DE1099050B

DE1099050B - Control device with mapping of the control deviation as Hall voltage

Info

Publication number: DE1099050B
Application number: DES38330A
Authority: DE
Inventors: Otto Werner; Dipl-Ing Manfred Tschermak
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-03-25
Filing date: 1954-03-25
Publication date: 1961-02-09

Description

Regeleinrichtung mit Abbildung der Regelabweichung als Hallspannung Die Erfindung bezieht sich auf Regeleinrichtungen mit Abbildung der Istgröße durch ein von einer stromgespeisten Wicklung erregtes veränderliches Magnetfeld, mit Abbildung der Sollgröße durch ein von einem Dauermagneten erregtes Magnetfeld und mit Abbildung der Regelabweichung als Hallspannung, abhängig von einer Differenzbildung der Wirkung beider Magnetfelder. Bei einer bekannten Anordnung dieser bekannten Art wirken ein von der Istgröße über eine Spule erregtes Magnetfeld dem Sollwert-Magnetfeld eines zylinderförmigen Dauermagneten mit in der Durchmesserrichtung der Zylinderform liegender magnetischer Achse über die räumlich zwischen Spule und Dauermagnet liegende Hallgeneratorplatte einander entgegen, wobei der von der Welle des über die Hallgenerator-Ausgangsspannung gesteuerten Nachstellmotors den Dauermagneten je nachdem, welcher der beiden magnetischen Flüsse überwiegt, in der einen oder der anderen Richtung um seine Drehachse verstellt.Control device with mapping of the control deviation as Hall voltage The invention relates to control devices with mapping of the actual size a variable magnetic field excited by a current-fed winding, with illustration the target size through a magnetic field excited by a permanent magnet and with an image the control deviation as a Hall voltage, depending on the difference between the effect both magnetic fields. In a known arrangement of this known type act Magnetic field excited from the actual value via a coil to the nominal value magnetic field of a cylindrical permanent magnets with lying in the diameter direction of the cylindrical shape magnetic axis via the Hall generator plate located between the coil and the permanent magnet opposed to each other, with that of the wave of the Hall generator output voltage controlled adjusting motor the permanent magnet depending on which of the two magnetic Rivers predominate, adjusted in one direction or the other about its axis of rotation.

Nach einer anderen Lösung sind das Istwert-Magnetfeld der Spule und das Sollwert-Magnetfeld des Dauermagneten ebenfalls über die dazwischenliegende Hallgeneratorplatte einander entgegengerichtet. Der quaderförmige Dauermagnet ist dabei in seiner Achsrichtung bzw. der Richtung der gemeinsamen magnetischen Achse beider Magnetfelder in bezug auf die Hallplatte in seiner Lage verstellbar, und der abhängig von einer Regelabweichung gespeiste Stellmotor verstellt an einem Reihenwiderstand in dem Stromkreis der die Abbildung des Istwertes liefernden Magnetspule den einstellbaren Kontakt zur Veränderung des in die Spule geschickten Erregerstromes.According to another solution, the actual value magnetic field of the coil are and the setpoint magnetic field of the permanent magnet also via the intermediate one Hall generator plates facing each other. The cuboid permanent magnet is while in its axial direction or the direction of the common magnetic axis both magnetic fields adjustable in its position with respect to the Hall plate, and the servomotor, which is fed depending on a control deviation, is adjusted at a series resistor in the circuit of the magnetic coil supplying the image of the actual value, the adjustable Contact for changing the excitation current sent into the coil.

Im magnetischen Steuerkreis für den Hallgenerator ist also jeweils der Dauermagnet ohne einen geschlossenen Eisenweg, und außerdem sind die magnetomotorischen Kräfte und magnetischen Flüsse beider Magnetsysteme für die Istwert- und die Sollwertabbildung gegeneinandergerichtet. Der Dauermagnet in seiner Eigenschaft als Sollwertgeber muß daher mit einem die erwünschte magnetomotorische Kraft liefernden großen oder gütemäßig dauermagnetisch hochwertigen Volumen ausgebildet sein, und darüber hinaus kann der Dauermagnet durch das magnetische Istwertgegenfeld in seiner Konstanz nachteilig beeinflußt werden, so daß er dann nicht mehr der erwünschte hochwertige Sollwertgeber vorbestimmten konstanten Wertes ist.In the magnetic control circuit for the Hall generator there is in each case the permanent magnet without a closed iron path, and besides, the magnetomotive Forces and magnetic fluxes of both magnet systems for the actual value and the setpoint mapping directed against each other. The permanent magnet in its capacity as a setpoint generator must therefore with a large or large supplying the desired magnetomotive force In terms of quality, permanent magnetic high-quality volume be formed, and beyond the permanent magnet can be disadvantageous in its constancy due to the magnetic actual value opposing field be influenced, so that it is then no longer the desired high-quality setpoint generator predetermined constant value.

Regeleinrichtungen der angegebenen Art lassen sich hinsichtlich der Konstanz der Vergleichsgröße, einer ausreichenden Betriebssicherheit und einer großen Lebensdauer der in ihnen benutzten Einrichtungen nach einer Lösung dadurch verbessern, daß erfindungsgemäß die Differenzwirkung der beiden Magnetfelder über die Hallspannungen von zwei Halbleiterkörpern gebildet wird, von denen sich der eine in einem von der Istgröße abhängigen Feld eines Elektromagneten und der andere in dem konstanten Feld des Dauermagneten befindet.Control devices of the specified type can be used in terms of Constancy of the benchmark, sufficient operational reliability and a large one Improve the service life of the equipment used in them after a solution, that according to the invention the differential effect of the two magnetic fields over the Hall voltages is formed by two semiconductor bodies, one of which is in one of the Actual size dependent field of one electromagnet and the other in the constant Field of the permanent magnet.

Hierbei können die beiden Halbleiterkörper auch unmittelbar von dem gleichen Hilfsstrom durchflossen werden.Here, the two semiconductor bodies can also be directly from the the same auxiliary current must flow through it.

Nach einer anderen Lösung wird das angestrebte Ziel erreicht, indem erfindungsgemäß die Differenzwirkung der beiden Magnetfelder magnetisch in einer an sich bekannten magnetischen Brückenanordnung gebildet und in einer an sich bekannten Weise durch die Hallspannung nur eines Halbleiterkörpers gewonnen wird.According to another solution, the intended goal is achieved by according to the invention the differential effect of the two magnetic fields magnetically in one formed per se known magnetic bridge arrangement and in a per se known Way is obtained by the Hall voltage of only one semiconductor body.

Für eine solche Brückenanordnung kann entweder eine Strombrücke oder eine Spannungsbrücke benutzt werden.For such a bridge arrangement, either a current bridge or a voltage bridge can be used.

Wird für die Bildung der Differenzwirkung beider Magnetfelder eine Brückenanordnung der letztangeführten Art benutzt, so daß in dieser die magnetomotorischen Kräfte einander entgegengerichtet sind, so wird der Dauermagnet gleichzeitig durch einen seinen Polen gegenüberstehenden U-förmigen Eisenkern einer magnetischen Dauerbelastung ausgesetzt.Is one for the formation of the differential effect of the two magnetic fields Bridge arrangement of the type mentioned last used, so that in this the magnetomotive Forces are opposed to each other, so the permanent magnet is through at the same time a U-shaped iron core opposite its poles, subject to a permanent magnetic load exposed.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele wird nunmehr auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen.To explain the invention in more detail using two exemplary embodiments reference is now made to the figures of the drawing.

In Fig. 1 bezeichnet 1 den von der Istgröße erregten Elektromagneten, welcher auf den Halbleiterwiderstand 2 wirkt. 3 ist der Dauermagnet, welcher auf den Halbleiterwiderstand4 wirkt. Die gegenseitige Zuordnung derHalbleiterwiderstände 2 und 4 und ihrer Magnetsysteme für die Erzeugung ihrer Hallspannungen veranschaulichen schematisch dieFig. 2 und 3. über beide Halbleiterwiderstände 2 und 4 sowie einen Reihenwiderstand 5 fließt von der an den Klemmen 6 und 7 liegenden Gleichspannungsquelle der gleiche Strom, Durch die magnetische Beeinflussung entsteht an jedem der Widerstände eine Hallspannung. Die von dem Widerstand 2 gelieferte Hallspannung speist die Wicklung 8 mit einem entsprechenden Strom, die von dem Widerstand 4 abgenommene Hauspannung sinngemäß die Wicklung 9 reit einem entsprechenden Strom. Die beiden Wicklungen 8 und 9 sind beispielsweise Steuerwicklungen eines magnetischen Verstärkers. Die von ihnen gebildeten Amperewindungen erzeugen entgegengesetzte magnetische Flüsse. Solange die Istgröße, welche die Erregung des Elektromagneten 1 bestimmt, dem Sollwert entspricht, der durch den Elektromagneten 3 bestimmt ist, heben sich die von den beiden Wicklungen 8 und 9 hervorgerufenen magnetischen Flüsse auf. Entsteht eine Abweichung der Istgröße von dem Sollwert, so ergibt sich eine entsprechende Differenz zwischen den von den Wicklungen 8 und 9 hervorgerufenen magnetischen Flüssen und eine entsprechende richtungsabhängige Steuerwirkung an dem magnetischen Verstärker.In Fig. 1, 1 denotes the electromagnet excited by the actual size, which acts on the semiconductor resistor 2. 3 is the permanent magnet, which is on the semiconductor resistor4 acts. The mutual Assignment of the semiconductor resistances 2 and 4 and their magnet systems for the generation of their Hall voltages illustrate schematically theFig. 2 and 3. over both semiconductor resistors 2 and 4 as well as one Series resistor 5 flows from the DC voltage source connected to terminals 6 and 7 the same current, due to the magnetic influence, arises at each of the resistors a reverb voltage. The Hall voltage supplied by the resistor 2 feeds the winding 8 with a corresponding current, the house voltage taken from the resistor 4 analogously, the winding 9 rides a corresponding current. The two windings 8 and 9 are, for example, control windings of a magnetic amplifier. the Ampere-turns formed by them create opposite magnetic fluxes. As long as the actual value, which determines the excitation of the electromagnet 1, the setpoint corresponds, which is determined by the electromagnet 3, stand out from the both windings 8 and 9 generated magnetic fluxes. One emerges If the actual value deviates from the nominal value, there is a corresponding difference between the magnetic fluxes generated by the windings 8 and 9 and a corresponding directional control effect on the magnetic amplifier.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 bezeichnet 10 den Elektromagneten, der abhängig von der Istgröße an seiner Wicklung gespeist ist. 11 ist der Dauermagnet, der wieder die Größe des Sollwertes bestimmt. Beide Magnete gehören einer magnetischen Brücke an mit den Jochen 12 und 13 und den in der Diagonale der Brücke liegenden Eisenkernteilen 14 und 15. Im Luftspalt zwischen den beiden Kernteilen 14 und 15 liegt der magnetische Halbleiterwiderstand 16, an welchem analog der Anordnung nach Fig. 1 die entstehende Hallspannung für eine Steuerwirkung abgenommen wird. Solange die von beiden Magneten gelieferten Flüsse, die im gleichen Sinn ihren Weg durch das Brückenviereck nehmen, gleich sind, entsteht in dem Diagonalzweig mit den Kernen 14 und 15 kein magnetischer Fluß. Sobald aber die beiden Flüsse voneinander abweichen, was bei einer Abweichung der Istgröße vom Sollwert der Fall ist, entsteht je nach der Richtung der Abweichung in der einen oder anderen Richtung ein Fluß über die Brückendiagonale, und dieser führt sinngemäß zu einer Hallspannung entsprechender positiver oder negativer Richtung an dem Halbleiter, die dem Verstärker für seine Steuerung zugeleitet wird.In the embodiment of Figure 4, 10 denotes the electromagnet, which is fed on its winding depending on the actual size. 11 is the permanent magnet, which again determines the size of the setpoint. Both magnets belong to a magnetic one Bridge on with yokes 12 and 13 and those lying in the diagonal of the bridge Iron core parts 14 and 15. In the air gap between the two core parts 14 and 15 is the magnetic semiconductor resistor 16, on which analogous to the arrangement Fig. 1, the resulting Hall voltage is removed for a control effect. So long the rivers supplied by both magnets, which make their way through in the same sense take the bridge square, are equal, arises in the diagonal branch with the cores 14 and 15 no magnetic flux. But as soon as the two rivers deviate from each other, what is the case in the event of a deviation of the actual value from the nominal value, arises depending on the direction of deviation in one direction or another a flow across the Bridge diagonal, and this leads analogously to a Hall voltage corresponding positive or negative direction on the semiconductor, which the amplifier for its Control is fed.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist in der Brückenanordnung eine Differenzbildung der magnetischen Flüsse des Elektromagneten und des Dauermagneten benutzt zur Lieferung des magnetischen Flusses über die Brückendiagonale. Statt dessen kann jedoch auch eine Differenzbildung der magnetischen Spannungen von Elektromagneten und Dauermagneten benutzt werden. In diesem Falle müssen die Flußrichtungen beider Magnete gegeneinandexgerichtet sein. Die Pfeilrichtung wäre also z. B. im Elektromagneten dann entgegengesetzt der eingetragenen. Außerdem wäre der Dauermagnet mit einer dauernden magnetischen Belastung zu versehen, also einem weiteren seinen Polen mit seinen Schenkelenden gegenüberstehenden, z. B. U-förmigen Eisenkernteil. Anstatt in der Brückendiagonale würde der Halbleiterwiderstand in einem Verbindungsteil zwischen gleichsinnigen Polen von Elektromagnet und Dauermagnet anzuordnen sein.In the embodiment of Fig. 4 is in the bridge arrangement formation of the difference between the magnetic fluxes of the electromagnet and the permanent magnet used to deliver the magnetic flux across the bridge diagonal. Instead of however, this can also be done by forming the difference between the magnetic voltages of electromagnets and permanent magnets can be used. In this case both directions of flow must Magnets must be facing each other. The direction of the arrow would be z. B. in the electromagnet then opposite of the registered. In addition, the permanent magnet would be with a to provide permanent magnetic load, so another one of its poles his leg ends opposite, z. B. U-shaped iron core part. Instead of in the bridge diagonal the semiconductor resistance would be in a connecting part be to be arranged between the poles of the electromagnet and permanent magnet in the same direction.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Control device with mapping of the actual size by a variable magnetic field excited by a current-fed winding, with illustration the target size through a magnetic field excited by a permanent magnet and with an image the control deviation as a Hall voltage, depending on the difference between the effect both magnetic fields, characterized in that the differential effect of the two Magnetic fields are formed by the Hall voltages of two semiconductor bodies one of which is in a field of an electromagnet that is dependent on the actual size and the other is in the constant field of the permanent magnet.

2. Control device according to claim 1, characterized in that the two semiconductor bodies of the the same auxiliary current must flow through it.

3. Control device with illustration of the actual size by a variable magnetic field excited by a current-fed winding, with mapping of the target size through a magnetic field excited by a permanent magnet and with mapping of the control deviation as a Hall voltage, depending on the formation of a difference the effect of both magnetic fields, characterized in that the difference effect of the two magnetic fields magnetically in a known magnetic bridge arrangement and formed in a manner known per se by the Hall voltage of only one semiconductor body is won.

4. Control device according to claim 3, characterized in that in the formation of the differential effect of the two magnetic fields using a magnetic bridge arrangement in this the magnetomotive forces are directed against each other and the permanent magnet is exposed to a permanent magnetic load by a U-shaped iron core opposite its poles. Considered publications: German patent application S 7282 VIIIb / 21c (announced poor February 18, 1954); U.S. Patent Nos. 2,551,265, 2,550,492, 2,512,325 ; French Patent No. 1019 046; British Patent No. 689,024; Swiss patent specification No. 275 601.