DE1224361B

DE1224361B - Circuit for gradually magnetizable counting magnets

Info

Publication number: DE1224361B
Application number: DES91293A
Authority: DE
Inventors: Dr Josef Cerny; Dipl-Ing Egon Gasser; Dipl-Ing Peter Mayer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1963-05-31
Filing date: 1964-05-29
Publication date: 1966-09-08

Description

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.Circuit for incrementally magnetizable counting magnets 1. Magnetic core counting circuits work, as is well known, on the principle that a magnetic core with an approximately rectangular hysteresis loop, hereinafter referred to as the counting core, is gradually magnetized in the rhythm of counting pulses until saturation magnetization after a certain number of counting pulses of the counter core is reached. In this state, the counter core is magnetized back to its original state by means of an additional circuit by means of a reset pulse, whereupon the counting process begins again. The reset pulses thus show, respectively, the flow of the complete order, the magnetization Zählkernes required number of counts to. So that 'for the complete magnetization of the counter core . required number of counting pulses always remains the same, these must be measured equally among each other. Counting pulses with a constant magnetizing effect can be achieved with the help of a further magnetic key, hereinafter referred to as the driver core, which is magnetized with each input pulse first in a positive, then in a negative direction until saturation, with each of the two magnetization reversal processes in a secondary winding (induction winding) A voltage surge is generated, one of which is fed to the counter core and causes a magnetization reversal there to the desired extent. The opposing voltage pulse that occurs during the subsequent reverse magnetization of the driver core in the induction winding is diverted via a diode circuit so that no demagnetization occurs on the counter core.

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.Prerequisite for a constant magnetizing effect for everyone Magnetization reversal from the driver core to the counter core is that the transmitted Spamiungslasts constant time integral of the voltage (voltage-time area) because a certain quantum of a magnetic flux corresponds to in electrical units is the time integral when this magnetic flux changes around this quantum voltage generated in a secondary winding. The transfer the voltage surges from the driver core to the counter core remains flawless as long as than the resistance ratios in the transmission circle remain the same. This can be but only to a limited extent in practice, because they are responsible for the suppression the counter-voltage pulses required diodes as well as the voltage drop of the counter core magnetization current on any resistors to control the resetting of the counter core and, if necessary also on balancing resistors to change the counting ratio (this is the Number of pulses that are required for a one-time saturation of the counter core are) are temperature dependent. As a result of the temperature profile of these voltages changes the voltage reaching the magnetization winding of the counting core corresponds to the Temperature and thus also the quantum of the voltage achieved with this changed Magnetization, which further has the consequence that the counting ratio becomes undesirable Way changed.

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.A common magnetic core counting circuit is shown in FIG. 1 of the drawing. The counting core 1 is provided with a magnetization winding 2 to which the counting pulses for the gradual magnetization of the counting core are fed. To generate these counting pulses, a driver core 3 is used, which when a pulse contact 4 is closed by the current of a winding 5 connected in series with the contact 4 in one direction and when the contact 4 is opened by the current of an opposing winding 6 in the other direction is magnetized to saturation. By reversing the magnetization of the driver core 3 , voltage surges are generated in an induction winding 7; Voltage surges in one direction are fed to the magnetization winding 2 of the counter core 1 via a diode 8 , while the voltage surges generated in the opposite magnetization reversal are kept away from the magnetization winding 2 by the diode 8 . The counting core 1 is provided with a further winding 9 which serves to reverse magnetize the counting core 1 as soon as it has been magnetically saturated by the counting pulses of a counting period. For this purpose, a transistor 10 connected in series with the winding 9 with its switching path is provided, which has a resistor 11 connected in the base-emitter circuit, which is connected in series with the magnetizing winding 2. As long as the counter core 1 is not saturated, in the event of a voltage surge in the induction winding 7, due to the relatively high inductance of the winding 2, a relatively low current flows through the resistor 11, which is too low to make the switching path of the transistor 10 conductive. However, as soon as the counter core 1 has been saturated after a counting period, the inductance of the winding 2 is reduced so much that the next voltage pulse on the resistor 11 causes such a large current that the voltage drop across the resistor 11 makes the transistor 10 conductive and the one across its switching path and the current flowing through the reverse magnetization winding 9 returns the counter core 1 to its initial state. In the case of the in FIG. 1 , the temperature dependencies of the diode 8 and of the resistor 11 influence the voltage curve at the magnetizing winding 2 and thus also the counting ratio in an undesirable manner.

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.It has already been proposed a device for the reduction or for Ausgleic of Span-C h nungs- and / or temperature fluctuation influences at a vorzugswei $ #, used for pulse frequency division and two magnetic cores with approximately rectangular hysteresis loop existing pulse counting means, wherein a transformer with a Ma netkern (guantisierungsträger) and a 9 directional conductor convert the counting pulses into setting pulses with a certain size of the voltage-time integral and a certain polarity for a counting choke coil formed from the second magnetic core, which with the last setting pulse of the pulse series corresponding to its counting volume via one with the counting choke coil Series-connected resistor actuates a voltage-dependent switch and, if necessary, resets the pulse counting device to its initial position, to be designed in such a way that the counting inductor is a non-linear resistor with resistance values increasing with increasing current is connected in series to operate the voltage-dependent switch.

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.The invention relates to a circuit for counting magnets or the like, which can be magnetized step by step by induced voltage surges, with induction windings which are used to generate the voltage surges and which can be magnetized impulsively. According to the invention, the effect of the temperature dependency of the circuit elements can be practically avoided by the fact that opposing voltage surges of different induction coils act in the magnetization circuit in two of the subcircuits, the number of turns of these two induction coils on the one hand and the resistances of the subcircuits on the other hand being so measured that the conditioned by the temperature-dependent ness of the switching elements of the sub-circuits then African changes the time integrals of the induction voltages of both sub-circuits at least approximately opposite and equal to the time integrals of the induction voltages, however, are different from themselves.

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.An A 6fiVilfuligsbzispiel the E-, rfm £ Iung i5t in F i g. 2 of the drawing shown. The B gze i #hliungeg of the circuit elements are, as far as they are with those of the F i g. 1 match, adopted in an analogous manner.

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.In contrast to the one in FIG. 1 , in the circuit according to the invention , the magnetization circuit running over the winding 2 of the counter core 1 is branched into two partial current circuits in which opposing induction voltage surges are effective.

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.To generate the induced voltage pulses, the induction coils 7 and 12. To serve the generation of the magnetization pulses of Zählkernes 1, via the diode 8 and the resistor 11 are supplied to the magnetizing winding 2, both induction coils 7 and 12 involved, since, in relative this subcircuit are in series and therefore deliver the sum of their voltage-time areas to this subcircuit when the driver is magnetized. During the reverse magnetization of the driver core, the voltage generated in the induction winding 12 cannot bring about a current flow via the diode 8 , so that this induction winding has no influence on the counter core during the reverse magnetization. In the induction winding 7, on the other hand, a voltage surge is generated during reverse magnetization, which causes a counter-magnetization current via the further diode 13 and the resistors 11 and 14. The diodes 8 and 13 are connected in antiparallel with the interposition of the resistor 14 and the induction winding 12.

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.The mode of operation of the circuit according to the invention is illustrated below with reference to the method shown in FIG . 3 explained: A counting pulse marked with Z has a magnetizing effect on the counting core 1 with the voltage-time area marked with + , because of the total voltage U71 U, 2 supplied from the induction windings 7 and 12 connected in series in this voltage path, the winding stands 2 only the voltage U, is available, because a voltage loss occurs, which is composed of the voltage drops Uli and U, which occur across the resistor 11 and the diode 8 . With R in FIG. 3 denotes the switch-back pulse, according to which the blocking effect of the diode 8 is only effective in the voltage path running through the diode 13 and is only caused by the induction effect 7 ; accordingly, the total voltage-time area of the switch-back pulse R is smaller than that of the counting pulse Z. The voltage losses in the voltage path of the switch-back pulse consist of the voltage drops Uli, Ul. and U, 4 at the resistor 11, at the diode 13 and at the resistor 14. The symbol - denotes that voltage-time area which corresponds to the demagnetizing effect of the switch-back pulse. The resulting effect of a counting pulse Z and a switch-back pulse Z corresponds to the difference between the voltage-time area of the counting pulse , denoted by + , and the voltage-time area, denoted by -, of the switch-back pulse. The hatched areas correspond to the thermal changes in the voltage drops Ull and U8 in the voltage path of the counting pulse Z on the one hand and the changes in the voltage drops U ", U13 and UM in the voltage path of the switch-back pulse R on the other hand at a certain temperature difference. The resistor 14 in the circle of the diode Select 13 with regard to its temperature dependence in connection with the temperature dependencies of the diodes 8 and 13 so that the temperature-dependent parts of the voltage-time areas of the counting and switch-back pulses are each equal and therefore cancel each other out in their effects on the magnetization of the counting core.

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 5. A special embodiment of the circuit according to the invention has the following data: The number of turns of the windings 7 and 12 is 52 turns each. The resistor 11 has 220 9 and the resistor 14 has 270 9. The winding 2 of the counter core 1 has 240 turns and the winding 9 has 120 turns. The operating voltage - UB is - 12 V, and the emitter voltage - UF is - 1 V. The transistor 10 is of type ACY 14. The windings 5 and 6 of the driver core 3 have 60 turns each. The resistance values of the resistors upstream of windings 5 and 16 are 100 Ω and 150 Ω, respectively. The resistance upstream of winding 9 has 220 Ω. The diodes 12 and 13 are of the type OA 5.

Claims

Claims: 1. Circuit for counting magnets or the like, which can be magnetized step by step by induced voltage surges, with induction windings which are used to generate the voltage surges and driver cores that can be remagnetised in pulses, the induction windings being preceded by diodes to suppress opposing induction voltage surges and the magnetising circuits of the counting magnets being branched into partial circuits, characterized in that that opposite voltage surges of different induction windings act in the magnetization circuit in two of the subcircuits, the number of turns of these two induction windings on the one hand and the resistances of the subcircuit # on the other hand being dimensioned in such a way that the thermal changes in the time integrals of the induction voltages caused by the temperature dependence of the switching elements of the subcircuits of both partial circuits at least approximately the same opposite, the time integrals of the indu Action stresses themselves, however, are different.

2. A circuit according to claim 1, characterized in that a sub- circuit runs via an induction winding (7) and the second sub- circuit runs via this (7) and a second induction winding (12) and that the resistance values (11 and 14 or 11 alone) in both partial circuits behave roughly the other way around as the magnetization times of the driver core to and from, which can be selected by dimensioning the magnetization circuits to and from (winding 5 or 6) of the driver core. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1 164 486.