DE1050373B

DE1050373B - Electrical switching element in the manner of a toggle throttle

Info

Publication number: DE1050373B
Application number: DENDAT1050373D
Authority: DE
Inventors: Phys Dr rcr nat Erich Hungermann München Dipl
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1959-02-12

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

AUSLEGESCHRIFT 1 050 373/EDITORIAL 1 050 373 /

S 49930 VIII a/21a¹ S 49930 VIII a / 21a ¹

ANMELDETAG: 10. AUGUST 1956REGISTRATION DATE: AUGUST 10, 1956

BEKANNTMACHUNGNOTICE

DER ANMELDUNGTHE REGISTRATION

UND AUSGABE DER 'AND ISSUE OF '

AUSLEGESCHRIFT: 12. FEBRUAR 1959EDITORIAL: FEBRUARY 12, 1959

Die sogenannte Kijiipdrossei stellt einen kontaktlosen Schalter mit zwei'Ruhestellungen dar, die meist durch die Remanenzpunkte, auf der Magnetisierungsschleife des KernmaterMs gegeben sind. Die Kipp- '■ drossel kann beispielsweise als Element in Gedächtnis-Schaltungen; verWendei^werden. Um festzustellen, in welchef der beiden, Ruhelagen sich das Element befindet, ist es erforderlich, ihm^; einen. Abfrageimpuls zuzuführen, da auf_: andere Art eine Anzeige des Vorzeichens der Sättigungsinduktion nicht ohne weiteres möglich ist. ~V , " 'The so-called Kijiipdrossei represents a contactless switch with two rest positions, which are usually given by the remanence points on the magnetization loop of the core material. The flip-flop '■ throttle can be used, for example, as an element in memory circuits; be used. In order to determine in which of the two positions of rest the element is located, it is necessary to identify it ^; a. Interrogation pulse supply, as _on other species is possible to display the sign of the saturation induction without further ado. ~ V, "'

Es sei im folgenden: an Hand der Fig. l,:in der die Hysteresisschleife . des Kernmaterials scheniatisch rechteckförmig dargestellt ist, die Funktion, der Drossel kurz erläutert. Nimmt, man an, daß das Schaltelement keine Gleichstrom vormagnetisierung aufweist, so liegt sein Arbeitspunkt entweder auf dem unteren oder oberen Remanenzpunkt, d.h. auf dem Punkt A oder Ä''. Die "Lage des Arbeitspunktes, d. h. ^c die Schaltstellung ist .hierbei von der magnetischen Vorgeschichte des Kerns abhängig. Es.sei nun der Arbeitspuinkt A beim ΈίηΐτείΕβη eines Impulses maßgebend, und dieser Impuls soll eine derartige Richtung aufweisen, daß er positive .Amperewindungszahlen liefert. In diesem Fall findet der Impuls eine hohe Impedanz vor, da er den Eisenkreis von der positiven in die negative Sättigung bringen will. Die Kippdrossel wirkt also ähnlich wie ein offener Kontakt. Hat der Impuls jedoch die entgegengesetzte Richtung, so wirkt sie als sehr niedrige Impedanz (geschlossener Kontakt), da ja das Kernmaterial gesättigt ist. Für den Arbeitspunkt A' gelten die umgekehrten Verhältnisse. Aus der Größe der Impedanz kann man darauf schließen, welche Schaltstellung die Kippdrossel besitzt.Let it be in the following: on the basis of FIG. 1: in which the hysteresis loop. of the core material is shown in a rectangular shape, the function of the throttle is briefly explained. Assuming that the switching element has no direct current bias, its operating point is either at the lower or upper remanence point, ie at point A or ″. The "position of the working point, ie ^c the switching position is dependent on the magnetic history of the core. It is now the working pulse A at the ΈίηΐτείΕβη of a pulse that is decisive, and this pulse should have a direction such that it delivers positive ampere turn numbers. In this case, the impulse has a high impedance because it wants to bring the iron circuit from positive to negative saturation. The toggle choke acts like an open contact. However, if the impulse is in the opposite direction, it acts as a very low impedance (closed contact), since the core material is saturated. The opposite conditions apply to operating point A. From the size of the impedance, one can deduce which switching position the toggle throttle has.

Die Erfindung bezieht sich auf eine derartige Kippdrossel und gestattet, eine unmittelbare Anzeige der Schaltstellung zu ermöglichen. Die Erfindung macht dabei von der Verwendung eines im Luftspalt des Kernes befindlichen magnetfeldabhängigen Halbleiters Gebrauch.The invention relates to such a tilt throttle and allows an immediate display of the To enable switching position. The invention makes the use of an air gap of the Core located magnetic field dependent semiconductor use.

Es ist bereits eine Einrichtung mit einem ferromagnetischen Kreis vorgeschlagen worden, in welchem ein Hallgenerator so angebracht ist, daß die Hallspannung zur Anzeige des Remanenzzustandes des ferromagnetischen Kernes verwendbar ist. Darüber hinaus besteht die Erfindung zunächst darin, zusätzlich zur Anzeige des Vorzeichens der Kerninduktion und damit der Schaltstellung des Elementes den vom magnetfeldabhängigen Halbleiter (Hallspannungserzeuger) entnommenen Strom einer Rückkopplungswicklung am Drosselkern zuzuführen. Darüber hinaus besteht die Erfindung noch darin, die Windungszahl der Rückkopplungswicklung, die Hallkonstante und Elektrisches Schaltelement,
nach,Art der KippdrosselA device with a ferromagnetic circuit has already been proposed in which a Hall generator is mounted so that the Hall voltage can be used to display the remanence state of the ferromagnetic core. Furthermore, the invention initially consists in supplying the current drawn from the magnetic field-dependent semiconductor (Hall voltage generator) to a feedback winding on the choke core in addition to displaying the sign of the core induction and thus the switching position of the element. In addition, the invention also consists in the number of turns of the feedback winding, the Hall constant and electrical switching element,
after, type of toggle throttle

Anmelder:
: Siemens-Schuckertwerke : ·;:Applicant:
: Siemens-Schuckertwerke: · ;:

'Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-vöri-Siemens-Str. 50'Public company,
Berlin and Erlangen,
Erlangen, Werner-vöri-Siemens-Str. 50

Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. Erich Hungermann, München, ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Phys. Dr. rer. nat. Erich Hungermann, Munich, has been named as the inventor

den Steuerstrom so zu wählen, daß die wirksame Magnetisierurigsschleif e annähernd rechteckförmige Gestalt aufweist.to choose the control current so that the effective Magnetisierurigsschleif e has approximately rectangular shape.

Es ist an sich bereits eine als Zeitschalter mit einstellbarer Verzögerungszeit dienende Anordnung vorgeschlagen worden, bei der ein Hallspannungserzeuger rückgekoppelt ist. Die Hällspannung eines rückgekoppelten Hallgenerators dient dabei als Schaltspannung, während die Verzögerungszeit durch die zum Aufbau der Hallspannung erforderliche Zeit gegeben ist. Demgegenüber erlaubt die Erfindung eine Beeinflussung der Magnetisierung in dem Sinne, daß die wirksame Magnetisierungsschleife annähernd rechteckförmige Gestalt aufweist. .It is in itself already a time switch with adjustable Delay time serving arrangement has been proposed in which a Hall voltage generator is fed back. The Hall voltage of a feedback Hall generator serves as the switching voltage, while the delay time is given by the time required to build up the Hall voltage. In contrast The invention allows an influencing of the magnetization in the sense that the effective Has magnetizing loop approximately rectangular shape. .

Als magnetfeldabhängige Halbleiter können solche mit magnetischer Sperrschicht oder insbesondere solche mit Halleffekt verwendet werden. Im letzteren Fall handelt es sich um den bekannten Hallgenerator. Als Material für den Halbleiter wird vorzugsweise eine der bekannten AmBy-Verbindungen verwendet, wie sie bereits mehrfach in der Literatur beschrieben wurden. Solche Verbindungen weisen den Vorteil auf, daß die mit ihnen hergestellten Generatoren mit einem verhältnismäßig hohen Ausgangsstrom belastet werden können. Semiconductors with a magnetic barrier layer or in particular can be used as magnetic field-dependent semiconductors those with a reverb effect can be used. In the latter case, it is the well-known Hall generator. One of the known AmBy compounds is preferably used as the material for the semiconductor, as already described several times in the literature became. Such connections have the advantage that the generators made with them with a relatively high output current can be loaded.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an Hand der Fig. 2 beschrieben. Darin bedeutet 1 den Eisenkreis der Kippdrossel mit der Impulswicklung 8 und den Eingangsklemmen 9 und 10. Ein Luftspalt des Eisenkreises, der der Deutlichkeit halber übertrieben breit dargestellt ist, nimmt den Hallgenerator 2 auf, dem über die Klemmen 3 und 4 der konstante Steuerstrom zugeführt wird. Die an den Hallelektroden 5 und 6 entstehende Hallspannung treibt einen StromAn exemplary embodiment of the invention will be described with reference to FIG. Here 1 means the iron circle the toggle throttle with the pulse winding 8 and the input terminals 9 and 10. An air gap of the Iron circle, which is shown exaggeratedly wide for the sake of clarity, accommodates the Hall generator 2, to which the constant control current is fed via terminals 3 and 4. The at the hall electrodes 5 and 6 resulting Hall voltage drives a current

809 749/168809 749/168

durch die Ruckkoppluaigswickluing? uind einen Widerstand 11, an dem über die Klemmen 12 und 13 eine Gleichspannung abgenommen werden kann. Deren Vorzeichen ist vom Vorzeichen der Induktion im Eisenkreis abhängig und bildet daher die Schaltstellungen der Kippdrossel ab. '■ '■" ■ through the Ruckkoppluaigswickluing? uind a resistor 11, at which a DC voltage can be taken via the terminals 12 and 13. Its sign depends on the sign of the induction in the iron circuit and therefore represents the switching positions of the toggle throttle. '■ ' ■ "■

Zur Wirkungsweise der Anordnung sei angenommen, daß gemäß der Fig. 3 die Induktion beispielsweise im linken Ast der Hysteresisschleif e der FunktionFor the mode of operation of the arrangement, it is assumed that, according to FIG. 3, induction, for example in the left branch of the hysteresis loop e of the function

5 = μ ■ (h + h₀) 5 = μ ■ (h + h ₀ )

folgt. Der Wert Zi₀ entspricht hierbei der Koerzitivkraft. Der Wert h stellt die Impulsfeldstärke dar. μ ist die als konstant angenommene Permeabilität. Führt man nun dem Eisenkreis eine weitere Feldstärke zu, die von der Induktion B abhängig ist, so ergibt sich der Ausdruckfollows. The value Zi ₀ here corresponds to the coercive force. The value h represents the impulse field strength. Μ is the permeability assumed to be constant. If one now applies a further field strength to the iron circle, which is dependent on the induction B , the expression results

und darausand it

B = B =

1 — U- μ 1 - U- μ

Die Steilheit des Anstiegs der Magnetisierungslinie kann also durch geeignete Wahl der Konstanten k beliebig geändert, gegebenenfalls auch negativ gemacht werden, insbesondere ist es möglich, die durch den Luftspalt entstehende Scherung der Magnetisierungsschleife ganz oder teilweise zu kompensieren. Die Magnetisierungsschleife kann somit wieder in die günstige annähernd rechteckige Form übergeführt werden, wie sie in Fig. 3 durch die gestrichelten Äste der Magnetisierüngsschleife angedeutet ist. Die Konstante h ergibt sich in besonderem Fall des Hallgenerators bekanntlich aus der Hallkonstanten und dem Wert des Steuerstromes, unter Berücksichtigung der Windungszahl der RücfckoppluingBwkklung 7. ; Es sei bemerkt, daß die Anwendung einer Rückkopplung bei Eisenkreisen, in deren Luftspalt magnetfeldabhängige Halbleiter angeordnet sind, bereits vorgeschlagen-wurde, auch-an--sich nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Sie stellt hier nur ein vorteilhaftes; Mittet. - dar> die Verschlechterung_; de( Magnetisierungsschleife, die sich durch den Luftspalt ergibt, wieder zu beseitigen. Außerdem ist es auch möglich, den zugeführten Umschaltimpuls vom Aufbringen der Ummagnetisierungsarbeit weitgehend zu entlasten, "da diese von der Steuerstromquelle über den Hallgenerator geliefert werden kann.The steepness of the rise of the magnetization line can therefore be changed as desired by a suitable choice of the constant k , possibly also made negative, in particular it is possible to compensate completely or partially for the shear of the magnetization loop caused by the air gap. The magnetization loop can thus be converted back into the favorable, approximately rectangular shape, as indicated in FIG. 3 by the broken branches of the magnetization loop. In the special case of the Hall generator, the constant h results, as is well known, from the Hall constant and the value of the control current, taking into account the number of turns of the feedback loop 7; It should be noted that the use of feedback in iron circuits, in whose air gap magnetic field-dependent semiconductors are arranged, has already been proposed, even as such, is not the subject of the present invention. It represents only an advantageous one here; Centers. - dar> the deterioration _; de (Eliminate the magnetization loop that results from the air gap. In addition, it is also possible to largely relieve the switching pulse from applying the magnetic reversal work, "as this can be supplied by the control current source via the Hall generator.

Einrichtungen nach der Erfindung sind mit Vorteil für Zählketten, Laufzeitschalter und andere Anordnungen verwendbar, welche die bekannten, mittelsDevices according to the invention are advantageous for counting chains, runtime switches and other arrangements usable, which the known, means

ίο Röhren oder Transistoren aufgebauten Kippschaltungen ersetzen. Bei der Verwirklichung der Erfindungsgedanken ist man nicht an das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann auch noch in anderer Form von dem Verhalten eines magnetfeldabhängigen Widerstandes -zur Abbildung des Vorzeichens der Sättigungsinduktion Gebrauch machen. Es sei insbesondere noch betont, daß es zur Erzielung stabiler Schaltstellungen nicht unbedingt erforderlich ist, die gescherte Magnetisierungsschleife völlig in die Rechteckform zurückzubringen. Auch die Form des Drosselkerns kann anders gewählt werden, beispielsweise als Mantelkern mit einem Luftspalt und der Impulswicklung im mittleren Schenkel und Aufteilung der Rückkopplungswicklung auf die Außenschenkel.ίο tubes or transistors built-up trigger circuits substitute. In the implementation of the inventive concept one is not attached to the illustrated embodiment limited, but can also take another form of the behavior of a magnetic field-dependent Resistance - use to map the sign of the saturation induction. It should be emphasized in particular that it is not absolutely necessary to achieve stable switching positions is to completely bring the sheared magnetization loop back into the rectangular shape. Also the shape of the Choke core can be chosen differently, for example as a jacket core with an air gap and the pulse winding in the middle leg and division the feedback winding on the outer legs.

Claims

Claim:

Electrical switching element in the manner of a toggle throttle with a magnetic field dependent semiconductor in an air gap of the core. where the taken from the semiconductor. Current to display the remanence state of the ferromagnetic Body is used, characterized in that, with the formation of the magnetic field-dependent Semiconductor as a Hall voltage generator and derivation of a stream, to. Indicative pre. character of the core induction and, thus, the switching position, of the element, as well as supplying the current, to a feedback winding on the throttle - ..... core is the number of turns "of the, feedback winding ,, the Hall constant; ΐ and the control current. so .-. are chosen so that the effective magnetization -..... loop approximately. rectangular shape. '; ...' .. ■ ...-. · ...- ..

For this ^ 'sheet drawings ~';