DE1120584B - Anordnung zum Erzeugen von ueber lange Zeitraeume hochstabilen Steuerstroemen fuer Hallmesssonden - Google Patents

Anordnung zum Erzeugen von ueber lange Zeitraeume hochstabilen Steuerstroemen fuer Hallmesssonden

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DE1120584B
DE1120584B DES58616A DES0058616A DE1120584B DE 1120584 B DE1120584 B DE 1120584B DE S58616 A DES58616 A DE S58616A DE S0058616 A DES0058616 A DE S0058616A DE 1120584 B DE1120584 B DE 1120584B
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Germany
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long periods
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Pending
Application number
DES58616A
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English (en)
Inventor
Dipl-Phys Walter Engel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 'fit H.". z.:e einer «-elte:-en S:abi_ISatorröhre @,;@. die :-ibcr d2nM'id;rstürd'9 1n dz----. pc:itven Pol der Vorgelegt Vorgelegt 1:@. S@S@ä_(1 ein '%Pr-Lul.^,hS-11QriI1_ 1 gebildet vrcbei durch die Vv'lderstände3"3k, 31 (ml 32 c he ii:ilcrlialb .gewisser Grenzen veränderliche @'c r _v1Cl:_;Sp:'i'.?i:"`T ;lre`T?'if@!1 werden kn im.. Die mit zwei Entladungsstrecken ist #n @;necll'@sser., daß Meßsp-;lnnurg 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH. Anordnung zum Erzeugen von über lange Zeiträume hochstabilen Steuerströmen für Hallmeßsonden mittels eines Regelverstärkers, insbesondere zur Gleichstrommessung, dadurch gekennzeichnet, daß Soll- und Ist-wert in Form von Spannungen gegen Masse je einem Steuergitter (34, 35) einer Doppeltriode mit Anodenwiderständen (38, 39) zugeführt sind, die als an sich bekannte Brückenschaltung über einen gemeinsamen Kathodenwiderstand (37) an einer mehrfach stabilisierten. massesymmetrischen Speisespannung liegen, daß an dieselbe Speisespannung über einen gemeinsamen Emitterwiderstand (4'5) zwei Transistoren (4Q, 41) mit je einem Kollektorwiderstand (46, 47) angeschlossen sind. deren Basiselektroden mit den Diagonalpunkten der Brückenschaltung verbunden sind, und daß die Stehspan :unQ zwischep nasse und einer Kollektorelektrode abgenotnmen und über einen an sich bekali-@ten, unsymmetrischen, mehrstufigen Transistor-Leistungsverstärker (42, 43, 4.4) geführt ist, der den Steuerstrom für die Hallmeßsonde lief=et. In Betracht gezogene Druckschriften: Belgische Patentschrift Nr. 531370:, »ETZ-A«, 7 7. Jahrgang (1956), S. .187 bis 490; »Radio & Television@News<;, 1953, Dezember, S. 82, 83 und 148 bis 151.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE531370A (de) * 1953-08-24 1957-11-22

Patent Citations (1)

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BE531370A (de) * 1953-08-24 1957-11-22

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