DE1158565B

DE1158565B - Circuit arrangement for displaying the switching status, in particular of signaling devices using a transfluxor

Info

Publication number: DE1158565B
Application number: DET21434A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Eugen Schaefer
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1962-01-17
Filing date: 1962-01-17
Publication date: 1963-12-05

Description

Schaltungsanordnung zur Anzeige des Schaltzustandes, insbesondere von Signalvorrichtungen unter Verwendung eines Transfluxors Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Anzeige des Schaltzustandes insbesondere von Signalvorrichtungen unter Verwendung eines Transfluxors, bei der der Magnetfluß des Transfluxors eine große Steuerwirkung auf den in der Anzeigevorrichtung fließenden Strom ausübt.Circuit arrangement for displaying the switching state, in particular of signaling devices using a transfluxor The invention relates to a circuit arrangement for displaying the switching state, in particular of signaling devices using a transfluxor in which the magnetic flux of the transfluxor has a has a great control effect on the current flowing in the display device.

In der Signaltechnik besteht häufig die Aufgabe, mittels elektrischer Impulse Signalvorrichtungen zu betätigen. Beispielsweise ist es in Fernüberwachungseinrichtungen erforderlich, Kontrollampen bleibend ein- und auszuschalten. Dieses kann in bekannter Weise durch Relais in Selbsthalteschaltung, wobei Relaiskontakte die Kontrollampen an eine Speisebatterie anschalten, durchgeführt werden.In signaling technology there is often the task of using electrical Impulse signaling devices to operate. For example, it is in remote monitoring facilities required to switch control lamps on and off permanently. This can be known in Way by relays in self-holding circuit, with relay contacts the control lamps to a supply battery.

Es ist auch bekannt, ein Schaltelement mit einer rechteckförmigen Charakteristik und zwei stabilen Zuständen, beispielsweise einen Magnetschaltkern mit Primär- und Sekundärwicklung oder einen ferroelektrischen Kristall, so mit einer Elektrode einer Kippschaltung zu verbinden, daß das Schaltelement bei dem einen Sättigungszustand dieser Elektrode in den Sättigungsbereich seiner Charakteristik gebracht wird, wodurch eine in Serie mit dem Element liegende Wechselspannungsquelle einen nennenswerten Strom durch den Anzeigekreis treiben kann und dabei eine Anzeigelampe zum Aufleuchten bringt.It is also known a switching element with a rectangular Characteristic and two stable states, for example a magnetic switch core with primary and secondary winding or a ferroelectric crystal, so with one To connect electrode of a flip-flop that the switching element in the one Saturation state of this electrode in the saturation range of its characteristics is brought, whereby an alternating voltage source lying in series with the element can drive an appreciable current through the display circuit and thereby an indicator lamp lights up.

Abgesehen davon, daß diese bekannten Einrichtungen einen verhältnismäßig großen Aufwand benötigen, können sie häufig nicht benutzt werden, weil sie bei Stromunterbrechung den eingespeicherten Informationswert verlieren.Apart from the fact that these known facilities are a proportionate require great effort, they can often not be used because they are in the event of a power failure lose the stored information value.

In dem letztlich bekanntgewordenen Transfluxorelement kann durch impulsförmige Magnetisierungen verschiedener Richtungen über eine oder zwei Magnetisierungswicklungen die Übertragung von Wechselstromenergie zwischen zwei weiteren Wicklungen, die galvanisch von den Magnetisierungswicklungen völlig getrennt sind, blockiert oder geöffnet werden. Da die Umschaltung zwischen diesen beiden Zuständen lediglich durch impulsförmige Magnetisierungen bewirkt wird, kann ein eingespeicherter Informationswert durch Unterbrechung der Betriebsspannungen nicht beeinflußt werden.In the transfluxor element, which has finally become known, pulse-shaped Magnetization in different directions via one or two magnetization windings the transfer of alternating current energy between two other windings, which are galvanic are completely separated from the magnetizing windings, blocked or opened will. Since switching between these two states is only possible by means of pulsed Magnetization is caused, a stored information value can through Interruption of the operating voltages cannot be influenced.

Es handelt sich bei diesem Transfluxorelement bekanntlich dabei um einen plattenförmigen Kern aus magnetischem Material mit rechteckförmiger Hysteresisschleife, mit zwei oder mehr exzentrischen Löchern unterschiedlicher Größe und mit mehreren Wicklungen, wie er z. B. in Fig.1 dargestellt ist. Die am großen Loch angebrachten Wicklungen W 1 und W2, Blockier- bzw. Einstellwicklung genannt, dienen zur Erzeugung eines magnetischen Steuerflusses, der für die Möglichkeit einer elektrischen Energieübertragung zwischen den Wicklungen W 3 und W 4 des kleinen Loches, des übertragerloches, maßgeblich ist. Schickt man z. B. durch die Blockierwicklung W 1 die Erregung h.Wi-HO.Da.n, wobei w1 die Windungszahl von W1, Ho der Schwellwert für irreversible Wandverschiebungen und Da der äußere Kerndurchmesser ist, so wird der Kern um das große Loch herum magnetisch, z. B. im Uhrzeigersinn, gesättigt (Fig. 2 a). Dann ist der übertragerkreis mit seinen Wicklungen W 3 und W 4 blockiert, es kann wegen der, vom kleinen Loch aus gesehen, magnetischen Sättigung in entgegengesetzten Richtungen nur ein kleiner Störfluß erreicht werden, der sich aus der Neigung der nahezu waagerecht verlaufenden Äste der Hysteresisschleife des Kernmaterials ergibt. Dadurch ist die Übertragung zwischen W 3 und W 4 nahezu gesperrt.This Transfluxorelement is known to be a plate-shaped core made of magnetic material with a rectangular hysteresis loop, with two or more eccentric holes of different sizes and with several windings, as it is, for. B. is shown in Fig.1. The windings W 1 and W2 attached to the large hole, called blocking or setting windings, are used to generate a magnetic control flux which is decisive for the possibility of electrical energy transfer between windings W 3 and W 4 of the small hole, the transfer hole. If you send z. B. through the blocking winding W 1 the excitation h.Wi-HO.Da.n, where w1 is the number of turns of W1, Ho is the threshold value for irreversible wall displacements and since the outer core diameter is, the core around the large hole becomes magnetic, z. B. clockwise, saturated (Fig. 2 a). Then the transformer circuit with its windings W 3 and W 4 is blocked, because of the magnetic saturation seen from the small hole in opposite directions, only a small interference flux can be achieved, which results from the inclination of the almost horizontal branches of the hysteresis loop of the Nuclear material results. As a result, the transmission between W 3 and W 4 is almost blocked.

Eine Gegenerregung durch die Einstellwicklung W 2 mit der Größe magnetisiert den Randbezirk um das große Loch herum in die Gegenuhrzeigerrichtung um (Fig. 2b). Damit wird der magnetische Bezirk um das kleine Loch mit dem Innendurchmesser di wieder in die Lage versetzt, durch eine Erregung über W 3 umgeklappt zu werden, wodurch an der Wicklung W 4 ein Lesesignal entsteht.A counter-excitation by the setting winding W 2 with the size magnetizes the peripheral area around the large hole in the counterclockwise direction (Fig. 2b). In this way, the magnetic area around the small hole with the inner diameter di is again put in a position to be flipped over by excitation via W 3, as a result of which a read signal is generated at the winding W 4.

Transfluxoren üblicher Abmesungen - z. B. Da = 5,5 mm, Di = 2 mm, di = 0,5 mm und Dicke h = 1 mm - liefern jedoch nur eine kleine Lesespannung von etwa 50 mV/Wdg., und die entnehmbare gesteuerte Leistung beträgt nur einige Milliwatt. Es ist beispielsweise unmöglich, eine kleine Glühlampe 24 V/50 mA direkt über die übertragerwicklung W 3 und W 4 aus einer Wechselstromquelle zu betreiben.Transfluxors of usual dimensions - e.g. B. Da = 5.5 mm, Di = 2 mm, di = 0.5 mm and thickness h = 1 mm - but only deliver a small read voltage of about 50 mV / turn, and the controllable power that can be drawn is only a few milliwatts . For example, it is impossible to operate a small 24 V / 50 mA incandescent lamp directly from an alternating current source via the transformer winding W 3 and W 4.

Die Erfindung besteht darin, daß eine um einen übertragerlochschenkel des Transfluxors angebrachte Wicklung in an sich bekannter Weise in Reihe mit der Anzeigevorrichtung und einem Wechselstromgenerator geschaltet ist, und daß die Frequenz des Wechselstromgenerators so gewählt wird, daß die Periodendauer wenigstens doppelt, höchstens aber viermal so lang ist wie die Schaltzeit des Materials des Transfluxorkernes.The invention consists in that one around a transfer hole leg of the transfluxor attached winding in a known manner in series with the Display device and an alternator is connected, and that the frequency of the alternator is chosen so that the period is at least twice, but is at most four times as long as the switching time of the material of the transfluxor core.

In Fig.3 ist ein Beispiel einer Schaltanordnung nach der Erfindung dargestellt. Im Steuerloch des Transistors K befinden sich in üblicher Weise die Steuerwicklungen W 1 und W2, während im übertragerloch die einzige Wicklung W 5 vorhanden ist, die in den aus Generator G und Verbraucherlampe La bestehenden Anzeigekreis geschaltet ist. Ist der Transfluxor durch einen Blockierungspuls durch die Wicklung W 1 gesperrt, so kann .der Kern in der Wicklung 5 keine nennenswerte Gegenspannung auf Grund des durch diese Wicklung fließenden Stromes erzeugen. Die Spule bietet daher im wesentlichen nur ihren ohmschen Widerstand, so daß die Lampe La leuchtet. Nach dem Einstellpuls über die Wicklung W2 kann jedoch der Verbraucherstrom den Magnetfluß im Bezirk des übertragerloches umklappen, so entsteht an der Wicklung W 5 eine induktive Gegenspannung, die den Strom so weit verringert, daß die Lampe verlischt.An example of a switching arrangement according to the invention is shown in FIG. The control windings W 1 and W2 are usually located in the control hole of the transistor K, while the only winding W 5, which is connected to the display circuit consisting of generator G and consumer lamp La, is present in the transfer hole. If the transfluxor is blocked by a blocking pulse through the winding W 1, the core in the winding 5 cannot generate any significant counter-voltage due to the current flowing through this winding. The coil therefore essentially only offers its ohmic resistance, so that the lamp La lights up. After the setting pulse via the winding W2, however, the consumer current can reverse the magnetic flux in the area of the transformer hole, so an inductive counter-voltage arises on the winding W5, which reduces the current so much that the lamp goes out.

Wie eingangs erwähnt, besitzt das Kernmaterial des Transfluxors eine nahezu rechteckförmige Hysteresisschleife. Beim Durchlaufen der beinahe waagerechten Äste dieser Schleife liefert bekanntlich der Kern, abgesehen von einer kleinen Störspannung, keine Gegenspannung, die Wicklung besitzt daher nur einen kleinen induktiven Widerstand. Erst beim Durchlaufen der steilen Äste bildet der Kern eine entsprechend größere Induktivität, die den Strom vermindert. Soll also der Einstellpuls durch die Wicklung W 2 eine möglichst weitgehende Sperrung des Verbraucherstromes bewirken, so ist es erforderlich, daß die durch den Verbraucherstrom erzeugte Erregung vorwiegend nur die steilen Äste durchläuft. Dieses ist offenbar dann der Fall, wenn Generatorfrequenz und Schaltzeit des Kernmaterials im richtigen Verhältnis zueinander stehen.As mentioned at the beginning, the core material of the transfluxor has a almost rectangular hysteresis loop. When going through the almost horizontal As is well known, branches of this loop are provided by the core, apart from a small interference voltage, no counter voltage, so the winding has only a small inductive resistance. Only when passing through the steep branches does the core form a correspondingly larger one Inductance that reduces the current. So should the setting pulse through the winding W 2 cause the most extensive possible blocking of the consumer flow, so is it required that the excitation generated by the consumer current predominate only goes through the steep branches. This is obviously the case when generator frequency and switching time of the core material are in the correct relationship to one another.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß gute Sperrwirkung erzielt wird, wenn die Periode T des Wechselstromes zwei- bis viermal so lang ist wie die Schaltzeit ts des Kernmaterials. Weist also ein bestimmtes Kernmaterial beispielsweise eine Schaltzeit t, = 2 [,s auf, so dürfte eine Generatorfrequenz von 125 bis 250 kHz geeignet für ein gutes Schaltverhältnis der Anordnung sein. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, daß eine größere Leistung gesteuert werden kann, obwohl der vorher genannte Wert von 50 mV/Wdg. bei der oben bezeichneten Transfluxorgröße als Sperrspannung nicht überschritten wird. Bei den erwähnten Kernabmessungen ergeben sich trotz der erfinderischen Maßnahmen meist große Windungszahlen. Man kann durch übereinanderschichten von gleichen Kernplatten die erforderliche Windungszahl proportional zur Plattenzahl verringern. Die übereinanderschichtung vieler dünner Platten ist vorteilhafter als die Vergrößerung von Da und Di, weil durch letztere Maßnahme die für die Steuerung notwendige Amperewindungszahl steigen würde. Andererseits ist auch die Verwendung von dicken Einzelplatten nicht möglich, weil bei dicken Platten die Gefahr der Bildung von Haarrissen im Ferrit beim Sintern steigt.From Fig. 4 it can be seen that a good blocking effect is achieved if the period T of the alternating current is two to four times as long as the switching time ts of the core material. If, for example, a certain core material has a switching time t, = 2 [, s, then a generator frequency of 125 to 250 kHz should be suitable for a good switching ratio of the arrangement. The advantage of the arrangement according to the invention is that a greater power can be controlled, although the aforementioned value of 50 mV / Wdg. is not exceeded in the case of the transfluxor variable referred to above as the reverse voltage. In spite of the inventive measures, the core dimensions mentioned usually result in a large number of turns. By stacking the same core plates on top of one another, the required number of turns can be reduced proportionally to the number of plates. Layering many thin plates on top of one another is more advantageous than increasing Da and Di, because the latter measure would increase the number of ampere-turns required for control. On the other hand, the use of thick individual plates is not possible either, because with thick plates the risk of hairline cracks forming in the ferrite increases during sintering.

Bei Überwachungsanlagen mit vielen Kontrolllampen würde die unter Umständen benötigte Sinusgeneratorleistung unvorteilhaft groß werden. Diesem Nachteil kann man dadurch begegnen, daß man mittels eines Schalttransistors einem Gleichstromnetz eine Rechteckwellenspannung zur Speisung der Lampenkreise entnimmt. Die auf diese Weise entstehenden steilen Flanken der Rechteckwellenspannung werden jedoch zweckmäßigerweise einer oberen Frequenzbandbeschneidung unterworfen, um das Schaltverhältnis der Transfluxorwicklung nicht zu verschlechtern.In the case of surveillance systems with many control lamps, the under Circumstances required sine wave generator power disadvantageously large. This disadvantage can be countered by connecting a direct current network by means of a switching transistor takes a square wave voltage to power the lamp circuits. The on this However, the steep flanks of the square wave voltage that arise in this way are expedient subjected to an upper frequency band clipping in order to reduce the switching ratio of the transfluxor winding not to deteriorate.

In Fig. 5 ist die Schaltung einer überwachungsanlage dargestellt, die in mehreren Anzeigekreisen den umschaltbaren induktiven Widerstand nach der Erfindung verwendet. Die notwendige Leistung für die Anzeigelampen wird aus .dem Gleichstromnetz entnommen. Es ist ein gemeinsamer Multivibrator Mu vorgesehen, der für jeden oder jeweils mehrere Lampenkreise einen Transistor Tr umschaltet, so daß der Gleichstrom in Rechteckimpulse umgewandelt wird. Die Siebglieder Sb beseitigen die hohen Frequenzkomponenten, so daß das gute Schaltverhältnis wie bei Sinuswellenansteuerung erhalten bleibt.In Fig. 5 the circuit of a monitoring system is shown, the switchable inductive resistance according to the in several display circuits Invention used. The power required for the indicator lamps is derived from .dem Taken from the direct current network. A common multivibrator Mu is provided that switches a transistor Tr for each or several lamp circuits, so that the direct current is converted into square-wave pulses. Eliminate the sieve members Sb the high frequency components, so that the good switching ratio as with sine wave control preserved.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Circuit arrangement for displaying the switching state, in particular of signaling devices using a transfluxor, in which the magnetic flux of the transfluxor exerts a great control effect on the current flowing in the display device, characterized in that one is attached to a transformer hole leg of the transfluxor (K) Winding (W5) is connected in a known manner in series with the display device (La) and an alternating current generator (G) and that the frequency of the alternating current generator (G) is chosen so that the period (T) is at least twice, but at most four times is as long as the switching time (t,) of the material of the transfluxor core (K).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that to increase the switchable power several plate-shaped transfluxors of the same dimensions are stacked one on top of the other will.

3. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the controlled consumer circuit is fed from a direct current source which is converted into a square-wave pulse generator by transistors (Tr) controlled by a multivibrator (Mu), with downstream filter elements (Sb) cutting the frequency band for maintenance of the switching ratio as with sine generator control. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1044168.