DE1033714B - Magnetische Anordnung mit zwei stabilen Zustaenden fuer Steuersysteme - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Steuersysteme und im besonderen auf Flip-Flop-Elemente (bistabile Schaltungen) für derartige Systeme.

Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, bei der das Ausgangssignal eines Flip-Flop-Elementes eines Steuersystems nach Belieben andauert, unabhängig davon, ob das Eingangssignal andauert oder nicht.

Es ist ein weiteres Ziel d'er Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, bei der ein Ausgangssignal eines Flip-Flop-Elementes eines Steuersystems dadurch unterbrochen wird, daß ein zweites Signal gegeben wird, wobei die Unterbrechung unabhängig davon eintritt, ob dasjenige Signal, welches das Ausgangssignal des Flip-Flop-Elementes eingeleitet hat, nur von kurzer Dauer oder kontinuierlich war.

Es ist außerdem ein Ziel der Erfindung, eine Anordnung zu schaffen,, bei der ein Signal an ein Flip-Flop-Element eines Steuersystems gegeben wird, welches die Ausgangsleistung des Flip-Flop-Elementes unterbricht und die Abgabe einer Ausgangsleistung so lange verhindert, wie das unterbrechende Signal bestehenbleibt, so daß dadurch eine Steuerung der Wirkungsweise des Flip-Flop-Elementes gegeben ist, welche seine Verwendung erleichtert.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, für Steuersysteme ein Flip-Flop-Element mit einem Rückkopplungskreis zu schaffen, das die Abgabe eines Ausgangssignals bewirkt, wenn ein »Halte«-Kreis in Verbindung mit dem Kreis für die Lieferung eines »Ein«- Signals oder mit dem Rückkopplungskreis erregt wird.

Andere Ziele der Erfindung werden sich aus der folgenden Beschreibung ergeben.

Die Erfindung umfaßt Konstruktionsmerkmale, Kombinationen von Elementen und Anordnungen von Teilen, welche an Hand des nachfolgend beschriebenen Systems erläutert sind.

Ein volles Verständnis des Grundgedankens und des Gegenstandes der Erfindung wird sich aus der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung in Verbindung mit den schematischen Zeichnungen ergeben.

Fig. 1 stellt eine Schaltskizze für ein Flip-Flop-Element eines Steuersystems dar, bei dem die Merkmale der Erfindung verwirklicht sind;

Fig. 2 und 3 zeigen Abwandlungen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1.

In der Schaltung nach Fig. 1 ist das Flip-Flop-Element eines Steuersystems mit zwei Kernen 10 und 11 versehen, von denen jeder eine Mehrzahl von Wicklungen trägt, die dazu verwendet werden, die Kerne abwechselnd in die positive und die negative Sättigung zu treiben. Die Wicklungen sind an Rück-Magnetisdie Anordnung mit zwei
stabilen Zuständen für Steuersysteme

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. P. Ohrt, Patentanwalt,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. Juni 1955

Robert I. Van Nice, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

magnetisierungs- und Arbeitskreise angeschlossen, die so mit einer Spannungsquelle, wie z. B. mit dem Transformator 12, verbunden sind, daß die Kreise geeignet sind, abwechselnd eine positive bzw. negaitive Sättigung der Kerne zu bewirken.

In der Schaltung ist eine Anzahl von nichtlinearen Schaltelementen verwendet, die später beschrieben werden. Die nichtlinearen Schaltelemente sind innerhalb der übrigen Schaltung derart angeordnet, daß sie den Fluß eines vorbestimmten Magnetisierungsstromes zu den Wicklungen auf den Kernen ohne jeden Spannungsabfall gestatten; sie schützen außerdem die Schaltung und das Gerät gegen Überströme. Im Laufe der Beschreibung kann der Anschein entstehen, als ob die elektrischen Ströme in Sperrichtung durch die Gleichrichter bzw. Dioden flössen; tatsächlich wird in diesen Fällen jedoch nur ein elektrischer Strom in Vorwärtsrichtung vermindert. Die Verminderung des Stromflusses kann so vorbestimmt werden, daß die Durchführung von Funktionen bewirkt wird, die für das Steuersystem, von dem das Flip-Flop-Element ein Teil ist, erforderlich sind.

Zur Erläuterung des vorliegenden Ausführungsbeispiels des Flip-Flop-Elementes mit den erfindungsgemäßen Merkmalen für ein Steuersystem werden die Schaltungen nun im einzelnen verfolgt werden;, wobei sich die Wirkungsweise der Erfindung im Laufe der Beschreibung ergeben wird.

Der Rückmagnetisierungskreis für den Kern 10 erstreckt sich von einem Anschluß der Sekundärwicklung 13 des Transformators 12 über den Leiter 14, die Rückmagnetisierungswicklung 15 des Kerns 10, den Gleichrichter 16 und über eine nichtlineare Ein-

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richtung, die als Gesamtheit mit 17 bezeichnet ist, zur Erde bei 18. Bei normaler Wirkungsweise des Flip-Flop-Elementes treibt die Wicklung 15 den Kern 10 in die negative Sättigung.

Die nichtlineare Einrichtung 17 umfaßt einen Gleichrichter 19, der mit Erde 18 verbunden ist, und einen Widerstand 20, der mit dem negativen Pol der Batterie 21 verbunden ist. Der positive Pol der Batterie ist bei 22 mit Erde verbunden.

Nichtlineare Einrichtungen dieser Art sind an sich bekannt; eine ins einzelne gehende Beschreibung ist daher nicht erforderlich. Sie haben bei kleinen Strömen einen niedrigen Widerstand; in dem Maße, wie der Strom wächst, wird ein Widerstand aufgebaut, der ausreicht, die Schaltelemente gegen Überstrom zu schützen.

Ein Rückmagnetisierungskreis für den Kern 11 kann verfolgt werden vom anderen Anschluß der Sekundärwicklung 13 des Transformators 12 durch den Leiter 23, die Rückmagnetisierungswicklung 24, den Gleichrichter 25, den Leiter 26 und den Gleichrichter 19 der nichtlinearen Einrichtung 17 zur Erde bei 18. Die Rückmagnetisierungswicklung 24 ist derart geschaltet, daß sie in jeder zweiten Halbwelle den Kern 11 in die negative Sättigung treibt.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist derart, daß der Rückmagnetisierungskreis des Kerns 10 diesen Kern in der ersten Halbwelle in die negative Sättigung treibt, während die Spule 24 den Kern 11 in der zweiten Halbwelle in die negative Sättigung treibt. Es liegen also zwei Rückmagnetisierungskreise für die Kerne 10 und 11 vor, welche die ihnen zugeordneten Kerne abwechselnd in die negative Sättigung treiben. Wie oben bereits bemerkt wurde, sind die Kerne 10 und 11 mit Arbeitskreisen versehen. Der Arbeitskreis für die Wicklung 27 des Kerns 10 erstreckt sich von einem Anschluß der Sekundärwicklung 28 des Transformators 12 über den Leiter 29, die Arbeitswicklung 27, den Leiter 30, den Gleichrichter 31 und über den werden die Kerne 10 und 11 abwechselnd in die positive und negative Sättigung getrieben. Wenn nun angenommen wird, daß der Kern 10 in der ersten Halbwelle in die negative Sättigung getrieben wird, dann ■ wird der Kern 11 in die positive Sättigung getrieben. In der nächsten Halbwelle wird der Arbeitskreis mit der Wicklung 27 die negative Sättigung aufheben und den Kern 10 in die positive Sättigung treiben, während der Rückmagnetisierungskreis der Wicklung 24 auf dem Kern 11 die positive Erregung des Kerns aufheben und ihn in die negative Sättigung treiben wird. Das Flip-Flop-Element wird auf diese Weise fortlaufend die Sättigungszustände der Kerne 10 und 11 abwechseln lassen, bis der Vorgang in einer Weise unterbrochen wird, die später beschrieben wird.

Für die Zulieferung eines Signals an das Flip-Flop-Element ist eine weitere Schaltung vorgesehen. Diese Schaltung erstreckt sich von einem Anschluß 42 durch den Gleichrichter 43, die nichtlineare Einrichtung 17 bis zu den Gleichrichtern 16 und 25. Das zugelieferte Signal wird gewöhnlich ein Gleichspannungssignal sein und einen Betrag haben, der größer ist als die Spannung, die während eines Rückmagnetisierungszyklus an den Rückmagnetisierungswicklungen 15 und 24 liegt. Wenn daher ein Signal dem Anschluß 42 aufgeprägt wird, sperrt es den Stromfluß durch die Rückmagnetisierungswicklungen 15 und 24.

Wenn nun angenommen wird, daß der Kern 10 durch den in der Arbeitswicklung 27 fließenden Strom in die positive Sättigung getrieben worden ist und daß dem Anschluß 42 in diesem Augenblick das Signal aufgeprägt wird, dann ist das Ergebnis, daß der Kern 10 während der folgenden Halbwelle, die an sich für den Kern 10 eine Rückmagnetisierungshalbwelle sein würde, positiv gesättigt bleibt. In der nächsten Halbwelle, welche für den Kern 10 eine Arbeitshalbwelle ist, wird die Spannung, die von der Sekundärwicklung 28 des Transformators 12 abgegeben wird, nicht dazu verbraucht, den Kern 10 in die positive Sätti-

Gleichrichter 32 der nichtlinearen Einrichtung 33 zur 40 gung zu treiben; es wird daher eine Spannung an den

Erde bei 34.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist die Arbeitswicklung 35 des Kerns 11 mit dem anderen Anschluß der Sekundärwicklung 28 des Transformators 12 verbunden. Dieser Arbeitskreis kann verfolgt werden vom Transformator über den Leiter 36, die Arbeitswicklung 35, den Gleichrichter 37, den Leiter 38 und den Gleichrichter 32 der nichtlinearen Einrichtung 33 zur Erde bei 34.

Aus den beschriebenen Arbeitsschaltungen ergibt sich, daß, wenn der Kern 10 in der einen Halbwelle in die positive Sättigung getrieben wird, der Kern 11 in der folgenden Halbwelle ebenfalls in die positive Sättigung getrieben wird.

Die als Gesamtheit mit 33 bezeichnete nichtlineare Einrichtung umfaßt den Widerstand 39 und den Gleichrichter 32; sie ist mit dem negativen Anschluß der Batterie 21 und bei 34 mit Erde verbunden. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, ist das Flip-Flop-Element mit Ausgangsanschlüssen 40 und 41 versehen, die eine Ausgangsleistung liefern können, wie es unten beschrieben wird, so daß sie eine Funktion innerhalb eines Steuersystems übernehmen können. Die Spannung des Ausgangssignals hängt von der Schaltung des Flip-Flop-Elementes ab.

Das beschriebene Flip-Flop-Element umfaßt gemäß der bisherigen Beschreibung einen Transformator 12, zwei Kerne 10 und 11, Rückmagnetisierungs- und Arbeitskreise für jeden Kern und Ausgangsanschlüsse.

Ausgangsanschlüssen 40 und 41 auftreten.

Während der Arbeitshalbwelle des Kerns 10, während welcher eine Spannung an den Anschlüssen 40 und 41 auftritt, sollte der Kern 11 an sich durch die Wicklung 24 rückmagnetisiert werden. Es wird jetzt jedoch ein Signal aufgenommen durch den Anschluß 42, den Gleichrichter 43, die nichtlineare Einrichtung 17, den Leiter 26 und den Gleichrichter 25. Der Stromfluß durch die Rückmagnetisierungswicklung, der in einer solchen Richtung fließt, daß der Kern 11 in die negative Sättigung getrieben wird, wird gesperrt. Der Kern 11 bleibt daher positiv gesättigt; in der folgenden Halbwelle wird die Spannung, die von der Sekundärwicklung 28 des Transformators 12 geliefert wird, nicht zur Aufhebung der negativen Sättigung des Kerns 11 verbraucht, so daß daher an den Anschlüssen 40 und 41 über den bereits beschriebenen Arbeitskreis eine Spannung auftritt.

Wenn daher am Anschluß 42 ein Signal aufgeprägt wird, erzeugen die Kerne 10 und 11 abwechselnd eine Spannung an den Anschlüssen 40 und 41; diese Spannung besteht so lange, wie das Signal am Anschluß anhält. Ob nun eine derartige Ausgangsspannung an den Anschlüssen 40 und 41 während der Zeit, in der das Signal empfangen wird, weiter anhält oder nicht, wird bestimmt durch die Verwendung, für die der Flip-Flop-Kreis bestimmt ist.

Wenn man eine Ausgangsspannung an den Anschlüssen 40 und 41 auch dann aufrechterhalten will,

55

60

Wenn daher der Transformator 12 gespeist wird, 70 wenn das bei 42 angelegte Signal unterbrochen ist,

kann man einen Rückkopplungskreis vorsehen. Dieser Rückkopplungskreis erstreckt sich vom Anschluß 40 über den Leiter 44, den Gleichrichter 45 und den Leiter 46 bis zu den Gleichrichtern 16 und 25. Dieser Rückkopplungskreis sperrt den Stromfluß von der Sekundärwicklung 13 des Transformators 12 durch die Rückmagnetisierungswicklungen 15 und 24, da die Ausgangsspannung stets größer bemessen ist als die Rückmagnetisierungsspannung. Wenn ein derartiger

Verbindung mit dem Flip-Flop-System ein Anschluß 65 zum Anlegen eines Signals vorgesehen, das als Rückstellsignal bezeichnet werden kann.

Wie aus der Darstellung hervorgeht, sind die Wicklungen 52 und 53 mit nichtlinearen Einrichtungen versehen, die als Ganzes mit 54 bzw. 55 bezeichnet sind. Die nichtlineare Einrichtung für die Wicklung 52 umfaßt einen Gleichrichter 56, der bei 57 geerdet

willkürlich zu unterbrechen, sind dritte Wicklungen 52 und 53 auf den Kernen 10 bzw. 11 vorgesehen. Diese Wicklungen sind so bemessen und derart mit einem ausreichenden Strom beschickt, daß sie die 5 Kerne 10 und 11 in die negative Sättigung treiben, unabhängig davon, welche magnetischen Zustände durch die anderen Wicklungen der Kerne hervorgerufen worden sind. Der Strom zur Speisung der Wicklungen 52 und 53 wird von einer unabhängigen Rückkopplungskreis vorgesehen ist, halten die Ar- io Spannungsquelle geliefert.

beitskreise mit den Wicklungen 27 bzw. 35 eine Aus- Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist in

gangsspannung an den Anschlüssen 40 und 41 aufrecht, unabhängig -davon, ob ein Signal am Anschluß 42 aufgenommen wird. Es wurde gefunden, daß auch dann, wenn die oben beschriebenen Rückkopplungs- 15 kreise vorgesehen sind, der Fluß in den Kernen 10 und 11 sehr schnell abnimmt infolge der unvollkommenen Sperrung der Gleichrichter und der Tatsache, daß eine ideale Hysteresisschleife der Kerne 10 und

11 niemals zu erreichen ist. Im allgemeinen hält die 20 ist und über einen Widerstand 58, die Leiter 59 und positive Sättigung der Kerne auch bei Verwendung 48 und die Batterie 21 mit Erde bei 22 verbunden des Rückkopplungskreises nicht langer als 20 Sekun- ist. Die nichtlineare Einrichtung 55 für die Wickden an, nachdem das bei 42 aufgenommene Signal lung 53 umfaßt einen Gleichrichter 60, der ebenfalls unterbrochen ist. bei 57 geerdet und über einen Widerstand 61, die-

Wenn die positive Sättigung der Kerne 10 und 11 25 Leiter 59 und 48 und die Batterie 21 bei 22 mit Erde verschwindet, kann das Flip-Flop-Element keine Aus- verbunden ist.

gangsspannung mehr liefern. Mit anderen Worten Wenn ein Signal am Anschluß 65 aufgeprägt wird,

speichert es dann kein Signal mehr. Die Speicherung erstreckt sich der Signalkreis durch den Leiter 62, eines Signals bzw. das Gedächtnis des Flip-Flop- den Gleichrichter 63, die Wicklung 52 auf dem Kern Elementes dauert demnach nur so lange, bis der posi- 30 10, durch die nichtlineare Einrichtung 54 zur Erde tive Fluß in den Kernen infolge der geschilderten bei 57. Das bei 65 aufgeprägte Signal hat einen Bebekannten Vorgänge abnimmt. trag, der ausreicht, den Kern 10 in die negative Sät-Damit nun Signale für jede vorbestimmte Zeit- tigung zu treiben. Das bei 65 aufgeprägte Signal dauer gespeichert werden können, sind Schaltungen fließt außerdem durch den Leiter 62, den Gleichrichter vorgesehen zur Erhaltung der positiven Sättigung 35 64, die Wicklung 53, die nichtlineare Einrichtung 55 der Kerne 10 und 11, nachdem eine Spannung an den zur Erde bei 57. Das Signal treibt den Kern 11 in die Anschlüssen 40 und 41 infolge der positiven Sättigung negative Sättigung. Solange das bei 65 aufgeprägte der Kerne 10 und 11 aufgebaut ist. Der Kreis zur Signal andauert, werden die Kerne 10 und 11 dem-Aufrechterhaltung der positiven Sättigung des Kerns nach in die negative Sättigung getrieben, so daß an 10 kann verfolgt werden von dem einen Anschluß der 40 den Anschlüssen 40 und 41 keine Spannung auftritt. Sekundärwicklung 28 des Transformators 12 durch Die Wirkung des Flip-Flop-Elementes kann auf diese den Leiter 29, die Arbeitswicklung 27, den Leiter 30, Weise für jede vorbestimmte Zeit unterbrochen den Widerstand 47, den Leiter 48, die Batterie 21 werden. Sobald das Signal am Anschluß unterbrochen zur Erde bei 22 und von der Erde 49 zurück zur wird und sofern ein Signal am Anschluß 42 besteht, Wicklung 28 des Transformators 12. Der Kreis zur 45 arbeitet das Flip-Flop-Element in der oben beschrie-Erhialtung der positiven Sättigung des Kerns 11 er- benen Weise, so daß wieder eine Ausgangsspannung streckt sich vom anderen Anschluß der Wicklung 28 an den Anschlüssen 40 und 41 auftritt. Wenn die Abdes Transformators 12 durch den Leiter 36, die gäbe eines Signals am Anschluß 42 inzwischen unter-Arbeitswicklung 35, den Leiter 50, den Widerstand brochen wurde, bleibt das Flip-Flop-Element in Ruhe, 51, den Leiter 48, die Batterie 21 zur Erde bei 22 und 50 bis bei 42 wieder ein Signal empfangen wird, zurück zur Erde 49 der Wicklung 28 des Transfer- Das in Fig. 2 dargestellte Flip-Flop-Element für mators 12. ein Steuersystem umfaßt zwei Magnetkerne 110 und Es wurde gefunden, daß die Widerstände 47 und 111, von denen jeder mit einer Mehrzahl von Wick- 51 derart bemessen werden können, daß sie den rieh- lungen versehen ist. Die Kerne 110 und 111 bestehen tigen Strom für eine tagelange Erhaltung der posi- 55 aus geeignetem, lameliiertem Material, wie z. B. aus tiven Sättigung der Kerne liefern können. Nickelstahl. Es können jedoch auch andere Kern-Bei einem Flip-Flop-Element, bei dem die Trans- materialien verwendet werden, je nach den Erforderformatorspannung 110 V betrug und die Widerstände nissen der Schaltung.

47 und 51 einen Widerstand von 220 000 Ohm hatten, Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erkonnte ein Signal mehrere Tage gespeichert werden. 60 findung ist der Kern 110 mit einer Arbeitswicklung Bei einigen Anwendungen des Flip-Flop-Elementes 112 und einer Rückmagnetisierungswicklung 113 verkann es erwünscht sein, die Ausgangsspannung an sehen. Der Kern 111 ist mit einer Arbeitswicklung den Anschlüssen 40 und 41 zu unterbrechen, während 114 und einer Rückmagnetisierungswicklung 115 vernoch ein Signal am Anschluß 42 besteht. In Fällen, sehen. Die Form des verwendeten Leitermaterials, bei denen das Flip-Flop-Element für die Steuerung 65 die Windungsanzahl dieser Wicklungen und ihre Anautomatischer Maschinen verwendet wird, kann die Ordnungen auf den Kernen sind eine Projektierungsmomentane Unterbrechung der Ausgangsspannung frage.

sehr erwünscht sein. Als Stromquelle ist beispielsweise ein Transfor-

Damit das Bedienungspersonal die Möglichkeit hat, mator 116 vorgesehen mit einer Primärwicklung 117

die Ausgangsspannung an den Anschlüssen 40 und 41 70 und Sekundärwicklungen 118 und 119. Die verwen-

«fir j

dete Spannung hängt ab von den Besonderheiten des projektierten Systems. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel hat sich eine Sekundärspannung von 20 bzw. von 10 V auf jeder Seite der Mittelanzapfung für die Rückmagnetisierungskreise und eine Spannung von 30 bzw. 15 V auf jeder Seite der Mittelanzapfung für die Arbeitswicklungen als befriedigend erwiesen.

In den Kreisen werden eine Anzahl von nichtlinearen Schaltelementen verwendet, die oben bereits beschrieben wurden.

Die Sekundärwicklungen 118 und 119 des mit 116 bezeichneten Transformators sind mit ihren Mittelanzapfungen bei 120 bzw. 121 geerdet. Die Verbindung dieser Wicklungen mit den übrigen Kreisen wird sich aus dem folgenden ergeben.

Der Kreis für die Arbeitswicklung 112 des Kerns 110 erstreckt sich von einem Anschluß der Sekundärwicklung 118 des Transformators 116 über den Leiter 122, die Wicklung 112, den Leiter 123, den Gleichrichter bzw. die Diode 124 und' den Leiter 125 zur Erde bei 126 über das als Ganzes mit 127 bezeichnete nichtlineare Element. Beim Betrieb treibt dieser Kreis den Kern 110 während einer Halbwelle in die positive Sättigung.

Die mit 127 bezeichnete nichtlineare Einrichtung umfaßt einen Widerstand 128., der über den Leiter 129 mit dem Gleichrichter 130 und durch den Leiter 131 mit Erde bei 126 verbunden ist. Das vom Gleichrichter 130 entferntere Ende des Widerstandes 128 ist durch den Leiter 132 mit der Batterie 133 verbunden, welche bei 134 geerdet ist.

Die nichtlinearen Einrichtungen der übrigen Kreise sind in der gleichen Weise ausgebildet wie die Einrichtung 127; die übrigen Kreise werden daher ohne weitere Bezugnahme auf die Wirkungsweise der nichtlinearen Einrichtungen beschrieben werden.

Der Kreis für die Arbeitswicklung 114 erstreckt sich von einem anderen Anschluß der Sekundärwicklung 118 des Transformators 116 durch den Leiter 135, die Wicklung 114, den Gleichrichter 136, die Leiter 137 und 125 und durch das nichtlineare Element 127 zur Erde bei 126. Im Betrieb treibt der Stromfluß durch die Wicklung 114 während einer Halbwelle den Kern 111 in die positive Sättigung, während im Verlauf der nächsten Halbwelle der durch die Wicklung 112 fließende Strom den Kern 10 in die positive Sättigung treibt. Es ergibt sich daraus, daß die Kerne 110 und 111 abwechselnd in die positive Sättigung getrieben werden.

Wie oben bereits bemerkt, sind die Kerne 110 und 111 außerdem mit Rückmagnetisierungswicklungen 113 bzw. 115 versehen. Der Kreis für die Rückmagnetisierungswicklung 113 erstreckt sich von einem Anschluß der Sekundärwicklung 119 des Transformators 116 über den Leiter 138, die Wicklung 113, den Leiter 139, die durch den Leiter 142 verbundenen Gleichrichter 140 und 141, den Leiter 143 und über die nichtlineare Einrichtung 145 zur Erde bei 144.

Die nichtlineare Einrichtung 145 umfaßt einen Widerstand 146, der durch den Leiter 147 mit dem Gleichrichter 148 verbunden ist, welcher seinerseits durch den Leiter 149 mit Erde bei 144 verbunden ist. Das obere Ende des Widerstandes 146 ist über den Leiter 132 mit dem negativen Anschluß der Batterie 133 verbunden, welche bei 134 geerdet ist.

Der Kreis für die Rückmagnetisierungswicklung verläuft vom anderen Anschluß der Sekundärwicklung 119 des Transformators 116 über den Leiter 150, die Wicklung 115, den Leiter 151, den Gleichrichter 152, den Leiter 153, den Gleichrichter 154, den Leiter 155 und über die nichtlineare Einrichtung 157 zur Erde bei 156.

Die nichtlineare Einrichtung 157 umfaßt einen Widerstand 158, der durch den Leiter 159 mit dem Gleichrichter 160 verbunden ist, welcher durch den Leiter 161 bei 156 geerdet ist. Das andere Ende des Widerstandes 158 ist über die Leiter 162 und 132 mit dem negativen Anschluß der Batterie 133 verbunden, welche ihrerseits bei 134 geerdet ist.

Die Rückmagnetisierungswicklungen 113 und 115 sind derart geschaltet, daß während einer Halbwelle die Wicklung 113 den Kern 110 in die negative Sättigung treibt, während in der nächsten Halbwelle die Wicklung 115 den Kern 111 in die negative Sättigung treibt. Auf diese Weise werden die Kerne 110 und 111 durch die Rückmagnetisierungswicklungen 113 und 115 abwechselnd in die negative Sättigung getrieben.

Innerhalb des Flip-Flop-Elementes sind die Arbeitswicklungen 112 und 114 und die Rückmagnetisierungswicklungen 113 und 115 derart angeordnet, daß, wenn die Arbeitswicklung 112 den Kern 110 in die positive Sättigung treibt, die Rückmagnetisierungswicklung 115 den Kern 111 in die negative Sättigung treibt. Während der folgenden Halbwelle treibt die Arbeitswicklung 114 den Kern 111 in die positive Sättigung und die Rückmagnetisierungswicklung 113 den Kern 110 in die negative Sättigung. Es ergibt sich auf diese Weise ein Flip-Flop-Element für ein Steuersystem, welches, wenn es durch den Transformator 116 erregt wird, während der einen Halbwelle den Kern 110 in die positive Sättigung und den Kern 111 in die negative Sättigung treibt, während es in der folgenden Halbwelle den Kern 111 in die positive Sättigung und den Kern 110 in die negative Sättigung treibt. Wenn die hier beschriebenen Kreise keinen anderen Einflüssen unterliegen, dauern die. vorstehend beschriebenen, abwechselnden Ummagnetisierungen der Kerne an. Zur Lieferung eines Ausgangssignals des Flip-Flop-Elementes des Steuersystems sind Anschlüsse 163 und 164 vorgesehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist der Anschluß 163 über den Leiter 125, den Gleichrichter 124 und den Leiter 123 mit einem Anschluß der Wicklung 112 des Kerns 110 verbunden. Außerdem ist der Anschluß 163 über die Leiter 125 und 137 und den Gleichrichter 136 mit einem Anschluß der Wicklung 114 verbunden. Der Anschluß 164 ist bei 126 geerdet. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist ein Gleichrichter 130 zwischen den Anschlüssen 163 und 164 angeordnet.
Wenn eine Spannung zwischen den Anschlüssen

163 und 164 auftreten soll, muß dafür gesorgt werden, daß die Wirkung der Rückmagnetisierungswicklungen 113 und 115 verhindert wird. Damit eine Anfangsspannung zwischen den Anschlüssen 163 und

164 entsteht, wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung am Anschluß 165 ein Signal aufgeprägt. Dieser Anschluß ist über den Leiter 166 und den Gleichrichter 167 mit der nichtlinearen Einrichtung 145 am gleichen Punkt wie die Rückmagnetisierungswicklung 113 verbunden. Das bei 165 aufgeprägte Signal wird im allgemeinen ein Gleichspannungssignal sein und eine Spannung haben, die ihrem Betrag nach größer ist als die der Wicklung aufgeprägte Spannung. Das am Anschluß 165 aufgeprägte Signal wird bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung als das »Ein«-Signal bezeichnet. Wenn

9 10

das »EiiiK-Signal aufgeprägt wird, sperrt es den Ausgangsspannung bleibt nach ihrer anfänglichen

Stromnuß durch den Gleichrichter 141. Ausbildung so lange erhalten, als das »Ein«- und das

Wenn kein anderer Strompfad für den Strom durch »Halte«-Signal bestehenbleiben.

die Rückmagnetisierungswicklung 113 bestünde, Es ist ferner ein Rückkopplungskreis vorgesehen, würde dadurch die Wirkung der Rückmagnetisie- 5 der dazu dient, die Wirkung der Rückmagnetisierungswicklung 113 blockiert werden. rungswicklung 113 des Kerns 110 so lange aufzu-

In der vorliegenden besonderen Ausführungsform heben,, als eine Ausgangsspannung an den Anschlüssen der Erfindung ist ein Leiter 175 vorgesehen, welcher 163 und 164 besteht. Dieser Rückkopplungskreis erden Leiter 142 mit dem Leiter 153 verbindet. Es be- streckt sich vom Leiter 125, der mit dem Anschluß steht daher zusätzlich zu dem bereits beschriebenen io 163 verbunden ist, und weiter über den Leiter 171, Speisekreis für die Rückmagnetisierungswicklung 113 den Gleichrichter 172, den Leiter 173 und den Leiter ein alternativer Speisekreis, welcher sich vom 143 zum Gleichrichter 141, wo er den Stromfluß gleichen Anschluß der Sekundärwicklung 119 des durch dieRückmagnetisierungswicklung 113 blockiert. Transformators 116 über den Leiter 138, die Rück- Wenn daher der Rückkopplungskreis infolge Entmagnetisierungswicklung 113, den Leiter 139, den 15 stehung einer Ausgangsspannung zwischen den An-Gleiclirichter 140, die Leiter 175 und 153, den Gleich- Schlüssen 163 und 164 gespeist wird, kann das »Einerichter 154 und die nichtlineare Einrichtung 157 zur Signal unterbrochen werden, wobei trotzdem die Aus-Erde erstreckt. Der Gleichrichter 141 verhindert, daß gangsspannung so lange erhalten bleibt, wie das das »Ein«-Signal den Strom in diesem Kreis sperrt. »Halte«-Signal andauert.

Wenn daher am Anschluß 165 ein »Ein«-Signal 20 Wie oben bereits bemerkt, wurde gefunden, daß auftritt, unterbricht es nicht die normale Wirkungs- auch bei Verwendung des oben beschriebenen Rückweise des Flip-Flop-Ekmentes. Die abwechselnde kopplungskreises infolge der unvollkommenen Sper-Ummagnetisierung der Kerne 110 und 111 in die rung der Gleichrichter und der Tatsache, daß eine positive und negative Sättigung hält an; eine Aus- ideale Hysteresisschleife des Kerns 110 nicht zu ergangsspannung wird nicht erzeugt. 25 halten ist, der Fluß im Kern 110 sehr schnell ab-

Ein weiteres Signal kann dem Anschluß 168 auf- nimmt. Es sind daher Kreise vorgesehen, die die geprägt werden. Dieses Signal wird als »Halte«- Aufgabe haben, die positive Sättigung der Kerne 110 Signal bezeichnet. Der Anschluß 168 ist über den und 111 aufrechtzuerhalten, nachdem an den AnGleichrichter 169 und den Leiter 170 mit der nicht- Schlüssen 163 und 164 durch die positive Sättigung linearen Einrichtung 157 an dem gleichen Punkt ver~ 30 der Kerne 110 und 111 eine Ausgangsspannung aufbunden wie der Speisekreis für die Rückmagnetisie- getreten ist.

rungswicklung 115. Dieses Signal wirkt dem durch Der Vormagnetisierungskreis für den Kern 110

die Wicklung 115 fließenden Strom entgegen. Die erstreckt sich von einem Anschluß der Sekundärwick-

Spannung des Signals hat einen größeren Betrag als lung 118 über die Wicklung 112 und den Leiter 123,

die Spannung an der Wicklung 115 und sperrt den 35 der mit dem Anschluß 163 verbunden ist, über den

Stromfluß. Wenn die Rückmagnetisierungswicklung Widerstand 174, den Leiter 132 und die Batterie 133

115 nicht einen weiteren Speisekreis hätte, würde sie zur Erde bei 134. Der Widerstand 174 kann so be-

die Wirkung der Rückmagnetisierungswicklung 115 messen sein, daß er einen ausreichenden Strom für

blockieren, wenn ein »Halte«-Signal gegeben wird. die Erhaltung der erforderlichen Sättigung des Kerns

Die Rückmagnetisierungswicklung 115 hat jedoch 40 110 liefert, so daß an den Anschlüssen 163 und 164

einen alternativen Speisekreis, der sich von einem während einer Halbwelle eine Spannung bestehen-

Anschluß der Sekundärwicklung 119 des Transfer- bleibt.

mators 116 über den Leiter 150, die Rückmagnetisie- Der Vormagnetisierungskreis für den Kern 111 er-

rungswicklung 115, den Leiter 151, den Gleichrichter streckt sich von einem Anschluß der Sekundärwick-

152, die Leiter 175 und 142, den Gleichrichter 141, 45 lung 118 des Transformators 116 über die Wicklung

den Leiter 143 bis zu dem gleichen Punkt der nicht- 114, den Widerstand 176, die Leiter 177 und 132 zum

linearen Einrichtung 145 erstreckt, mit dem der An- negativen Anschluß der Batterie 133 und über die

Schluß 165 für das »Ein«-Signal verbunden ist. Erde bei 134 zurück zur Erde 120 des Transfor-

Wenn daher beim Betrieb des Flip-Flop-Elementes mators 116. Dieser Kreis erhält die positive Erre-

nur eine »Halte«-Signal gegeben wird, behalten die 50 gung des Kerns 111 während der nächsten Halbwelle

Rückmagnetisierungswicklungen 113 und 115 ihre aufrecht. Auf diese Weise bleibt die positive Erre-

Wirkung in dem Sinne, daß sie die Kerne 110 und gung der Kerne 110 und 111 erhalten, so daß eine

111 abwechselnd in die negative Sättigung treiben. dauernde Ausgangsspannung zwischen den An-Es wird daher keine Ausgangsspannung geliefert. Schlüssen 163 und 164 auftritt.

Wenn sowohl das »Ein«- wie das »Halte«-Signal 55 Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß, wenn

gleichzeitig gegeben werden, dann werden die Haupt- »Ein«- und »Halte«-Signale zur gleichen Zeit emp-

speisekreise und die alternativen Kreise für beide fangen werden, eine Ausgangsspannung zwischen den

Rückmagnetisierungswicklungen blockiert, so daß die Ausgangsanschlüssen 163 und 164 auftritt. Wenn eine

Kerne 110 und 111 nicht mehr in die negative Sätti- Ausgangsspanuung zwischen den Ausgangsan-

gung getrieben werden. Die Kerne 110 und 111 60 Schlüssen des Flip-Flop-Elementes hergestellt ist,

werden daher, wenn sie durch die Wicklungen 112 wird der Rückkopplungskreis erregt, so daß das

und 114 in verschiedenen Halbwellen in die positive »Ein«-Signal unterbrochen werden kann, wobei trotz-

Sättigung getrieben werden, gesättigt bleiben. Dem- dem eine Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen

nach wird bei der nächsten Erregung der Wicklungen 163 und 164 aufrechterhalten wird infolge der Wir-

112 und 114 die Energie nicht dazu verbraucht, die 65 kung der die Widerstände 174 und 176 enthaltenden Kerne 110 und 111 in die positive Sättigung zu trei- Kreise, welche die Kerne 110 und 111 positiv gesätben; sie wird vielmehr die Wirkung haben, eine Aus- tigt erhalten.

gangsspannung zwischen den Anschlüssen 163 und Es ist ersichtlich, daß hierdurch ein Mittel gegeben

164 aufzubauen. Auf diese Weise wird zwischen den ist, bei einem Flip-Flop-Element, dem sowohl ein Ausgangsanschlüssen eine Spannung erzeugt. Die 70 »Ein«- wie ein »Halte«-Signal aufgeprägt werden

kann, eine Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten, nachdem das »Ein«-Signal unterbrochen worden ist. Ein solcher »Halte«-Kreis kann sehr erwünscht sein, um dem Bedienungspersonal eine Kontrolle des Systems zu erlauben. Es sei angenommen, daß ein Steuersystem vorliegt, das auf ein »Ein«-Signal anspricht; es ist dann nicht immer erwünscht, das Steuersystem bei Unterbrechung des »Ein«-Signals wirkungslos werden zu lassen. Wenn daher das Steuersystem durch ein »Halte«-Signal in Tätigkeit gehalten werden kann, wie es oben beschrieben wurde, dann kann das Bedienungspersonal nach anfänglicher Erzeugung der Ausgangsspannung und nach der Erregung des Rückkopplungskreises das Flip-Flop-Element in Tätigkeit erhalten.

Zusätzlich kann es erwünscht sein, Steuermittel für das Bedienungspersonal vorzusehen, die dazu dienen, in der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Weise den Ausgang des Flip-Flop-Elementes zu unterbrechen, unabhängig von den empfangenen Signalen oder von den bestehenden und zur Zeit wirkenden Kreisen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des Flip-Flop-Elementes eines Steuersystems ist eine Schaltung vorgesehen, die dazu dient, ein »Aus«- Signal, welches den Ausgang des Flip-Flop-Elementes unterbricht, zu liefern. Das in Fig. 3 dargestellte Flip-Flop-Element ist identisch mit dem in Fig. 2 dargestellten; hinzu kommt jedoch eine Schaltung, die den Zweck hat, die Kerne 110 und 111 in die negative Sättigung zu treten ohne Rücksicht auf die gleichzeitige Zulieferung eines »Ein«-Signals und eines »Halte«-Signals oder auf das Vorhandensein einer Rückkopplungswirkung und die gleichzeitige Zulieferung eines »Halte«-Signals.

Wie sich aus Fig. 3 ergibt, ist jeder der Kerne 110 und 111 mit einer dritten Wicklung 178 bzw. 179 versehen. Diese Wicklungen 178 und 179 sind so bemessen, daß sie bei Speisung durch ein am Anschluß 180 aufgeprägtes »Aus«-Signal die Kerne 110 und 111 in die negative Sättigung treiben, unabhängig von der gerade bestehenden Magnetisierung der Kerne. Mit anderen Worten: Wenn das Flip-Flop-Element sowohl »Ein«- wie »Halte«-Signale empfängt und eine Ausgangsspannung an den Ausgangsanschlüssen 163 und 164 besteht, werden die Kerne 110 und 111 bei Empfang eines »Aus«-Signals am Anschluß 180 in die negative Sättigung getrieben. Das Flip-Flop-Element wird daher keine Ausgangsspannung liefern.

Das gleiche gilt, wenn eine Rückkopplungswirkung vorhanden ist und ein »Halte«-Signal geliefert wird. Auch in diesem Fall werden die Kerne 110 und 111 in die negative Sättigung getrieben, und die Ausgangsspannung an den Anschlüssen 163 und 164 wird unterbrochen. Die Schaltung für die Wicklung 178 kann verfolgt werden von dem »Aus«-Anschluß 180 über den Leiter 181, den Gleichrichter 182 und die nichtlineare Einrichtung, die als Ganzes mit 183 bezeichnet ist. Die nichtlineare Einrichtung 183 umfaßt den Widerstand 184, der durch den Leiter 185, den Gleichrichter 186 und den Leiter 187 bei 188 mit Erde verbunden ist. Das andere Ende des Widerstandes 184 ist über die Leiter 189 und 132 mit dem negativen Anschluß der Batterie 133 verbunden, welche ihrerseits bei 134 geerdet ist.

Der Erregungskreis für die Wicklung 179 kann verfolgt werden von dem »Aus «-Anschluß 180 über die Leiter 181 und 190, den Gleichrichter 191, die Wicklung 179 und den Leiter 192 zur Erde über die als Ganzes mit 193 bezeichnete nichtlineare Einrichtung. Die nichtlineare Einrichtung umfaßt den Widerstand 194, der über den Leiter 195, den Gleichrichter und den Leiter 187 bei 188 mit Erde verbunden ist. Das andere Ende des Widerstandes 194 ist über die Leiter 197, 189 und 132 mit dem negativen Anschluß der Batterie 133 verbunden, welche bei 134 geerdet ist. Auf diese Weise sind also Signalmittel vorgesehen, welche dem Bedienungspersonal erlauben, den Ausgang des Flip-Flop-Elementes jederzeit zu unterbrechen, unabhängig von dem in den Schaltungen gerade bestehenden Zustand und obwohl »Ein« und »Halte«-Signale empfangen werden.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung können in mannigfacher Weise abgewandelt werden, ohne daß der Grundgedanke der Erfindung verlassen wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung für Steuersysteme mit zwei stabilen Zuständen unter Verwendung von mindestens zwei sättigungsfähigen Magnetkernen, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkerne durch wechselstromgespeiste Arbeits- und Rückmagnetisierungswicklungen abwechselnd zwischen dem positiven und dem negativen Sättigungszustand ummagnetisiert werden, daß ferner Mittel vorgesehen sind, die Ströme in den Rückmagnetisierungswicklungen durch ein Gleichspannungs-Eingangssignal zu sperren, und daß das mit dem Anlegen des Eingangssignals in den Arbeitskreisen auftretende, verstärkte Ausgangssignal derart auf die Rückmagnetisierungskreise rückgekoppelt ist, daß es mit Ausfall des Eingangssignals seinerseits die Sperrung der Rückmagnetisierungsströme übernimmt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkerne zusätzliche Rückstellwicklungen besitzen, durch die sie bei Anlegen eines Rückstellsignals entsättigt werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkerne eine zusätzliche Gleichstromvormagnetisierung zur Aufrechterhaltung ihres gesättigten Zustandes während des Bestehens eines Ausgangssignals aufweisen.

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Rückmagnetisierungswicklungen je zwei Speisestromkreise vorgesehen sind, die durch je ein Eingangssignal gesperrt werden können, und daß das Ausgangssignal nur auf den Anschluß des einen Eingangssignals rückgekoppelt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme in den Magnetisierungskreisen durch in Durchlaßrichtung mit Gleichstrom vorbelastete Gleichrichter begrenzt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 809 560/165 7.58