DE1083435B

DE1083435B - Electromagnetic actuation device with feedback

Info

Publication number: DE1083435B
Application number: DES50540A
Authority: DE
Inventors: Theodore Hertz Bonn
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1955-09-26
Filing date: 1956-09-26
Publication date: 1960-06-15
Also published as: GB841199A; FR1161135A; US3018419A; CH346947A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf neuartige elektromagnetische Betätigungsvorrichtungen und auf verbesserte Steuerschaltungen für diese. Sie betrifft vor allem eine Anordnung, bei der zwischen der Betätigungsvorrichtung und der Antriebsquelle eine Rückkopplung vorgesehen ist, um die Gesamtarbeitscharakteristik dieser gesamten Anordnung zu verbessern.The present invention relates to novel electromagnetic actuators and to improved control circuits for them. It mainly concerns an arrangement in which between the actuator and the drive source a feedback is provided to the overall working characteristic to improve this entire arrangement.

Es ist im allgemeinen üblich, zur Steuerung von elektromagnetischen Betätigungsvorrichtungen, wie sie vor allem als Relais in Zählwerken und auch in den Eingangs- und Ausgangskreisen derartiger Zählwerke Verwendung finden, eine Vorrichtung zu schaffen, die aus einem Magnetkern mit einer darauf befindlichen Steuerwicklung besteht. In diese Steuerwicklung wird wahlweise ein Strom eingekoppelt in Abhängigkeit davon, ob ein bestimmtes Signal vorhanden ist oder nicht. Die Steuerung derartiger elektromagnetischer Betätigungsvorrichtungen wurde bisher durch Leistungsverstärker erreicht, die eine im wesentlichen konstante Verstärkung liefern. Bei den bisher bekanntgewordenen elektromagnetischen Betätigungsvorrichtungen besteht die Forderung, daß die Ansprechenergie etwas größer sein muß als die zum Halten des Relais erforderliche Energie. Es müssen infolgedessen Steuerquellen mit konstanter Verstärkung vorgesehen werden, mit denen der Betrieb unwirtschaftlich wird. Dies beruht in erster Linie darauf, daß im allgemeinen die Steuerquelle eine zu große Energie für das Halten zur Verfugung stellen muß, weil die Energiequelle eine für das Ansprechen der Anordnung ausreichende Energie zu liefern hat. Die bekannten Steuerschaltungen für Betätigungsvorrichtungen sind daher im Betrieb relativ kostspielig, sie benötigen ferner normalerweise ein relativ großes Eingangssignal für den Ansprechvorgang und setzen die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung relativ langsam in Betrieb.It is common practice to control electromagnetic actuators such as they are mainly used as relays in counters and also in the input and output circuits of such counters Find use to create a device that consists of a magnetic core with a thereon Control winding exists. A current is optionally coupled into this control winding Depending on whether a certain signal is present or not. The control of such electromagnetic Actuators have heretofore been achieved by power amplifiers that have an im provide substantial constant gain. In the previously known electromagnetic actuators there is a requirement that the response energy must be slightly greater than that for Holding the relay required energy. As a result, control sources with constant gain must be used be provided, with which the operation becomes uneconomical. This is primarily due to that in general the control source must provide too much energy for holding, because the energy source has to deliver sufficient energy for the device to respond. the known control circuits for actuators are therefore relatively expensive to operate, they also normally require a relatively large input signal for the response process and set the electromagnetic actuator relatively slow to operate.

Es ist infolgedessen Gegenstand der Erfindung, eine verbesserte elektromagnetische Betätigungsvorrichtung zu schaffen.It is therefore an object of the invention to provide an improved electromagnetic actuator to accomplish.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, verbesserte Steuerschaltungen für eine Betätigungsvorrichtung vorzusehen, die im Betrieb billiger sind als die bisher bekannten.It is an object of the invention to provide improved control circuits for an actuator provide that are cheaper to operate than those previously known.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, Antriebsschaltungen für eine Betätigungsvorrichtung vorzusehen, die während eines gewünschten Zeitabschnittes beim Betrieb eine größere Energieverstärkung liefern als vorher.A further object of the invention is to provide drive circuits for an actuating device, which provide greater energy gain during a desired period of time in operation as previously.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, Schaltungen für elektromagnetische Betätigungsvorrichtungen vorzusehen, die eine größere Empfindlichkeit aufweisen.Another object of the invention is to provide circuits for electromagnetic actuators provide, which have a greater sensitivity.

ElektromagnetischeElectromagnetic

BetätigungsvorrichtungActuator

mit Rückkopplungwith feedback

Anmelder:Applicant:

Sperry Rand Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)Sperry Rand Corporation,
New York, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Parkstr. 13Representative: Dr.-Ing. W. Reichel, patent attorney,
Frankfurt / M., Parkstr. 13th

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. September 1955Claimed priority:
V. St. v. America September 26, 1955

Theodore Hertz Bonn,Theodore Hertz Bonn,

Merion Station, Montgomery, Pa. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt wordenMerion Station, Montgomery, Pa. (V. St. Α.),
has been named as the inventor

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, Schaltungen für eine Betätigungsvorrichtung zu schaffen, die sich beim Betrieb zeitlich selbst einstellen.Another object of the invention is to provide circuits for an actuator which Set the time yourself during operation.

Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, Schaltungen für elektromagnetische Betätigungsvorrichtungen vorzusehen, bei denen einer Signalquelle für das Ansprechen der Betätigungsvorrichtung eine geringere Energie entnommen zu werden braucht und die zuverlässiger sind, als dies bisher der Fall war.Finally, it is the object of the invention to provide circuits for electromagnetic actuating devices provide in which a signal source for the response of the actuating device has a lower Energy needs to be taken and which are more reliable than was previously the case.

Die vorliegende Erfindung dient dazu, die oben beschriebenen Nachteile bei bekannten Steuerschaltungen für elektromagnetische Betätigungsvorrichtungen mit Rückkopplung zu vermeiden. Eine solche elektromagnetische Betätigungsvorrichtung besitzt einen Kern aus magnetischem Material und einen signalabhängigen Steuerverstärker, der mit einer Steuerwicklung auf dem Kern gekoppelt ist, um eine Flußänderung in diesem hervorzurufen und damit die Betätigungsvorrichtung in Betrieb zu setzen. Sie weist ferner eine Hilfswicklung auf dem Kern auf, die so mit dem Eingang des Verstärkers gekoppelt ist, daß dann eine Rückkopplung an den Verstärker gelegt wird, wenn sich die Größe des Stromes in der Steuerwicklung ändert, um damit das Ausgangssteuersignal des Verstärkers zu ändern, wenn sich die Größe desThe present invention serves to remedy the above-described disadvantages in known control circuits for electromagnetic actuators with feedback. Such an electromagnetic Actuating device has a core made of magnetic material and a signal-dependent one Control amplifier coupled to a control winding on the core to control a change in flux cause in this and thus to put the actuating device into operation. She knows also has an auxiliary winding on the core which is coupled to the input of the amplifier that then a feedback is applied to the amplifier when the magnitude of the current in the control winding changes to change the output control signal of the amplifier when the size of the

009 530/430009 530/430

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magnetischen Flusses in einem bestimmten Sinn Betätigungsvorrichtung dar. Das eine Ende diesermagnetic flux in a certain sense represents actuator. One end of this

ändert. Wicklung 11 ist an eine Spannungsquelle — V ange-changes. Winding 11 is connected to a voltage source - V

Gemäß der Erfindung ist das andere Ende der schlossen, während das andere Ende mit dem Ausgang Steuerwicklung mit einer veränderbaren Spannungs- eines Leistungsverstärkers 13, z. B. einer Elektronenquelle gekoppelt, wodurch bei Anwesenheit eines Ein- 5 röhre, eines Transistors, einer gittergesteuerten Gasgangssignals eine Spannung an den Verstärker gelegt entladungsröhre, eines Magnetverstärkers oder einer wird, deren Größe ausreicht, die Betätigungsvorrich- anderen Verstärkeranordnung, gekoppelt ist, die nortung in Betrieb zu setzen, während bei Fehlen eines malerweise eine praktisch konstante Energieverstär-Eingangssignals eine andere Spannung angelegt wird, kung liefert. Dieser Verstärker 13 spricht auf das Einderen Größe nur ausreicht, die Betätigungsvorrichtung io gangssignal an, das an der Klemme 14 erscheint. Die in einem bestimmten Zustand zu halten. Elemente 10, 11, 13, 14 entsprechen somit einem üb-According to the invention, the other end is the closed, while the other end with the exit Control winding with a variable voltage of a power amplifier 13, z. B. an electron source coupled, whereby in the presence of a single 5 tube, a transistor, a grid-controlled gas passage signal a voltage is applied to the amplifier discharge tube, a magnetic amplifier or a whose size is sufficient, the actuating device is coupled to the other amplifier arrangement, the localization to put into operation, while in the absence of a time a practically constant energy amplifier input signal a different voltage is applied, kung delivers. This amplifier 13 speaks to the individual Size is only sufficient for the actuating device to output the output signal that appears at terminal 14. the to keep in a certain state. Elements 10, 11, 13, 14 thus correspond to a common

Der Betätigungsvorrichtung wird während des an- liehen magnetischen Betätigungsorgan. Beim BetriebThe actuator is borrowed during the magnetic actuator. During operation

fänglichen Ansprechvorganges eine größere Energie erzeugt das Eingangssignal, das an der Klemme 14The initial response process generates greater energy in the input signal that is applied to terminal 14

und während des Haltevorganges eine verringerte liegt, im Verstärker 13 ein Ausgangssignal, wodurchand during the holding process there is a reduced output signal in amplifier 13, whereby

Energie zugeführt. Bei gewissen Ausführungsbeispie- 15 ein Strom in der Wicklung 11 erzeugt wird und dem-Energy supplied. In certain exemplary embodiments, a current is generated in the winding 11 and

len der Erfindung werden auch verbesserte Steuer- entsprechend eine Flußänderung in dem Kern 10 zurlen of the invention are also improved control corresponding to a flux change in the core 10

schaltungen für die Steuerung von elektromagnet!- Auslösung der den Kern 10 enthaltenden Betätigungs-circuits for the control of electromagnet! - release of the actuation containing the core 10

schen Betätigungsvorrichtungen vorgesehen, wobei die vorrichtung auftritt.between actuators provided, the device occurring.

obenerwähnte Rückkopplung dazu verwendet wird, Die Wicklung 12, welche von dem Kern 10 getragen automatisch die zur Steuerung dienende Energiequelle 20 wird, ist induktiv mit der Hauptsteuerwicklung 11 geumzuschalten, wenn das Ausgangssignal des Steuer- koppelt, wodurch Flußänderungen in dem Kern 10 kreises einen maximalen Wert erreicht hat. Dadurch Spannungen in dieser Wicklung 12 induzieren, die wird eine sich selbst einstellende elektromagnetische dem Leistungsverstärker 13 über einen Rückkopp-Betätigungsvorrichtung geschaffen. lungsweg 15 wieder zugeführt werden. Dadurch wirdThe above-mentioned feedback is used to create the winding 12, which is carried by the core 10 the energy source 20 used for control is automatically switched over to the main control winding 11 inductively, when the output of the control couples, causing flux changes in the core 10 circle has reached a maximum value. This induces voltages in this winding 12, which becomes a self-adjusting electromagnetic to the power amplifier 13 via a feedback actuator created. lungsweg 15 are fed back. This will

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel der vor- 25 der normale Betrieb des Verstärkers 13 abgeändert,In a special embodiment the previous 25 normal operation of the amplifier 13 is modified,

liegenden Erfindung kann die Rückkopplung von der Die direkte Verbindung der Wicklung 12 und desThe direct connection of the winding 12 and the

zweiten Wicklung der Steuerschaltung ihrer Natur Rückkopplungskanals 15 mit dem Leistungsverstärkersecond winding of the control circuit of its nature feedback channel 15 with the power amplifier

nach positiv sein, wodurch die Steuerquelle während 13 kann dadurch abgeändert werden, daß ein andererto be positive, whereby the control source during 13 can be changed by having another

der Anfangsperiode eine maximale Energie an die Rückkopplungsweg, beispielsweise ein Widerstand R₁, the initial period a maximum energy to the feedback path, for example a resistor R ₁ ,

Betätigungsvorrichtung liefert, während die Steuer- 30 vorgesehen wird.Actuator delivers while control 30 is being provided.

quelle anschließend eine verringerte Energie zum Hai- Die Schaltung nach Fig. 1 arbeitet so, daß sie die ten an diese Betätigungsvorrichtung liefert, sobald der Eingangsenergie für die Betätigungsvorrichtung wäh-Magnetfluß in dem Kern der Betätigungsvorrichtung rend bestimmter ausgewählter Abschnitte des Arbeitseinen gewünschten maximalen Wert erreicht. Gemäß zyklus verändert. Die Wicklung 12 liefert eine positive einer anderen Abänderung der vorliegenden Erfin- 35 Rückkopplung für den Verstärker 13. Dadurch sorgt dung, welche im Zusammenhang mit der als erstes be- während der Anfangsperiode, in welcher der Verstärschriebenen Schaltung verwendet werden kann, ist ker 13 den Ansprechstrom in die Wicklung 11 schickt diese Rückkopplung negativ, wodurch in dem Augen- und einen Magnetfluß im Kern 10 aufbaut, die Rückblick, in dem der Magnetfluß in dem Kern der Betäti- kopplung über die Wicklung 12 dafür, daß eine maxigungsvorrichtung einen maximalen Wert erreicht und 40 male Energie der Wicklung 11 zugeleitet wird. Wenn abzufallen beginnt, die Energiequelle zwangläufig um- der anfängliche Betriebszustand beendet, z. B. das Regeschaltet wird, so daß die Betätigungsvorrichtung in lais geschlossen ist, hat der Fluß im Kern 10 das Beihren ursprünglichen Betriebszustand zurückkehrt. streben, sich auf einen vorbestimmten maximalenthen source reduced power to the shark. The circuit of FIG. 1 operates to provide the th delivers to this actuator as soon as the input power for the actuator selects magnetic flux in the core of the actuator rend certain selected portions of the working line desired maximum value reached. Changed according to cycle. The winding 12 provides a positive Another modification of the present invention provides feedback for the amplifier 13. This provides which in connection with the first during the initial period in which the amplified Circuit can be used, ker 13 sends the response current into the winding 11 this feedback negative, whereby in the eye and a magnetic flux builds up in the core 10, the look back, in which the magnetic flux in the core of the actuating coupling via the winding 12 ensures that a maximizing device reaches a maximum value and 40 times the energy of the winding 11 is supplied. if begins to drop, the energy source inevitably ends the initial operating state, z. B. switched on so that the actuator is closed in lais, the flux in the core 10 has the ear original operating condition returns. strive to get to a predetermined maximum

Die Merkmale, Vorteile sowie der Aufbau und der Wert einzustellen. Diese Stabilisierung des FlussesAdjust the features, benefits as well as the structure and value. This stabilization of the river

Betrieb der vorliegenden Erfindung werden aus der 45 führt dazu, daß keine weiteren Spannungen in derOperation of the present invention will be apparent from the 45 results in no further voltages in the

folgenden Beschreibung und den Zeichnungen deut- Wicklung 12 induziert werden, wodurch die positiveThe following description and the drawings indicate that winding 12 is induced, thereby creating the positive

licher werden. Diese stellen folgendes dar: Rückkopplung abnimmt. Auf diese Weise liefert diebecome lighter. These represent the following: Feedback is decreasing. In this way, the

Fig. 1 zeigt eine grundsätzliche Darstellung einer Steuerschaltung während der anfänglichen Aufbau-Steuerschaltung für eine Betätigungsvorrichtung, wie periode eine maximale Energie, und zwar in Abhänsie der Erfindung zugrunde liegt; 50 gigkeit von einem Eingangssignal, welches an dieFig. 1 shows a basic diagram of a control circuit during the initial setup control circuit for an actuator, such as a maximum energy period, in dependence the invention is based; 50 gness of an input signal which is sent to the

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Klemme 14 gelegt wird. Anschließend liefert sie eineFig. 2 is a schematic illustration of a clamp 14 being placed. Then it delivers a

Steuerschaltung für eine Betätigungsvorrichtung, verringerte Energie, die ausreicht, die Betätigungsvor-Control circuit for an actuator, reduced energy sufficient to power the actuator

welche für Steuerzwecke einen Transistor verwendet; richtung festzuhalten, wenn der erwünschte Betäti-which uses a transistor for control purposes; direction to be held when the desired actuation

Fig. 3 ist eine verbesserte Ausführung gemäß der gungsvorgang beendet ist.Fig. 3 is an improved embodiment according to which the supply process has ended.

Erfindung, die von der in Fig. 2 gezeigten Schaltung 55 Bei Betätigungsvorrichtungen der beschriebenen ArtInvention, which is derived from the circuit 55 shown in FIG. 2 in actuating devices of the type described

ausgeht und die möglichen Veränderungen bezüglich nimmt der Strom in der Wicklung 11 in seiner Größegoes out and the possible changes with respect to the current in the winding 11 increases in size

der Transistorsteuerung ebenso wie der Energiequelle ab, wenn ein maximaler Wert erreicht ist. Diese Ab-the transistor control as well as the energy source when a maximum value is reached. This Ab-

und des verwendeten Rückkopplungsweges zeigt, und nähme des Stromes bewirkt eine Flußumkehr im Kernand shows the feedback path used, and taking the current causes a flux reversal in the core

Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, in 10 und erzeugt im weiteren Verlauf eine SpannungFig. 4 is an embodiment of the invention, in Fig. 10 and generating a voltage as it progresses

dem eine Steuerschaltung für eine Betätigungsvorrich- 60 entgegengesetzter Polarität in der Rückkopplungs-which a control circuit for an actuator 60 opposite polarity in the feedback

tung mit einem magnetischen Verstärker zu Steuer- wicklung 12. Diese Spannung kann durch irgendeinewith a magnetic amplifier to control winding 12. This voltage can be generated by any

zwecken gezeigt ist. geeignete Gleichrichterschaltung gesperrt oder alspurposes is shown. suitable rectifier circuit blocked or as

Nach Fig. 1 besitzt eine elektromagnetische Betäti- Gegenkopplung für den Verstärker 13 verwendet wer-According to Fig. 1, an electromagnetic actuating negative feedback can be used for the amplifier 13

gungsvorrichtung einen Kern 10 aus magnetischem den, um diesen schnell umzuschalten und damit einetransmission device has a core 10 made of magnetic the to switch this quickly and thus a

Material mit zwei Wicklungen 11 und 12. Hierbei ist 65 sich zeitlich selbst einstellende Schaltung für eine elek-Material with two windings 11 and 12. Here, 65 is a self-adjusting circuit for an electrical

die Betätigungsvorrichtung beispielsweise als Relais tromagnetische Betätigungsvorrichtung zu schaffen,to create the actuating device, for example as a relay tromagnetic actuating device,

dargestellt; sie umfaßt aber auch andere elektromagne- Diese Arbeitsweise ist aus der Schaltung nachshown; But it also includes other electromagnetic This mode of operation is from the circuit according to

tische Anordnungen mit magnetischen Kernen, bei- Fig. 2, in der der Leistungsverstärker die Form einestable assemblies with magnetic cores, at- Fig. 2, in which the power amplifier is in the form of a

spielsweise Elektromagneten, Stufenschalter usw. Die Transistors 20 hat, der als pnp-Transistor in einerfor example, electromagnets, tap changers, etc. The transistor 20 has, as a pnp transistor in a

Wicklung 11 stellt die Hauptsteuerwicklung für die 7° Schaltung mit geerdeter Basis ausgeführt ist, aberWinding 11 represents the main control winding for the 7 ° circuit with a grounded base, however

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auch ein npn-Transistor oder ein Spitzentransistor den Transistor 20. Dadurch wird der Leistungsbzw. Flächentransistor sein kann, noch besser ver- verstärker zwangläufig umgeschaltet und die Energieständlich. Diese Betätigungsvorrichtung wird wieder zufuhr zu der Betätigungsvorrichtung schnell unterdurch einen Kern 21 aus magnetischem Material mit brochen. Diese Gegenkopplung zeigt zusätzlich zu einer darauf befindlichen Hauptsteuerwicklung 22 und 5 einer zwangläufigen Abschaltung des Transistors 20 einer Rückkopplungswicklung 23 dargestellt. Die auch das Bestreben, in der Minderzahl befindliche Wicklung 22 ist mit einem Ende an negatives Poten- Träger zu absorbieren, die noch in dem Halbleitertial — V angeschlossen und mit ihrem anderen Ende material, aus dem der Transistor 20 besteht, enthalten an den Kollektor des Transistors 20. Eingangssignale, sind, wodurch die Stromabnahme in der Betätigungsdie an der Klemme 24 auftreten, werden über Gleich- io vorrichtung noch beschleunigt wird. Als Ergebnis richter D₁ an den Emitter des Transistors 20 gelegt; hiervon wird die zulässige Ansprechhäufigkeit für die die obenerwähnten Rückkopplungsspannungen werden so geschaffene, sich selbst einstellende Schaltung von der Rückkopplungswicklung 23 über einen wei- einer Betätigungsvorrichtung wesentlich vergrößert, teren Gleichrichter D₂ an den Emitter des Transistors Fig. 3 stellt ein Ausführungsbeispiel gemäß der 20 gekoppelt. 15 Erfindung dar, in dem eine andere Form einer mit Bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung bewirkt ein Rückkopplung arbeitenden Steuerschaltung für eine positives Eingangssignal, welches an die Klemme 24 Betätigungsvorrichtung gezeigt ist. Der verwendete gelegt wird, daß ein Strom zu dem Emitter des Tran- Leistungsverstärker besteht wieder aus einem Transistors 20 fließt, wodurch der Steuerstrom vom KoI- sistor 30, aber die an der Klemme 31 auftretenden lektor dieses Transistors über die Hauptsteuerwick- 20 Eingangssignale werden an die Basis des Transistors lung 22 nach — V fließt. Der Magnetfluß im Kern 21 30 gelegt statt an den Emitter desselben. Der Ausvergrößert sich, und durch diese Zunahme des Magnet- gangsstrom vom Transistor fließt über seinen Kolflusses wird eine Spannung in der Wicklung 23 indu- lektor zu einer Energiesteuerwicklung 32, welche von ziert, welche über den Gleichrichter D₂ zum Emitter dem Kern 33 der Betätigungsvorrichtung getragen des Transistors 20 als positive Rückkopplung zurück- 25 wird. Wie in der Schaltung nach Fig. 2 werden die geführt wird. Auf diese Weise baut sich bei Anlegen Rückkopplungsspannungen, die in Abhängigkeit von eines Signals an die Klemme 24 die Ausgangsenergie Fluß änderungen im Kern 33 in der Wicklung 34 indudes Transistors 20 mit großer Geschwindigkeit auf ziert werden, zum Transistor zurückgeführt. Bei dem einen maximalen Wert auf, und dadurch wird ein vorigen Beispiel werden das Eingangs- und das Rückmaximaler Steuerstrom für die den Kern 21 enthal- 30 kopplungssignal an dieselbe Transistorelektrode geltende Betätigungsvorrichtung geliefert. legt, nach der Fig. 3 dagegen sollen verschiedene Nach dieser Anfangsperiode und infolge der Sätti- Elektroden des Transistors verwendet werden. Dabei gung des Transistors 20 oder des Kernes 21 erreicht kann das Eingangssignal entsprechend der Darstellung der Fluß in dem Kern 21 einen vorbestimmten maxi- über die Basis des Transistors eingekoppelt werden, malen Wert, so daß keine weitere Spannung in der 35 während das Rückkopplungssignal dem Emitter des Rückkopplungswicklung 23 induziert wird. Durch das Transistors zugeführt wird.also an npn transistor or a peak transistor the transistor 20. This is the power or. Flat transistor can be, even better amplifier inevitably switched and the energy steady. This actuating device is quickly fed back to the actuating device by being broken by a core 21 of magnetic material. This negative feedback shows, in addition to a main control winding 22 and 5 located thereon, an inevitable disconnection of the transistor 20 of a feedback winding 23. The endeavor to be in the minority winding 22 is to be absorbed at one end to negative potential carrier, which is still connected in the semiconductor - V and at the other end of the material from which the transistor 20 is made, to the collector of the Transistor 20. Input signals are, as a result of which the current decrease in the actuation which occurs at terminal 24, is accelerated via the DC device. As a result, the rectifier D _{1 is applied} to the emitter of the transistor 20; of this, the permissible frequency of response for the above-mentioned feedback voltages are created in this way, self-adjusting circuit from the feedback winding 23 via a further actuating device, the lower rectifier D ₂ coupled to the emitter of the transistor . In the arrangement shown in FIG. 2, a feedback control circuit for a positive input signal, which is shown to the terminal 24 actuating device, is shown in the invention. The used is that a current flows to the emitter of the Tran power amplifier again consists of a transistor 20, whereby the control current from the KoI- sistor 30, but the lektor of this transistor occurring at terminal 31 via the main control winding 20 input signals are on the base of the transistor treatment 22 to - V flows. The magnetic flux is placed in the core 21 30 instead of at the emitter of the same. The magnification increases, and through this increase in the magnetic output current from the transistor flows via its Kolstrom, a voltage in the winding 23 becomes inductive to an energy control winding 32, which adorns the core 33 of the actuating device via the rectifier D _{2 to the emitter} carried back by the transistor 20 as positive feedback. As in the circuit of FIG. 2, the is performed. In this way, when applied, feedback voltages build up, the output energy flow changes in the core 33 in the winding 34 indudes transistor 20 are adorned at high speed depending on a signal to the terminal 24, returned to the transistor. At the one maximum value, and thereby a previous example, the input and the return maximum control current for the actuating device which applies to the coupling signal containing the core 21 are supplied to the same transistor electrode. 3, on the other hand, different after this initial period and as a result of the saturation electrodes of the transistor are to be used. When the transistor 20 or the core 21 reaches the input signal corresponding to the representation of the flux in the core 21, a predetermined maximum can be coupled via the base of the transistor, paint value, so that no further voltage in the 35 during the feedback signal to the emitter of the feedback winding 23 is induced. Is fed through the transistor.

Fehlen der Rückkopplung über dem Gleichrichter D₂ Die Steuerschaltung der Betätigungsvorrichtung, nimmt das Ausgangssignal des Transistors 20 ab, wo- welche in Fig. 3 gezeigt wird, ist weiterhin dadurch durch die Eingangsenergie für die Wicklung 22 unter gekennzeichnet, daß eine Hilfsrückkopplung für den ihren anfänglichen maximalen Wert fällt. Die Betäti- 40 Transistor 30 vorgesehen ist. Diese Hilf srückkopplung gungsvorrichtung mit dem Kern 21 soll durch einen kann von einer Spannungsteilerschaltung, die aus den zum Haken dienenden Hilfskontakt oder durch ein Widerständen R₂ und R₃ besteht, geliefert werden. Eingangssignal an der Klemme 24 in ihrer Arbeits- Die Widerstände R₂ und R₃ sind nach der Darstellung stellung gehalten werden. Im letzteren Fall muß die mit einer ersten Spannungsquelle ~E und über die Leistung der Signalquelle, welche mit der Klemme 24 45 Wicklung 32 mit einer zweiten Spannungsquelle —V₁ verbunden wird, ausreichen, um den gewünschten verbunden. Die Spännungsquellen—E und — V₁ sowie Haltestrom zu liefern. ' die Widerstände R₂ und R₃ sind so gewählt, daß ein Infolge der verringerten Ausgangsspannung des erwünschtes Ruhepotential an der Basis des Tran-Transistors 20 nach Erreichen der maximalen Energie sistors 30 aufrechterhalten wird und daß eine ersinkt der Magnetfluß in dem Kern 21 unter seinen 50 wünschte Hilf srückkopplung über den Widerstand R₃ anfänglichen Wert. Diese Flußumkehr erzeugt eine erzeugt wird, sobald ein negatives Signal an die Spannung entgegengesetzter Polarität in der Rück- Klemme 31 gelegt wird.Absence of feedback via rectifier D ₂ The control circuit of the actuating device decreases the output signal of transistor 20, which is shown in FIG initial maximum value falls. The actuating 40 transistor 30 is provided. This auxiliary feedback device with the core 21 is intended to be supplied by a voltage divider circuit consisting of the auxiliary contact serving for the hook or a resistor R ₂ and R ₃ . Input signal at terminal 24 in its working position. The resistors R ₂ and R ₃ are to be held according to the position shown. In the latter case, the power of the signal source, which is connected to terminal 24 45 winding 32 with a second voltage source - V ₁ , must be sufficient to connect to the desired voltage source ~ E and via the power of the signal source. To supply the voltage sources - E and - V ₁ as well as holding current. 'The resistors R ₂ and R ₃ are chosen so that a result of the reduced output voltage of the desired rest potential at the base of the Tran transistor 20 after reaching the maximum energy sistor 30 is maintained and that the magnetic flux in the core 21 sinks below his 50 desired auxiliary feedback through resistor R ₃ initial value. This flux reversal is generated as soon as a negative signal is applied to the voltage of opposite polarity in the return terminal 31.

kopplungswicklung 23. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Wie schon oben ausgeführt, besteht oft die Forde-Beispiel sperrt diese umgekehrte Spannung den rung, daß bei Schaltungen für derartige Betätigungs-Gleichrichter D₂, wodurch die Gegenkopplung nicht 55 vorrichtungen am Beginn des Arbeitszyklus der Bean den Transistor 20 gelangt. Die Schaltung arbeitet tätigungsvorrichtung ein hoher Strom zugeführt wird, in der beschriebenen Weise, wobei ein an die Klemme d. h., es ist oft erforderlich, daß während dieser An-24 gelegtes Signal bewirkt, daß der Transistor 20 ein fangsperiode eine hohe Spannung angelegt wird, um genügend großes Ausgangssignal liefert, um die Be- den erforderlichen Strom in der Induktivität der Betätigungsvorrichtung in einem gewünschten Betriebs- 60 tätigungsvorrichtung zu erzeugen. Es wurde bisher zustand zu halten. angenommen, daß ein Ende der Hauptsteuerwicklung, Im vorbeschriebenen Beispiel läßt ein Eingangs- beispielsweise 11, 22 und 32, zu einem im wesentsignal, das zu Anfang an die Klemme 24 angelegt liehen konstanten Potential, z.B. — V, zurückgeführt wird, einen Steuerstrom durch die Wicklung 22 flie- wird. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, ßen, welcher dabei eine positive Rückkopplungsspan- 65 daß dann, wenn eine derartige konstante Spannungsnung in der Wicklung 23 induziert, so daß die Ein- quelle verwendet wird, die Größe dieser Spannungsgangsenergie für die Betätigungsvorrichtung schnell quelle ausreichen muß, um zu Beginn die hohe Spanauf einen gewünschten maximalen Wert ansteigt. Die nung an die Steuerwicklung der Betätigungsvorrich-Flußumkehr nach Erreichen dieses maximalen Wertes tung zu legen. Der Spannungswert zu Anfang ist inliefert im weiteren Verlauf eine Gegenkopplung für 70 folgedessen zu hoch, sobald nur der Haltevorgangcoupling winding 23. In the case of the one shown in FIG. 2, as already stated above, there is often the Forde example blocks this reverse voltage to the fact that in circuits for such actuation rectifiers D ₂ , whereby the negative feedback is not 55 devices at the beginning of the operating cycle Bean got the transistor 20. The circuit operates actuating device a high current is supplied, in the manner described, with a signal applied to the terminal ie, it is often necessary that the signal applied during this period causes the transistor 20 to have a high voltage applied to it provides a sufficiently large output signal to generate the required current in the inductance of the actuator in a desired operating actuator. So far it has been kept in good condition. Assume that a terminal of the main control winding in the above example can be an input, for example, 11, 22 and 32, to an in wesentsignal that applied to the start terminal 24 loan constant potential, for example - V, is fed back, a control current through the Winding 22 is flowing. In practice, however, it has been found that there is a positive feedback voltage 65 that, if such a constant voltage is induced in the winding 23 so that the input source is used, the magnitude of this voltage input energy is quickly sufficient for the actuating device must in order to start the high chip increases to a desired maximum value. The voltage to apply to the control winding of the actuator flux reversal after this maximum value has been reached. The voltage value at the beginning is in the further course a negative feedback for 70 consequently too high as soon as only the holding process

durchgeführt werden soll. Wenn mit einer konstanten zugeführten Spannung gearbeitet wird, tritt deshalb ein übermäßiger Energieverlust im Leistungsverstärker während der Halteperiode auf, und wenn dieser Leistungsverstärker aus einem Transistor besteht, kann die Verlustleistung bei einem solchen Transistor auf einen zu hohen Wert ansteigen.should be carried out. Therefore, when working with a constant applied voltage excessive energy loss in the power amplifier during the hold period, and when If this power amplifier consists of a transistor, the power dissipation in such a transistor can be reduced Transistor rise to too high a value.

Diese Schwierigkeit kann gemäß vorliegender Erfindung dadurch beseitigt werden, daß die Spannungsquelle, weche mit einem Ende der Steuerwicklung der Betätigungsvorrichtung verbunden ist, dazu veranlaßt wird, selektiv verschiedene Werte anzunehmen. So kann die Spannungsquelle — V₁ aus einer mit Zeitmesser arbeitenden Impulsquelle bestehen, die sich zwischen einem ersten negativen Potential —A und einem zweiten, stärker negativen Potential —B ändert. Der Betrieb des Systems würde in diesem Fall Eingangssignale während der Zeitintervalle zulassen, in denen die Spannungsquelle — V₁ den Wert — B hat, worauf sich die Spannungsquelle -V₁ auf ihren weniger negativen Potentialwert —A während der Halteperiode verringert. Dadurch wird der Energieverlust in dem Transistor 30 während der Halteperiode herabgesetzt.According to the present invention, this problem can be eliminated by causing the voltage source which is connected to one end of the control winding of the actuating device to take on different values selectively. Thus, the voltage source can - V ₁ consist of a device operating with timer pulse source that varies between a first negative potential -A, and a second, more negative potential B. Operation of the system would allow in this case, the input signals during the time intervals in which the voltage source - V ₁ value - has B, the voltage source V ₁ after which their less negative potential value -A during the holding period reduced. This reduces the energy loss in transistor 30 during the holding period.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die ebenfalls in Fig. 3 gezeigt ist, kann die durch — V₁ dargestellte Impulswelle durch eine weitere veränderliche Energiequelle ersetzt werden, die eine Kapazität C₁ und einen Widerstand R_A enthält, der zu einem im wesentlichen konstanten negativen Potential -V₂ geführt wird. Wenn diese Form einer veränderlichen Energiequelle vorgesehen ist, lädt die Quelle — V₂ die Kapazität C₁ während der Zeitintervalle, in denen kein Eingangssignal an die Klemme 31 gelegt wird, über den Widerstand i?₄ auf. Durch das Anlegen eines Eingangssignals an die Klemme 31 wird ermöglicht, daß der zu Anfang erforderliche Spitzenstrom von der Kapazität C₁ und ein relativ kleiner Haltestrom von der Quelle -V₂ über den Widerstand i?₄ geliefert wird. Entsprechend dieser abgeänderten Ausführungsform der Erfindung wird infolgedessen die Kapazität C₁ während der Zeitperioden, in denen sich die Betätigungsvorrichtung in der Stellung »Aus« befindet, im wesentlichen auf V₂ aufgeladen, und die Energiequelle — V₂ liefert daher zusammen mit dem Widerstand i?₄ den relativ kleinen Haltestrom, der dann erforderlich ist, wenn die Betätigungsvorrichtung angesprochen hat.According to a further embodiment, which is also shown in FIG. 3, the _{pulse wave represented by -V 1} can be replaced by a further variable energy source which contains a capacitance C ₁ and a resistance R _A which leads to a substantially constant negative potential -V ₂ is performed. When this form of variable energy source is provided, the source - V ₂ charges the capacitance C ₁ through the resistor i? ₄ on. By applying an input signal to the terminal 31 it is possible that the peak current required at the beginning from the capacitance C ₁ and a relatively small holding current from the source -V ₂ via the resistor i? _{4 is} delivered. In accordance with this modified embodiment of the invention, the capacitance C ₁ is consequently charged substantially to V ₂ during the time periods in which the actuating device is in the "off" position, and the energy source - V ₂ therefore supplies together with the resistance i? _{4 shows} the relatively small holding current that is required when the actuating device has responded.

Die oben beschriebenen Schaltungen beziehen sich speziell auf Transistoren als Steuerelemente; es können aber auch andere Steuerelemente verwendet werden, die die schon erwähnten Formen haben. Fig. 4 zeigt eine solche abgeänderte Form einer Steuerschaltung, welche einen magnetischen Trägerfrequenzverstärker verwendet. Ein solcher magnetischer Verstärker besteht aus zwei Kernen 40 bzw. 41, die Energie- oder Ausgangswicklungen 42 und 43 tragen und ebenso Signal- oder Eingangswicklungen 44 und 45. Ein Ende der Ausgangswicklungen 42 und 43 ist in üblicher Weise über die Gleichrichter D₃ und D₄ mit der mit einem Mittelpunktsabgriff versehenen Sekundärwicklung eines Transformators 46 verbunden, deren Primärwicklung an eine Stromquelle 47 für eine Trägerspannung gelegt ist. Das andere Ende der Wicklungen 42 und 43 ist mit der Steuerwicklung 48 einer Betätigungsvorrichtung verbunden, die auf einem Kern 49 sitzt. Dadurch wird der Steuerstrom für die Betätigungsvorrichtung selektiv durch den magnetischen Verstärker in Abhängigkeit von den an der Klemme 50 erscheinenden Eingangssignalen geliefert.The circuits described above relate specifically to transistors as control elements; however, other control elements can also be used which have the shapes already mentioned. Fig. 4 shows such a modified form of control circuit which uses a magnetic carrier frequency amplifier. Such a magnetic amplifier consists of two cores 40 and 41, 42 and 43 carry the energy or output windings as well as signal or input windings 44 and 45. One end of the output windings 42 and 43 is in a conventional manner via the rectifier D ₃ and D _{4 is} connected to the secondary winding of a transformer 46 provided with a center tap, the primary winding of which is connected to a current source 47 for a carrier voltage. The other end of the windings 42 and 43 is connected to the control winding 48 of an actuating device which is seated on a core 49. As a result, the control current for the actuator is selectively supplied by the magnetic amplifier in response to the input signals appearing at terminal 50.

Auch in dieser Schaltung trägt der Kern 49 der Betätigungsvorrichtung eine Rückkopplungswicklung 51, die über einen Widerstand R₅ mit dem Eingang des magnetischen Verstärkers gekoppelt ist, wobei die Schaltung in analoger Weise wie die schon beschriebenen arbeitet.In this circuit too, the core 49 of the actuating device carries a feedback winding 51 which is coupled to the input of the magnetic amplifier via a resistor R ₅ , the circuit operating in a manner analogous to that already described.

Es sei noch erwähnt, daß bei dem speziellen Beispiel der Fig. 4 die positive Rückkopplungsspannung, welche an der Rückkopplungswicklung 51 der Betätigungsvorrichtung auftritt, an dieselben Eingangswicklungen, nämlich 44 und 45, gelegt wird, die mit der Quelle für die Eingangssignale 50 gekoppelt sind. Bei einer abgeänderten Konstruktion kann ein weiteres Paar von Rückkopplungswicklungen auf den Verstärkerkernen 40 und 41 angebracht sein, und die an der Wicklung 51 auftretenden Rückkopplungsspannungen können mit solchen Hilfsrückkopplungswicklungen in dem magnetischen Verstärker gekoppelt sein.It should be noted that in the specific example of FIG. 4, the positive feedback voltage, which occurs on the feedback winding 51 of the actuating device is applied to the same input windings, namely 44 and 45, which are connected to the source for the input signals 50 are coupled. With a modified design, another Pair of feedback windings may be mounted on the amplifier cores 40 and 41, and the on of the winding 51 occurring feedback voltages can with such auxiliary feedback windings be coupled in the magnetic amplifier.

Bei jeder der verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen ist eine Rückkopplung vorgesehen, was zur Folge hat, daß die Steuerschaltung der Betätigungsvorrichtung dieser während der Anfangsperiode eine maximale Energie zuführt und es daraufhin zuläßt, daß von der Steuerschaltung eine verringerte Halteenergie geliefert wird. Dabei treten die einem solchen Betrieb eigenen Vorteile auf.In each of the various embodiments described above, feedback is provided, with the result that the control circuit the actuator supplies maximum energy to it during the initial period and it then allows reduced hold energy to be provided by the control circuit. Kick it the advantages inherent in such an operation.

Claims

Patent claims:

1. Electromagnetic actuator with a core made of magnetic material, a signal-dependent control amplifier which is coupled to a control winding on the core to cause a flux change in this and thus to put the actuator in operation, and an auxiliary winding on the core, the so is coupled to the input of the amplifier so that feedback is applied to the amplifier when the magnitude of the current in the control winding changes, so as to change the output control signal of the amplifier when the magnitude of the magnetic flux changes in a certain sense , characterized in that the other end of the control winding (32) is coupled to a variable voltage source (- V ₁ , - V ₂ ) , whereby in the presence of an input signal a voltage is applied to the amplifier, the magnitude of which is sufficient to operate the actuating device to put, while in the absence of an input signal another spa Nnung is applied, the size of which is only sufficient to keep the actuating device in a certain state.

2. Actuating device according to claim 1, characterized in that it is a relay.

3. Actuating device according to claim 1 and 2, characterized in that the amplifier consists of a transistor.

4. Actuator according to claim 1 to 3, characterized in that the auxiliary winding is coupled to the amplifier via a rectifier (D ₂ ) , whereby the feedback for the amplifier is only effective when the control current for the actuator is in a certain sense changes.

5. Actuating device according to claim 4, characterized in that the rectifier is polarized is that it provides feedback for the

delivers more as the control current to the actuator increases in size.

6. Actuating device according to claim 5, characterized in that the feedback is positive is.

7. Actuator according to claim 5, characterized in that the feedback is negative is.

8. Actuating device according to one of claims 1 to 7, characterized in that one first electrode of the transistor is coupled to one end of the first winding, while the in the second winding induced voltage is supplied to a second electrode of the transistor.

9. Actuator according to claim 8, characterized in that the signal source with the aforementioned second electrode of the transistor is coupled.

10. Actuating device according to claim 8, characterized in that the signal source with is coupled to a third electrode of the transistor.

11. Actuating device according to claim 10, characterized in that further feedback elements arranged between the third electrode and the first electrode of the transistor are.

12. Actuating device according to claim 11, characterized in that the signals during certain selected intervals, which have a time interval from one another, the control device are fed, wherein the control device with one end of the first winding is coupled and the variable voltage source at the other end of the first winding a certain first value during the mentioned intervals and a different one Has value between these intervals.

13. Actuating device according to claim 1 and 2, characterized in that the amplifier is a magnetic amplifier.

Considered publications:
German interpretative document No. 1 017 705.

1 sheet of drawings

009 530/430 6.60