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Signalgeber
An anderer Stelle wurde ein Signalgeber für Transport- und Förderanlagen od. dgl. vorgeschlagen, der einen an der bewegten Einheit angebrachten Magneten und einen ortsfesten Empfangskopf aufweist.
Der Empfangskopf besteht aus einem etwa U-förmigen Eisenjoch, in dessen Mittelschenkel ein Hall- spannungserzeuger angeordnet ist. Um beim Vorbeistreichen des Magneten an dem Empfangskopf einen genau definierten Nulldurchgang der Hallspannung zu erzielen, wird die gesamte dem Empfangskopf zu- gewendete Fläche des Magneten im selben Sinne magnetisiert.
Steht der Magnet dem Empfangskopf genau gegenüber, so liegt der magnetfeldempfindliche Halb- leiter parallel zur Flussachse des Magneten, wird also von dessen Feld nicht beeinflusst.
Bei manchen Anwendungen eines solchen Signalgebers ist es erforderlich, das Ausgangssignal zu spei- chern. Insbesondere soll es auch bei der Spannungswiederkehr nach Netzspannungsausfällen wieder zur
Verfügung stehen. Beispiele für derartige Anwendungen sind Schleichgangkommandos bei Werkzeugma- schinen, Hebezeugen u. dgl.
Es ist bereits bekannt, bei Signalgebern mit Hallgeneratoren die Remanenz des ferromagnetischen
Kreises auszunutzen, um ein Signal zu speichern. Mit Hilfe der Remanenz erhält man auch nach Ausfall der magnetischen Erregung des Hallgenerators ein Hallspannungssignal, dessen Polarität von der Richtung der vorausgegangenen Erregung abhängig ist.
Das Prinzip der Remanenzausnutzung lässt sich jedoch bei Signalgebern der oben geschilderten Art nicht ohne weiteres anwenden, da diese zur sicheren Erfassung des erregenden Magnetfeldes meist mit
Fangblechen u. dgl. ausgerüstet sind, oder in anderer Weise einen Eisenweg stark veränderlichen Quer- schnitts aufweisen. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, schlägt die Erfindung vor, den Signalgeber derart auszubilden, dass der Eisenweg des Empfangskopfes einen Engpass aus einem Material hoher Rema- nenz enthält, das bei der betriebsmässigen Maximalinduktion in Sättigung ist. Bei einem solchen Signal- geber ist der wirksame Eisenquerschnitt, dessen Remanenz ausgenutzt werden soll, sehr klein.
Wird der
Empfangskopf aus einer Ferritgrundplatte, die den Hallgenerator trägt, und einer Ferritdeckplatte aufgebaut, so kann man zwischen Hallgenerator und Deckplatte einen Steg aus einem Ferrit mit annähernd rechteckför- miger Magnetisierungsschleife anordnen. Statt dessen oder zusätzlich kann man zwischen Ferritsteg und
Deckplatte eine Folie aus hartmagnetischem Material einlegen.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei auf die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung verwiesen.
In Fig. 1 ist eine Ferritgrundplatte 1 dargestellt, auf der ein Hallgenerator 2 angeordnet ist. Dem Hallgenerator wird über Zuleitungen 3 und 4 aus einer Gleichstromquelle, die als Batterie 5 angedeutet ist, Steuerstrom zugeführt. In der Regel ist zu diesem Zweck ein Netzgerät vorgesehen. An den Hallelektroden 6 und 7 wird die Hallspannung Ut abgenommen und den Eingangsklemmen Ei und E2 eines Verstärkers 8 zugeführt.
Zwischen der Ferritgrundplatte 1 und einer Ferritdeckplatte 9 ist ein Ferritsteg 10 aus Material hoher Remanenz angeordnet. Grundplatte und Deckplatte können beispielsweise aus Zinkmanganferrit, der Ferritsteg aus Bariumoxydferrit hergestellt sein. Für den Hallgenerator eignet sich in bekannter Weise In- diumarsenidoder Indiumantimonid. Zur magnetischen Erregung dient ein Permanentmagnet 11, beispielsweise ein gesinterter Oxydmagnet, der in Richtung des Pfeiles 12 oder in entgegengesetzter Richtung über
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den Empfangskopf hinweggeführt wird.
Als Anhaltspunkt für die Baugrösse des Empfangskopfes sei angegeben, dass Grund- und Deckplatte et- wa die Grösse 10 x 6 x 2 mm haben können. Der Abstand der Hallelektrode 6 vom oberen Rand der Grund- platte 1 kann etwa 1 mm betragen.
In Fig. l ist eine der einfachsten Möglichkeiten zur Auswertung des Hallspannungssignals angedeutet.
Hiezu wird die Hallspannung einem Verstärker 8 zugeführt, der aus einer Anpassungsstufe und einer Kipp- stufe bestehen kann. Ein geeigneter Verstärker ist in ETZ-A vom April 1960, Seite 323-327, Bild 8, dargestellt. Es handelt sich dort um einen Gegentaktverstärker mit Transistoren, bei dem Anpassungs- und
Kippstufe im wesentlichen gleichartig aufgebaut sind. Das Kippverhalten wird durch eine geeignet be- messene Rückführung in der zweiten Stufe erzielt. An den Ausgangsklemmen Al und A2 stehen Signal- spannungen gegen den Masseanschluss M zur Verfügung, die von der Polarität der Hallspannung abhängig sind. Man kann nun beispielsweise an diese Ausgänge die beiden Erregerwicklungen eines polarisierten
Relais 13 mit Mittelstellung anschliessen.
Sein Kontakt 14 schliesst den Stromkreis einer Batterie 15 ent- weder über eine Lampe 16 oder eine Lampe 17, die anzeigen, auf welcher Seite des Empfangskopfes sich der Magnet 11 jeweils befindet.
Statt dessen kann man das Signal am Ausgang des Verstärkers 8 zur Steuerung von logischen Elemen- ten heranziehen und beispielsweise Kommandos für Geschwindigkeitsänderungen eines Antriebsmotors u. dgl. geben.
In Fig. 2 ist der Empfangskopf nach Fig. 1 im Schnitt dargestellt, um zu veranschaulichen, wie zwi- schen Ferritsteg und Ferritdeckplatte eine Folie aus hartmagnetischem Material angeordnet werden kann.
Die Bezugszeichen sind aus Fig. 1 übernommen, die Folie ist mit 18 bezeichnet. Sie kann beispiels- weise aus einer Aluminium-Kobalt-Nickel-Legierung hergestellt sein. Wie bei 19 angedeutet, ist es möglich, den Zwischenraum zwischen Grund- und Deckplatte mit einer geeigneten Masse, z. B. Kunstharz, auszugiessen und die Anschlüsse für Steuer- und Hallelektroden durch ein Abstandstück 20 aus unmagnetischem Material, beispielsweise Keramik, zu führen.
Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit der Hallspannung UH von der Stellung des Magneten 11 längs des Weges x. Steht der Magnet dem Empfangskopf genau gegenüber, so ist die Hallspannung gleich Null. Sie steigt dann von beiden Richtungen auf ein Maximum an und bleibt bei weiterer Bewegung auf einem Wert, der durch die Remanenz des Ferritstegs 10 bestimmt ist.
Bei Ausfall der Netzspannung und damit der Steuerstromversorgung über die Zuleitungen 3-4 verschwindet die Hallspannung, erscheint jedoch bei wiederkehrender Netzspannung mit dem gleichen Wert und der richtigen Polarität. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 würde also wieder diejenige Lampe aufleuchten, die vor dem Netzspannungsausfall in Betrieb war.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Signalgeber für Werkzeugmaschinen, Transportanlagen u. dgl. mit einem ortsfesten Empfangskopf, der einen etwa U-förmigen Eisenweg mit Hallspannungserzeuger im Mittelschenkel enthält, und einem an der bewegten Einheit angebrachten Magneten, dessen gesamte dem Empfangskopf zugewendete Stirnfläche ein und dieselbe magnetische Polarität aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenweg des Empfangskopfes einen Engpass aus einem Material hoher Remanenz enthält, das bei der betriebsmässigen Maximalinduktion in Sättigung ist.