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Magnetkernschalter Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetkernschalter
mit einem Kern aus magnetischem Material mit rechteckiger Hystereseschleife und
mit einem elektronischen Verstärkerelement, dessen Ausgang und dessen Eingang mit
auf dem Kern angebrachten Wicklungen verbunden sind und bei dem, nachdem der Kein
durch einen Aktivierungsimpuls in einen bestimmten Remanenzzustand gesetzt ist,
ein Auslöseimpuls mit umgekehrter magnetischer Wirkung derartige Spannungen in die
Wicklungen induziert, daß das Verstärkerelement in den stromleitenden Zustand geführt
wird und von dem Ausgang nach dem-Eingang des Verstärkerelementes eine positive
Rückkopplungsspannung rückgeführt wird, welche das Verstärkerelement so lange leitend
hält, bis der Kern in umgekehrter Richtung gesättigt ist.
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Solche Schaltungen finden z. B. bei linearen Zählschaltungen, Schieberegistern,
Verteilungsschaltungen und logischen Schaltungen zum Durchführen arithmetischer
Operationen Verwendung.
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Bei einer solchen bekannten Magnetkernschaltung leitet der zu regenerierende
Impuls, nachdem die Schaltung in den erforderlichen bestimmten Zustand versetzt
ist, seine Regenerierung selbst ein, die hinsichtlich Dauer und Form von der Bemessung
der Schaltung abhängig ist. Die Dauer des von der Schaltung regenerierten Impulses
ist somit eine von der Schaltung bestimmte Größe.
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Die Erfindung bezweckt, eine Schaltung der eingangs angegebenen Art
zu schaffen, bei der die Dauer des regenerierten Impulses beliebig einstellbar ist,
d. h. daß mit der gleichsam monostabil arbeitenden Impulsregenerierung bistabil
gearbeitet werden kann.
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Der Magnetkemschalter nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß das elektronische Verstärkerelement mit einem zweiten elektronischen Verstärkerelement
zu einer Schaltung vereinigt ist, welche zwei stabile Zustände aufweist, und, nachdem
das erste elektronische Verstärkerelement in den stromleitenden Zustand geführt
ist, dieser Zustand nach Sättigung des Kernes stabil erhalten bleibt, bis das erste
Verstärkerelement durch einen Rückstellimpuls in den nicht stromleitenden stabilen
Zustand rückgeführt wird.
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Gemäß der Erfindung ist es nun auf einfache Weise möglich, einen Magnetkernschalter
mit Impulsregenerierung zu schaffen, bei dem das elektronische Verstärkerelement
ein Transistor eines bestimmten Leitungstyps ist, der den beabsichtigten Zweck erfüllt
und im Ruhezustand, d. h. im Zustand zwischen zwei Regenerationszyklen, keinen
Speisestrom verbraucht. Diese Schaltung ist gemäß Weiterbildung der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß das zweite elektronischeVerstärkerelement ein Transistor von
entgegengesetztem Leitungstyp ist.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten
Beispiele näher erläutert. F i g. 1 zeigt eine bekannte Impulsregenerierschaltung;
F i g. 2 zeigt ein Beispiel einer Schaltung nach der Erfindung, während F
i g. 3 eine bevorzugte Ausführungsform einer Schaltung nach der Erfindung
darstellt.
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In den Figuren sind einander entsprechende Schaltungselemente mit
den gleichen Bezugsziffem bezeichnet.
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In F i g. 1 bezeichnet 1 einen Kein aus magnetischem
Material mit rechteckiger Hystereseschleife. Der Kein ist mit Wicklungen 2 bis
5 versehen. Ein Punkt gibt das Ende jeder Wicklung an, das bei einer positiven
Kraftflußänderung des Kerns positiv in bezug auf das andere Ende ist. Eine Impulsquelle
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kann der Wicklung 2 Aktivierungsimpulse zuführen, um den Kein in den positiven
Remanenzzustand zu
bringen. Die während dieses Umklappvorganges
des Remanenzzustandes in den anderen Wicklungen induzierten Spannungen sind positiv,
so daß die Spannung der mit der Wicklung 4 verbundenen Basis 7 des Transistors
8 in bezug auf den mit Erde verbundenen Emitter 9 erhöht wird und
der Transistor nicht leitend bleibt. Der Kollektor 10 ist über die Wicklung
5 und einen Belastungswiderstand 11 mit der Minusklemme einer nicht
dargestellten Speisequelle verbunden. Der Strom durch den Transistor 8 in
leitendem Zustand fließt vom Emitter 9 zum Kollektor 10 und über die
Wicklung 5 und den Widerstand 11 zur Speisequelle. Der Kollektorstrom
wirkt über die Wicklung 5 magnetisch auf den Kein 1 ein und magnetisiert
ihn im negativen Sinne.
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Beim Umklappen der Remanenz aus dem positiven Zustand in den negativen
Zustand sind die in den Wicklungen 2 bis 5 induzierten Spannungen negativ.
Die Basis des Transistors 8 ist gleichfalls negativ in bezug auf den Emitter,
weil die in der Wicklung 4 induzierte Spannung im Absolutwert größer als die an
das andere Ende der Wicklung 4 angelegte geringe positive Vorspannung ist. Der Transistor
8 ist dann im leitenden Zustand, und der Kollektorstrom magnetisiert den
Kern in negativem Sinne. Die Schaltung ist auf bekannte Weise so bemessen, daß der
Kollektorstrom unter der Steuerung der in der Wicklung 4 induzierten negativen Spannung
aufrechterhalten bleibt, bis der Kein im negativen Sinne gesättigt ist und die in
der Wicklung 4 induzierte Spannung verschwindet. Unter der Steuerung der positiven
Vorspannung in Reihe mit der Wicklung 4 geht der Transistor dann in den nicht leitenden
Zustand über, während der Kollektorstrom zu fließen aufhört. Der Kein befindet sich
jetzt im negativen Remanenzzustand. Die Umklappzeit des Remanenzzustandes der Kernes
wird von der Spannung bestimmt, die über einer Wicklung des Kernes auftreten kann.
In der geschilderten Schaltung ist die Spannung über der Wicklung 4 während des
Umklappvorganges praktisch konstant, so daß die Dauer des regenerierten Impulses
vom Wert dieser Spannung bestimmt wird. Im allgemeinen wird die Dauer des Regenerationszyklus
von den Elementen der Schaltung, z. B. dem Transistor, dem Kein, der Windungszahl
der Wicklungen usw., bestimmt.
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Eine Impulsquelle 12 führt der Wicklung 3 Auslöseimpulse zu,
welche die Ummagnetisierung des Kernes einleiten. Diese Impulse, deren Dauer im
allgemeinen kürzer als die Dauer des Regenerationszyklus ist, magnetisieren den
Kein im negativen Sinne. Befindet sich der Kein im negativen Remanenzzustand, so
ist die von einem Impuls der Quelle 12 herbeigeführte Kraftflußänderung nur gering,
weil der Kraftfluß den praktisch flach verlaufenden Sättigungszweig der Hystereseschleife
durchläuft. Die in der Wicklung 4 induzierte Spannung ist in diesem Fall zu gering,
um den Zustand des Transistors 8 zu ändern. Tritt ein Impuls der Quelle 12
auf, nachdem der Kein von einem Aktivierungsimpuls der Quelle 6 in den positiven
Remanenzzustand versetzt ist, so durchläuft der Kraftfluß nach dem Knick den steilen
Teil der Hystereseschleife, und es tritt eine große Änderung des Kraftflusses auf.
Die in den Wicklungen 2 bis 5
induzierten Spannungen sind negativ, während
die in der Wicklung 4 induzierte Spannung im Absolutwert größer als die angelegte
Vorspannung ist. Der Transistor wird leitend und erzeugt in der vorstehend beschriebenen
Weise einen Impuls bestimmter Dauer. F i g. 2 stellt ein Beispiel einer Schaltung
nach der Erfindung dar, bei dem der Transistor 8 nach Ablauf des Regenerationszyklus
im leitenden Zustand bleibt, bis ein Rückstellimpuls aus der Impulsquelle
13 ihn in den nichtleitenden Zustand versetzt. Die Schaltung enthält einen
zweiten Transistor 14, dessen Basis und Kollektor über Widerstände 15 und
16 auf die Weise einer bistabilen Schaltung mit dem Kollektorkreis bzw. der
Basis des Transistors 8 verbunden sind. Im Ruhezustand der Schaltung,
d. h. im Zustand zwischen zwei Regenerationszyklen, ist der Transistor 14
im leitenden Zustand, während der Transistor 8 nicht leitend ist.
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Die Wirkungsweise der Schaltung wird im folgenden beschrieben. Der
erste Auslöseimpuls aus der Quelle 12, der auftritt, nachdem der Kein
1 von einem Aktivierungsimpuls aus der Quelle 6 in den positiven Remanenzzustand
gebracht ist, erzeugt auf die bereits beschriebene Weise eine derart negative Spannung
an der Basis, daß der Transistor 8 leitend wird. Hierdurch steigt das Potential
des Verbindungspunktes des Widerstandes 11- und der Wicklung 5 an.
Dieser Potentialanstieg wirkt über den Spannungsteiler 15
bis 17 auf
die Basis des Transistors 14 ein. Der den Transistor 14 durchfließende Strom nimmt
ab. Infolgedessen steigt einerseits das Potential des gemeinsamen Emitterabschluß,
der über den Widerstand 18 mit Erde verbunden ist, und sinkt andererseits
das Potential des Kollektors des Transistors 14, der über den Widerstand
19 mit der Minusklemme der Speisequelle verbunden ist. Dieser Potentialabfall
wirkt über den Spannungsteiler 16 bis 20 auf die Basis des Transistors
8 ein und unterstützt dabei die Wirkung der negativen Spannung der Wicklung
4. Sobald der Kraftfluß des Kernes unter der Steuerung des Kollektorstromes des
Transistors 8 den flach verlaufenden negativen Sättigungszweig der Hystereseschleife
erreicht hat, verschwindet die in der Wicklun- 4 induzierte Spannung. Der Transistor
14 ist inzwischen in den nicht leitenden Zustand übergegangen, wodurch die der Basis
des Transistors 8 über den Spannungsteiler 19, 16, 20 zugeführte negative
Spannung groß genug ist, um den Transistor 8 im leitenden Zustand zu halten.
Der Kraftfluß des Kernes bleibt in einem Punkt des negativen Sättigungszweiges der
Hystereseschleife aufrechterhalten. In Reihe mit der Wicklung 4 liegt eine Diode
21, die von der negativen Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände
16
und 20 im nichtleitenden Zustand gehalten wird, um die positive Vorspannung
von der Basis zu trennen.
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An der Basis des Transistors 8 liegt eine Quelle
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von Rückstellimpulsen. Ein Impuls aus dieser Quelle kann das Potential
der Basis zeitweilig erhöhen, wodurch der Transistor 8 in den nicht leitenden
Zustand übergeht und der Transistor 14 leitend wird. Der Transistor 14 hält den
Transistor 8 im nicht leitenden Zustand. Ein Impuls der Quelle 12 kann den
nächsten Regenerationszyklus einleiten, nachdem ein Impuls aus der Quelle
6 den Kein in den positiven Remanenzzustand gebracht hat.
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F i g. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltung
nach der Erfindung, bei der beide Transistoren im Ruhezustand der Schaltung nicht
leitend sind. Bei dieser Schaltung ist dem Transistor 8 ein zweiter Transistor
22 vom entgegengesetzten Leitungstyp zugesetzt. Im dargestellten Beispiel ist der
Transistor 8 vom p-n-p-Leitungstyp und der Transistor 22 vom n-p-n-Leitungstyp.
Der Emitter des
Transistors 22 ist mit der Minusklemme der Speisequelle
und der Kollektor über den Widerstand 23 mit der Plusklemme einer zweiten
nicht dargestellten Speisequelle verbunden. Die Rückkopplung des Transistors
8 auf den Transistor 22 und umgekehrt erfolgt über die Widerstände
15 und 16 auf ähnliche Weise wie in F i g. 2. Die Wirkungsweise
der Schaltung ist weiter folgende. Wenn der Kein im positiven Remanenzzustand ist,
leitet der erste Auslöseimpuls der Quelle 12 den Regenerationszyklus ein. Infolge
der Tatsache, daß der Transistor 8 leitend wird, nimmt das Potential des
Verbindungspunktes des Belastungswiderstandes 11 und der Wicklung
5 zu, während auch das Potential der über den Widerstand 15 mit dem
Verbindungspunkt verbundenen Basis des Transistors 22 zunimmt. Infolgedessen wird
der Transistor 22 leitend. Die Abnahme des Potentials des Kollektors des Transistors
22 wirkt über den Widerstand 16 auf die Basis des Transistors 8 ein
und unterstützt dabei die Wirkung der in der Wicklung 4 induzierten negativen Spannung.
Nachdem der Kraftfluß im Kern den negativen Sättigungszweig der Hystereseschleife
erreicht hat, verschwindet die in der Wicklung 4 induzierte Spannung, und es ist
das über den Widerstand 16 zugeführte negative Potential wirksam, um den
Transistor 8 im leitenden Zustand zu halten. In diesem Zustand ist die Diode
21 wieder gesperrt. Der Transistor 8 hält seinerseits über den Widerstand
15 den Transistor 22 im leitenden Zustand. Die Schaltung läßt sich unter
der Steuerung eines von der Quelle 13 der Basis des Transistors
8
zugeführten Impulses auf ähnliche Weise wie in F i g. 2 in den Ruhezustand
bringen.
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Die Dauer des Regenerationszyklus der Schaltung nach der Erfindung
ist mittels des beliebig einstellbaren Zeitintervalls zwischen dem Auftreten eines
Impulses aus der Quelle 12 und dem Auftreten eines Rückstellimpulses aus der Quelle
13 einstellbar.