<Desc/Clms Page number 1>
Zählschaltung mit durch elektrische Impulse schrittweise magnetisierbarem Magnetkern
Magnetkernzählschaltungen arbeiten bekanntlich nach dem Prinzip, dass ein Magnetkern mit ange- nähert rechteckförmiger Hystereseschleife, im folgenden als Zählkern bezeichnet, im Rhythmusvon
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 zurUckmagnetisiert, worauf der Zählvorgang von neuem beginnt. Die RUckstellimpulse zeigen somit jeweils das Eintreffen einer zur völligen Ummagnetisierung des Zählkernes erforderlichen Anzahl von Zählimpulsen an.
Damit die zur völligen Ummagnetisierung des Zählkernes erforderliche Anzahl von Zählimpulsen immer gleich bleibt, müssen diese untereinander gleich bemessen sein. Zählimpulse von gleichbleibender magnetisierender Wirkung lassen sich mit Hilfe eines weiteren Magnetkernes, im folgenden als Treiberkern bezeichnet, erzielen, der mit jedem Eingangsimpuls erst in positiver, dann in negativer Richtung bis zur Sätti- gung magnetisiert wird, wobei jeder der beiden Ummagnetisierungsvorgänge in einer Sekundärwicklung (Induktionswicklung) einen Spannungsstoss erzeugt, von denen einer demZählkern zugeführt wird und dort eine Ummagnetisierung in gewünschtem Ausmass hervorruft.
Der bei der darauffolgenden Ruckmagneti- sierung des Treiberkernes in der Induktionswicklung entstehende gegensinnige Spannungsimpuls wird durch eine Diode vom Zählkern abgehalten, damit dort keine Entmagnetisierung auftritt.
Voraussetzung für eine gleichbleibende magnetisierende Wirkung aller Ummagnetisierungsimpulse des Treiberkernes auf den Zählkern ist, dass die übertragenen Spannungsstösse 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 das Verhältnis der Spannungen am Zählkern und Treiberkern konstant bleibt (dieses Verhältnis muss infolge des Spannungsabfalles desZähl- kernmagnetisierungsstromes an der im Zählkreis liegenden Diode und an den Verlustwiderstandenstets kleiner als 1 sein). Dieses Verhältnis ändert sich nun mit der Temperatur und mit der Betriebsspannung, da einerseits mit steigender Temperatur die unerwünschten Spannungsverluste im Zählkreis abnehmen, anderseits der Treiberkern dann schneller ummagnetisiert wird. Letzteres bewirkt eine höhere Induktionspannung am Zählkern ; im Verhältnis zu dieser nehmen die Verluste im Zählkreis daher noch stärker ab als absolut betrachtet.
Beide Effekte (Verringerung der Spannungsabfälle und Erhöhung der Induktionsspannung) bewirken eine Änderung des Zählverhältnisses (d. h. die Anzahl jeder Impulse, die zu einer einmaligen vollständigenUmmagnetisierung des Zählkernes notwendig sind) im gleichen Sinn. Bei rascher Umschaltung des Treiberkernes überwiegt der erste Effekt, bei relativ langsamer Umschaltung (d. h. wenn nur wenig Schaltleistung zur Verfügung steht) der zweite.
Gegenstand der Erfindung ist eine Zählschaltung mit mindestens einem durch elektrische Impulse schrittweise magnetisierbaren Magnetkern (Zählkern) bei der der Einfluss des genannten zweiten Effektes stark verringert werden kann ; unter Umständen ist auch eine vollständige Kompensation beider Effekte möglich. Erfindungsgemäss ist der Magnetisierungswicklung des Magnetkernes eine Spannungsbegrenzer-
<Desc/Clms Page number 2>
schaltung zur Begrenzung der an die Magnetisierungswicklung gelangenden Spannung auf den Spannungsminimalwert innerhalb des Betriebstemperaturbereiches, wodurch Impulse gleicher Spannungszeitflächen gleiche Dauer aufweisen. Hiedurch wird eine gleichbleibende Stärl ! ss der einzelnen Magnetisierungs- schritte erzielt-und dadurch wieder ein konstantes, von der Temperatur unabhängiges Zählverhältnis garantiert.
Zur Spannungsbegrenzung kann eine an einen Spannungsteiler oder unmittelbar an die Betriebsspannung geschaltete Diode vorgesehen sein oder aber auch eine dem Zählkreis mittelbar oder unmittelbar parallel geschaltete Zenerdiode.
Wenn, wie an sich bekannt, der Magnetkern einen durch einen Transistor gesteuerten Ruckmagneti- sierungskreis aufweist, kann eine von temperaturbedingten Schwankungen des Magnetisierungsstromes abhängige Vorspannung eines in den Magnetisierungskreis eingeschalteten Basisvorwiderstandes dadurch stabilisiert werden, dass dieser Basisvorwiderstand über eine Diode einem Emitterwiderstand des Transistors parallel geschaltet ist. Zwecks Abgleich des Zählverhältnisses kann dem Basis- und dem Emitterwiderstand ein gemeinsamer Abgleichwiderstand vorgeschaltet sein.
Ein Feinabgleich des Zählverhältnisses kann auch durch Verändern einer kleinen, den Zählimpulsen überlagerten Vorspannung erfolgen, z. B. mit Hilfe eines veränderlichen Spannungsteilers. Die Spannungsbegrenzung im Magnetisierungsstromkreis muss dann gegen die diesen Spannungsteiler speisende Versorgungsspannung erfolgen, da andernfalls Schwankungen dieser Versorgungsspannung gegenüber der Spannungsbegrenzerschaltung starke Änderungen des Zählverhältnisses bewirken würden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Magnetkernzählschaltung mit einem Zählkern 1, der mit einer Magnetisierungswicklung 2 versehen ist, der die Zählimpulse zur schrittweisen Magnetisierung des Zählkernes zugeführt werden. Zur Erzeugung dieser Zahlimpulse 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 andern 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 zugefuhrt, während die b-i der entge-
EMI2.1
wicklung 2 abgehalten werden. Der Zählkern l ist mit einer weiteren Wicklung 9 versehen, die zur Rückmagnetisierung des Zählkernes l dient, sobald dieser durch die Zählimpulse einer Zählperiode magnetisch gesättigt wurde. Hiezu ist ein mit der Wicklung 9 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 den Transistor 10 leitend zu machen. Sobald jedoch derZählkern 1 nach einer Zählperiode gesättigt wurde, ist die Induktivität der Wicklung 2 so weit reduziert, und der Magnetisierungsstrom entsprechend angestiegen, dass der Spannungsabfall am Widerstand 11 den Transistor 10 leitend macht und dass dessen uber die Rlick- magnetisierungswicklung 9 fliessender Kollektorstrom den Zählkern l wieder in seinen Ausgangszu- stand versetzt.
Da zufolge der Temperaturabhängigkeit des Kernmaterials des Treiberkernes 3 und des Zählkernes 1 sowie der Diode 8 sich die Impulsspannung der Zählimpulse bei Erwärmung verändert, würde sich ohne Verwendung zusätzlicher Hilfsmittel auch das Ausmass der Magnetisierung des Zählkernes 1 je Zählimpuls verändern ; somit wäre kein konstantes Zählverhältnis gewährleistet.
Zur Erzielung von Magnetisierungsimpulsen mit gleichbleibenden Spannungszeitflächen wird erfin- dungsgemäss die an die Magnetisierungswicklung 2 gelangende Spannung auf den Spannungsminimalwert innerhalb des Betriebstemperaturbereiches begrenzt. Hiedurch wird erzielt, dass Impulse gleicher Dauer gleiche Spannungszeitflächen aufweisen.
Zur Spannungsbegrenzung dient bei der Ausführung nach Hg. l ein aus zwei Widerständen 12 und 13 bestehender Spannungsteiler, dessen Mittelanzapfung über eine Diode 14 an die Induktionswicklung 7 geschaltet ist. Ein dem Widerstand 12 parallel geschalteter Kondensator 15 dient zur Aufnahme des hohen, während der Zählimpulse fliessenden Begrenzerstromes. Gegebenenfalls genügt es, wie in Fig. 2 dargestellt, zur Spannungsbegrenzung eine direkt an dieBetriebsspannung geschaltete Diode 16 zu verwenden.
Eine andere Möglichkeit zur Spannungsbegrenzung besteht in der Verwendung einer Zenerdiode 17,
<Desc/Clms Page number 3>
wie in Fig. 3 gezeigt ist. Gegebenenfalls kann es vorteilhaft sein, in den Impulsstromkreis, wie mit strichlierten Linien angedeutet ist, einen Widerstand 18 einzuschalten. Dieser Widerstand kann auch durch den Eigenwiderstand der Wicklung 7 ersetzt werden. Allenfalls kann an Stelle des Widerstan-
EMI3.1
verhältnisses ergeben, da der Spannungsabfall des Begrenzerstromes am Widerstand 18 mit der Temperatur ansteigt.
Der durch die Temperaturabhängigkeit des Kernmaterials des Zählkernes 2 bedingte Anteil des Temperaturganges kann wesentlich verringert werden, wenn an den Widerstand 11 während des Zählvorganges kein temperaturabhängiger Spannungsabfall liegt, sondern eine konstante Vorspannung. Dies wird, wie in Fig. 4 dargestellt, durch eine Diode 19 erzielt, die den Widerstand 11 mit einem in den Emitterstromkreis des Transistors 10 geschalteten Widerstand 20 verbindet und aber die fast die ganze Emitterspannung dem Widerstand 11 zugeführt wird. Der Transistor 10 sowie die Dioden 8 und 14 bleiben dann in der Zeit zwischen den Zählimpulsen sicher gesperrt. Während der Zählimpulse
EMI3.2
EMI3.3
Bei Schaltungen zur Impulszählung ist es oftmals erforderlich, das Zählverhältnis in geringen Gren- zen zu verändern (abzugleichen). Schaltungen dieser Art, bei denen erfindungsgemäss eine Temperaturkompensation durch Spannungsbegrenzung vorgesehen ist, sind in den Fig. 5 und 6 der Zeichnungen dar- gestellt. In beiden Fällen wird das Zählverhältnis dadurch verändert, dass den Zählimpulsen eine verän- derliche, entgegengesetzte Vorspannung überlagert wird. Dieses Verfahren gibt nur dann eine geringe Temperatur- und Spannungsabhängigkeit, wenn auch die Höhe der Zählimpulse konstant gehalten wird.
Bei der Schaltung nach Fig. 5 wird diese Vorspannung aus einem aus den Widerständen 20, 21, 22 und 23 bestehenden, an der Betriebsspannung liegenden Spannungsteiler gewonnen, wobei der Wider- stand 21 zwecks Einstellung der Vorspannung veränderbar ausgebildet ist. Dieser Spannungsteiler liefert auch die zur Begrenzung der Zählimpulsspannung dienende Hilfsspannung fUr die Diode 14, die an den
Verbindungspunkt der Widerstände 22 und 23 geschaltet ist.
Bei der Schaltung nach Fig. 6 ist über einen Widerstand 24 eine Vorspannung in den Impulsstrom- kreis eingespeist. Zur Veränderung der Wirksamkeit dieser Vorspannung dient ein veränderlicher Wider- stand 25. In dieser Schaltung erfolgt die Spannungsbegrenzung gegenüber dieser Vorspannung mittels einer Diode 26, die im Kreis einer eigenen Wicklung 27 des Treiberkernes 3 liegt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zählschaltung mit mindestens einem durch elektrische Impulse schrittweise magnetisierbaren
Magnetkern (Zählkern), gekennzeichnet durch eine der Magnetisierungswicklung des'Magnet- kernes vorgeschaltete Spannungsbegrenzungsschaltung zur Begrenzung der an die Magnetisierungswicklung gelangenden Spannung auf den Spannungsminimalwert innerhalb des Betriebstemperaturbereiches.
2. Zählschaltung nachAnspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass zur Spannungsbegrenzung eine an einen Spannungsteiler (Widerstände 12 und 13) angeschaltete und an eine Induktionswicklung (7) geführte Diode (14) dient Fig. 1).