DE1766450A1 - Vorrichtung zur Feststellung eines einen elektrischen Leiter durchfliessenden Stromes mit Hilfe einer Messsonde - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weicimann, Dk. Ing. A.Weickmann

DiPL.-InG. H. WlICKMANN, DlFL.-PHYS.DK. K. FlNCKE Dipl.-Ing. F. A.Wiickmann

IiL

I MÜNCHEN 17, DEN MDHLSTJLASSE 22, KUFNUMMEK 413921/22

TEKTKOiJlX IWC,

14-15 S.W. Karl Braun Drive,

Beaverton, Oregon 97005, V. St. v. A.

Vorrichtung zur i'O st st el lung eines einen elektrischen beiter durchfließenden Stromes mit Hilfe einer Heßsonde

Die Erfindung bezieht; sich auf eine Vorrichtung zur Feststellung eines einen elektrischen Leiber durchfließenden iitromes mit Hilfe einer Meßsonde»

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Es ist bekannt, daß eine Strom-Meßsonde ein Ausgangssignal zu liefern vermag, das einem einen Leiter durchfließenden Strom über einen weiten Frequenzbereich proportional ist. Sine Meßsonde dieses Typs enthält einen Magnetkern, durch den oin solcher Leiter hindurchgeführt ist, und eine erste heizeinrichtung, die auf einen gleichbleibenden Wert des einen derartigen Leiter umgebenden Magnetflusses εοwie auf niederfrequente Wechselstroml:omponenten einen solchen Magnetflusses anspricht. Diese Einrichtung kann eine Hallsonde enthalten, die sich über den Querschnitt des Magnetkern erstreckt, um den in diesem Magnetkern auftretenden Magnetfluß aufzunehmen. Der von dieser Hall-Einrichtung abgegebene Strom ist ein Maß für den den Leiter durchfließenden Gleich-Btroe sowie für den diesen Leiter durchfließenden mit niedriger Trequens auftretenden Wechselstrom. Der Ausgangastrom der Hall-Einrichtung wird verstärkt und einer auf dem Magnetkern befindlichen Sekundär-Wicklung zugeführt, und zwar mit solchem Vorzeichen, daß ein dem Magnetfluß, auf den hin der Hall-Strom geflossen ist, ent_L;egengerichteter Magnetfluß entsteht.

In der zuvor genannten Wicklung wird zufolge des Magnetflusses in dem Magnetkern, und zwar insbesondere bei den Leiter durchfließenden höherfrequenten Wechselströmen, eine Spannung induziert. Der in der Sekundärwicklung fließende kombinierte Stro:n ist; damit charakteristisch für den den ole_l:.uV...'.;r:l,ori Lcitor durchfließenden Strom, und zwar über

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einen weiten Frequenzbereich hinweg, der sich von hohen Frequenzen bis herab zur Frequenz Null erstreckt.

Da die Strom-hebeoiide des oben beschriebenen Typs nicht nur auf »/echßelstronKomponenten sondern auch auf Gleichstromkomponenten des den Leiter durchfließenden Stroms anspricht, ist von Bedeutung, daß der Magnetkern nicht extrem hohen Magnetflüssen ausgesetzt wird. Äußere Magnetfelder, wie z.E. M das magnetische Erdfeld und andere, von elektrischen Einrichtungen, herrührende Streufelder, können zu einer pernanenten hasuetisierun_t~ des Magnetkerns führen und damit fehlerhafte Ausgangs-Anzeigen durch die Meßsonde hervorrufen. Es ist daher erwünscht, geeignete Einrichtungen zur wirksamen Entmagnetisierung des Hagnetkerns vorzusehen.

Gemäß der Erfindung sind Einrichtungen vorgesehen, die die bereits erwähnte, auf den Magnetkern befindliche Sekundär- ^ wicklung mit einem Schwingkreis zu verbinden erlauben, der gedämpfte Schwingungen zur Entmagnetisierung des Magnetkerns zu erzeugen imstande ist. Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung schaltet eine Schalteinrichtung die Sekundärwicklung von der den Hall-Strom liefernden Einrichtung sowie von Einrichtungen ab, die den Strom messen,der durch eine solche Wicklung fliefst. Diese Schalteinrichtung schaltet dann eier CekundärwiCiilun:; einen Kondensator parallel, wodurch ein abgestimmter bchwintuu-eis _fteschlossen ist. Dieser abgestimmte Schwin nereis ist; i'eil eine Üssillators, der durch

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einen gesonderten Spannungeabgabe-Xondeneator gespeist wird, durch dessen jeweils abgegebene Bpannung der Schwingkreis gespeist wird, und tvar während der Zeitspanne, während der dieser Kondensator entladen wird. In dea die zuvor genannte Sekundärwicklung umfaßeenden Schwingkreis wird somit eine gedämpfte Schwingung angeregt, auf die hin ein zu einer Entmagnetisierung des Magnetkernes führender Magnetfluß hervorgerufen wird· Die Entmagnetisierung erfolgt auf einfache und schnelle Weise, ohne daß eine unhandliche Entmagnetieierungespule und ein dazugehöriges Netzteil vorgesehen werden müssen.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert·

Fig. 1 zeigt in eine» vereinfachten Blockschere eine Btrom-Meßßonde und eine Entmagnetieierungseinrichtung gemäß der Erfindung·

Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild achematisch eine besondere Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 enthält eine Strom-Meßsonde einen durch gestrichelte Linien angedeuteten Körper 10 alt einem Magnetkern 12 ar. dessen vorderen Ende. Dieser Magnetkern 12 besitzt einen oberen bewegbaren Teil 14 und einen unteren feststehenden Seil. Der feststehende Teil des Magnetkerne enthält einen L-förciigen Teil 16 und einen I-förmigen Teil 18. Der I-förmige Teil 18 ist in geeigneter Weise am vorderen Ende der Meßsonde

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u-

senkrecht zu dem benachbarten L-förmigen Teil 16 angeordnet, so daß sich ein U-förmiger feststehender Magnetkemteil ergibt.

Der bewegbare Kernteil 14 ist in Bezug auf den feststehenden Kernteil verschiebbar} er kann in Bezug auf die Meßsonde in Längsrichtung in eine Ausnehmung 20 eingeführt werden· Uenn der Kernteil 14 sich in seiner zurückgezogenen Stellung A in der Ausnehmung 20 befindet, kann ein Leiter 22 in den U-förmigen unteren Kernteil eingeführt werden. Dann wird der bewegbare Aemteil 14 aus der Ausnehmung 20 herausgeführt und in seine den unteren U-fÖrmigen Kernteil verschließende Stellung gebracht. Damit ist dann, wie aus J?ig· 1 hervorgeht, ein magnetischer Kreis um den elektrischen Leiter 22 herum geschlossen« Bei dem Leiter 22 handelt es sich um den Leiter, der von einem Strom durchflossen wird, welcher zu messen ist.

Sowohl der bewegbare als auch der feststehende Teil des Magnetkerns 12 bestehen aus magnetischem Material, vorzugs weise aus Jferritmaterial. Der Hauptteil zumindest des feststehenden Magnetkernteiles besteht vorzugsweise aus hochperraeablem Ferrit. Zwischen dem I-förmigen Teil 18 und dem L-förmigen Teil 16 befindet sich eine Hall-Einrichtung 24, die z'./eckmäljiporwGise Quernchnittcflächen aus hochohmi^ora ij'orrit oder Isoliermaterial, /..B. aus SiliziuLiOx;/a, una /.wischen diesen Schichten eine Halbleiuer-Hallplatte enthalt;, die

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zweckmäßigerweise auf eine der hochohmigen Sohiehten aufgedampft ist. Diese Hall-Einrichtung wird zur Messung der Gleichstromkomponente und der niederfrequenten Komponenten des den Leiter 22 durchfließenden Stromes verwendet·

Um den L-förmigen Teil 16 des Magnetkerns ist in geeigneter Weise eine Sekundärwicklung oder Ausgangsspule 26 herumgewickelt. Die Enden dieser Spule sind mit bewegbaren Kontakten 28 und 30 eines doppelpoligen Umschalters verbunden, dessen feststehende. Kontakte 32 und 34-die betreffende Spule an einen Strom-Meßsonden-Verstärker anzuschalten erlauben. Dieser Verstärker verstärkt Wechselströme , die auf Grund von in der Spule 26 induzierten Spannungen fließen. Vom Hall-Generator 24 gelieferte Gleichströme werden dabei der Spule 26 mit aolchem Vorzeichen zugeführt, daß ein Magnetfeld erzeugt wird, daa den Magnetfeld entgegengerichtet ist, welches eich auf Grund des den Leiter 22 durchfließenden Stromes ergibt« Diese Ströme werden ebenfalls in dem Strom-Meßsonden-Veretärker verstärkt. In ihrer zweiten Stellung sind die bewegbaren Kontakte 28 und mit feststehenden Kontakten 36 und 38 verbunden. In dieser Schalterstellung ist die Spule 26 mit einer Kapazität 40 verbunden, die zusammen mit der Spule 26 den Schwingkreis eine Oszillators 42 bildet.

Dor Magnetkern "IJ ist aweciimiißi^erv/eise durch eine magnetische Abccl· irniunr abgeschirmt. Diese magnetische Abschirmung enthalt

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einen bewegbaren $eil 27« der ait de« bewegbaren Kemteil 1%

über eine Isolierschicht 29 verbunden ist· Ferner let ein feststehender magnetischer Abachinateil 51 über «in« Isolierjßchtcht 35 oit dem feststehenden Hagnetkernteil verbunden, le Abach.iming ^¥lrd durch «mgnetieches Hate rial bewirkt.

einen einen elektrischen Leiter durchfließenden Stro· mx ößsen, ¥it& bei der in fig· 1 dargestellten Meßanordnune

14 dee He-gnetkerna 12 in dl* Außnehaung MeÖBondenkBrperB 10 »urückgeachoben, und dann wird in unteren t$lX dee Magnetkerne der in Frage koanende

22 eingeführt* Sfcdtnn wird der obere fell 12 über <letx unteren Seil geschoben, wodurch um den Leiter 22 herum |in magnetischer trels geeohloesen let· Se eel bemerkt, daß in dem Haenetkem ΛΒ ein deta den Leiter 22 durchfließenden Strom entsprechender Hagnettluß indueiert wird. Babel werden Alt Hll£# der Halleinrichtung 24 tumindest die niederfrequenten Komponenten und die Gleichetroakoaponenten dieses Flusseö gemessen. Höherfreqüente Komponenten des Hueees können mit Hilfe der ßpüle 2^ gemessen werden»

Die Spule 26 erfüllt neben der erwähnten Funktion noch cwei weitere funktionen. Erstens wird sie von einem Gleich

, der"dem von der Hall-Einrichtung(über ^ näher dargestellte ßchaltunpjseinrichtunpien) i<Na entspricht. Zweitens wird die Spule 26 aur

er t-i'.

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Entmagnetisierung des den Magnetkern 12 enthaltenen magnetischen Kreises verwendet, so daß fehlerhafte permanente Magnetisierungen die Meßgenauigkeit der Meßsonde, insbesondere im Hinblick auf den Leiter 22 durchfließende Gleichströme nicht beeinflussen. Wenn die Schalterkontakte 28 und in die untere Schalterstellung gebracht sind, ist die Spule von dem Strom-Meßsonden-Verstärker und damit von der ihr den Ausgangsstrom der Hall-Einrichtung 24 liefernden Schaltungsanordnung abgeschaltet. Mit in der unteren Schalterstellung befindlichem Schalter ist die Spule 26 dem Kondensator 40 parallel geschaltet, wodurch ein die Spule 26 und den Kondensator 40 enthaltender Parallelschwingkreis geschlossen ist. Dieser Schwingkreis stellt den Schwingkreis des Oszillators 4-2 dar, der auf die Zuführung eines Schwingungs-Auslöseimpulses hin, welcher bei Verbindung der Schalterkontakte 28, 30 mit den Schalterkontakten 36,38 auftritt, zu schwingen anfängt. Der Oszillator fängt somit z.B. zu dem Zeitpunkt an zu schwingen« zu dem die Schalterkontakte betätigt werden.

Der den zuvor genannten Schwingkreie enthaltende Oszillator vermag in der Spule 26 eine gedämpfte Stromechwingung mit dem in der Zeichnung angedeuteten Verlauf 4-3 zu erzeugen. Der durch die Spule 26 des Schwingkreises fließende Strom besitzt eine hinreichend hohe Amplitude, um wenigstens während des Beginns der gedämpften Schwingungen oder während des Auftretens von Schwingungen mit höherer Amplitude abwechselnd eine Sättigung in positiver und negativer Magnetisierungsrichtung des

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Magnetkern; zu bewirken. Der Magnetkern 12 wird dadurch wirksam entmagnetisiert, Die durch den zunächst in einer Sichtung erfolgenden Magnetfluß und dann durch einen in entgegengesetzter Richtung gerichteten Magnetfluß erfolgende Sättirun;·. des Magnetkerns überschreitet erheblich den im iiagnetkern noch vorhandenen ßeatraagr.etismus. Wenn die Amplitude aer gedämpften Schwingungen abnimmt, durchläuft die Ha^net^ornma^netisierung ständig kleiner v/erdende Hysteresis- Λ schleifen, bio der gesamte Äestmagnetismun praktisch beseitigt ist. Bei einer besonderen Auaiührungsform betrug die Frequenz aer rjecisL-apften Schwin:;unren den die Spule 26 und den Kondensator '¹I-U enthaltenden Sehvin^iireises etwa 10 bis 15 krlz.

in j?¹!;:. 2 i:-;i; eine besondere Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung dargestellt. Die hier schematisch dargestellte Meßsonde 10· enthält !Elemente, wia sie bei der Ausführungsform geiaäL· ii'ig. 1 bereits erläutert worden sind. Dabei sind bei der Ausführungsform goraüß Fig. 1 bereits vorgesehene Elemente hier ca it iloichen Bezugs zeichen, zusätzlich jedoch mit einem Apostroph bezeichnet. Die Hallsonde 24' ist in einer um 90° aus ihrer normalen Stellung κ^schwenkten Stellung gezeigt, so daß ihre Anschlüsse einfacher darstellbar sind« Die Hallsonie enthält eine llalbleitei-platte 44, die derart in dem magnetischen Kreis eingefügt; i;jt, daIj sie nahezu den gesamten Magneti'luß der; ha,";netKerns 1^' grt'a'^t. über ernte Verbindunf"3leitun-ron 46, ^J\c v/ird dio ilaijfaiu-Baparmun.^ eier Kali-Vlatte Gleich£3trom~Differonz'/iM'iityricor ^cjQ mit

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zugeführt. Über zweite Verbindungsleitungen 52, 53 wird von dem Verstärker ein Gleichstrom durch die Hall-Platte hindurchgeleitet, und zwar zwischen Punkten, deren Verbindungslinie senkrecht zu der Verbindungslinie zwischen den Punkten liegt, an denen die Verbindungsleitungen 46 und angeschlossen sind. Die an den Verbindungsleitungen 46, 48 abnehmbare Hall-Spannung bzw. der zufolge dieser Spannung fließende Strom ist ein Maß für den Magnetfluß in dem Kern 12', insbesondere für einen weitgehend konstanten oder sich nicht ändernden Hagnetfluß.

Der Ausgang des Verstärkers i?O ist mit dem Eingang eines zwei -'-transistoren ^4, i?ö enthaltenden Umkehr-Gleichspannungsverstärx.ers verbunden. Die Basiselektroden der beiden Transistoren ^;, i>6 nehmen das Gleichstrom-Ausgangssignal des Vers barkers 50 auf. Die Emitter der Transistoren 54,56 sind über ein Widerstandsnetzwerk, enthaltend einen veränderlichen Widerstand 58, durch den die Verstärkung des Verstärkers eingestellt werden kann, miteinander verbunden. ^Von den Kollektorelektroden der beiden Transistoren 5^» 56 abnehmbare Aus- :;anp;t;Kip;nale des Phasenumkehr-Verstärkers werden der Basis und dem Emitter eines Transistors 60 zugeführt, dessen Kollektor mit den Basiselektroden zweier Transistoren 62,64 L'owie rait der Kollektorelektrode eines Transistors 66 verbunden LjL. Die Emitterelektrode des Transistors 62 ist über einen ηL,j Komibnntstromquelle wirkenden Transistor 68 mit uciiu ρτπ,·.. iven l'ol einer ü )aQnunF£quelle verbunden; der Emitter

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des Transistors 64 ist in entsprechender Weise über einen als Konstantstromquelle wirkenden Transistors 70 mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle verbunden. Der Emitter des Transistors 62 steuert die Basis eines Transistors 72, dessen Emitterelektrode über einen Wärmestabilisierungswiderstand 74- an einen entsprechenden WärmestabiliBierungswiderstand 76 für den Transistor 78 angeschlossen ist· Die Basis dieses Transistors ?ö vrird vom Emitter des Transistors her gesteuert. Der Verbindungspunkt der beiden Wärmestabili- % sierungswiderstände 74·» 76 ist über einen Widerstand 82, dem eine Induktivität 64 parallel geschaltet ist, an einen feststehenden Schalterkontakt ÖO angeschlossen. Der Widerstand stellt einen Z -Abschluß für eine zwischen dem bewegbaren Schalterkontakt 83 und der Spule 26¹ verlaufende Koaxialleitung dar; die Induktivität 84 stellt eine zusätzliche Ausgangssteuerung bei niedrigen Frequenzen sicher. Ein aus der Reihenschaltung eines Widerstands 87 und »ines Komdensators bestehendes RC-Netzwerk kompensiert induktive Komponenten der f Transistoren 72 und 78. Die Transistoren 62 und 72 sowie die Transistoren 64 und 78 sind vorzugsweise über ein Kühlblech miteinander verbunden, um jegliche aufgrund von Wärmeunterschieden in diesen Transistoren sich ergebende,zu fehlerhaften, hohen Strömen führende kumulative Wirkungen zu vermeiden.

Der den den Transistor 72 ansteuernden Transistor 62 enthaltende Verstärker ist ein Doppel-Emitter-l'olger mit niedriger

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Aus£:art£simt>edanz am Emitter des Transistors 72; der die von der gleichen Signalquelle angesteuerten Tranaistoren 64 und enthaltende Verstärker stellt einen entsprechenden Verstärker dar. Die Transistoren sind derart vorgespannt, daß der Transistor 72 nur auf seiner Basis zugeführte positive Eingangssignale hin einen nennenswerten Strom führt, während der Transistor 7ö nur auf entsprechend zugeführte negative Signale hin einen nennenswerten Strom führt. Es sei bemerkt, daß bei Auftreten eines nahezu Null Volt betragenden Eingangesignals am Kollektor des Transistors 60 eine Ausgangsspannung von

eine entsprechende Spannung

nahezu O Volt und damit/an dem feststehenden Schalterkontakt 50 auftritt. Wenn jedoch das Signal am Kollektor des Transistors 60 einen Wert über oder unter Erdpotential anniiamt, wird der Verbindungspunict der beiden ifärmestabilisierungswiderstände 74 und 76 sowie der Schalterkontakt 80 ein entsprechendes, über oder unter Erdpotential liegendes Potential führen.

Der Transistor 60 wird durch einen von der Hall-Platte über die Verbindungsleitungen 46 und 48 in einer ersten Richtung fließenden Strom in eine Richtung und auf «inen Ton der Hall-Platte aus über diese Leitungen mit entgegengesetztem Vorzeichen fließenden Strom hin in entgeseagMetzte Biefe&ung

ausgesteuert. Damit' liegt das Gleichspannungssignal am Schal-

von potential terkontakt 80 oberhalboder unterhalb/Erä/« je nach Richtung bzw. Vorzeichen des von der Hall-Platte aus fließenden Stromes. Die Größe des betreffenden Gleichstromsignals besitzt einen

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der Amplitude des Lall-i'latten-Stromes entsprechenden Wert. Damit stellt das an dem feststehenden Schalterkontakt 80 auftretende Signal ein Maß für die Richtung und Amplitude des in dem hagnetkern 12' vorhandenen Magnetflusses dar. Die Transistoren 54»56,60,62,64-,72 und 7S können als Gleichstrom-Verstärkungseinrichtung angesehen werden, die eine Vergrößerung des phasendrehenden Gleichspannungsverstärkers 50 darstellt. M

Der feststehende Schalterkontakt 60 ist normalerweise mit einem bewegbaren Schalterkontakt 85 verbunden, der durch eine Schaltersteuerungseinrichtung 85 betätigbar ist. Der bewegbare Kontakt 63 verbindet normalerweise den feststehen den Kontakt bO mit einem Ende der Spule 26'. Das andere Ende aer Spule 26' ist an einem ebenfalls durch die Schalterst euerungseinrichtung ο 5 betätigbaren bewegbaren Schalter·» kontakt e& angeschlossen, der normalerweise mit einem fest- ^ stehenden Kontakt 90 verbunden ist. Das an dem feststehenden Kontakt 90 auftretende Signal wird über ein veränderliches und geeichtes Dämpfungsglied ψν einem Meßsonden-Verstärker zugeführt. Der Verstärker 92 ist; ein Breitbandverstärker, von dessen Ausgang 96 ein Ausgangesignal abnehmbar ist·

Da« am Ausgang 96 des Verstärker« 92 abnehmbare Ausgangs- . signal ist eine Kombination des Hall-Stromes, wie er dem feststehenden Schalterkontakt üO über die vorstehend erwähnte üleichspannunge-Verstär^ungseinrichtung zug-eführt worden ist,

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und des Stromes, der auf Grund der in der Spule 26' induzierten Spannung fließt. Das Ausgangssignal des Verstärkers enthält somit von der Hall-Einrichtung 21-· gelieferte Komponenten niedriger Frequenz bis herab zur Frequenz Null und höherfrequente Komponenten, wie sie in der Spule 26* induziert werden. Da der Verstärkerausgang am feststehenden Schalter kontakt 60 mit der Spule 26· in Reihe liegt, wird somit ein dein Hall-Strom entsprechender Strom durch die Spule 26* geleitet. Dieser Strom fließt in solcher Richtung, daß in dem Magnetkern 12' ein Magnetfluß entsteht, der entgegengesetzt ist ZM dem Magnetfluß, der durch den den Leiter 22* durchfließenden Strom hervorgerufen wird. Deshalb arbeitet die

i-iebsonden-Anordnung bei niedrigen Frequenzen als Gleichstrombzw·

transformator, wobei die Gleichströme/die mit niedriger Frequenz auftretenden Ströme in der Spule 26* dem ansteigenden iTluß in gleichem MaBe entgegenwirken oder diesen unwirksam machen. Die Spule 26* arbeitet selbst bei höheren Frequenzen wirksam, um einen Fluß hervorzurufen, der einem aufgrund von in ihr fließenden höherfrequenfcen.. Strömen ansteigenden Fluß entgegensteht.

Die Bandbreitt des Verstärker· 50 und dit Verstärkung der Schaltung find mit Hilf· des veränderlichen Widerstand· 58 einstellbarj durch diesen Widerstand ist der Übergang «wischen dem bei niedriger Frequenz liegenden Festetollbereich der die Halleinrichtung enthaltenden Anordnung und d«m sugehörigen, allein durch die Spul· 26* erfaßten höherfrequenten Feststen-

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bereich einstellbar. Die Bandbreite muß groß gegenüber der L/R-Zeitkonstanue, die durch die Induktivität der Spule 26' und die Widerstandsbelastung, z.B. der Dämpfungswiderstand 94-, bestimmt ist, sein. Bei dieser Vorrichtung werden die höheren und niedrigen frequenzbereiche der Meßvorrichtung im wesentlichen zusammengeführt, um am. Ausgftig 96 des Verstärkers 92 ein Ausgangssignal zu erhalten, das ein genaues Haß des den Leiter 22· durchfließenden Stroms von hohen Frequenzen herab ^ bis zur Frequenz Null, d.h. einschließlich der Gleichstromkomponente des betreffenden Stroms, darstellt. Das am Ausgang des Verstärkers 92 auftretende Ausgangssignal wird in zweckmäßiger Weise einem Oszilloskop oder einer anderen Meßeinrichtung zur !Registrierung oder Abbildung des den Leiter 22* durchfließenden Stroms zugeführt.

In einer zweiten Stellung der Schaltersteuerungseinrichtung sind der bewegbare Kontakt 83 mit dem feststehenden Kontakt 98 ä und der bewegbare Kontakt 88 mit des feststehenden Kontakt verbunden. Die Kontakte 98 und 100 sind mit der jeweils einen Belegung eines Schwingkreiskondensators 102 verbunden. Dieser Kondensator ist Seil eines Rückkopplungsoszillatora, zu dem «trei über Krens gekoppelte Transistoren 104 und 106 gehören· Si· Basis dee transistors 104 ist dabei nit den' Kollektor des transistors 106 über die Parallelschaltung eines Widerstands und der Reihenschaltung des Kondensators 110 und eines Vider- -^etands 112 verbunden· In entsprechender Weise ist die Basis

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des Transistors 106 über die Parallelschaltung eines Widerstands 114 und der Reihenschaltung eines Kondensators 116 und eine V/iderstands 118 mit dem Kollektor des Transistors verbunden. Der Kondensator 102 verbindet den Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 110 und dem Widerstand 112 mit den Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 116 und dem Widerstand 116.

Der Emitter des Transistors 106 liegt auf negativem Potential; der Emitter des Transistors 104 ist über einen Widerstand mit einem normalerweise geöffneten Schalter 120 verbunden. Der Emitter des Transistors 104 ist ferner über einen Kondensator 124 mit Erde verbunden. Der Schalter 120 verbindet den Schwingkreis mit dem feststehenden Schalterkontakt 126, der seinerseits mit einem bewegbaren Kontakt 128 verbindbar ist. Zu diesem Zweck muß sich die Schaltereteuerungeeinriohtung in ihrer unteren Stellung bzw. in ihrer Arbeitsstellung befinden. Der bewegbare Kontakt 128 liegt normalerweise an eine« feststehenden Kontakt 130 an, der mit des Terbindungspunkt eines Widerstands 132 und ein·· Kondensators 134- verbunden ist, welcher mit seiner einen Belegung auf Brd· und mit seiner anderen Belegung über den Widerstand 132 an einer positiv·· Potential führenden Klemme liegt. Mit de« bewegbaren Kontakt ist ein Kondensator 138 mit seiner einen Belegung verbunden; die andere Belegung des Kondensators 158 liegt auf Erde.

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Wenn die Schaltersteuerungseinrichtung 85 sich in ihrer oberen normalen Stellung befindet, sind der feststehende Kontakt 80 und die Spule 26' in Reihe geschaltet, wodurch, wie oben bereits erwähnt, dem Dämpfungsglied 94 ein Eingangssignal zugeführt wird. Wenn die Schaltersteuerungseinrichtung in ihre untere Stellung geführt ist, verbinden die bewegbaren Kontakte 63 und 86 die Spule 26* mit dem Kondensator 102, wo- £ durch ein Parallelschwingkreis für den Oszillator geschlossen ist. Uei in dieser oberen Stellung befindlicher Schaltersfceuorunf.seinrichtung 85 wird der Kondensator 138 über den Widerstand 1J2 auf eine Spannung von etwa +16 V aufgeladen. Wird die Schaltersteuerunpseinrichtung 85 nunmehr betätigt, so verbindet der bewegbare Kontakt 128 den Kondensator 138 mit dem feststehenden Kontakt 126; wenn der Schalter 120 dabei geschlossen v/ird, fließt vom Kondensator 138 über die Transistoren 104 und 106 und durch die Spule 26· ein Strom. Dadurch wird dem Oszillator der Betriebsstrom während der Entladung des Kondensators 138 zugeführt. Während dieser Zeitspanne bewirkt die kreuzweise Kopplung der Transistoren der Oszillatorachaltung eine genügende Rückkopplung, um eine Schwingung entstehen und einen Strom in dem die Spule 26' und den Kondensator 102 enthaltenden Schwingkreis mit der Resonanzfrequenz der Schaltung zirkulieren zu lassen. Diese frequenz ließt zweckmäßig zwischen 10 und 15 kHz. Die Amplitude der »Je hw im.; um* nimmt ,jedoch zufolge der Entladung des Kondensators 133 allmählich nach einer e-ffunktion ab. Dabei besitzt

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der durch die Spule 26¹ zirkulierende Strom mit Schwingungsbeginn eine genügend hohe Amplitude, um den Magnetkern 12· zuerst in der einen und dann in der anderen Magnetisierungsrichtung zu sättiren. Wenn die Amplitude der in Pig. 2 mit angedeuteten Schwingungen abnimmt, wird der restliche Magnetismus des MagnetkernPi2' nahezu Null, wodurch der Hagnetkern 12' entmagnetisiert ist. Ss sei bemerkt, daß der Entmagnetisierungsvorganp nur eine kurze Zeitspanne in Anspruch nimmt und daß deshalb die Entmagnetisierungs-Steuereinrichtung 85 einen Druckknopf oder dgl. enthalten kann, der lediglich während einer kurzen Zeitspanne betätigt zu werden braucht. Die betreffende Zeitspanne hängt von der Entladezeit des Kondensators 1^5 ab. Zweckmäßigerweise schwingt die Schaltung etwa 1/10 Sekunden lang.

Die Oszillatorschaltung enthält zweckmäßigerweise den normalerweise geöffneten Schalter 120. Dieser Schalter wird durcheinen Bügel oder Halter für den Meßsondenkörper 10· (nicht gezeigt) geschlossen. Die Schaltung wird daait lediglich dann in Betrieb gesetzt, wenn der Meßsondenkörper in einen solchen Bügel oder Halter eingesetzt ist. Deshalb ist der Meßsondenkörper während des Entmagnetisierungsvorganges mit der den Leiter 22' enthaltenden Schaltung nicht verbunden· Da die Spule 26' während der kurzen Entmagnetiaierungazeitspanne von nennenswerten Strömen durchflossen wird, könnten sonst derartige Strome Beschädigungs-Ströme in dem Leiter 22'

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fließen lassen, was insbesondere in dem Fall gefährlich wäre, in dem dieser Leiter mit einer bei niedrigem Pegel arbeitenden Schaltungsanordnung verbunden wäre.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 enthält noch einen durch die Schaltersteuerungseinrichtung 85 betätigbaren bewegbaren Eontakt 140. In der unteren Schalterstellung des bewegbaren Kontakts 140 ist dieser mit einem feststehenden Kontakt 14-2 verbunden, der auf einem Potential von +16 V liegt. Der Schalter dient dazu, über einen Widerstand 144 einen Kondensator auf dieses positive Potential aufzuladen. Die andere Belegung des Kondensators 146 liegt auf einem Potential von -16 V. Die Kapazität des Kondensators 146 kann eine nennenswerte Größe besitzen; so wurde für den Kondensator 146 bei einer gemäß der Erfindung aufgebauten Schaltungsanordnung eine Kapazität von 47 /uF,gewählt. An dem Verbindungapunkt des Widerstands 144- und des Kondensators 146 ist über einen Widerstand 148 die Basis des Transistors 66 angeschlossen. Über einen Widerstand 140 wird die Basis dieses Transistor im weiteren auf -16 V gehalten; über einen Kondensator 152 geringer Kapazität ist die Basis des Transistors 66 geerdet. Der Beitter des Transietors 66 ist über eine in Stromflußrichtung gepolte Diode geerdet·

Der Transistor 66 ist normalerweise nicht leitend. Wenn die Entmagaetisierunes-Schaltersteuerungseinrichtung 65 betätigt

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wird, beginnt der Transistor 66 zufolge des seiner Basis zugeführten positiven Potentials stark an zu leiten. Führt der Kollektor des Transistors 66 zunächst positives Fotential, so wird über die Emitter-Kollektor-Strecke des dabei leitenden Transistors 66 und über die Diode 154 am Kollektor des i'ransistors 60 Krdpotential auftreten; am Kollektor des Transistors 66 auftretende negative Spannungen werden infolge des stark leitenden Transistors 66 über dessen Kollektor-Basis-Strecke und über die niederohmigen Widerstände 144 und 148 auf +16 V begrenzt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß an aem feststehenden Kontakt 80 eine Spannung nahe Null Volt auftritt. Wenn die Entmagnetisierungs-Schaltersteuerungseinrichtung 85 wieder losgelassen wird, wird der Transistor 66 allmählich in seinen nichtleitenden Zustand übergeführt. Dieser Übergang in den nichtleitenden Zustand ist durch die Entladung des Kondensators 146 über die Widerstände 148, 150 und über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 66 beatisunt. Der Kontakt 80 wird mittlerweile nahezu auf Erdpotential gehalten. Der Zweck dieser Schaltungsanordnung besteht darin, jeglichen Stromstoß in der Spule 26¹ von der Gleichstrom-Verstärkungseinrichtung abzuhalten, die an die Spule einen Strom abgibt, wenn ihr von der Hall-Einrichtung ein Strom zugeführt wird und wenn die Schalterkontakte durch die Schaltersteuerüngseinrichtung 85 in ihre normale Schalterstellung bewegt sind. Wären diese Umschaltmaßnahmen nicht getroffen, so könnte in dem Magnetkern 12' ein unerwünschter Magnetisierungsfluß versehentlich hervorgerufen werden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. torrichtunf.; zur "Feststellung eines einen elektrischen ^—"'Leiter durchfließenden Stromes mit Hilfe einer Meßsonde, unter Verwendung eines Magnetkernes mit einem feststehenden Kernteil und einem bezogen auf den feststehenden Kernteil bewsgbaren Kernteil, der auf eine entsprechende Bewegung hin den elektrischen Leiter in die durch die Kernteile des - M Magnetkernes sonst umschlossene Magnetkernöffnung einzuführen erlaubt, und unter Verwendung einer auf dem Magnetkern befindlichen Kernwicklung, die auf einen in dem ha_r;netkern auf einen den Leiter durchließenden Strom hin erzeugten Magnetfluß anspricht und die normalerweise mit einer der Meßsonde zugehörigen Verstärkungseinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungseinrichtung (40,4-2 bzw. 102,104,106)vorgesehen ist, mit der zusammen die Kernwicklung (26;26·) einen Oszillatorschwingkreis bildet, und daß Schaltereinrichtungen (28 bis 38 bzw. 83,εο,98|88,90,100|128,13ΟίΙ26) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Kernwicklung (26;26·) mit der Schaltungeeinrichtung (40,42$102,104,106) zwecke Erzeugung von zur Entmagnetisierung dea Magnetkernes (12) fUhrtnden Schwingungen

   selektiv verbindbar ist.

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   2· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch den Magnetfluß des Magnetkernes (12) gesteuerte Hall-Platte (24) vorgesehen ist, die einen einem Hagnetfluß konstanter Größe und einem sich mit niedriger Frequenz ändernden Magnetfluß entsprechenden Strom an eine Verstärkungseinrichtung (50; 54,56,60,62,64,68,70,72,78) abgibt, die einen diesem Strom entsprechenden höheren Strom an die Kernwicklung (26;26') mit solchem Vorzeichen abgibt, daß ein dem Magnetfluß, der durch den den Leiter (22) durchfließenden Strom verursacht ist, entgegengerichteter Magnetfluß entsteht.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekannzeichnet, daß die Schaltereinrichtungen (8J,8O,98j88,9O,1OO) die Kernwicklung (26}26') mit Anschaltung an die Schaltungeeinrichtung (102,104,106) von der Verstärkungseinrichtung (50;54,56,60,62,64,68,70,72,78) abschalten.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung (102,104,106), mit der die Kernwiciclung (26;26·) einen Oszillatorschwingkreis bildet, einen Kondensator (102) enthält, dem die Kernwicklung (26;26·) mit Hilfe der Schaltereinrichtungen (83,80,98}88,90,100) parallelschaltbar ist und der zusammen mit dieser Kernwicklung (26;26') zur Erzeugung gedämpfter Schwingungen bestimmter Frequenz dient.

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   ?. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung (102,104-,106), mit der die Kernwicklung (26;2b^!) einen Oszillatorschwingkreis bildet, in einer üszillatorschaltunß (102,104,106) enthalten ist, aie Schwingungen zu erzeugen imstande ist, welche im wesentlichen zu Beginn ihres Auftretens eine solche Amplitude besitzen, daß sie den Magnetkern (12) abwechselnd in beiden Magnetisierungsrichtungen sättigen.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein normalerweise auf einem bestimmten Spannungswert aufgeladener Kondensator (15°) vorgesehen ist, der durch die Schaltereinrichtungen (120,128,126,150) an die Oszillatorschaltung (102,104,106) anschaltbar ist, die auf eine solche Anschaltung hin während der Sauer der Entladung des Kondensators (15S) gedämpfte Schwingungen abgibt.

   ?. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß f Einrichtungen (85»140,66;154) vorgesehen sind, die die Veratärkungseinrichtung (50j54,56,60,62,64,68,70,72,78), welche normalerweise einen dem Hall-Platten-Strom entsprechenden verstärkten Strom an die Kernwicklung (26;26') abgibt, während der Betätigung der Schaltereinrichtungen (83,80,98;88,90,100;128,126,130) ein Nullsignal abgeben lassen.

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   8. Vorrichtun'" n?.ch Anspruch ο, dadurch .rekennzeichnet, daß aie Oszillatorschaltung (102,104,106) cv:ei kreuzweise rückgekoppelte Transistoren (104,10G) enthält, deren jeder von den üchwin^Kreiskondensator (102) des Oszillatorschwin^Kreises (2ö;2t',102) her ansteuerbar ist.

   BAD ORIGINAL 109829/0557