DE1008357B - Magnetverstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Magnetverstärker und bezieht sich insbesondere auf Anordnungen, die in der Lage sind, wirksam auf kurze impulsförmige Signale anzusprechen. Obwohl ihr Gebrauch nicht darauf beschränkt ist, findet sie vorteilhafte Anwendung insbesondere bei Anordnungen zum Anzeigen der Bewegung von Gegenständen, die aus magnetischem Material zusammengesetzt sind oder magnetisches Material enthalten.

Ein Gerät zum Anzeigen von magnetischen Gegenständen kann für verschiedene Industriezweige benutzt werden, wo derartige Gegenstände wahrscheinlich Schaden verursachen oder die Qualität des endgültigen Erzeugnisses vermindern würden. Der Magnetverstärker gemäß der Erfindung bietet je-.doch, wenn er auf diese Weise gebraucht wird, besondere Vorteile in Verbindung mit einem Gerät zum Anzeigen von Fahrzeugen, die längs einer Straße oder eines Verkehrweges fahren, da die meisten Fahrzeuge und auf jeden Fall alle Motorfahrzeuge genügend magnetisches Material enthalten, um ihre Anzeige leicht auf diese Weise ausführbar zu machen. Die Signale, die von dem Ausgang des Verstärkers erhalten werden, können ein elektromagnetisches Relais erregen.

Es ist bereits bekannt, für Magnetverstärker und ähnliche Schaltungselemente sättigungsfähige Drosseln zu verwenden und ferner auch zur Spannungsstabilisierung sättigungsfähige Drosseln mit einem auf sehr kleine Spannungssehwankungen ansprechenden Relais zu steuern, um ein konstante Ausgangsspannung zu erzielen. Man hat in diesem Zusammenhange auch schon Verzögerungskreise verwendet, mit denen das Relais für kurzzeitige Schwankungen wirkungslos gemacht wird. Die vorstehend beschriebenen Anordnungen sind jedoch für den vorliegenden Erfindungsgegenstand nidht geeignet, da es bei diesem darauf ankommt, daß ein Ausgangs sign al nur in Abhängigkeit von einer Änderung der steuernden Eingangsspannung erfolgt, wobei es von besonderer Wichtigkeit ist, daß die Zeit, in der die Vorrichtung wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt, äußerst kurz gehalten wird, um für nachfolgende Betätigungen wieder bereit zu sein.

Es ist ein Magnetverstärker zum Steuern eines elektromagnetischen Relais durch einen Impuls vorgesehen, bei dem erfindungsgemäß eine Rückkopplungswicklung mit einem in Reihe geschalteten Kondensator vorgesehen und in Verbindung mit den anderen Elementen des magnetischen Verstärkers derart angeordnet ist, daß sich beim Empfang eines kurzzeitigen Impulses eine positive Rückkopplung des Magnetverstärkers ergibt, die ■— wenn dieser Impuls einen gewissen Schwellwert überschreitet ·— eine Magnetverstärker

Anmelder:

British Telecommunications Research

Limited, Taplow, Buckinghamshire

(Großbritannien)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 43

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 20. Februar ,1951

Adolf Wilhelm Rechten und Brian Maynard Bellmann, Taplow, Buckinghamshire (Großbritannien),

sind als Erfinder genannt worden

kurzzeitige Unstabilität des Verstärkers mit maximaler Ausgangsleistung bewirkt und den Ausgangsstrom der Gleicbrichterbrücke kurzzeitig genügend groß werden läßt, um das Relais zu betätigen.

Es ist bereits bekannt, daß eine verbesserte Leistung von Magnetverstärkern dadurch erreicht werden kann, daß man mit einer höheren, die übliche Netzfrequenz übersteigenden Frequenz arbeitet. Gemäß einem weiterbildenden Merkmal der Erfindung wird die gewünschte höhere Frequenz aus dem Versorgungsnetz dadurch erlangt, daß die zweite Harmonische von dem Gleichrichter ausgefiltert wird, der dazu gebraucht wird, um die Gleichstromversorgung sicherzustellen, und daß diese Harmonische einer sättigungsfähigen Drossel zugeführt wird, die eine Anzahl von unigeraden Harmonischen erzeugt, von der die fünfte auegefiltert werden kann. Somit kann bei einer normalen Netzfrequenz von' 50 Perioden die zehnte Harmonische von 500 Perioden verhältnismäßig leicht erreicht werden, und dies ergibt gute Ergebnisse bei schnell vorübergehenden Signalen der fraglichen Art. Wenn der Verstärker für eine Fahrzeuganzeige in Verbindung mit magnetischen Anzeigevorrichtungen gebraucht wird, wie z. B. als Ein-

richtung zum Anzeigen der Bewegung von Gegenständen aus magnetischem Material, insbesondere Fahrzeugen, längs einer Fläche, wird der Gleichstrom, der für die Magnetisierwicklungen der Anzeigevorrichtung erforderlich ist, vorzugsweise dem gleichen

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Gleichrichter entnommen. Getrennte Einstellungen können für die Spannung, die an die Magnetisierwicklungen gelegt wird, und für die Spannung, die an die Polarisierwicklungen des Magnetverstärkers gelegt wird, vorgesehen werden.

Die Erfindung ist besser aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Verfahrens zu ihrer Ausführung zu verstehen, das in Verbindung mit der Zeichnung erläutert ist.

keit des Magnetverstärkers beschleunigt wieder aufzubauen, die vermindert würde, wenn die Kapazität 29 über die Magnetisierungswieklungen entladen würde.

Die Steuerwicklung 33 des Magnetverstärkers wird über die Leitungen 34 und 35 von der Anzeigeanordnung gespeist. Wie gezeigt, weist diese Anordnung vier Einheiten 36, 37, 38 und 39 auf, deren Vo'rmagnetisierungswicklungen in Reihe geschaltet

Über die Anschluß leitungen 1 und 2 des üblichen i° und über den regelbaren Widerstand 9 mit Gleich-

50-Perioden-Netzanschlusses wird die Gleichrichterbrücke 3 gespeist. Der von den Gleichstromklemmen dieser Brücke abgenommene Strom wird in einem aus Induktivitäten 4 und 5 und Kapazitäten 6 und 7 bespannung gespeist werden. Die Betätigungswieklungeii der vier Einheiten der Anzeigevorrichtung sind dagegen paarweise gegeneinander in Reihe geschaltet, um, wie bereits in einem älteren Vorschlag ausein

stehenden Filter geglättet und dann über den in 15 andergesetzt, eine Entkopplung herbeizuführen, durch Reihe geschalteten Regelwiderstand 8, die Vor- die die Anzeigevorrichtungen in hohem Maße unmagnetisierwicklungen des Magnetverstärkers und empfindlich gegen Änderungen der Versorgungsüber den in Reihe geschalteten Regelwiderstand 9 zu spannung und insbesondere gegen Spannungsschwanden Magneti'sierwicklungen der Anzeigevorrichtungen kungen höherer Frequenz werden, geleitet. Mit dem ungeglätteten Gleichstrom, welcher 20 Der Magnetverstärker arbeitet wie folgt: Wenn eine große Komponente der zweiten Harmonischen
der Netzfrequenz besitzt, wird über einen Filterkreis
mit der Induktivität 10 und den Kapazitäten 11 und
12 eine sättigungsfähige Drossel 13 gespeist. Die
Drossel hat die Aufgabe, eine Anzahl von ungeraden 25
Harmonischen zu erzeugen, welche dann einem
Schaltungste.il mit den Kapazitäten 14 und 15 und den
Induktivitäten 16 und 17 zugeführt werden. Zur
Regelung der Ausgangsleistung ist die Kapazität 14
veränderlich. Die Werte der anderen Schaltungskom- 30 kopplung arbeitet, daß aber beim Auftreten eines Imponenten sind so gewählt, daß ein Bandpaßfilter ent- pulses durch die Wicklung 28 eine positive Rückkopplung in Abhängigkeit

ein Fahrzeug die Anzeigevorrichtung paseiert, werden in bekannter Weise im allgemeinen sinusförmige Impulse auf Grund einer Beeinflussung des magnetischen Feldes von Seiten des im Fahrzeug enthaltenen magnetischen Werkstoffes hervorgerufen. Diese Impulse gelangen über Leitungen 34 und 35 zur Steuerwicklung 33 des Verstärkers und erregen diese. Die Verstärkerkomponenten sind so gewählt, daß der Verstärker normalerweise stabil ist und ohne Rück

steht, in dem alle ungeraden, von der sättigungsfähigen Drossel erzeugten Harmonischen bis auf die fünfte Harmonische unterdrückt werden. Mit der

in AMiangigkeit von der Änderungsgeschwind'igkeit der Eingangsspannung gegeben ist. Durch diese Rückkopplung wird der Verstärker zeit-

fünften Harmonischen wird dann der Transformator 35 weilig unstabil und zeitweilig eine maximale Aus-

18 gespeist. Die Sekundärwicklung des Transformators 18 weist eine Mittelanzapfung 19 auf, welche zur einen Wechselstromklemme der Gleichrichterbrücke 20 geführt ist. Die Endanschlüsse

gangsleistung erzeugt, so daß, wenn das Eingangssignal einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, der Verstärker — unabhängig von der Amplitude des Eingangssi'gnals — stets in gleicher Weise anspricht, der Sekundärwicklung des Transformators 18 sind 4° Diese Wirkung wird dadurch hervorgerufen, daß in ül>er die Betätigungswicklungen 21 und 22 bzw. 23 Reihe mit der Rückkopplungswicklung eine und 24 und den in Reihe zwischen ihnen ein- Kapazität 29 geschaltet ist, die den Gleichstrom geschalteten Abgleichwiderstand 25 an die zweite sperrt, jedoch Stromimpulse durchläßt. Während der Wechselstromklemme der Gleichriehterbrücke 20 ge- Periode der vorübergehenden !Instabilität reicht die führt. Der Abgleich widerstand 25 erlaubt die Her- 45 Ausgangsleistung der Gleiehriahterbrücke 20 zur Bestellung einer exakten Schaltungssymmetrie. tätigung des Relais R aus, so daß ein Signal zu der zu Der Magnetverstärker ist mit Vormagnetisierungs- steuernden Anlage oder Vorrichtung gelangt. Gleichwicklungen 26 und 27 versehen, die von der Gleich- zeitig schalten die Kontakte R1 um und bringen die stromquelle über ein Potentiometer 8 gespeist wer- Kapazität 29 zur Entladung, w^rodurch der Magnetden. Diese Wicklungen sind gegeneinander in Serie 50 verstärker schneller, als es sonst möglich wäre, seine geschaltet, um sie von der S teuer wicklung zu ent- normale Anspreehempfindlichkeit wieder erlangt. Der koppeln und um so eine Erhöhung der Zeitkonstanten Zeitraum der !Instabilität währt nur für den Bruchdes A^erstärkers zu vermeiden. Der Magnetverstärker teil einer Sekunde, aber die Wirkung der Anordnung besitzt auch eine Rückkopplungswicklung 28, die über besteht darin, daß alle einkommenden Signale von die Gleichstromklemmen der Brücke 20 in Serie mit 55 verschiedenen Amplituden eine gleich große Ausder Kapazität 29 geschaltet ist, so daß diese Wick- gangsleistung erzeugen und daß infolgedessen eine lung nur erregt wird, wenn sich die Eingangs- verläßliche Arbeitsweise des Relais R für beliebige spannung ändert. Ebenfalls in Serie über diese Klem- Signale erreicht wird, sofern diese den Schwellwert men liegt das Relais R mit dem Widerstand 30, zu dem übersteigen. Es ist ersichtlich, daß die erfindungsim Nebenschluß die Kapazität 31 liegt. Das Relais R 60 gemäße Anlage nur dann befriedigend arbeitet, wenn ist zusätzlich außer mit nicht gezeigten Kontakten die Eingangssignale aus einzelnen losgelösten Im-

zum Ausüben der notwendigen Steuerung des Signalkreises mit Kontakten R1 in dem Kreise der Kapazität 29 versehen. Wenn sich das Relais R in seiner normalen Stellung befindet, ist die Kapazität eingeschaltet, wie bereits beschrieben wurde. Wenn aber das Relais infolge des Empfanges eines Signals arbeitet, schaltet der Kontakt Rl um, und die Kapazität wird dann über den Widerstand 32 en-t-

pulsen bestehen, die nicht verzerrungfrei verstärkt werden müssen. Dies trifft jedoch im vorliegenden Falle zu.

Gemäß einer Abwandlung der Erfindung kann zum Überbrücken der Kapazität 29 beim Ansprechen des Relais R eine weitere Kapazität vorgesehen werden, die von einer zweckmäßigen Gleichstromquelle, z. B. über einen weiteren Widerstand, der den Wider-

laden. Dies ist wünschenswert, um die Empfindlich- 70 ständen 8 und 9 ähnlich ist, aufgeladen wird. Mit

Umschaltkontakten, die am Relais R angeordnet sind, kann die voll aufgeladene Kapazität über die eine oder die andere der Gleichstromwicklungen 26, 27, 28 oder 33, und zwar vorzugsweise über die Rückkopplungswicklung 28, entladen werden, so daß ebenfalls die Wiederherstellung des normalempfindlichen, einsatzl>ereiten Betriebszustandes beschleunigt wird.

Die Anordnungen der vorliegenden Erfindung zur Erzielung von höheren Betriebsfrequenzen für den Magnetverstärker lassen sich vielfältig abwandeln, und es können beispielsweise bei Vorhandensein eines Mehrphasennetzes in sämtlichen Phasen eines in Stern geschalteten Transformators gleich große sättigungsfähige Drosseln vorgesehen werden, wobei dann die dritte Harmonische und ihre Vielfachen im Sternpunkt abgegriffen werden können.

In gleicher Weise lassen sich auch die Spannungen für die Magnetisier- und Rückkopplungswicklungen des Magnetverstärkers aus anderen Spannungsquellen herleiten, und es können gegebenenfalls auch zwei oder mehrere der Wicklungen 26, 27, 28 und 33 zu einer Wicklung vereinigt werden.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Magnetverstärker zum Steuern eines elektromagnetischen Relais durch einen Impuls, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückkopplungswicklung

(28) mit einem in Reihe geschalteten Kondensator

(29) vorgesehen und in Verbindung mit den anderen Elementen des magnetischen Verstärkers derart angeordnet ist, daß sich beim Empfang eines kurzzeitigen Impulses eine positive Rückkopplung des Magnetverstärkers ergibt, die — wenn dieser Impuls einen gewissen Schwellwert überschreitet — eine kurzzeitige Unstabilität des Verstärkers mit maximaler Ausgangsleistung bewirkt und den Ausgangsstrom der Gleichrichterbrücke (20) kurzzeitig genügend groß werden läßt, um das Relais (R) zu betätigen.

2. Magnetverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichstromsperre (29) eine Kapazität vorgesehen ist.

3. Magnetverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der nach dem Ansprechen auf einen Impuls auftretenden Unempfindlichkeitsperiode verkleinert wird und für die Entladung der Kapazität (29) ein Kontakt (Rl) vorgesehen ist, der bei der Betätigung des Relais (R) geschlossen wird.

4. Magnetverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Kapazität von einer Gleichstromquelle über Unterbrecherkontakte des Relais (R) aufgeladen und durch die Rückkopplungswicklung (28) über Kontakte entladen wird, die bei Betätigung des Relais geschlossen werden.

5. Magnetverstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Magnetisierungswicklung (26, 27), welche durch Reihen-Gegenschaltung ihrer beiden Wicklungshälften (26, 27) von der Steuerwicklung (33) entkoppelt ist.

6. Magnetverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem tonfrequenten Wechselstrom gespeist wird, welcher aus dem üblichen Wechselstromnetz über einen Vollwellengleichrichter (3) und eine nachgeschaltete sättigungsfähige Drossel (13) durch Aussiebung der gewünschten Harmonischen gewonnen wird.

7. Magnetverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkreis zur Aussiebung der Harmonischen einen Transformator (18) speist, wobei eine Mittelanzapfung (19) der Transformator-Sekundärwicklung zur einen und die beiden Endklemmen der Sekundärwicklung, die symmetrisch zueinander liegen, zur anderen Wechselstromklemme einer Gleichrichterbrücke (20) geführt sind.

8. Magnetverstärker nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch Verwendung für eine magnetische Fahrzeuganzeigevorrichtung (36, 39) mit einer vom Gleichrichter (3) gespeisten Magnetisierungswicklung.

9. Vorrichtung zum Anzeigen der Durchfahrt von Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 7 an eine an der Durchfahrtstelle angeordnete magnetische Anzeigevorrichtung angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 667 679.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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