DE1223051B - Anordnung zur Umwandlung kleiner Messgleichspannungen in eine Wechselspannung - Google Patents

Description

• Anordnung zur Umwandlung kleiner Meßgleichspannungen in eine Wechselspannung Die Erfindung betrifft eine Anordnung. zur Umwandlung kleinerMeßgleichspannungen in eine Wechselspannung, bei der die umzuwandelnde Gleichspannung über zwei wechselweise in Gegentakt periodisch steuerbare Widerstände, -die aus einem Halbleitermaterial großer Elektronenbeweglichkeit, z. B. Indium-Arsenid oder Indium-Antimonid, bestehen, das seinen Widerstand unter, dem Einfluß des Feldes einer Steuerspule ändert, einem Transformator zugeführt wird.
• Derartige Anordnungen sind als Starkstromumformer bekannt. Allgemein werden, jedoch auch Anordnungen zur Umwandlung kleiner Gleichspannungen in eine Wechselspannung dazu benutzt, die niedrigen, beispielsweise von einem Thermoelement gelieferten Gleichspannungen in eine Wechselspannung umzuformen, so daß sie in einem Wechselspannungsverstärker.verstärkt werden können, um sie auf AnzeigeiAstrumente oder Regeleinrichtungen usw. wirken zu lassen. Bei den bekannten Anordnungen dieser Art sind als steuerbare Widerstände mechanische Kontakte, Transistoren oder wechselweise belichtete Photowiderstände verwendet worden. Hierbei bereitet es Schwierigkeiten, die Anordnung von Temperatureinflüssen mit geringem Aufwand unabhängig zu machen oder aber, wie im Falle der mechanischen Kontakte und der Photowiderstände, mechanisch bewegte Teile und größere Spannungen sowie die durch Verschleiß elektrischer oder mechanischer Teile hervorgerufenen Veränderungen zu vermeiden. Es gibt ferner Anwendungsfälle, bei denen die bekannten Anordnungen zusätzlichen Aufwand erfordern, um die Frequenz der zu verstärkenden Spannung mit einer weiteren Frequenz zu synchronisieren.
• Die Anwendung von durch ein Magnetfeld steuerbaren Halbleiterwiderständen in den genannten Anordnungen für Meßzwecke bereitet Schwierigkeiten, da die Einflüsse von Fremdfeldern beseitigt werden müssen. Mit der Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine Anordnung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die sich für Meßzwecke eignet, da der Einfluß störender Magnetfelder gering gehalten werden kann.
• Die Erfindung besteht darin, daß der Leiter der magnetfeldabhängigen Widerstände auf einem prismatischen Ferritstück bifilar im Spalt eines Spulenkernes angeordnet ist. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß jedem der magnetfeldabhängigen Widerstände mindestens eine Spule zugeordnet ist, die über je einen Gleichrichter aus einer Wechselstromquelle derart gespeist werden, daß die.Spulen des einen magnetfeldabhängigen Widerstandes jeweils durch die positiven, die des anderen durch die negativen Halbwellen der Wechselspannung erregt werden, wodurch eine zu messende Gleichspannung in eine zur Erregerwechselspannung gleichfrequente Wechselspannung umgesetzt wird. Die Umsetzung der zugeführten Gleichspannung in eine Wechselspannung, deren Frequenz mit der Frequenz der Erregerspannung übereinstimmt, ist für viele Anwendungsfälle besonders vorteilhaft.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die magnetfeldabhängigen Widerstände mit ihren Erregerspulen in einem Gehäuse angeordnet sind und daß die Klemmen, an denen die Meßspannung zugeführt wird, die Anschlußklemmen für die Wechselspannungsquelle sowie die Ausgangsleitungen zur Vermeidung gegenseitiger Beeinflussung räumlich möglichst weit entfern voneinander angeordnet sind.
• Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert.
• F i g.1 zeigt ein Prinzipschaltbild, F i g. 2 ein Schaltungsbeispiel der Erfindung; F i g. 3 zeigt die bifilare Anordnung der Widerstandsleiter; F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform eines magnetisch steuerbaren Widerstandes; F i g. 5 zeigt eine Anordnung zum Umsetzen einer kleinen zu messenden Gleichspannung in eine Wechselspannung in perspektivischer Darstellung.
• In F i g. 1. ist das Prinzip der Anordnung gemäß der Erfindung dargestellt. Die Meßgleichspannung wird an den Klemmen Ei und E2 zugeführt. Mittels des periodisch umgelegten Kontaktes K wird die Meßspannung abwechselnd den Primärspulen P, oder P2 des Transformators T zugeführt, so daß 2n dessen Sekundärspule S eine Wechselspannung erzeugt wird, die den Ausgangsklemmen A1 und A2 zugeleitet wird. An die Ausgangsklemmen A1 und A2 kann ein Wechselspannungsverstärker angeschlossen werden. Das in F i g. 1 dargestellte Schaltungsprinzip ist bekannt.
• Bei dem in F i g. 2 schaltungsmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind an Stelle des in F i g. 1 verwendeten Schaltkontaktes K zwei magnetisch steuerbare Widerstände Hl und H2 aus Halbleitermaterial vorgesehen. Als Halbleitermaterial kommt ein Material großer Elektronenbeweglichkeit, z. B. Indium-Arsenid oder Indium-Antimonid, in Betracht. Die Widerstände H1 und H2 befinden sich im Feld der Spulen F1 und F2, die wechselweise erregt werden, so daß die Meßspannung, die an den Klemmen El und E., zugeführt wird, wechselweise über die Leitungen L1, L2 an den Primärwicklungen P1 und P2 des Transformators T liegt. Die so erzeugte Wechselspannung, deren Amplitude der an den Klemmen Ei und E2 angelegten Meßgleichspannung proportional ist, wird von der Sekundärspule S des Transformators T den Ausgangsklemmen A 1 und A 2 zugeleitet.
• Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Spulen F1 und F2, deren Feld die Halbleiterwiderstände Hl und H2 beeinflußt, über Gleichrichter G1 und G2 aus einer Webselspannungsquelle Q gespeist, die an die Klemmen Bi und B2 angeschlossen ist. Die Gleichrichter G1 und G2 sind .dabei derart gepolt, daß die Spulen F1 =und, F2 abwechselnd mit einer Halbwelle des von der Quelle-Q gelieferten Wechselstromes erregt werden.
• Zur Erregung der Spulen F1 und F2 genügt eine Wechselspannung geringer Höhe, z. B. unter 15 V mit Netzfrequenz: Daher kann die Anordnung gemäß der Erfindung in:=eirifacher Weise in Verbindung mit eigensicheren elektrischen Anlagen verwendet werden. Diese Anordnung kann infolge der zur Erregerwechselspannung gleichfrequenten Umsetzung einer Gleichspannung irreine Wechselspannung in Wechselspannungsservosystemen eingesetzt werden, bei denen ein Zweiphasenmotor mit einer Wicklung am Verstärkerausgang, mit seiner anderen Wicklung direkt an der Netzspannung liegt. Dieser Anwendungsfall liegt vor, wenn ein- Kompensationsschreiber angeschlossen werden soll Der Einfluß von Oberwellen kann dadurch verringert werden, daß die Sekundär-' wicklung S des Transformators T mit Hilfe des Kondensators C auf die Frequenz der Wechselspannungs= quelle Q abgestimmt ist.
• F i g. 3 zeigt als Ausführungsbeispiel den Aufbaueines magnetfeldabhängigen Widerstandes, wie er in F i g. 2 mit H1 und H2 bezeichnet ist. Der aus Halbleitermaterial großer Elektronenbeweglichkeit bestehende Widerstandsleiter L ist schleifenförmig auf einem Träger M aus magnetischem Material, beispielsweise Ferrit, angeordnet und kann durch Aufdampfen, Ätzverfahren od: dgl. hergestellt sein. Jeder Widerstand H besteht aus zwei jeweils auf einem Träger M angebrachten Leitern L, die mit ihren Anschlußdrähten Z so in Reihe geschaltet sind, daß sich eine bifilare Anordnung ergibt. Beide Widerstände sind unter Zwischenlage einer Isolierfolie J od. dgl. gegensinnig übereinander angeordnet.
• Die als Träger der Widerstandsleiter L dienenden Ferritkörper M können, wie aus F i g. 4 ersichtlich, im Spalt des mittleren Schenkels eines magnetischen Mantelkernes U angebracht werden, welcher mit Spulen F bewickelt ist, die das Feld zur Beeinflussung der Widerstandsleiter L (F i g. 3) erzeugen. F i g. 5 zeigt perspektivisch eine Ausführungsform der Erfindung. Auf einer Grundplatte X sind zwei Mantelkerne Ui und U2 gegeneinander versetzt und mit Abstand voneinander befestigt, welche die Erregerspulen F tragen und in deren Luftspalt die Halbleiterwiderstände H angeordnet sind. Die Eingangsklemmen für die Meßgleichspannung sind mit Ei und E2 bezeichnet und an der Oberseite des Gehäuses Y angeordnet, während die Wechselspannung über die Klemmen B1 und B2 von unten her an der Grundplatte X zugeführt wird. Der Transformator (T in F i g. 2) ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel nicht im Gehäuse Y angeordnet.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Anordnung zur Umwandlung kleiner Meßgleichspannungen in eine Wechselspannung; bei der die umzuwandelnde Gleichspannung über zwei wechselweise in Gegentakt periodisch steuer-_ bare Widerstände, die aus einem Halbleitermaterial großer Elektronenbeweglichkeit, z. B. In= dium-Arsenid oder Indium-Antimonid, bestehen, das seinen Widerstand unter dem Einftuß des Feldes einer Steuerspule ändert, einem _ Transformator zugeführt wird, d a d u r c h g e k e n.n -z e i c h n e t, daß der Leiter (L) der magnetfeldabhängigen Widerstände (H1, H2) auf einem prismatischen Ferritstück (M) bifilar im Spalt eines Spulenkerns angeordnet ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1,.dadurcli gekennzeichnet, daß jedem der magnetfeldabhängigen Widerstände (H1, H2) mindestens eine Spule (Fi, F2). zugeordnet ist, die über je einen Gleichrichter (G1, G2) aus einer Wechselstromquelle (Q) derart gespeist werden, daß die Spulen des einen magnetfeldabhängigen Widerstandes (H1) jeweils durch die positiven, die des anderen durch die negativen Halbwellen erregt werden, wodurch eine zu messende Gleichspannung in eine zur Erregerwechselspannung isofrequente Wechselspannung umgesetzt wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,.da= durch gekennzeichnet, daß der Transformator (T) mittels eines der Ausgangswicklungen (S) parallelgeschalteten Kondensators- (C) auf die Grundwelle der Wechselstromquelle (Q) abgestimmt ist.
4. 4. Anordnung nach einem der Anspüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ferritstücke (M) mit den magnetfeldabhängigen Leitern (L) einander zugewandt, jedoch voneinander isoliert einen magnetfeldabhängigen Widerstand (H) bilden, der im Spalt eines magnetischen Kreises angeordnet ist, welcher durch mit Halbwellenstrom gespeiste Spulen (F) erregt wird (F i g. 3).
5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspulen (F) auf einem Mantelkern (U) angeordnet sind, dessen Mittelschenkel einen Spalt besitzt, in dem sich der magnetfeldabhängige Widerstand (H) befindet (F i g. 4).
6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne (Ui, U2) der Erregerspulen (F) für die magnetfeldabhängigen .Widerstände (H) derart zueinander angeordnet sind, daß die gegenseitige Beeinflussung möglichst gering ist (F i g. 5).
7. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfeldabhängigen Widerstände (H) mit ihren Erregerspulen (F) in einem Gehäuse (Y) angeordnet sind und daß die Klemmen (Ei, E2), an denen die Meßspannung zugeführt wird, von den Anschlußklemmen für die Wechselspannungsquelle (Bi, B2) zur Vermeidung gegenseitiger Beeinflussung räumlich möglichst weit entfernt voneinander angeordnet sind (F i g. 5). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften. Nr. 1032 342, 1065080.