DE1158565B - Schaltungsanordnung zur Anzeige des Schaltzustandes, insbesondere von Signalvorrichtungen unter Verwendung eines Transfluxors - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Anzeige des Schaltzustandes, insbesondere von Signalvorrichtungen unter Verwendung eines Transfluxors Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Anzeige des Schaltzustandes insbesondere von Signalvorrichtungen unter Verwendung eines Transfluxors, bei der der Magnetfluß des Transfluxors eine große Steuerwirkung auf den in der Anzeigevorrichtung fließenden Strom ausübt.
• In der Signaltechnik besteht häufig die Aufgabe, mittels elektrischer Impulse Signalvorrichtungen zu betätigen. Beispielsweise ist es in Fernüberwachungseinrichtungen erforderlich, Kontrollampen bleibend ein- und auszuschalten. Dieses kann in bekannter Weise durch Relais in Selbsthalteschaltung, wobei Relaiskontakte die Kontrollampen an eine Speisebatterie anschalten, durchgeführt werden.
• Es ist auch bekannt, ein Schaltelement mit einer rechteckförmigen Charakteristik und zwei stabilen Zuständen, beispielsweise einen Magnetschaltkern mit Primär- und Sekundärwicklung oder einen ferroelektrischen Kristall, so mit einer Elektrode einer Kippschaltung zu verbinden, daß das Schaltelement bei dem einen Sättigungszustand dieser Elektrode in den Sättigungsbereich seiner Charakteristik gebracht wird, wodurch eine in Serie mit dem Element liegende Wechselspannungsquelle einen nennenswerten Strom durch den Anzeigekreis treiben kann und dabei eine Anzeigelampe zum Aufleuchten bringt.
• Abgesehen davon, daß diese bekannten Einrichtungen einen verhältnismäßig großen Aufwand benötigen, können sie häufig nicht benutzt werden, weil sie bei Stromunterbrechung den eingespeicherten Informationswert verlieren.
• In dem letztlich bekanntgewordenen Transfluxorelement kann durch impulsförmige Magnetisierungen verschiedener Richtungen über eine oder zwei Magnetisierungswicklungen die Übertragung von Wechselstromenergie zwischen zwei weiteren Wicklungen, die galvanisch von den Magnetisierungswicklungen völlig getrennt sind, blockiert oder geöffnet werden. Da die Umschaltung zwischen diesen beiden Zuständen lediglich durch impulsförmige Magnetisierungen bewirkt wird, kann ein eingespeicherter Informationswert durch Unterbrechung der Betriebsspannungen nicht beeinflußt werden.
• Es handelt sich bei diesem Transfluxorelement bekanntlich dabei um einen plattenförmigen Kern aus magnetischem Material mit rechteckförmiger Hysteresisschleife, mit zwei oder mehr exzentrischen Löchern unterschiedlicher Größe und mit mehreren Wicklungen, wie er z. B. in Fig.1 dargestellt ist. Die am großen Loch angebrachten Wicklungen W 1 und W2, Blockier- bzw. Einstellwicklung genannt, dienen zur Erzeugung eines magnetischen Steuerflusses, der für die Möglichkeit einer elektrischen Energieübertragung zwischen den Wicklungen W 3 und W 4 des kleinen Loches, des übertragerloches, maßgeblich ist. Schickt man z. B. durch die Blockierwicklung W 1 die Erregung h.Wi-HO.Da.n, wobei w1 die Windungszahl von W1, Ho der Schwellwert für irreversible Wandverschiebungen und Da der äußere Kerndurchmesser ist, so wird der Kern um das große Loch herum magnetisch, z. B. im Uhrzeigersinn, gesättigt (Fig. 2 a). Dann ist der übertragerkreis mit seinen Wicklungen W 3 und W 4 blockiert, es kann wegen der, vom kleinen Loch aus gesehen, magnetischen Sättigung in entgegengesetzten Richtungen nur ein kleiner Störfluß erreicht werden, der sich aus der Neigung der nahezu waagerecht verlaufenden Äste der Hysteresisschleife des Kernmaterials ergibt. Dadurch ist die Übertragung zwischen W 3 und W 4 nahezu gesperrt.
• Eine Gegenerregung durch die Einstellwicklung W 2 mit der Größe magnetisiert den Randbezirk um das große Loch herum in die Gegenuhrzeigerrichtung um (Fig. 2b). Damit wird der magnetische Bezirk um das kleine Loch mit dem Innendurchmesser di wieder in die Lage versetzt, durch eine Erregung über W 3 umgeklappt zu werden, wodurch an der Wicklung W 4 ein Lesesignal entsteht.
• Transfluxoren üblicher Abmesungen - z. B. Da = 5,5 mm, Di = 2 mm, di = 0,5 mm und Dicke h = 1 mm - liefern jedoch nur eine kleine Lesespannung von etwa 50 mV/Wdg., und die entnehmbare gesteuerte Leistung beträgt nur einige Milliwatt. Es ist beispielsweise unmöglich, eine kleine Glühlampe 24 V/50 mA direkt über die übertragerwicklung W 3 und W 4 aus einer Wechselstromquelle zu betreiben.
• Die Erfindung besteht darin, daß eine um einen übertragerlochschenkel des Transfluxors angebrachte Wicklung in an sich bekannter Weise in Reihe mit der Anzeigevorrichtung und einem Wechselstromgenerator geschaltet ist, und daß die Frequenz des Wechselstromgenerators so gewählt wird, daß die Periodendauer wenigstens doppelt, höchstens aber viermal so lang ist wie die Schaltzeit des Materials des Transfluxorkernes.
• In Fig.3 ist ein Beispiel einer Schaltanordnung nach der Erfindung dargestellt. Im Steuerloch des Transistors K befinden sich in üblicher Weise die Steuerwicklungen W 1 und W2, während im übertragerloch die einzige Wicklung W 5 vorhanden ist, die in den aus Generator G und Verbraucherlampe La bestehenden Anzeigekreis geschaltet ist. Ist der Transfluxor durch einen Blockierungspuls durch die Wicklung W 1 gesperrt, so kann .der Kern in der Wicklung 5 keine nennenswerte Gegenspannung auf Grund des durch diese Wicklung fließenden Stromes erzeugen. Die Spule bietet daher im wesentlichen nur ihren ohmschen Widerstand, so daß die Lampe La leuchtet. Nach dem Einstellpuls über die Wicklung W2 kann jedoch der Verbraucherstrom den Magnetfluß im Bezirk des übertragerloches umklappen, so entsteht an der Wicklung W 5 eine induktive Gegenspannung, die den Strom so weit verringert, daß die Lampe verlischt.
• Wie eingangs erwähnt, besitzt das Kernmaterial des Transfluxors eine nahezu rechteckförmige Hysteresisschleife. Beim Durchlaufen der beinahe waagerechten Äste dieser Schleife liefert bekanntlich der Kern, abgesehen von einer kleinen Störspannung, keine Gegenspannung, die Wicklung besitzt daher nur einen kleinen induktiven Widerstand. Erst beim Durchlaufen der steilen Äste bildet der Kern eine entsprechend größere Induktivität, die den Strom vermindert. Soll also der Einstellpuls durch die Wicklung W 2 eine möglichst weitgehende Sperrung des Verbraucherstromes bewirken, so ist es erforderlich, daß die durch den Verbraucherstrom erzeugte Erregung vorwiegend nur die steilen Äste durchläuft. Dieses ist offenbar dann der Fall, wenn Generatorfrequenz und Schaltzeit des Kernmaterials im richtigen Verhältnis zueinander stehen.
• Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß gute Sperrwirkung erzielt wird, wenn die Periode T des Wechselstromes zwei- bis viermal so lang ist wie die Schaltzeit ts des Kernmaterials. Weist also ein bestimmtes Kernmaterial beispielsweise eine Schaltzeit t, = 2 [,s auf, so dürfte eine Generatorfrequenz von 125 bis 250 kHz geeignet für ein gutes Schaltverhältnis der Anordnung sein. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, daß eine größere Leistung gesteuert werden kann, obwohl der vorher genannte Wert von 50 mV/Wdg. bei der oben bezeichneten Transfluxorgröße als Sperrspannung nicht überschritten wird. Bei den erwähnten Kernabmessungen ergeben sich trotz der erfinderischen Maßnahmen meist große Windungszahlen. Man kann durch übereinanderschichten von gleichen Kernplatten die erforderliche Windungszahl proportional zur Plattenzahl verringern. Die übereinanderschichtung vieler dünner Platten ist vorteilhafter als die Vergrößerung von Da und Di, weil durch letztere Maßnahme die für die Steuerung notwendige Amperewindungszahl steigen würde. Andererseits ist auch die Verwendung von dicken Einzelplatten nicht möglich, weil bei dicken Platten die Gefahr der Bildung von Haarrissen im Ferrit beim Sintern steigt.
• Bei Überwachungsanlagen mit vielen Kontrolllampen würde die unter Umständen benötigte Sinusgeneratorleistung unvorteilhaft groß werden. Diesem Nachteil kann man dadurch begegnen, daß man mittels eines Schalttransistors einem Gleichstromnetz eine Rechteckwellenspannung zur Speisung der Lampenkreise entnimmt. Die auf diese Weise entstehenden steilen Flanken der Rechteckwellenspannung werden jedoch zweckmäßigerweise einer oberen Frequenzbandbeschneidung unterworfen, um das Schaltverhältnis der Transfluxorwicklung nicht zu verschlechtern.
• In Fig. 5 ist die Schaltung einer überwachungsanlage dargestellt, die in mehreren Anzeigekreisen den umschaltbaren induktiven Widerstand nach der Erfindung verwendet. Die notwendige Leistung für die Anzeigelampen wird aus .dem Gleichstromnetz entnommen. Es ist ein gemeinsamer Multivibrator Mu vorgesehen, der für jeden oder jeweils mehrere Lampenkreise einen Transistor Tr umschaltet, so daß der Gleichstrom in Rechteckimpulse umgewandelt wird. Die Siebglieder Sb beseitigen die hohen Frequenzkomponenten, so daß das gute Schaltverhältnis wie bei Sinuswellenansteuerung erhalten bleibt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltungsanordnung zur Anzeige des Schaltzustandes, insbesondere von Signalvorrichtungen unter Verwendung eines Transfluxors, bei der der Magnetfluß des Transfluxors eine große Steuerwirkung auf den in der Anzeigevorrichtung fließenden Strom ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß eine um einen übertragerlochschenkel des Transfluxors (K) angebrachte Wicklung (W5) in an sich bekannter Weise in Reihe mit der Anzeigevorrichtung (La) und einem Wechselstromgenerator (G) geschaltet ist und daß die Frequenz des Wechselstromgenerators (G) so gewählt wird, daß die Periodendauer (T) wenigstens doppelt, höchstens aber viermal so lang ist wie die Schaltzeit (t,) des Materials des Transfluxorkernes (K).
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der umschaltbaren Leistung mehrere plattenförmige Transfluxoren gleicher Abmessungen übereinandergeschichtet werden.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung des gesteuerten Verbraucherkreises aus einer Gleichstromquelle erfolgt, die durch von einem Multivibrator (Mu) gesteuerte Transistoren (Tr) in einen Rechteckimpulsgenerator umgewandelt wird, wobei nachgeschaltete Siebglieder (Sb) eine Frequenzbandbeschneidung zur Erhaltung des Schaltverhältnisses wie bei Sinusgeneratoransteuerung bewirken. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1044168.