DE1270109B

DE1270109B - Magnetic flux counter for electronic counting pulses

Info

Publication number: DE1270109B
Application number: DE19671270109
Authority: DE
Inventors: Bernhard Gnoth; Dr Wolfgang Hilberg
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1967-07-18
Filing date: 1967-07-18
Publication date: 1968-06-12

Description

Magnetischer Flußzähler für elektronische Zählimpulse Die Erfindung betrifft einen magnetischen Flußzähler mit zwei Ferritringkernen mit rechteckiger Hysteresisschleife, von denen der eine als Schöpfkern und der andere als Zählkern dient, wobei wenigstens einer der beiden Ferritringkerne durch aktive Elemente, z. B. Sperrschwinger, angesteuert wird.Magnetic flow meter for electronic counting pulses The invention relates to a magnetic flux meter with two ferrite ring cores with rectangular Hysteresis loop, one of which acts as a scoop core and the other as a counting core serves, with at least one of the two ferrite ring cores through active elements, z. B. blocking oscillator is controlled.

Es sind magnetische Flußzähler bekanntgeworden, beispielsweise durch die deutschen Patentschriften 1171014 und 1172 726, bei denen ein Schöpfkern, der als Ferritringkern mit rechteckiger Hysteresisschleife ausgeführt ist, durch einen Sperrschwinger, der durch die zu zählenden Impulse getriggert wird, aus der einen Extremlage seiner Hysteresisschleife in die entgegengesetzte Extremlage gesteuert wird. Die Veränderung der Magnetisierung des Schöpfkernes verursacht in einer Wicklung einen Spannungsstoß, der, gegebenenfalls über aktive Elemente, einem Zählkern, der ebenfalls als Ferritringkern mit rechteckiger Hysteresisschleife ausgebildet ist, zugeführt wird; dieser wird durch jeden, einem Impuls entsprechenden Spannungsstoß in seiner Magnetisierung so verändert, daß seine Hysteresisschleife pro ankommenden Impuls um ein bestimmtes Stück durchfahren wird. Mithin ist nach einer vorgegebenen Zahl von Impulsen die Hysteresisschleife des Zählkerns von der einen Extremlage zur anderen Extremlage durchfahren; dies löst die Anzeige aus sowie Maßnahmen, um den Zählkern auf die Magnetisierung zurückzustellen, die er bei Beginn der Zählung hatte.There are magnetic flux meters become known, for example by the German patents 1171014 and 1172 726, in which a scoop core, the is designed as a ferrite ring core with a rectangular hysteresis loop, by a Blocking oscillator, which is triggered by the pulses to be counted, from one Extreme position of its hysteresis loop controlled in the opposite extreme position will. The change in the magnetization of the scoop core caused in a winding a voltage surge that, if necessary via active elements, a counter core that is also designed as a ferrite ring core with a rectangular hysteresis loop, is fed; this is caused by each voltage surge corresponding to a pulse changed in its magnetization so that its hysteresis loop per incoming Impulse is passed through a certain distance. Hence, according to a predetermined Number of pulses the hysteresis loop of the counter core from the one extreme position drive through to the other extreme position; this triggers the ad as well as measures in order to reset the counting core to the magnetization it had at the start of counting would have.

Der Schöpfkern wird bei den bekannten Schaltungen durch eine angelegte Gleichspannung oder einen Rückstellimpuls in die Ausgangslage zurückgebracht, wenn er nach jedem zu zählenden Impuls in seiner Magnetisierung die gegenüber der Ausgangsmagnetisierung entgegengesetzte Extremlage erreicht hat. Dies erfolgt durch eine weitere auf dem Schöpfkern angebrachte Wicklung, die zweckmäßigerweise eine große Windungszahl aufweist, um den erforderlichen Strom klein zu halten; dies hat aber andererseits zur Folge, daß der Rückstellvorgang, verglichen mit dem eigentlichen Zählvorgang, eine sehr lange Zeit in Anspruch nimmt. Die Zählgeschwindigkeit wird also durch die Rückstelldauer nach oben begrenzt.In the known circuits, the scoop core is applied by a DC voltage or a reset pulse returned to the initial position, if After each pulse to be counted, its magnetization is the same as that of the initial magnetization has reached the opposite extreme. This is done by another on the Winding attached to the scoop core, which expediently has a large number of turns, to keep the required current small; on the other hand, this has the consequence that the resetting process, compared with the actual counting process, is a very takes a long time. The counting speed is determined by the reset duration limited upwards.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei weiterhin möglichst einfachem Schaltungsaufbau einen magnetischen Flußzähler zu schaffen, dessen Zählgeschwindigkeit höher liegt als bei den bekannten Zählern und im wesentlichen nur noch durch die Breite des Impulses bestimmt ist, der vom Schöpfkernsperrschwinger oder sonstigen den Schöpfkern ansteuernden aktiven Elementen erzeugt wird. Die Erfindung besteht darin, daß eine Binärstufe vorgesehen ist, der die Zählgröße zugeführt wird und deren komplementäre Ausgänge, vorzugsweise über Impulsformer und/oder Verstärker, mit Wicklungen auf dem Schöpfkern derart verbunden sind, daß jedes Umschalten der Binärstufe eine Umkehr der Richtung des magnetischen Flusses innerhalb des Schöpfkernes bewirkt, und daß Auskopplungsmittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe aus der wechselnden Magnetisierung eine unipölare Impulsfolge abgeleitet wird, die dem Zählkern zugeführt wird.The invention is based on the object with further possible simple circuit construction to create a magnetic flux counter, its counting speed higher than with the known counters and essentially only by the Width of the pulse is determined by the scoop blocking oscillator or other active elements controlling the scoop core are generated. The invention exists in that a binary stage is provided to which the count is fed and their complementary outputs, preferably via pulse shaper and / or amplifier, are connected to windings on the scoop core so that each switching of the Binary stage a reversal of the direction of the magnetic flux within the scoop core causes, and that decoupling means are provided with the help of the changing Magnetization a unipolar pulse sequence is derived, which is fed to the counter core will.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren näher erläutert.In the following, the invention is illustrated by means of some exemplary embodiments explained in more detail according to the figures.

F i g. 1 zeigt die erfindungsgemäße Schaltung. Vom Eingang E werden einer Binärstufe (Flip-Flop 1) die Zählimpulse zugeführt. Das Flip-Flop 1 wird durch jeden Impuls umgeschaltet und verändert damit den Inhalt einer an sich bekannten Merkeinrichtung 2. Die Merkeinrichtung 2 kann beispielsweise aus einem Ferritringkern mit zwei Wicklungen entgegengesetzten Wicklungssinnes bestehen, so daß die im Ferritringkern resultierende Magnetisierung sich bei abwechselnder Erregung der Wicklungen jeweils umkehrt, was durch das Umschalten des. Flip-Flops 1 bewirkt wird.F i g. 1 shows the circuit according to the invention. The counting pulses are fed from input E to a binary stage (flip-flop 1). The flip-flop 1 is switched by each pulse and thus changes the content of a memory device 2 known per se reverses in each case, which is effected by switching over the flip-flop 1.

Die beiden Ausgänge der Merkeinrichtung bzw. des Flip-Flops sind mit den beiden Eingängen einer Schöpfkernschaltung 3 verbunden. Die Schöpfkernschaltung 3 besteht aus einem Ferritringkern 4, auf den einmal eine Wicklung 5 mit Mittelanzapfung zur Spannungsversorgung UB und eine weitere- Wicklung 6 aufgebracht ist, deren beide Enden mit den beiden Ausgängen der Schöpfkernschaltung 3 verbunden sind. Beide Enden der Wicklung 5 sind mit den Ausgängen von Impulsform- undloder Verstärkungselementen 7 und 8, z. B. Sperrschwingern, verbunden, deren Eingänge über Koppelkondensatoren 9 und 10 mit den Eingängen der Schöpfkernschaltung 3 verbunden sind.The two outputs of the memory device or of the flip-flop are connected to the two inputs of a scoop core circuit 3. The scoop core circuit 3 consists of a ferrite ring core 4 on which a winding 5 with a center tap for the voltage supply UB and another winding 6 is applied, both ends of which are connected to the two outputs of the scoop core circuit 3. Both ends of the winding 5 are connected to the outputs of pulse shaping and / or reinforcing elements 7 and 8, e.g. B. blocking oscillators, the inputs of which are connected to the inputs of the scoop core circuit 3 via coupling capacitors 9 and 10.

Die Ausgänge der Schöpfkernschaltung 3 sind über eine Grätzschaltung 11 mit der Zählkernschaltung 12 verbunden, die aus einem Ferritringkern 13 mit aufgebrachter Wicklung 14 besteht. Nicht dargestellt sind die bekannten Mittel, um die Anzeige am Ausgang A auszulösen, wenn der Zählkern in seiner Magnetisierung infolge der eingespeisten Impulse in die der Ausgangslage entgegengesetzte Extremlage der Hysteresisschleife gesteuert worden ist, sowie die Mittel, um den Zählkern wieder in die Ausgangslage zurückzustellen. Die Zahl der bei E ankommenden Impulse sei n, dann ergibt sich durch das Schalten des Flip-Flops 1, daß beide Ausgänge von 1 abwechselnd eingeschaltet sind, so daß an jedem der Ausgänge von 2 mithin eine Impulszahl von Z auftritt; die Aufgabe der Merkeinrichtung 2 besteht darin, daß dann, wenn die gesamte Zählvorrichtung abgeschaltet wird, beim Wiedereinschalten die vor dem Abschalten eingenommene Schaltstellung des Flip-Flops 1 wieder eingenommen wird. Jeder der Ausgänge von 2 ist mit einem der Eingänge der Schöpfkernschaltung 3 verbunden. Jeder Impuls, der einem der beiden Eingänge von 3 zugeführt wird, erzeugt in dem Ferritringkern 4 eine Richtung des magnetischen Flusses, die. derjenigen entgegengesetzt ist, die von den Impulsen bewirkt wird, die dem jeweils anderen Eingang von 3 -zugeführt werden. An der Wicklung 6 entsteht demgemäß eine Folge bipolarer Impulse, die durch die Grätzschaltung 11 in unipolare Impulse umgewandelt werden und der Zahl n -der am Eingang E eingespeisten Impulse entsprechen. Jeder in 12 eingespeiste Impuls verändert die Magnetisierung des Ferritringkernes 13 um ein bestimmtes Maß, so daß dieser nach z Impulsen »vollgezählt« ist und ein Ausgangssignal abgibt. Die Anzahl dieser Ausgangssignale ist demnach Z . Die Ferritringkerne 4 und 13 weisen rechteckige Hysteresisschleifen auf.The outputs of the scoop core circuit 3 are connected via a Graetz circuit 11 to the counter core circuit 12, which consists of a ferrite ring core 13 with an applied winding 14. Not shown are the known means to trigger the display at output A when the magnetization of the counter core has been controlled in its magnetization as a result of the pulses fed into the extreme position of the hysteresis loop opposite to the initial position, as well as the means to reset the counter core to its initial position. The number of pulses arriving at E is n, then the switching of flip-flop 1 results in both outputs of 1 being switched on alternately, so that a pulse number of Z occurs at each of the outputs of 2; The task of the memory device 2 is that when the entire counting device is switched off, when it is switched on again, the switch position of the flip-flop 1 which was assumed before it was switched off is assumed again. Each of the outputs of FIG. 2 is connected to one of the inputs of the scoop core circuit 3. Each pulse that is fed to one of the two inputs of 3 generates a direction of the magnetic flux in the ferrite ring core 4, the. is opposite to that caused by the pulses applied to the other input of 3. A sequence of bipolar pulses is accordingly produced on the winding 6, which are converted into unipolar pulses by the Graetz circuit 11 and which correspond to the number n of the pulses fed in at the E input. Each pulse fed into 12 changes the magnetization of the ferrite ring core 13 by a certain amount, so that it is "fully counted" after z pulses and emits an output signal. The number of these output signals is therefore Z. The ferrite ring cores 4 and 13 have rectangular hysteresis loops.

F i g: 2 zeigt eine ähnliche Schaltung wie F i g. 1, jedoch wird hier die Umwandlung der bipolaren Impulse, die in der Wicklung 6 entstehen, in unipolare Impulse durch zwei Dioden 15 und 16 bewirkt, deren Kathoden mit dem Eingang der Zählkernschaltung 12 verbunden sind und deren Anoden mit je einem Ende der Wicklung 6 verbunden sind; die Wicklung 6 ist in ihrem Mittelpunkt geerdet.Fig. 2 shows a circuit similar to that of Fig. 2. 1, however, is here the conversion of the bipolar impulses that arise in the winding 6 into unipolar ones Pulses caused by two diodes 15 and 16, the cathodes of which are connected to the input of the Counter core circuit 12 are connected and their anodes each with one end of the winding 6 are connected; the winding 6 is grounded at its center.

F i g. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung. Die Wicklung 6 ist in ihrem Mittelpunkt wiederum -geerdet, die beiden Enden -der Wicklung 6 sind mit je einem Eingang von zwei Torschaltungen 17 und 18 verbunden, deren anderer Eingang mit jeweils demjenigen Ausgang der Merkeinrichtung 2 verbunden ist, der auch induktiv den Teil der Wicklung 6 ansteuert; der mit dem ersten Eingang der Torschaltung verbunden ist. Die Ausgänge der Torschaltungen 17, 18 sind mit dem Eingang der Zählkernschaltung 12 verbunden. Die Verwendung von Torschaltungen ist insofern vorteilhaft, weil bei Torschaltungen der Einfluß von Temperaturschwankungen geringer ist als bei Dioden. Außerdem ist bei Verwendung von Torschaltungen das Zählsignal aus dem Schöpfkern voll ausnutzbar, wenn die Torschaltung durch eine »Fremdspannung« geöffnet bzw. gesteuert wird. Schließlich ist bei der Verwendung von Torschaltungen keine Rückwirkung durch Spannungsspitzen .der Zählkernschaltung auf den Schöpfkern möglich, wie sie beispielsweise bei der Rückstellung des Zählkernes durch Sperrschwingerimpulse auftreten können. Dieses ist bei den Schaltungen nach F i g. 1 und 2 durch die Diodenstrecken 11 bzw. 15, 16 bei entsprechender Polung der Spannungsspitzen möglich.F i g. 3 shows another embodiment of the invention Circuit. The winding 6 is in turn grounded at its center, the two The ends of the winding 6 each have an input of two gate circuits 17 and 18 connected, the other input with that output of the memory device 2 is connected, which also inductively controls the part of the winding 6; the one with the first input of the gate circuit is connected. The outputs of the gate circuits 17, 18 are connected to the input of the counter core circuit 12. The use of gates is advantageous because the influence of temperature fluctuations in gates is lower than with diodes. In addition, when using gates, this is Counting signal from the scoop core can be fully utilized if the gate circuit is triggered by a "External voltage" is opened or controlled. Finally is in the use of gate circuits no reaction through voltage peaks. of the counter core circuit possible on the scoop core, for example when resetting the counter core can occur through blocking oscillator pulses. This is with the circuits after F i g. 1 and 2 through the diode sections 11 and 15, 16 with appropriate polarity of voltage peaks possible.

F i g. 4 zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltung, bei der der Schöpfkern neben der Wicklung 5 zwei weitere Wicklungen 19 und 20 enthält, die die gleiche Aufgabe haben, wie im Zusammenhang mit F i g. 1 für die Merkeinrichtung 2 beschrieben, so daß der Schöpfkern in F i g. 4 gleichzeitig als Merkeinrichtung dient. Hierbei muß das Flip-Flop 1 derart dimensioniert sein, daß der Schöpfkern durch die Wicklungen 19 und 20 in seiner Hysteresisschleife jeweils völlig durchgesteuert wird.F i g. 4 shows an advantageous further development of the invention Circuit in which the scoop core has two further windings 19 in addition to winding 5 and 20, which have the same task as in connection with FIG. 1 for the memory device 2, so that the scoop core in FIG. 4 at the same time serves as a memory device. Here, the flip-flop 1 must be dimensioned in such a way that that the scoop core through the windings 19 and 20 in its hysteresis loop, respectively is completely controlled.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform mit gegenüber den erstgenannten vertauschtenWicklungstypen. Hierbei ist die Wicklung 14 des Zählkernes 13 mit einer Mittelanzapfung versehen, die mit der Wicklung 6 des Schöpfkernes 4 verbunden ist; das andere Ende der Wicklung 6 ist mit Masse verbunden. Beide Enden der Wicklung 14 sind mit je einem Schalter 21 und 22 verbunden, die in Ruhestellung geöffnet sind und in geschlossenem Zustand eine Verbindung nach Masse herstellen.-Der Schöpfkern 4 ist auf gleiche Weise wie die Schöpfkernschaltung 3 in F .i g.1 mit dem Flip-Flop 1 verbunden. Das Flip-Flop 1 betätigt abwechselnd die Schalter 21 und 22; und zwar wird der Schalter 21 geschlossen, wenn die Bauteile 19, 10, 7, 5 eingeschaltet sind, Schalter 22 ist dann geöffnet, Schaltet das Flip-Flop 1 um auf die Bauteile 20; 9, 8, 5, so wird der Schalter 21 geöffnet und der Schalter 22 geschlossen. Die Schalter 21 und 22 haben also eine vergleichbare Funktion wie die Torschaltungen 17 und 18 in F i g, 3.F i g. 5 shows a further embodiment compared to the former interchanged winding types. Here is the winding 14 of the counter core 13 with a Center tap is provided which is connected to the winding 6 of the scoop core 4; the other end of the winding 6 is connected to ground. Both ends of the winding 14 are each connected to a switch 21 and 22, which are open in the rest position and establish a connection to earth when closed. -The scoop core 4 is in the same way as the scoop core circuit 3 in F .i g.1 with the flip-flop 1 connected. The flip-flop 1 alternately actuates the switches 21 and 22; in fact the switch 21 is closed when the components 19, 10, 7, 5 are switched on, Switch 22 is then open, switches the flip-flop 1 to the components 20; 9, 8, 5, the switch 21 is opened and the switch 22 is closed. The switches 21 and 22 therefore have a comparable function to gate circuits 17 and 18 in F i g, 3.

Claims

Claims: 1. Magnetic flux meter with two ferrite ring cores with a rectangular hysteresis loop, one of which serves as a scoop core, the other as a counting core. B. blocking oscillator, is driven, characterized in that a binary stage or flip-flop (1) is provided to which the count is fed and its complementary outputs, - preferably via pulse shaper and / or amplifier, with windings (5) on the The scoop core (4) are connected in such a way that each switching of the binary stage (1) causes a reversal of the direction of the magnetic flux within the scoop core (4) ; and that decoupling means are provided with the aid of which a unipolar pulse sequence is derived from the changing magnetization and is fed to the counting core (13).

2. Magnetic flow meter according to claim 1, characterized in that a known per se, consisting essentially of a ferrite ring core and two windings (19; 20) existing memory device (2) is provided, which is assigned to the binary stage (1) in such a way that at Failure of the operating voltage The switching state of the flip-flop stage (1) that was in effect before the failure is resumed after the operating voltage is switched on again.

3. Magnetic flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that a winding (6) on the scoop core (4) and a Grätz circuit (11) connected to it are provided as coupling-out means.

4. Magnetic flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that a winding (6) with a grounded center point and two diodes (15, 16) which are connected to the winding (6) are provided as decoupling means.

5. Magnetic flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that a winding (6) with a grounded center point and two gate circuits (17, 18) are provided as decoupling means, each of which has an input with the ends of the winding (6) and each of which other input are each connected to one of the complementary outputs of the flip-flop (1) or the memory device (2) and whose outputs are connected to the input of the counter core circuit (12).

6. Magnetic flux meter according to claim 2 or one of the following claims, characterized in that the scoop core (4) is also provided as the core for the memory device (2).

7. Magnetic flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that a winding (14) with a central tap is provided on the counter core (13), that this central tap is connected to ground via the winding (6) applied to the scoop core (4) and that two switches (21, 22) are provided which are alternately opened or closed according to the switching position of the binary stage (1), and each of which is connected to one end of the winding (14) and to ground in such a way that depending on the switching position of the flip-flop (1) one or the other end of the winding (14) is connected to ground.