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Schaltung für schrittweise magnetisierbare Zählmagnete 1. Magnetkern-Zählschaltungen
arbeiten bekanntlich nach dem Prinzip, daß ein Magnetkern mit angenähert rechteckförmiger
Hystereseschleife, im folgen-.den als Zählkern bezeichnet, im Rhythmus von Zählimpulsen
schrittweise magnetisiert wird, bis nach einer bestimmten Anzahl von Zählimpulsen
die Sättigungsmagnetisierung des Zählkernes erreicht wird. In diesem Zustand wird
mittels einer zusätzlichen Schaltung der Zählkern durch einen Rückstellimpuls in
seinen ursprünglichen Zustand zurückmagnetisiert, worauf der Zählvorgang von neuem
beginnt. Die Rückstellimpulse zeigen somit jeweils den Ablauf einer zur völligen
Um, magnetisierung des Zählkernes erforderlichen Anzahl von Zählimpulsen
an. Damit 'die zur völligen Ummagnetisierung des Zählkemes . erforderliche
Anzahl von Zählimpulsen immer gleichbleibt, müssen diese untereinander gleich bemessen
sein. Zählimpulse von gleichbleibender magnetisierender Wirkung lassen sich mit
Hilfe eines weiteren Magnetkenies, im folgenden als Treiberkern bezeichnet, erzielen,
der mit jedem Eingangsimpuls erst in positiver, dann in negativet Richtung bis zur
Sättigung magnetisiert wird, wobei jeder der beiden Ummagnetisierungsvorgänge in
einer Sekundärwicklung (Induktionswicklung) einen Spannungsstoß erzeugt, von denen
einer dem Zählkern zugeführt wird und dort eine Ummagnetisierung in gewünschtem
Ausmaß hervorruft. Der bei der darauffolgenden Rückmagnetisierung des Treiberkernes
in der Induktionswicklung entstehende gegensinnige Spannungsimpuls wird über einen
Diodenkreis abgeleitet, damit am Zählkern keine Entmagnetisierung auftritt.
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Voraussetzung für eine gleichbleibende magnetisierende Wirkung aller
Ummagnetisierungsimpulse des Treiberkernes auf den Zählkern ist, daß die übertragenen
Spamiungsstöße gleichbleibende Zeitintegrale der Spannung (Spannungszeitfläche)
aufweisen, denn einem bestimmten Quantum eines magnetischen Flusses entspricht in
elektrischen Einheiten das Zeitintegral der bei Änderung dieses magnetischen Flusses
um dieses Quantum in einer Sekundärwicklung erzeugten Spannung. Die Übertragung
der Spannungsstöße vom Treiberkern auf den Zählkern bleibt so lange einwandfrei,
als die Widerstandsverhältnisse im übertragungskreis gleichbleiben. Dies läßt sich
aber praktisch nur in beschränktem Ausmaß erzielen, weil die für die Unterdrückung
der Gegenspannungsimpulse erforderlichen Dioden sowie der Spannungsabfall des Zählkern-Magnetisierungsstromes
an allfälligen Widerständen zur Steuerung der Rückstellung des Zählkemes und gegebenenfalls
auch an Abgleichwiderständen zur Veränderung des Zählverhältnisses (das ist die
Anzahl jener Impulse, die für eine einmalige Sättigung des Zählkernes erforderlich
sind) temperaturabhängig sind. Zufolge des Temperaturganges dieser Spannungen ändert
sich die an die Magnetisierungswicklung des Zählkemes gelangende Spannung mit der
Temperatur und somit auch das Quantum der mit dieser veränderten Spannung erzielten
Magnetisierung, was weiter zur Folge hat, daß sich das Zählverhältnis in unerwünschter
Weise verändert.
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Eine übliche Magnetkern-Zählschaltung ist in F i g. 1 der Zeichnung
dargestellt. Der Zählkern 1 ist mit einer Magnetisierungswicklung 2 versehen,
der die Zählimpulse zur schrittweisen Magnetisierung des Zählkernes zugeführt werden.
Zur Erzeugung dieser Zählimpulse dient ein Treiberkern 3, der beim Schließen
eines Impulskontaktes 4 durch den Strom einer mit dem Kontakt 4 in Serie geschalteten
Wicklung 5 in der einen Richtung und beim öffnen des Kontaktes 4 durch den
Strom einer gegensinnigen Wicklung 6 in der anderen Richtung bis zur Sättigung
magnetisiert wird. Durch das Ummagnetisieren des Treiberkernes 3 werden in
einer Induktionswicklung 7
Spannungsstöße erzeugt; Spannungsstöße der einen
Richtung werden über eine Diode 8 der Magnetisierungswicklung 2 des Zählkernes
1 zugeführt, während die bei der entgegengesetzten Ummagnetisierung erzeugten
Spannungsstöße durch die Diode 8 von der Magnetisierungswicklung 2 abgehalten
werden. Der Zählkern 1 ist mit einer weiteren Wicklung 9 versehen,
die zur Rückmagnetisierung des Zählkernes 1
dient, sobald
dieser durch die Zählünpulse einer Zählpeffiode magnetisch gesättigt wurde. Hierzu
ist ein mit seiner Schaltstrecke mit der Wicklung9 in Serie geschalteter Transistor
10 vorgesehen, der einen in den Basis-Emitter-Kreis eingeschalteten Widerstand
11 besitzt, der mit der Magnetisierungswicklung 2 in Serie liegt. Solange
der Zählkern 1 nicht gesättigt ist, fließt bei einem Spannungsstoß der Induktionswicklung
7 wegen der relativ hohen Induktivität der Wicklung 2 ein relativ geringer
Strom über den Widerstand 11, der zu gering ist, um die Schaltstrecke des
Transistors 10 leitend zu machen. Sobald jedoch der Zählkern 1 nach
einer Zählperiode gesättigt wurde, ist die Induktivität der Wicklung 2 so weit reduziert,
daß der nächste Spannungsimpuls am Widerstand 11 einen so großen Strom hervorruft,
daß der Spannüngsabfall am Widerstand 11 den Transistor 10 leitend
macht und der über dessen Schaltstrecke sowie über die Rückmagnetisierungswicklung
9 ffießende Strom den Zählkern 1 wieder in seinen Ausgangszustand
versetzt. Bei der in F i g. 1
dargestellten bekannten Schaltung beeinflussen
die Temperaturabhängigkeiten der Diode 8 sowie des Widerstandes
11 den Spannungsverlauf an der Magnetisierungswicklung 2 und somit auch das
Zählverhältnis in unerwünschter Weise.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, eine Einrichtung zur Verminderung
bzw. zum Ausgleic von Span-C h
nungs- und/oder Temperaturschwankungseinflüssen
bei einer vorzugswei$#, zur Impulsfrequenzteilung verwendeten und aus zwei Magnetkemen
mit annähernd rechteckiger Hystereseschleife bestehenden Impulszähleinrichtung,
wobei ein übertrager mit dem einen Ma netkern (guantisierungsübertrager) und ein
9
Richtleiter die Zählimpulse in Einstellimpulse mit bestimmter Größe des
Spannungs-Zeit-Intergrals und bestimmter Polarität für eine aus dem zweiten Magnetkern
gebildete Zähldrosselspule umformen, die mit dem letzten Einstellimpuls der ihren
Zählvolumen entsprechenden Impulsserie über einen mit der Zähldrosseispule in Reihe
geschalteten Widerstand einen spannungsabhängigen Schalter betätigt und gegebenenfalls
die Impulszähleinrichtung in die Ausgangslage zurückstellt, derart auszubilden,
daß mit der Zähldrosselspule ein nichtlinearer Widerstand mit bei steigendem Strom
zunehmenden Widerstandswerten zur Betätigung des spannungsabhängigen Schalters in
Reihe- geschaltet ist.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltung für schrittweise durch induzierte
Spannungsstöße magnetisierbare Zählmagneten od. dgl. mit zur Erzeugung der Spannungsstöße
dienenden Induktionswicklungen impulsweise urnmagnetisierbarer Treiberkerne, wobei
den Induktionswicklungen Dioden zur Unterdrückung gegensinniger Induktionsspa-nnungsstöße
vorgeschaltet sind und die Magnetisierungsstromkreise der Zählmagneten in Teilstromkreise
verzweigt sind. Gemäß der Erfindung läßt sich die Auswirkung der Temperaturabhängigkeit
der Schaltungselemente dadurch praktisch vermeiden, daß bei dem Magnetisierungsstromkreis
in zwei der Teilstromkreise einander entgegengesetzte Spannungsstöße verschiedener
Induktionswieldungen wirken, wobei die Windungszahlen dieser beiden Induktionswicklungen
einerseits und die Widerstände der Teilstromkreise andererseits so be# messen sind,
daß die durch die Temperaturabhängige keit der Schaltelemente der Teilstromkreise
bedingten thennischen Änderungen der Zeitintegrale der Induktionsspannungen beider
Teilstromkrei - se zumindestens angenähert entgegengesetzt gleich, die Zeitintegrale
der Induktionsspannungen selbst jedoch verschieden sind.
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Ein A 6fiVilfuligsbzispiel der E-,rfm£Iung i5t in F i g.
2 der Zeichnujig dgirgestellt. Die B gze i #hliungeg der Schaltungselemente
sind, soweit sie mit denen der F i g. 1 übereinstimmen, in analoger Weise
übernommen.
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Zum Unterschied von der in F i g. 1 dargestellten bekannten
Schaltung ist bei der erfindungsgemäßen Schaltung der über die Wicklung 2 des Zählkernes
1
verlaufende Magnetisierungsstromkreis in zwei Teilstr.omkreise verzweigt,
in denen einander entgegengesetzte Induktionsspannungsstöße wirksam sind.
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Zur Erzeugung der Induktionsspannungsimpulse dienen die Induktionswicklungen
7 und 12. An der Erzeugung der Magnetisierungsimpulse des Zählkernes 1, die
über die Diode 8 und den Widerstand 11 der Magnetisierungswicklung
2 zugeführt werden, sind beide Induktions wicklungen 7 und 12 beteiligt,
da sie, in bezug auf diesen Teilstromkreis in Serie liegen und daher bei einer Magnetisierung
des Treib berkernes an diesen Teilstromkreis die Summe ihrer Spannungszeitflächen
liefern. Bei der Rückmagnetisierung des Treiberkernes kann die in der Induktionswicklung
12 erzeugte Spannung über die Diode 8
keinen Stromfluß zustande bringen, so
daß diese Induktionswicklung bei der Rückmagnetisierung auf den Zählkern
ohne Einfluß bleibt. In der Induktions" wicklung 7 hingegen wird bei der
Rückmagnetisierung ein Spannungsstoß erzeugt, der über die weitere Diode
13 und die Widerstände 11 und 14 einen Gegenmagnetisierongsstrom bewirkt.
Dabei sind die Dioden 8 und 13 unter Zwischenschaltung des Widerstandes
14 und der Induktionswicklung 12 antiparallel geschaltet.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung ist im folgenden
an Hand des in F i g. 3 dargestellten Spannungs-Zeit-Diagramins erläutert:
Ein mit Z bezeichneter Zählimpuls wirkt mit der mit +
bezeichneten Spannungszeitfläche
magnetisierend auf den Zählkern 1, denn von der gesamten aus den in diesem
Spannungspfad hintereinandergeschalteten Induktionswicklungen 7 und 12 gelieferten
Spannung U71 U,2 steht der Wicklung 2 nur die Spannung U,
zur Verfügung,
denn es tritt ein Spiannungsverlust auf, der sich aus den Spannungsabfällen
Uli und U,
zusammensetzt, die am Widerstand 11 und an der Diode
8 auftreten. Mit R ist in F i g. 3 der Rückschaltungsimpuls bezeichnet,
der zufolge der Sperrwirkung der Diode 8 nur in dem über die Diode
13
verlaufenden Spannungspfad wirksam ist und nur durch die Induktionswirkung
7 hervorgerufen wird; demnach ist die gesamte Spannungszeitfläche des Rückschaltimpulses
R kleiner als die des Zählimpulses Z. Die Spannungsverluste im Spannungspfad des
Rückschaltimpulses bestehen aus den Spannungsabfällen Uli, Ul. und
U,4 am Widerstand 11, an der Diode 13 und am Widerstand 14.
Mit dem Zeichen -
ist jene Spannungszeitfläche bezeichnet, die der entmagnetisierenden
Wirkung des Rückschaltimpulses entspricht. Die resultierende Wirkung eines Zählimpulses
Z und eines Rückschaltimpulses Z entspricht also der Differenz der mit
+ bezeichneten Span' nungszeitfläche des Zählimpulses und der mit
- bezeichneten Spannungszeitfläche des Rückschaltimpulses.
Die
schraffierten Flächen entsprechen den thermischen Änderungen der Spannungsabfälle
Ull und U8 im Spannungspfad des ZählimpulsesZ einerseits und den Änderungen
der Spannungsabfälle U", U13 und UM im Spannungspfad des Rückschaltimpulses
R andererseits bei einer bestimmten Temperaturdifferenz. Es läßt sich nun der Widerstand
14 im Kreis der Diode 13 hinsichtlich seiner Temperaturabhängigkeit im Zusammenhang
mit den Temperaturabhängigkeiten der Dioden 8 und 13 so auswählen,
daß die temperaturabhängigen Teile der Spannungszeitflächen der Zähl- und Rückschaltimpulse
jeweils gleich sind und daher in ihren Wirkungen auf die Magnetisierung des Zählkernes
einander aufheben.
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Eine spezielle Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltung weist folgende
Daten auf: Die Windungszahlen der Wicklungen 7 und 12 betragen
je 52 Windungen. Der Widerstand 11 hat 220 9 und der Widerstand
14 hat 270 9. Die Wicklung 2 des Zählkernes 1
besitzt 240 Windungen
und die Wicklung 9 hat 120 Windungen. Die Betriebsspannung - UB beträgt
- 12 V, und die Emitterspannung - UF beträgt - 1
V.
Der Transistor 10 ist von der Type ACY 14. Die Wicklungen
5 und 6 des Treiberkernes 3 haben je
60 Windungen.
Die Widerstandswerte der den Wicklungen 5 und16 vorgeschalteten Widerstände
betragen 100 9 bzw. 150 Q. Der der Wicklung 9 vorgeschaltete
Widerstand weist 220 Q auf. Die Dioden 12 und 13
sind von der Type OA
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