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Hallspannungserzeuger Während im allgemeinen ein Hallspannungserzeuger
mit einem einer Gleichstromquelle entnommenen Steuerstrom betrieben wird, ist es
für zahlreiche Anwendungszwecke erwünscht, als Steuerstrom einen Wechselstrom heranzuziehen.
Dies hat vor allem für die Fälle Bedeutung, in welchen das Magnetfeld, dem der Hallspannungserzeuger
ausgesetzt ist, sich so langsam ändert, daß hierfür besonders dimensionierte Verstärker,
insbesondere nach Art von Gleichspannungsverstärkern an den Hallspannnngserzeuger
angeschlossen werden müßten. Die Verwendung von Wechselströmen als Steuerstrom hat
demgegenüber den Vorteil, den nachgeschalteten Verstärker als Wechselspannungsverstärker,
gegebenenfalls sogar als Wechselspannungs-Resonanzverstärker, aufbauen zu können,
was erhebliche Vereinfachungen schaltungstechnischer Art und Einsparungen an Bauelementen
zur Folge hat. So ist z. B. bereits ein Abtastkopf zur ausschließlichen Wiedergabe
oder zur wahlweisen Wiedergabe und Aufnahme von Magnetogrammen vorgeschlagen worden,
bei dem der Abtastkopf unter Ausnutzung des an sich bekannten Prinzips des Hallmodulators
in der Weise ausgebildet ist, daß die Signale als Modulationsprodukte auftreten.
Bei dieser früher vorgeschlagenen Anordnung kann die Modulationsfrequenz so gewählt
werden, daß sie beispielsweise mindestens eine Größenordnung höher liegt als die
höchste Abtastfrequenz.
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Hallspannungserzeuger mit Ausgangswechselspannung lassen sich übrigens
auch dadurch realisieren, daß man die Feldwicklung mit Wechselstrom speist und einen
Steuergleichstrom durch das Halbleiterplättchen fließen läßt. Diese Anordnung eignet
sich für Hochfrequenzzwecke, ist jedoch in der Meß-, Steuer- und Regeltechnik nur
beschränkt anwendbar, da häufig magnetisch gleichfalls Signale zu verarbeiten sind.
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Zur Erzeugung von Steuerwechselstrom kann man grundsätzlich beliebige
Wechselspannungsquellen heranziehen. Viele der bekannten Quellen sind jedoch aus
konstruktiven oder betriebstechnischen Gründen ungünstig. Die vorliegende Erfindung
beruht auf der Erkenntnis, daß die an sich bekannten Tunneldiodenoszillatoren im
vorliegenden Zusammenhang besondere und überraschende Vorteile bieten.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum elektrischen Abbilden
von durch magnetische Feldänderungen erfaßten Einflußgrößen der Meß-, Regel- und
Steuertechnik durch die Hallspannung eines mit Wechselstrom gesteuerten Hallspannungserzeugers
und besteht darin, daß zur Erzeugung des Steuerwechselstroms ein an sich bekannter,
mit dem Hallspannungserzeuger zusammengebauter, insbesondere baulich vereinigter,
Tunneldiodenoszillator mit Gleichstromspeisung dient.
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Eine Kombination eines Haugenerators mit einer Tunneldiode gemäß der
Erfindung ermöglicht eine günstige, zum Teil sogar weitgehend exakte Widerstandsspannung
der beiden Elemente, da deren innere Widerstandswerte, insbesondere bei Verwendung
von Tunneldioden aus GaAs, besonders leicht miteinander in übereinstimmung zu bringen
sind.
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Ein weiterer, besonders wichtiger Vorteil des Erfindungsgegenstandes,
der seine universelle Anwendbarkeit ermöglicht, besteht darin, daß die Art der Unterbringung
der Stromversorgungsquellen nach Wunsch gewählt werden kann. Es ist möglich, die
Stromquellen mit dem Tunneldiodenoszillator und dem Hallspannungserzeuger an der
Meßstelle zusammenzubauen. Dies wird insbesondere dann vorzuziehen sein, wenn die
Auswertstelle am gleichen Ort wie die Meßstelle liegt. Es treten jedoch auch dann
keine Schwierigkeiten auf, wenn man die Stromquelle, räumlich entfernt von der Meßstelle,
an der Auswertstelle anordnet, wie dies bei Signalgebern mit Transistoren an sich
bekannt ist (vgl. etwa die deutsche Patentschrift Nr. 975 788). Man kann dann nämlich
die Tatsache ausnutzen, daß die Gleichstromzuführung und die überlagerte Rückführung
des Wechselspannungssignals durch Siebmittel einfach voneinander trennbar sind,
so daß man mit einer oder gegebenenfalls zwei Leitungen zwischen Auswertestelle
mit Stromquelle einerseits und Meßstelle andererseits auskommt. Die baulichen Abmessungen
des Erfindungsgegenstandes an der Meßstelle sind dann besonders gering.
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Beim Aufbau eines Magnetschalters mit einem Hallspannungserzeuger,
wie dies z. B. zur Bildung eines Lagemelders gebräuchlich ist, läßt sich an den
Hallspannungserzeuger
mit kombiniertem Tunneldiodenoszillator ein Wechselspannungsverstärker, insbesondere
Resonanzverstärker, unmittelbar anschließen. Soll dabei auch die Polarität des magnetischen
Flusses zur Anzeige gebracht werden, so könnte gegebenenfalls eine Phasendemodulation
erfolgen. Bei Lagemeldern, bei denen es nur darauf ankommt, ob ein Magnetfeld den
Schalter beeinflußt oder nicht, erübrigt sich eine solche Phasendemodulation. Hier
ist es auch nicht notwendig, daß der Steuerstrom ein sinusförmiger Wechselstrom
ist. Es können dann irgendwelche nicht sinusförmige Wechselspannungen oder Impulsreihen
ebenso gut verwendet werden. Zweckmäßig werden mit dem Tunneldiodenoszillator hochfrequente
Kippschwingungen, beispielsweise von 100 kHz und mehr gebildet.
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Die Erfindung hat auch Bedeutung für die eingangs beschriebene, bereits
früher vorgeschlagene Anordnung eines Abtastkopfes für Magnetogramme, bei der als
Modulationsfrequenz eine hinsichtlich ihrer Frequenz oberhalb der höchsten Abtastfrequenz
liegende Wechselspannung verwendet werden kann. Hier ist es gegebenenfalls von Vorteil,
Wechselspannungen zu bilden, die einen möglichst weitgehend sinusförmigen Verlauf
aufweisen.
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Die Tunneldiode ist mit dem Hallspannungserzeuger zusammengebaut,
gegebenenfalls mit ihm vereinigt. Schaltungsmäßig kann die Tunneldiode sowohl in
Parallelschaltung als auch in Reihenschaltung zu den Steuerstromelektroden des Hallspannungserzeugers
liegen. Bei Parallelschaltung von Tunneldiode und Hallspannungserzeuger kann gegebenenfalls
die Eigenkapazität der Tunneldiode durch einen parallel geschalteten Kondensator
ergänzt werden und mit ihm zusammen die Schwingkreiskapazität bilden. Die Induktivität
des Schwingkreises kann in der Zuleitung zu einer oder beiden Steuerstromelektroden
des Hallspannungserzeugers angeordnet sein, ganz oder zum Teil aber auch durch die
Zuleitungen selbst gebildet werden. An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher
erläutert werden. Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung
wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, schematischer Darstellung.
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Der Hallspannungserzeuger 1 ist mit den Steuerstromelektroden 2 und
3 sowie den Hallspannungsanschlüssen 4 und 5 versehen. Der Steuerstrom
wird von einem Oszillator mit der Tunneldiode 6 hergeleitet, die ihrerseits
von einer Quelle 7 eingeprägten Stromes gespeist wird. Parallel zur Eigenkapazität
der Tunneldiode 6, die mit Vorteil aus GaAs besteht, befindet sich ein Kondensator
8 zur Bildung der Schwingkreiskapazität. Die Schwingkreisinduktivität ist
durch die Spule 9 versinnbildlicht. Hier können gegebenenfalls auch die Induktivitäten
der Zuleitungen zu den Steuerstromelektroden 2 und 3 ausreichen.