- kers von Nutzen, jedoch nicht unbedingt erforderlich, verstärkern verwendeten Quermagnetisierungswick- Selbstverständlich kann man anstatt des in Fig. 5 lungen ausgeführt ist. Mittels dieser Vormagnetisie- gezeigten dreischenkeligen Kernes auch einen zweirung erzeugt man positive und negative Ausgangs- 55 schenkeligen Kern, der auf seinem einen Schenkel die impulse, wobei die sich ergebende Ausgangsenergie Steuer- und die Vormagnetisierungswicklung trägt, der Differenz zwischen diesen beiden Impulsen ent- benutzen. Die Wirkungsweise des Verstärkers nach spricht. Zur Gleichrichtung dieser Ausgangsenergie Fig. 5 wird am besten ersichtlich, wenn man die kann man sich eines gewöhnlichen Gleichrichter- Fig. 6 a, 6b und 6 c betrachtet. Fig. 6 a zeigt an Hand diskriminators bedienen. Da bei dem erfindungs- 60 der Hysteresisschleife den Einfluß der Wechselstromgemäßen magnetischen Verstärker die Gegentakt- vormagnetisierung. Die Wechselstromvormagnetisiecharakteristik mit Hilfe eines einzigen Kernes er- rung ist so bemessen, daß die Induktion in den Punkreicht wird, braucht man hier die sonst übliche Gleich- ten b und e gerade halbwegs zwischen der positiven strom vormagnetisierung nicht vorzusehen. Dagegen und negativen Sättigung liegt. Trifft dann der kann man sich einer Wechselstromvormagnetisierung 65 Arbeitsimpuls ein, so steigt die Induktion vom bedienen, da die Ausgangsenergie des Impulsrelaxa- Punkt b an bis zum Punkt c. Sobald der Punkt c ertionsverstärkers der Differenz zwischen dem positiven reicht ist, befindet sich der Kern wie in Fig. 2 im und negativen Impuls entspricht. Bei der Wechsel- Zustand positiver Sättigung. Da die Induktion durch stromvormagnetisierung handelt es sich um eine den Vormagnetisierungsimpuls T bereits um die Impulsmagnetisierung, die zu den Zeitpunkten α und b 70 Hälfte ihres Anstiegsweges hochgetrieben worden ist.

bedarf es nur mehr des halben Arbeitsimpulses, um den Kern bis in den Sättigungszustand voranzutreiben. Folglich fließt während der zweiten Hälfte des Impulses ein Arbeitsstrom, der die Hälfte der bei voller Impulsdauer möglichen durchschnittlichen Ausgangsleistung liefert. Die gleiche Folge von Ereignissen spielt sich bei der negativen Halbwelle in den Punkten e, f und g ab. Die vom positiven und vom negativen Impuls gelieferten Ausgangsenergien sind

formatorischer Kopplung verhindert, in Reihe geschaltet ist. Auf dem anderen Schenkel des Kernes 17 sitzt die Ausgangs- oder Arbeitswicklung 18. Mit der Arbeitsimpedanz 21 und dem Impulserzeuger 24 ist 5 eine Impedanz 22 in Reihe geschaltet. Die Impedanz 22 dient dazu, etwaige Belastungen des Steuerkreises durch den Arbeitskreis zu verhindern. Die Impedanz 22 ist mit einem Schalter 23 überbrückt, der während der Dauer des Arbeitsiinpulses geschlossen ist, so daß

einander gleich; sie entsprechen jeweils der Hälfte io während dieser Zeit keine Spannung an der Impedanz

des maximalen Durchschnittswertes und addieren sich im Endeffekt zu Null.

In Fig. 6 b wird zusätzlich zum Wechselstromvormagnetisierungsimpuls T ein Gleichstromsteuer-

22 verlorengeht. Wie ersichtlich, arbeitet dieser einfache Verstärker ohne Vormagnetisierung. Der aus der Impulsquelle 24 stammende Impuls bleibt hinter dem von der Steuerimpulsquelle in die Spule 19 ge-

signal W zugeführt. Dieses Gleichstromsignal be- 15 lieferten Impuls zurück: beide Impulse können von wirkt, daß sich die Punkte b und e gegen die positive ein und demselben (in der Figur nicht gezeigten) Sättigung hin verschieben. In diesem Falle wird ein
Viertel des Arbeitsimpulses benötigt, um den Kern

in den Zustand positiver Sättigung zu treiben, so daß

10 c ersichtlich. Fig. 9 zeigt die idealisierte Hysteresisschleife des Verstärkerkernes. Fig. 10a, 10b und

Buchstaben bezeichneten Punkte entsprechen jeweils einander in den drei Figuren. Im Punkt B der Fig. 9 liegt die Induktion im Bereich der negativen Sätti-

Generator geliefert werden. Der Schalter 23 ist zwischen den Punkten B und D der Fig. 9 geöffnet und zwischen den Punkten E und G der Fig. 9 geein Arbeitsstrom während der übrigen drei Viertel 20 schlossen.

der Impulsdauer fließt. Während der negativen Halb- Die Wirkungsweise des Verstärkers nach Fig. 8

welle stellt sich ein umgekehrtes Verhältnis in der wird am besten aus den Fig. 9 sowie 10a, 10b und Weise ein, daß drei Viertel der Impulsdauer für die
Erreichung des negativen Sättigungszustandes benötigt werden und folglich nur ein Viertel der Impuls- 25 10c zeigen die Sinusschwingung des Generators bzw. dauer für den Arbeitsstromfluß übrigbleibt. Damit den Steuerimpuls bzw. den Arbeitsimpuls. Die mit erhöht sich die Ausgangsenergie während der Dauer
des positiven Impulses auf 75% des Maximalwertes,
wohingegen sie während der Dauer des negativen Impulses auf 25% des Maximalwertes absinkt. Daraus 30 gung und bei der Amperewindungszahl Null, was der ergibt sich im Endeffekt ein positives Ausgangssignal. durch den vorausgegangenen Arbeitsimpuls hinterin Fig. 6c ist die Wirkung gezeigt, die durch ein lassenen Remanenz oder Restmagnetisierung entnegativeis Steuersignal hervorgerufen wird. In diesem spricht. Der in diesem Augenblick auftretende Steuer-Falle ergibt sich ein negatives Ausgangssignal, d. h. impuls besitzt eine hinreichend große Amplitude und ein Effekt, der dem des positiven Steuersignals genau 35 Dauer, um den Übergang zum Punkt C, d. h. über entgegengesetzt ist. drei \^riertel des Anstiegsweges von der negativen bis

Die vollständige Gegentaktcharakteristik, wie sie zur positiven Sättigung, herbeizuführen. Der Steuersich bei der beschriebenen Anwendung einer Vor- impuls hört im Punkt D auf. Daraufhin bleibt die magnetisierung ergibt, ist in Fig. 7 gezeigt. / bedeutet Induktion unverändert, und der Kern begibt sich unden Arbeitsstrom, 5" das Steuersignal in Ampere- 40 unmittelbar in den Remanenzzustand im Punkt E. windungen. Zwischen den Punkten D und E werden keiner

Der Verstärker nach Fig. 5 ist besonders in solchen der Kernwicklungen irgendwelche Spannungen oder Fällen von Nutzen, wo ein schwaches Steuersignal Ströme zugeführt, so daß der Kern während dieses von einer niederimpedanten Quelle geliefert wird, wie Zeitraumes keine Änderung seines Magnetisierungsz. B. bei einem Thermoelement oder bei einem nieder- 45 zustandes erfährt. Im Punkt E setzt der Arbeits-

impedanten Nebenschluß, und eine Vormagnetisierung in der Art wie bei normalen selbstsättigenden magnetischen Verstärkern gegeben ist.

Die obigen Ausführungsformen der Erfindung sind

impuls ein, der den Kern in den Zustand positiver Sättigung treibt, wobei ein Viertel des Arbeits

impulses für den restlichen Anstiegsweg bis zur Sättigung benötigt wird und mithin drei Viertel der für magnetische Impulsrelaxationsverstärker für 50 Arbeitsimpulsdauer, d. h. 75% der maximalen Durch-Gleichstromsignale gedacht. Jedoch können derartige Schnittsausgangsenergie pro Arbeitsimpuls für den Verstärker auch mittels eines Impulssignals gesteuert Arbeitsstromfluß übrigbleiben. Nach Beendigung des werden. Da, durch die Impulssignale in sämtlichen Arbeitsimpulses im Punkt G fällt der Kern in den Wicklungen des Kernes eine Spannung induziert positiv gesättigten Remanenzzustand bei der Amwird, muß in diesem Falle der zwischen den Wick- 55 perewindungszahl Null zurück und verharrt in dielungen auftretenden magnetischen Kopplung zusatz- sein Zustand so lange, bis der Punkt L erreicht ist. liehe Beachtung geschenkt werden. Die Vormagneti- Der im Punkt M einsetzende Arbeitsimpuls drückt sierung in den x\rbeitsstufen muß daher so* eingestellt die Induktion in die negative Sättigung hinab. Der werden, daß sich während der Dauer des Steuer- Kern verharrt sodann infolge seiner Remanenz in impulses eine hohe Impedanz einstellt bzw. etwaige 60 diesem Zustand bis zum Punkt B des nächsten Zyklus, auftretende Spannungen unterdrückt werden. In Verringert sich der Steuerimpuls in seiner Größe,

diesem Falle wird die Steuersignalquelle durch die so wird dadurch das Induktionsniveau im Punkt C Wicklung nicht belastet, und die volle Verstärkung herabgedrückt. Entsprechend ist ein größerer Teil bleibt erhalten. des positiven Arbeitsimpulses erforderlich, um den

Ein für Impulssignale eingerichteter einfacher 65 Kern in den Sättigungszustand zu treiben, so daß magnetischer Impulsrelaxationsverstärker ist in eine geringere Zeitdauer für den Ausgangsstromfluß Fig. 8 gezeigt. Auf einem Schenkel des Kernes 17 übrigbleibt. Dies bedeutet eine Verminderung der sitzt die Steuerwicklung 19, die durch eine Impuls- Ausgangsenergie¹. Die entgegengesetzte Wirkung tritt quelle 24' erregt wird und mit der eine Impedanz 20, ein, wenn sich der Steuerimpuls vergrößert. Kehrt die eine Belastung der Arbeitswicklung infolge trans- 70 der Steuerimpuls seine Polarität um, und wird er in

seiner Phase bis zum Punkt / verschoben, so reagiert der negative Arbeitsimpuls in der gleichen Weise wie im vorstehenden der positive Arbeitsimpuls. Zeichnet man den Arbeitsstrom, gemittelt über die Dauer einer Arbeitsimpulsperiode in Abhängigkeit vom Durchschnittswert des Steuerimpulses auf, so ergibt sich eine ähnliche Charakteristik wie in Fig. 4. Genau wie bei einem einfachen Impulsrelaxationsverstärker für Gleichstromsignale ist auch hier eine maximale oder möglichst hohe Verstärkung bei der Steuerspannung Null erwünscht. Folglich wird auch in diesem Falle eine Wechselstromvormagnetisierung herangezogen, um den Bereich niedriger Verstärkung zu eliminieren und damit eine Gegentaktcharakteristik wie nach Fig. 6 zu erzielen. Eine entsprechende Anordnung ist in Fig. 11 gezeigt.

In Fig. 11 sieht man einen dreischenkeligen Kern 25, der auf seinem einen Schenkel die Hauptausgangsoder Arbeitswicklung 26 und auf einem seiner anderen Schenkel eine weitere Arbeitswicklung 27 von der gleichen Beschaffenheit und in der gezeigten Schaltungsweise¹ trägt. Der mittlere Schenkel des Kernes trägt die Impulssteuerwicklung 28, die mit einer Steuerimpulsquelle verbunden ist. Die Wechselstromvormagnetisierungswicklung ist über einen Widerstand 29 α mit einer Vormagnetisierungsimpulsquelle verbunden. Eine Wicklung 30, die nach ihrer später zu erörternden Funktion als »Auslöschwicklung« bezeichnet werden, soll, sitzt gleichfalls auf einem Schenkel des Kernes 32 und ist über einen Widerstand 30 a mit einer Erregerquelle verbunden. Der Schenkel 31 des Kerner25, der die Hauptarbeits wicklung 26 trägt, soll als Hauptkern, der die zweite Arbeitswicklung 27 tragende Kern, dagegen als Hilfskern bezeichnet werden. Mit der Hauptarbeits wicklung 26 ist ein. Widerstand 33 in Reihe geschaltet, der dazu dient, eine etwaige Belastung der Arbeitswicklung infolge transformatorischer Kopplung zu unterbinden. Die Widerstände 29a und 30 α dienen ähnlichen Zwecken. Zwischen der anderen Arbeitswicklung und der dazu gehörigen Arbeitsimpulsstufe 34 ist ein Kondensator 35 eingeschaltet, der als Filter wirkt und für langsam schwankende Spannungen mit niederfrequenten Komponenten, wie z. B. die Vormagnetisierungsspannung oder die Auslöschspannung, eine hohe Impedanz darstellt. Dieses Filter ist nicht unbedingt erforderlich. Wie ersichtlich, ist die Schaltung nach Fig. 11 mit dem Gleichstromsignalverstärker nach Fig. 5 bis auf die zusätzlichen Wicklungen 27 und 30 identisch.

Im Falle der Schaltung nach Fig. 11 ist der Vormagnetisierungsimpuls hinreichend stark und von solcher Phasenlage, daß er den Kern in den Sättigungszustand treibt, ehe der Steuerimpuls eintritt. Ferner besteht das Signal, wie in Fig. 10b gezeigt, sowohl aus positiven als auch aus negativen Impulsen. Es ist wichtig, daß die Größe dieser beiden Ausgangssignale genau so gewählt wird, daß sich dasjenige Teilstück der Übertragungscharakteristik einstellt, auf dem die zweite oder impulsgesteuerte Stufe arbeiten soll. Für diesen Zweck ist der hochverstärkende Teil der Kennlinie erwünscht. Wie bei einem selbstsättigenden magnetischen Verstärker kann die Vormagnetisierung positiv und das Signal negativ sein, oder umgekehrt. Etwaige Schwankungen der Ausgangsspanung infolge von Änderungen des Sättigungszustandes im Induktionsniveau des Kernes werden dadurch eliminiert, daß man die Vormagnetisierung positiv und das Steuersignal negativ wählt, d. h. dem Signal und dem Arbeitsimpuls entgegengesetzte Vorzeichen gibt. Die Vormagnetisierung setzt XOr dem Steuerimpuls ein und hört in dem Augenblick auf, wo der Steuerimpuls endet. Die Phasenbeziehung liegt von vornherein fest, da sämtliche Elemente des Arbeitsausgangssignals vom Generatorzyklus abgeleitet werden. Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 11 wird am besten aus Fig. 12 ersichtlich; darin zeigt Fig. 12 a die Hysteresisschleife des Hauptkernes, Fig. 12b den Steuerimpuls und den Vormagnetisierungsimpuls, bezogen auf die Sinusschwingung des Generators, und Fig. 12 c die Hysteresisschleife des Hilfskernes mit in umgekehrter Richtung angesetzter magnetomotorischer Kraft. Solange die Sinusschwingung des Generators durch den Punkte in Fig. 12 ebenso wie in Fig. 10a ansteigt, wirkt sich die Vormagnetisierung aus, und zwar bis zum Punkt B; sie treibt den Kern in den Zustand positiver Sättigung entsprechend dem Punkt B in Fig. 10 a. Der Steuerimpuls L* hat die entgegengesetzte Richtung des Vormagnetisierungsimpulses und treibt so die Induktion, vom Punkt B zum Punkt C, d. h. über drei Viertel des Weges bis zur negativen Sättigung. Im Punkt D enden der Steuerimpuls und gleichzeitig der Vormagnetisierungsimpuls. Geringe Abweichungen oder Änderungen in diesen zeitlichen Beziehungen wirken sich dahingehend aus, daß die Induktion sehr kleinen Schwankungen unterworfen ist. Da zwischen den Punkten. D und E die Induktion des Kernes wenig oder gar nicht vergrößert wird, bleibt die Remanenz so lange unverändert, bis der Arbeitsimpuls einsetzt. Der Arbeitsimpuls treibt den Kern über die Strecke vom Punkt E bis zum Punkt G in den Zustand positiver Sättigung. Da zur Erreichung der positiven Sättigung drei Viertel des Arbeitsimpulses benötigt werden, bleibt ein Viertel der Arbeitsimpulsdauer, d. h. 25 % der maximalen Ausgangsenergie, für den Arbeitsstromfluß übrig. Die zweite Halbwelle der Generatorschwingung wirkt sich genau entgegengesetzt aus wie die eben beschriebene erste Halbwelle, und zwar beginnend vom Zustand positiver Sättigung bis zur Erzeugung eines negativen Ausgangsimpulses als Endresultat.

An Stelle der in Fig. 8 vorgesehenen Impedanz 22 und des Schalters 23 ist in Fig. 11 der Hilfskern 32 mit einer äquivalenten Impedanz ausgestattet, und die Sättigung dieses Kernes wird dazu benutzt, den Schaltereffekt herbeizuführen. Während der Dauer des Signals hebt die in der Arbeitswicklung 26 des Hauptkernes induzierte Spannung die im Hilfskern induzierte Spannung vollständig auf, so daß sich letzlich dieselbe Wirkung ergibt, wie sie durch die Impedanz 22 in Fig. 8 erzielt wird. Würde man den Hilfskern 32 vom Punkt B bis zum Punkt E unverändert in seinem Zustand belassen, so würden dadurch auch sämtliche durch das Ausgangssignal ausgelösten Effekte annulliert werden. Eine solche Annullierung wird jedoch durch den von der Wicklung 30 gelieferten Auslöschimpuls verhindert.

In Fig. 12 c ist die Hysteresisschleife des Hilfskernes 32 so gezeichnet, daß die magnetomotorische Kraft, verkörpert durch die fei der regenden Amperewindungen, in umgekehrter Richtung wirkt, so daß sich die Hysteresisschleifen des Haupt- und Hilfskernes nach Fig. 12 a und 12 c ohne weiteres in ihrem zeitlichen Ablauf miteinander vergleichen lassen. Zwischen den Punkten A und B treibt der Vormagnetisierungsimpuls den Hilfskern in den Zustand negativer Sättigung, den Hauptkern dagegen in den Zustand positiver Sättigung. Setzt der Steuerimpuls ein, so treten in beiden Kernen die gleichen Induktions-

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änderungen, nur in entgegengesetzter Richtung, auf. Xach dem Steuerimpuls bleibt die Induktion zwischen den Punkten D und E im Hauptkern unverändert, während der Hilfskern durch den Auslöschimpuls V in den Zustand positiver Sättigung getrieben wird. Wenn der positive Impuls der Vormagnetisierung im Punkt F einsetzt, befindet sich der Hilfskern bereit.--im Zustand der Sättigung.

Zu beachten ist, daß der Hilfskern sich sättigt, ohne daß dabei die Induktion im Hauptkern Änderungen erfährt. Der dem Hilfskern erteilte Impuls ist so langsam, d. h. langdauernd und von kleiner Amplitude, daß die in den Hilfswicklungen induzierte Spannung äußert klein ist. Folglich wirken sich die mit dem Hilfskern gekoppelten Wicklungen und Stufen nur sehr wenig auf die Induktion im Hauptkern aus. Die geringen zirkulierenden Ströme sind normalerweise zu klein, um den Kern bis zur Kante der Hysteresisschleife zu treiben und damit eine Induktionsänderung herbeizuführen. Das aus einem Kondensator bestehende Hochpaßfilter 35 weist eine Impedanz auf, die hinreicht, um den zirkulierenden Strom so gering zu halten, daß etwaige Induktionsänderungen im Hauptkern verhindert werden. Der Hauptarbeitsimpuls dagegen wird durch den Kondensator ohne nennenswerte Verluste hindurchgelassen. da er eine größere Anstiegsgeschwindigkeit und folglich höhere Frequenzkomponenten als der Vormagnetisierungsimpuls aufweist. Jedoch ist der Kondensator 35 nicht unbedingt erforderlich.

Wie allgemein bekannt, muß man bei gewöhnlichen nicht sättigenden magnetischen Verstärkern das Ausgangssignal gleichrichten, um mehrere Verstärkerstufen in Kaskade schalten zu können. Dagegen hat, wie bereits erwähnt, der erfindungsgemäße magnetische Impulsrelaxationsverstärker eine so große Verstärkung und Ansprechgeschwindigkeit, daß man die einzelnen Stufen eines etwaigen Kaskadenverstärkers ohne weiteres über eine Wechselstromkopplung statt über eine Gleichstromkopplung miteinander verbinden kann. Auf diese Weise kann man eine beliebige Anzahl von Stufen in Kaskade schalten, ohne dabei Gleichrichter zu benötigen. In Fig. 13 ist ein vierstufiger magnetischer Impulsrelaxationsverstärker gezeigt, der dazu dient, Temperaturschwankungen, die durch ein Thermoelement wahrgenommen werden, mittels eines Meßinstrumentes 38 anzuzeigen. Selbstverständlich kann man auch jede beliebige andere Signalquelle verwenden. Die erste oder Eingangsstufe des Kaskadenverstärkers wird mit einem Gleichstromsignal gesteuert; sie ist ähnlich aufgebaut wie der Verstärker nach Fig. 5. nur daß in diesem Falle die Wicklung 11 fehlt. Bei der zweiten, dritten und vierten Stufe handelt es sich um einfache magnetische Impulssignal-Relaxationsverstärker nach Art der in Fig. 11 gezeigten. Ausführungsform. Der Ausgang der vierten Stufe liegt mit einem Gleichrichterdiskriminator 37 in Reihe, der das empfangene Wechselstromsignal in ein Gleichstromsignal, mit dem das Meßinstrument 38 sich steuern läßt, timwandelt. Derartige Gleichrichterdiskriminatoren sind in der Technik allgemein bekannt. Das aus einem Widerstand 40 und einem Kondensator 41 bestehende RC-Filter 39 wirkt in ähnlicher Weise wie das oben beschriebene Filter 13; es ist für den Betrieb der Anordnung nicht unbedingt erforderlich. Die Kondensatoren 35, die ebenfalls nicht unbedingt erforderlich sind, dienen als Filter. Die Impedanzen 42 und 43 sorgen dafür, daß eine Belastung durch'etwaige in den Vormagnetisierungswicklungen induzierte Spannungen vermieden wird, 70-Die Impulsstufen 44 und 45 liefern die Arbeitsimpulse für die von ihnen gespeisten Kreise, während die Magnetisierungsstufen 46 und 47 für die nötige Vormagnetisierung sorgen.

In der Anordnung nach Fig. 13 sind vier Stufen vorgesehen: mau kann jedoch in beliebiger Weise so viele Stufen verwenden, wie zur Erzielung eines erwünschten Ausgangspegels mit geringer Abdrift benötigt werden. Gleichrichter werden erst dann eingeführt, wenn die Signale so kräftig sind, daß die Gleichrichterabdrift zu vernachlässigen ist. Selbstverständlich kann man das Gleichstromausgangssignal auch benutzen, um damit anderweitige Vorrichtungen zu betreiben; so kann man z.B. über eine gewöhnliche selbstsättigende magnetische Verstärkerstufe, die das Energieniveau auf die erforderliche Höhe anhebt, einen Motor betreiben. Die der Fig. 5 ähnliche erste Stufe der Fig. 13 läßt sich ferner als Eingangsstufe eines elektronischen Verstärkers verwenden, wobei der Gitterableitwiderstand des elektronischen Verstärkers den Arbeitswiderstaud für den magnetischen Verstärker bildet.

Ein mehrstufiger magnetischer Impulsrelaxations-Kaskadenverstärker ist insofern einem gewöhnlichen selbstsättigenden magnetischen. Gegentakt-Kaskadenverstärker ähnlich, als in beiden Fällen durch eine gegebene Steuersignaländerung oder eine gegebene Änderung der Ausgangsenergie der ersten Stufe erreicht werden kann, daß sich die Ausgangsenergie der zweiten oder nächstfolgenden Stufe entsprechend erhöht oder erniedrigt und somit die Polarität der Signale von Stufe zu Stufe sich umkehrt. In Fig. 13 sind die einzelnen Stufen so in Kaskade geschaltet, daß jeweils die vorausgehende Stufe die Polarität der nächstfolgenden Stufe umdreht.

Die erfindungsgemäßen Impulsrelaxationsverstärker sind durch eine hohe Verstärkung, eine geringe Trägheit und eine minimale Abdrift gekennzeichnet. Fig. 14 zeigt die Gesamtkennlinie eines derartigen vierstufigen Verstärkers, und zwar die mittlere Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der mittleren Eingangsspannung. Wird der Verstärker an seinem Ein- und Ausgang mit verschieden großen Widerständen belastet, so interessiert die Gesamtspannungsverstäi kung der Anordnung nicht so sehr als ihre Gesamtleistungsverstärkung. Errechnet man diese aus dem linearen Teil der Verstärkungskennlinie unter Zugrundelegung der Eingangs- und Ausgangswiderstände, so ergibt sich eine Leistungsverstärkung, die ohne weiteres eine Größenordnung von zwei Millionen erreichen kann. Der lineare Teil des Verstärkers ist in der Lage, ein maximales Eingangssignal von 10—ⁿ Watt zu verarbeiten und eine Ausgangsleistung von mehr als 10—"' Watt zu liefern. Wie man sofort sieht, ist dies ein sehr günstiges Resultat im Vergleich zu gewöhnlichen selbstsättigenden magnetischen Verstärkern.

Die Trägheit des Impulsrelaxationsverstärkers ist geringer als die eines gewöhnlichen selbstsättigenden magnetischen Verstärkers. Die Anordnung nach Fig. 13 weist eine maximale Verzögerung von einem Zyklus für die erste Stufe auf plus je einem Viertelzyklus für die drei folgenden Stufen, was einer Gesamtverzögerung von I³A Zyklen entspricht. Die Zeitkonstante wird, in Zyklen bezogen, auf eine beliebige Erregerfrequenz gemessen. Dazu addiert sich die Zeitkonstante der Steuerwicklung der ersten Stufe. Die geringstmögliche Verzögerung beträgt deshalb I¹/4 Perioden plus der Steuerwicklungsverzögerung. Die Zeitkonstante des Verstärkers ohne Eingangs-

wicklung ist also der Generatorfrequenz umgekehrt proportional. Eine schnellere Ansprechgeschwindigkeit läßt sicih sowohl dadurch erreichen, daß man die Erregerspannung anders bemißt, als auch dadurch, daß man die Generatorfrequenz erhöht. Zum Beispiel kann man einen Verstärker, der bei 60 Hertz arbeitet und pro Sekunde vier Erregerimpulse erhält, umgestalten, indem man die mit 60 Hertz gesteuerte Impulsstufe so bemißt, daß sie pro Zyklus Sechsundsechzig Impulse liefert, wodurch ein gleichwertiger Tausend-Hertz-Betrieb erreicht wird. Die Methoden, mit denen sich das bewerkstelligen läßt, werden sich dem Fachmann ohne weiteres ergeben. In diesem Fall dient die Impulsstufe zugleich als Frequenzvervielfacher und als Impulserzeuger. Die maximale Verzögerung der ersten Stufe kann gleichfalls durch geeignete Maßnahmen, unter anderem den Einbau zusätzlicher Kerne, verringert werden.

Die Abdrift des erfindungsgemäßen Impulsrelaxationsverstärkers ist sehr gering. Es wurden Versuche angestellt, um den Einfluß von Temperatur- und Erregerspannungsschwankungen auf das Ausgangssignal und die Leistung des Verstärkers abzuschätzen. Der Abdriftpegel wurde dadurch ermittelt, daß man das Ausgangssignal bei auf Null festgehaltenem Eingangssignal beobachtete. Ein Eingangssignal, das nach, der Verstärkung in der Größe am Ausgang erschien, die dem gegebenen Abdriftpegel entsprach, wurde als das minimale Signalniveau des Verstärkers definiert. Die Erregerspannung wurde um plus oder minus 30% variiert, und die Temperatur in der ersten Stufe wurde zyklischen Schwankungen zwischen ungefähr —70 und +140° C unterworfen. Die maximale Abdrift während der Dauer dieses Versuches betrug 10~~¹⁽ⁱ Watt, wobei die Verstärkungscharakteristik völlig unverändert blieb. Das ist. verglichen mit der Nullpunktabdrift eines selbstsättigenden magnetischen Verstärkers, die in der Größenordnung von 10~⁸ oder 10™⁹ Watt liegt, ein recht günstiges Ergebnis.

Der Störpegel des erfmdungsgemäßen Verstärkers liegt um mehr als 60 Dezibel unter dem gewöhnlicher selbstsättigender magnetischer Verstärker. Dieses günstige Resultat kommt hauptsächlich dadurch zustände, daß keine Gleichrichter verwendet werden und ein und dieselbe Kernspule mit den dazugehörigen Kreisen sowohl positive als auch negative Signale nach dem Gegentaktprinzip verarbeitet.

Es ist für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, daß sich der magnetische Impulsrelaxationsverstärker außer für die im vorstehenden beschriebenen speziellen Zwecke auch noch für zahlreiche andere Aufgaben verwenden läßt. Statt den Kern eines derartigen magnetischen Verstärkers mit einer Steuer- oder Signalspule zu bewickeln, kann man zur Übermittlung von Signalen an den Verstärker einen beliebigen anderen Erreger magnetischen Flusses oder ein beliebiges Material, das die Induktion in geeigneter W^reise beeinflußt, verwenden. Zum Beispiel kann der erfindungsgemäße magnetische Verstärker in der Weise als Fühlerlehre benutzt werden, daß man den Einfluß der in ihrer Dicke zu messenden Metallstücke auf den Verstärker registriert, wobei durch die Metallstücke der Feldlinienverlauf beeinflußt bzw. gestört wird. Ebenso läßt sich der Abstand eines derartigen Materials oder irgendeines Feldlinien erzeugenden Materials vom Kern messen. Der magnetische Verstärker kann ferner dazu verwendet werden, Kompaßrichtungen anzuzeigen, ohne daß dabei, wie

z. B. bei einem Kreiselkompaß, mechanisch bewegte Teile benötigt werden. Dies läßt sich in der einfachsten Weise dadurch erreichen, daß man die Steuerwicklung nach Fig. 1 entfernt und statt dessen das Magnetfeld der Erde als Signalquelle wirken läßt. Steht die Spule senkrecht und zeigt in irgendeine Richtung, z. B. nach Norden, so erzeugt das irdische Magnetfeld ein Ausgangssignal in einer bestimmten Richtung; wird die Spule in die entgegengesetzte Richtung gedreht, so nimmt auch das Ausgangssignal die entgegengesetzte Richtung an. Steuert man eine zwischen Nord und Süd liegende Richtung an, so ergeben sich analoge Effekte. Zur Registrierung dier angesteuerten Richtung oder zur Betätigung z. B. eines Kuragebers kann man sich in diesem Falle irgendwelcher geeigneter Vorrichtungen bedienen.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Magnetischer Verstärker unter Verwendung eines Magnetkerns, der eine Arbeitswicklung trägt sowie einer mit dieser Wicklung verbundenen Impulsquelle, welche Impulse liefert, die den Kern in die Sättigung treiben und zwischen denen eine Relaxationszeit liegt, gekennzeichnet durch eine Steuer- und gegebenenfalls ein Vormagnetisierungswicklung auf dem Kern sowie eine mit der Steuerwicklung verbundene, ein Steuersignal liefernde Gleichstromquelle, die bewirkt, daß sich die magnetische Induktion im Kern nach Beendigung des Impulses auf einen W^Tert einstellt, der durch das Steuersignal und/oder die Vormagnetisierung gegeben ist.

2. Magnetischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie mit der Steuerwicklung eine Impedanz geschaltet ist.

3. Magnetischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromquelle an die Vormagnetisierungswicklung angeschlossen ist, so daß im Arbeitskreis sowohl bei positiven wie bei negativen Impulsen Ausgangsenergie auftritt.

4. Magnetischer Verstärker nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer und Vormagnetisierungswicklungen so^ geschaltet sind, daß eine in der einen dieser Wicklungen induzierte Spannung die in der anderen Wicklung induzierte Spannung aufhebt.

5. Magnetischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswicklung in Reihe geschaltet ist mit der Impulsquelle, einer ersten Impedanz und einem Schalter, der mit einer zweiten Impedanz überbrückt ist und daß die Steuerwicklung in Reihe geschaltet ist mit einer dritten Impedanz und einer zweiten Impulsquelle, die in ihrer Phase der ersten Impulsquelle voraneilt.

6. Magnetischer Verstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere in Reihe geschaltete Ausgangswicklungen, die mit der Impulsquelle in Reihe liegen,, durch eine zweite und eine dritte Impulsquelle, durch mit der zweiten Impulsquelle verbundene Steuervorrichtungen auf dem Kern, durch eine mit der dritten Impulsquelle λ-erbundene Vormagnetisierungswicklung auf dem Kern, wobei die Impulsquellen so eingerichtet sind, daß die Impulse der ersten Quelle denen der zweiten Quelle nacheilen und die Impulse der dritten Quelle denen der zweiten Quelle voraneilen und zugleich mit den Impulsen der zweiten Quelle enden.

7. Magnetischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfskern vorgesehen ist, der eine zweite Ausgangswicklung trägt, daß die Impulsqueüe mit beiden Ausgangswicklungen verbunden, ist, daß die Ausgangswickhingen so geschaltet sind, daß die in der ersten Ausgangswicklung und in der zweiten oder Hilfswicklung induzierten Spannungen sich gegenseitig aufheben, daß Steuervorrichtungen mit der den ersten Kern mit dem Hilfskern verkoppelnden zweiten Impulsquelle verbunden sind, daß eine dritte Impulsquelle und eine damit verbundene Vormagnetisierungswicklung, durch die der erste Kern mit dem Hilfskern verkoppelt wird, vorgesehen sind, daß die Impulsquellen so eingerichtet sind, daß die Impulse der ersten Quelle denen der zweiten Quelle nacheilen und die Impulse der dritten Quelle denen der zweiten Quelle voran eilen und daß eine vierte Impulsquelle und eine damit verbundene Wicklung auf dem Hilfskern vorgesehen und so geschaltet sind, daß sie jeweils

bei Beendigung der Impulse der zweiten Quelle erregt werden.

8. Magnetischer Verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß er den Verstärker nach Anspruch 4 als Eingangsstufe enthält und mehrere Verstärker nach Anspruch 7 mit dieser Eingangsstufe in Kaskade geschaltet sind, wobei jeweils der Ausgang der vorausgehenden Stufe mit der Steuervorrichtung der nächstfolgenden Stufe verbunden ist und dadurch das Ausgangssignal jeder Stufe durch die nächstfolgende Stufe verstärkt wird.

9. Magnetisches Verstärkersystem, gekennzeichnet durch einen Verstärker nach Anspruch 4 als Eingangsstufe, durch Vorrichtungen zur Übertragung von Signalen auf die Steuervorrichtung dieses Verstärkers, durch einen zweiten Verstärker nach Anspruch 7, wobei der Ausgang des ersten Verstärkers mit der Steuervorrichtung des zweiten Verstärkers verbunden ist, sowie durch Vorrichtungen zum Anzeigen des verstärkten Ausgangssignals des zweiten Verstärkers.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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