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Anordnung zum Erzeugen von über lange Zeiträume hochstabilen Steuerströmen
für Hallmeßsonden Hallmeßsonden eignen sich vorteilhaft zur exakten Bestimmung von
magnetischen Feldstärken bzw. magnetfelderzeugenden Größen, insbesondere zur Messung
elektrischer Gleichströme, bei denen ein der Stromstärke proportionales Magnetfeld
gebildet wird. Bei hohen Genauigkeitsansprüchen ist es erforderlich, den Steuerstrom
der Hallmeßsonden exakt konstant zu halten. Neben der Kurzzeitstabilität spielt
hier vor allem die Langzeitstabilität eine maßgebliche Rolle. Bisher hat man Hallmeßsonden
nur in einem Genauigkeitsbereich herangezogen, in welchem Schwankungen des Steuerstromes
für das Meßergebnis nicht entscheidend waren. Erst bei Erstellung eines hochwertigen
Meßgerätes werden höhere Anforderungen hinsichtlich der Konstanz des Steuerstromes
gestellt. Beispielsweise soll über einen sich stundenlang erstreckenden Meßvorgang
hinweg eine Genauigkeit von 0,010/0 für den Steuerstrom erreicht werden. Bei Herleitung
des Steuergleichstromes aus dem Wechselstromnetz ist zweckmäßig dafür Sorge zu tragen,
daß die Welligkeit kleiner als 0,01 0/10 ist.
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Die bisher zur Konstanthaltung des Steuerstromes benutzten Regelgeräte
sind nicht imstande, derartige Anforderungen zu erfüllen. Temperatureinflüsse, Alterungserscheinungen
u. dgl. verursachen selbst bei hoher Kurzzeitgenauigkeit auf lange Sicht empfindliche
Verfälschungen der Meßergebnisse.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Erzeugung
von über lange Zeiträume hochstabilen Steuerströmen für Hallmeßsonden mittels eines
Regelverstärkers zu schaffen, die mit vertretbarem Aufwand präzise Messungen, insbesondere
von hohen Gleichströmen, ermöglicht. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß Soll- und
Istwert in Form von Spannungen gegen Masse je einem Steuergitter einer Doppeltriode
mit Anodenwiderständen zugeführt sind, die als an sich bekannte Brückenschaltung
über einen gemeinsamen Kathodenwiderstand an einer mehrfach stabilisierten, massesymmetrischen
Speisespannung liegen, daß an dieselbe Speisespannung über einen gemeinsamen Emitterwiderstand
zwei Transistoren mit je einem Kollektorwiderstand angeschlossen sind, deren Basiselektroden
mit den Diagonalpunkten der Brückenschaltung verbunden sind, und daß die Stellspannung
zwischen Masse und einer Kollektorelektrode abgenommen und über einen an sich bekannten,
unsymmetrischen, mehrstufigen Transistor-Leistungsverstärker geführt ist, der den
Steuerstrom für die Hailmeßsonde liefert.
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Die Erfindung beruht auf einer neuartigen Verknüpfung von solchen
bekannten Bauelementen. die zur Lösung der gestellten Aufgabe besonders geeignet
sind. Hier ist vor allem die Kaskadenschaltung einer Röhrenstufe mit mehreren nachfolgenden
Transistorstufen zu nennen. Die Doppeltriode, die die Regelabweichung bildet und
verarbeitet, bietet die Gewähr dafür, daß sich Drift und Heizungseinflüsse praktisch
nicht bemerkbar machen. Sie wirken nämlich auf beide Röhrensysteme, die infolge
der Regelfunktion übereinstimmend ausgesteuert werden, qualitativ und quantitativ
gleichartig. Der Drifteffekt verändert beispielsweise Sollwert und Istwert um denselben
Betrag, so daß die Regelabweichung unbeeinflußt bleibt. Die Röhrenstufe dient als
Spannungsverstärker mit hohem Eingangswiderstand, während die nachfolgenden Transistorstufen
die benötigte Leistung liefern. Dadurch wird eine leistungsmäßige Belastung des
Sollwertstabilisators vermieden.
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Nun ist es zwar an sich bekannt. an einen Röhrendifferentialverstärker
eine Gegentakttransistorstufe anzuschließen. Hierbei dienen jedoch die Transistoren
als Anodenwiderstände der Röhren. Für die Zwecke der Erfindung ist es dagegen wesentlich,
daß die Röhrensysteme mit festen Anodenwiderständen eine Brückenschaltung bilden,
an deren Diagonalpunkten zwei Transistoren mit Kollektorwiderständen und gemeinsamem
Emitterwiderstand angeschlossen sind. Dadurch wird die Einstellung der optimalen
Arbeitspunkte mit Rücksicht auf die zur Verfügung stehende Masse symmetrische Speisespannung
und die weitere unsymmetrische Verstärkung ermöglicht.
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Zur Vorgabe eines konstanten Sollwertes ist eine mehrstufige Stabilisierschaltung
vorgesehen, die aus magnetischen Grob- und elektronischen Feinstabilisatoren
besteht.
Speisespannung und Heizspannung sind aus Zwischenstufen der Stabilisierschaltung
entnommen, so daß der Aufwand für die Stabilisierung. insbesondere der Speisespannung
der Leistungsstufen relativ niedrig ist. Schwankungen dieser Speisespannung werden
als Störgrößen im Stromregelkreis wirksam und von diesem ohne weiteres mit ausgere-elt.
Die volle Wirkung der Stabilisierschaltung ist daher nur beim Sollwert selbst erforderlich,
der jedoch leistungsmäßig fast unbelastet bleibt. Dadurch wird die Stabilisierung
wesentlich erleichtert.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel
beschrieben, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.
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Der Hallspannungserzeuger wird durch ein Hauplättchen 1 gebildet,
welches mit den Stromzuführunaselektroden 2 und 3 für den Steuerstrom versehen
ist. Die Hauspannung wird an den Elektrodenzuleitungen 4 und 5 abgenommen. Mit Hilfe
eines Regelverstärkers wird der über die Elektroden 2, 3 fließende Steuerstrom auf
einem wählbaren und jeweils einstellbaren Wert mit hoher Genauigkeit konstant gehalten.
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Zur Speisung des Regelverstärkers, welchem der Steuerstrom für den
Hallgenerator entnommen wird, dient ein Netzgerät (. Dem Netztransformator 7 ist
ein der Vorstabilisierung dienender magnetischer Konstanthalter mit den Wicklungen
8, 9 und 1® sowie ein Kondensator 11 vorgeschaltet. Sekundärseitig wist der Netztransformator
7 zunächst eine Wicklung 12 auf, die der Röhrenheizung dient; die Wicklung 13 speist
über einen Gleichrichter 14 die Endstufe des Regelverstärkers. Zur Glättun- dient
eine Drosse115 Lind ein Kondensator 15. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
wird eine Gleichspannung von etwa ,-0 V erzeugt.
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Die Betriebsspannung für den Vorverstärker wird der Wicklung 17 des
Netztransformators 7 entnommen. Hier handelt es sich um eine symmetrische Schaltung,
bei der einmal eine positive und ein andermal eine negative Spannung von je beispielsweise
1 35 V gegen Erde erzeugt wird. Zur Glättun- sind Kondensatoren 13, 19. 20 und 21
sowie Widerstände oder Drosseln.!'- und 23 vorgesehen. Der Stabilisiedienen. Glimmröhren
oder ähnliche Entladungsstrecken 4.°v und 25 unter Vorschaltung von XViders@ äncleil
?6 und 27.
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und Vergleichsspinn1:Iig cti'enn: tut' je eile System einer Dopp:.cltriode :inwirken.
Vom Hallspannungserzeuger wird die am *-id@r st p_d 36 abgegriffene Spannung, welche
dein durch dt s Hauplättchen fließenden Strom proportioaal ist, dem Steuergitter
34 der Entladungsröhre 33 zugeführt.
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Es geht nun darum, unter laufender Überwachung dieser Spannung einen
Vergleich der am Steuergitter 34 vorhandenen Spannung mit der an das Steuergitter
35 gegebenen Spannung durchzuführen. Der Regelverstärker hat die Aufgabe, die Spannungen
in übereinstimmung zu bringen, so daß die am Widerstand 31 eingestellte Spannung
stets eire Maß für den Steuerstrom ist, der das Hallplättchen durchfließt. Demgemäß
ist der Regelverstärker als Nullverstärker ausgebildet.
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Im Kathodenkreis der Röhre 33 liegt gemeinsam für beide Entladungsstrecken
ein Widerstand. 37, während getrennte Anodenwiderstände 38 und 39 vorhanden sind.
Die Röhre 33 ist mit dr nachfolgenden Stufe direkt gekoppelt. Die zweite Stufe enthält
zwei Transistoren 40 und 41 mit Kollektorwiderständen 46 und 47 und gemeinsamem
Emitterwiderstand45. Diese arbeiten auf den Endverstärker mit den Transistoren 42,
43 und 44. Während in der zweiten Stufe eine hohe Spannungsverstärkung erzielt wird,
kommt es bei der Endstufe darauf an, innerhalb eines kleinen Steuerbereiches mit
kleiner Verlustleistung zu arbeiten. Da der Verstärker als Nullverstärker wirksam
ist, können sich Temperatureinflüsse oder andere Unstabilitäten der Transistoren
nicht auf die Genauigkeit des Steuerstromwertes auswirken.