DE1245154B

DE1245154B - Circuit arrangement for Hall generators

Info

Publication number: DE1245154B
Application number: DE1956S0047826
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Hartel; Dr Friedrich Kuhrt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-03-07
Filing date: 1956-03-07
Publication date: 1967-07-20

Description

Schaltungsanordnung für Hallgeneratoren Im Hauptpatent ist eine Schaltungsanordnung für Hallgeneratoren beschrieben, bei denen die von einem Hallgenerator erzeugte Hallspannung durch Rückkopplung im Sinne einer Verstärkung der Felderregung vergrößert wird. Zu diesem Zweck ist an einem Hallgenerator ein weiteres Hallelektrodenpaar vorgesehen, das entweder an dem schon vorhandenen Haugenerator parallel zu dessen Hallelektrodenpaar angebracht ist oder aber für sich an einem zweiten Hallgenerator, der vom Steuerstrom (is) in Reihe zu dem schon vorhandenen Hallgenerator durchflossen wird. Dieses zusätzliche Hallelektrodenpaar ist an eine die Felderregung verstärkende zusätzliche Feldspule angeschlossen.Circuit arrangement for Hall generators The main patent includes a circuit arrangement for Hall generators described in which the generated by a Hall generator Hall voltage increased by feedback in the sense of an amplification of the field excitation will. For this purpose there is a further pair of Hall electrodes on a Hall generator provided that either on the already existing Haugenerator parallel to it A pair of Hall electrodes is attached or a second Hall generator by itself, which the control current (is) flows through in series with the existing Hall generator will. This additional pair of Hall electrodes is connected to a field excitation amplifying additional field coil connected.

Diese Schaltungsanordnung für Hallgeneratoren eignet sich gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung als Integrationsglied, insbesondere für magnetische und elektrische Regelkreise, indem die zusätzliche Feldspule und der Steuerstrom (1s) so dimensioniert sind, daß die kritische Mitkopplung gerade noch unterschritten ist, und indem die zu integrierende Eingangsgröße als elektrische Größe (Strom, Spannung) der das magnetische Feld des Hallgenerators erzeugenden Spule zugeführt und deren Integral über die Zeit als Spannung von den Hallelektroden abnehmbar ist.This circuit arrangement for Hall generators is suitable according to FIG present invention for use as an integration member, in particular for magnetic and electrical control loops by adding the additional field coil and the control current (1s) are dimensioned in such a way that the critical positive feedback is just undercut and in that the input variable to be integrated is an electrical variable (current, Voltage) of the coil generating the magnetic field of the Hall generator and whose integral over time can be taken off as a voltage from the Hall electrodes.

An Hand der in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele sei die Erfindung näher erläutert.On the basis of the FIGS. 1 to 4 illustrated embodiments the invention is explained in more detail.

Die F i g. 1 zeigt eine Anordnung, die derjenigen der F i g. 1 des Hauptpatentes entspricht und in der wie beim Hauptpatent der Hallgenerator mit 1, die das Magnetfeld erzeugende Spule mit 2 und die zusätzliche, von der Hallspannung gespeiste Feldwicklung mit 3 bezeichnet ist. Wird durch den Hallgenerator ein konstanter Steuerstrom is geführt und der Feldwicklung 2 die zu integrierende von der Zeit t abhängige Größe, beispielsweise ein Strom von der Funktion ü (t), zugeführt, so gilt für den Hallstrom ih dann die Differentialgleichung: In dieser Gleichung bedeutet ih = Strom im Haukreis, Rih = hallseitiger Innenwiderstand des Hallgenerators, R", = Widerstand der Rückkopplungswicklung, d = Luftspalthöhe, Eco = Induktionskonstante, w = Windungszahl der Rückkopplungswicklung, q = Wickelquerschnitt, Rh = Hallkonstante des Halbleitermaterials, i, = Steuerstrom durch den Haugenerator, a = Dicke der aktiven Halbleiterschicht, n = Windungszahl der Steuerwicklung (2), il = Strom in der Steuerwicklung (2). Wird der Steuerstrom i. so gewählt, daß wird, so ergibt sich als Lösung mit il (0) = 0. In dem Integrationsergebnis ist ein Proportionalglied enthalten, welches für nicht zu hohe Frequenzen gegenüber dem ersten Glied vernachlässigt werden kann. Darüber hinaus kann aber auch der beschriebene Integrator zur zeitlichen Integration von Impulsen verwendet werden, da zu Anfang und Ende eines Impulses der Strom il (t) = 0 ist und somit in diesem Fall das Proportionalglied entfällt.The F i g. 1 shows an arrangement similar to that of FIGS. 1 of the main patent and in which, as in the main patent, the Hall generator is denoted by 1, the coil generating the magnetic field is denoted by 2 and the additional field winding fed by the Hall voltage is denoted by 3. If a constant control current is is passed through the Hall generator and the variable that is to be integrated on the time t, for example a current of the function ü (t), is supplied to the field winding 2, the differential equation then applies to the Hall current ih: In this equation ih = current in the Haukreis, Rih = Hall-side internal resistance of the Hall generator, R ", = resistance of the feedback winding, d = air gap height, Eco = induction constant, w = number of turns of the feedback winding, q = winding cross-section, Rh = Hall constant of the semiconductor material, i , = Control current through the main generator, a = thickness of the active semiconductor layer, n = number of turns in control winding (2), il = current in control winding (2) becomes, then results as a solution with il (0) = 0. There is a proportional term in the integration result included, which can be neglected for frequencies that are not too high compared to the first term. In addition, the integrator described can also be used to integrate pulses over time, since the current il (t) = 0 at the beginning and end of a pulse and thus the proportional term is omitted in this case.

Andererseits ist es auch möglich, das Proportionalglied durch die zu integrierende Größe il (t) selbst zu kompensieren. Zwei Ausführungsbeispiele für eine derartige Kompensation zeigen die F i g. 2 und 3.On the other hand, it is also possible to compensate the proportional term itself by means of the variable il (t) to be integrated. Two exemplary embodiments for such a compensation are shown in FIGS. 2 and 3.

In F i g. 2 ist einerseits die das magnetische Feld erzeugende Spule 2 und die zusätzliche Feldspule 3 sowie andererseits eine der Hallspannung und eine der zu integrierenden Eingangsgröße proportionale Spannung galvanisch miteinander gekoppelt und die Differenz der der Hallspannung und der der Eingangsgröße proportionalen Spannung dem Integrationsergebnis proportional. Die zu integrierende Größe wird als Spannung u1 (t) der Feldwicklung 2 zugeführt. An einem in Richtung zur Feldwicklung 2 geschalteten Widerstand 5 fällt eine der Eingangsspannung u1 (t) proportionale Spannung ab. In den Hallstromkreis ist ein Widerstand 6 geschaltet, an dem eine der Hallspannung proportionale Spannung abfällt. Die an den Widerständen 5 und 6 abfallenden Spannungen sind gegeneinandergeschaltet, so daß an den Ausgangsklemmen A eine Spannung abnehmbar ist. In dieser Gleichung bedeutet B = magnetische Induktion im Luftspalt, Ra, = Widerstand der Rückkopplungswicklung, Rih, = hallseitiger Innenwiderstand des Haugenerators, w = Windungszahl der Rückkopplungswicklung, q = Wickelquerschnitt, ,uo = Induktionskonstante, Rh, = Hallkonstante des Halbleitermaterials, 1s = Steuerstrom durch den Hallgenerator, a = Dicke der aktiven Halbleiterschicht, d = Luftspalthöhe, ii, = Strom im Hallkreis, n = Windungszahl der Steuerwicklung, il = Strom in der Steuerwicklung.In Fig. 2, on the one hand, the coil 2 generating the magnetic field and the additional field coil 3 and, on the other hand, a voltage proportional to the Hall voltage and a voltage proportional to the input variable, and the difference between the Hall voltage and the voltage proportional to the input variable is proportional to the integration result. The variable to be integrated is fed to the field winding 2 as voltage u1 (t). A voltage proportional to the input voltage u1 (t) drops across a resistor 5 connected in the direction of the field winding 2. A resistor 6, across which a voltage proportional to the Hall voltage drops, is connected to the Hall circuit. The voltages dropping across the resistors 5 and 6 are switched against one another, so that a voltage is applied to the output terminals A. is removable. In this equation, B = magnetic induction in the air gap, Ra, = resistance of the feedback winding, Rih, = Hall-side internal resistance of the Haugenerator, w = number of turns of the feedback winding, q = winding cross-section,, uo = induction constant, Rh, = Hall constant of the semiconductor material, 1s = Control current through the Hall generator, a = thickness of the active semiconductor layer, d = air gap height, ii, = current in the Hall circuit, n = number of turns of the control winding, il = current in the control winding.

Für den kritischen Rückkopplungsfall gilt wegen In dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 wird der Hallstrom und ein der zu integrierenden Größe proportionaler Strom induktiv addiert, beispielsweise über einen Magnetverstärker 9, dessen Ausgangsgröße dem Integrationsergebnis proportional ist. In diesem Fall ist die zu integrierende Größe als Strom il (t) wiederum der Spule 2 zugeführt. In den Stromkreis ist eine Steuerwicklung 7 des Magnetverstärkers 9 geschaltet. Eine andere Steuerwicklung 8 des Magnetverstärkers 9 liegt im Hallstromkreis. Die beiden Steuerwicklungen 7 und 8 sind derart geschaltet, daß das unerwünschte Proportionalglied in dem Integrationsergebnis nicht mehr auftritt.For the critical feedback case applies because of In the embodiment of FIG. 3, the Hall current and a current proportional to the variable to be integrated are inductively added, for example via a magnetic amplifier 9, the output variable of which is proportional to the integration result. In this case, the variable to be integrated is again fed to the coil 2 as current il (t). A control winding 7 of the magnetic amplifier 9 is connected into the circuit. Another control winding 8 of the magnetic amplifier 9 is in the Hall circuit. The two control windings 7 and 8 are connected in such a way that the undesired proportional term no longer occurs in the integration result.

Eine besonders einfache Lösung zur Vermeidung des unerwünschten Proportionalgliedes zeigt die F i g. 4, in welcher - wie in F i g. 2 des Hauptpatentes - zwei Hallgeneratoren 11, 12 in dem Magnetfeld angeordnet sind, von denen der eine, 11, zur Speisung der zusätzlichen Feldwicklung dient und an dem anderen, 12, das Integrationsergebnis abnehmbar ist. Auch hier wird die zu integrierende Größe als Strom il (t) der Feldwicklung 2 zugeführt. Beide Hallgeneratoren liegen in Reihe in dem konstanten Steuerstromkreis 1s. Da das störende Proportionalglied bei den Anordnungen nach den F i g. 1 bis 3 durch die induktive Kopplung der beiden Feldspulen 2, 3 im Integrationsergebnis auftrat, wird es bei dieser Anordnung vermieden, da in dem Stromkreis der anzeigenden Hallspannung des Hallgenerators 12 keine induktiv beeinflußte Feldwicklung angeordnet ist. In diesem Falle gilt die Gleichung Man erhält also an dem Hallgenerator 12 eine Hallspannung Der gleiche Effekt ist auch zu erreichen, wenn entsprechend Fig. 3 des Hauptpatentes ein Hallgenerator verwendet wird, der mit zwei Hallelektrodenpaaren versehen ist, von denen das eine an die zusätzliche Feldspule angeschlossen ist und das andere zur Anzeige dient.A particularly simple solution for avoiding the undesired proportional term is shown in FIG. 4, in which - as in FIG. 2 of the main patent - two Hall generators 11, 12 are arranged in the magnetic field, one of which, 11, serves to feed the additional field winding and the other, 12, the integration result can be removed. Here, too, the variable to be integrated is fed to the field winding 2 as current il (t). Both Hall generators are in series in the constant control circuit 1s. Since the disruptive proportional term in the arrangements according to FIGS. 1 to 3 occurred in the integration result due to the inductive coupling of the two field coils 2, 3, it is avoided in this arrangement since no inductively influenced field winding is arranged in the circuit of the indicating Hall voltage of the Hall generator 12. In this case, the equation applies. A Hall voltage is thus obtained at the Hall generator 12 The same effect can also be achieved if, as shown in FIG. 3 of the main patent, a Hall generator is used which is provided with two pairs of Hall electrodes, one of which is connected to the additional field coil and the other is used for display.

Durch die Erfindung ist eine Integrationseinrichtung mit Hallgeneratoren geschaffen worden, die sich gegenüber anderen Integrationseinrichtungen durch besondere Einfachheit und Störunanfälligkeit auszeichnet. So kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung auf Grund seiner Niederohmigkeit ohne Verstärker über eine längere Zeit integriert werden. Sie ist sowohl in der Technik der Rechenmaschinen als auch für magnetische und elektronische Regelkreise als Integral wirkendes Regelglied zu verwenden.The invention provides an integration device with Hall generators has been created, which is different from other integration facilities by special Simplicity and immunity to interference are characterized. So can with the help of the invention Set up without an amplifier for a long time due to its low resistance to get integrated. It is both in the art of calculating machines and for to use magnetic and electronic control loops as an integral control element.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for high-voltage generators in which the Hall voltage generated by a Hall generator through feedback in the sense of a Amplification of the field excitation is increased and an additional pair of Hall electrodes is provided that to a field excitation reinforcing additional Field coil is connected, according to main patent 1062 812, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h use as an integration link, especially for magnetic and electrical control loops by adding the additional field coil (3) and the control current (is) are dimensioned in such a way that the critical positive feedback is just undercut and in that the input variable to be integrated is an electrical variable (current, Voltage) supplied to the coil (2) generating the magnetic field of the Haugenerator and whose integral over time can be taken off as a voltage from the Hall electrodes.

2. Device according to claim 1, characterized in that on the one hand the magnetic Field generating coil (2) and the additional field coil (3) and on the other hand one the house voltage and a voltage proportional to the input variable to be integrated are galvanically added and the difference between the Hall voltage and the input variable proportional voltage is proportional to the integration result.

3. Establishment according to claim 1, characterized in that the Hall current and one of the to be integrated Size proportional current inductively, for example via a magnetic amplifier are added and the output variable of the magnetic amplifier to the integration result is proportional.