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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur berührungslosen
Erkennung von magnetisch beeinflußbaren Körpern mittels einer Brückenschaltung.
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Vorrichtungen, die es gestatten, größere Eisenteile berührungslos
zu erkennen, sind bekannt. Es wird die magnetische Flußänderung durch Annäherung
von Eisen bei vormagnetisierten Kernmaterialien ausgenutzt. Bei geringen Abmessungen
solcher Eisenteile konnten diese bisher aber nicht erkannt werden.
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Bekannt ist auch als Kriterium für die Annäherung von magnetisch beeinflußbaren
Materialien die Güteänderung einer Induktivität durch die magnetische Dämpfung.
In beiden angeführten Fällen qnüssen die räumlichen Abmessungen der Eisenteile relativ
groß sein, tum eine meßbare Größenänderung hervorzurufen. Nachteilig ist bei letzterer
Anordnung die erforderliche hohe Güte - der Induktivität mit ihrer Empfindlichkeit
auf Umnvelteinflüsse.
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Diese Nachteile werden mit Hilfe der Anordnung zur berührungslosen
Erkennung von magnetisch beeinfiußbaren Körpern mittels einer Brückenschaltung nach
der Erfindung dadurch vermieden, daß der eine Zweig der Brückenschaltung aus einem
konstanten Widerstand und einer Schaltröhre besteht, deren Anode an einer stabilisierten
Gleichspannung und deren Kathode sowie deren Bremsgitter an Erde liegen und in der
ein Elektronenstrahl durch weitere Gitter fokussiert und zwischen Ablenkplatten
und einer Schlitzelektrode hindurchgeführt wird, während der andere Zweig der Brückenschaltung
aus einem konstanten und einem veränderlichen Widerstand besteht, und daß die Brückenzweige
verbunden sind über einen Emitterwiderstand mittels eines als Verstärker arbeiten.
den Transistors, über dessen Kollektor seine Betriebsspannung eingespeist wird und
an dessen Emitter die von den Ablenkungen des Elektronenstrahls und der hieraus
folgenden Verstimmung der Brücke resultierenden Ausgangssignale abgenommen werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Schaltröhre als Oszillator
und die Brücke als auf Resonanz abgestimmter Schwingkreis geschaltet.
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In einem Elektronenstrahlsystem läßt sich der Elektronenstrahl durch
ein-äußeres Magnetfeld in bekannter Weise aus seiner Richtung ablenken. Sowohl die
Feldstärke als auch die Polarität des äußeren Magnetfeldes bestimmen den Winkel
der Ablenkung.
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Diese Ablenkung des Elektronenstrahls kann durch die Eisenteile bewirkt
werden, wenn ein kleines Elektronenstrahlsystem gewählt und die Ablenkempfindlichkeit
erhöht wird. Bei Zählröhren mit schmalen Anodenblechen oder Schaltröhren tz. B.
E 80 T), bei denen der fokussierte Elektronenstrahl eine Schlitzelektrode passiert,
bevor er die Anode trifft bewirken bereits kleine Ablenkungswinkel quer zum Schlitz
ein Schaltverhalten des Anodenstromes. Die mechanischen Abmessungen einer solchen
Schaltröhre liegen fest, so daß sich eine vereinfachte Beziehung für die magnetische
Ablenkempfindlichkeit ergibt:
Neben Erhöhung der Feldstärke läßt sich eine Vergrößerung der Ablenkempfindlichkeit
durch die Reduzierung der Anodenspannung erreichen. Die größte Ablenkempfindlichkeit
wird in der Nähe der Kathode erzielt, am Entstehungsort des Elektronen-
strahls.
Das gilt besonders bei längerem Weg der Elektronen zur Anode, der bei dieser zweckfremden
Verwendung-der Schaltröhre aber klein ist Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Anordnung ist in der-Figur dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die
von der Kathode k der Schaltröhre 1 emittierten Elektronen werden durch die Spannungen
an den Elektrodengl, g2 und g3 fokussiert, so daß ein Elektronenstrahl mit rechteckigem
Querschnitt entsteht. Die Elektroden gl und g3 sind der Strahlform entsprechend
geschlitzte Bleche. Die bilrspannung an gl steuert die Elek-- tronenstromstärke.
-.Der Elektronenstrom passiert eine weitere Schlitzelektrode g4, das Bremsgitter
g5 und trifft dann auf das Anodenblech. Wird an die Ablenkplatten D und D' eine
Ablenkspannung gelegt, so wird der Elektronenstrom durch die Schlitzelektrode g4
unterbrochen, wenn die Spannungen an D und D' unterschiedlich sind.
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Die Indikation der Ablenkung wird mittels der dargestellten Schaltungsanordnung
erzielt. Hierbei ist die Schaltröhre 1 Teil einer Brückenschaltung, die von einer
stabilisierten Gleichspannung Ua an der Klemme 2 gespeist wird. An-der-Klemme 3
liegt das negative Gitterpotential Ug. Das Gitters2 erhält seine Spannung Ug2 von
der Klemme 4, die über den Gitterableitwiderstand 5 mit der Erde verbunden ist.
Die Ablenkelektroden D; ; haben das Potential DU, das an der Klemme 6 liegt. Vorgeschaltet
ist ein veränderlicher Symmetrierwiderstand 7. Die Anode a ist über den Anodenwiderstand
8 an die stabilisierte Speisespannung geschaltet, während die Kathode k, die mit
dem Gitter ges verbunden ist,-an-Erde liegt. Die Schaltröhre 1 bildet mit dem Anodenwiderstand
8 den einen Zweig der Brücke, der andere wird von den Widerständen9 und 10 gebildet.
Der Widerstand 10 muß ein variabler sein, damit die Brücke nachgestimmt werden kann.
Sie ist im allgemeinen so abgestimmt, daß sie im Gleichgewicht ist. Wird jedoch
der Elektronenstrahl in der Schaltröhre abgelenkt, dann wird die Brücke verstimmt.
Diese VerStimmung wird von dem Transistor 11, dessen Emitter über den Emitterwiderstand
12 mit der Brücke verbunden ist und der seine Betriebsspannung von der Klemme 13
über den Kollektor erhält, verstärkt. Es tritt also jedesmal bei der Ablenkung des
Elektronenstrahls in der Schaltröhre ein Signal an der Klemme 14 auf, an welcher
der Emitter des Transistors 11 liegt.
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So lassen sich kleinste Eisenteile, wie sie z. B. bei der Fertigungvon
Stoffbahnen auftreten können, erkennen.
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Diese Eisenteile könrien-durch Ausbrechen von Stahlzähnen aus den
Kämmen bei der Herstellung der Gewebe in die--Stoffbahnen--geratm. Die Verteilung
dieser Eisenteile in der Stoffbahn ist in Ort und Lage willkürlich. Der Ort dereingeschlossenen
Eisenteile soll sowohl bei Stillstand als auch bei Bewegung der Stoffbahn erkannt
und angezeigt werden. Die Eisennadeln können unmagnetisiert sein.
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Alle Nadeln besitzen einen durch das Erdfeld erzeugten Magnetismus,
der den Elektronenstrahl der Schaltröhre ablenkt. Selbst nach Entmagnetisierung
der Eisennadeln wird eine Indikation erzielt, da die Verzerrung des magnetischen
Erdfeldes in der Nähe einer Eisennadel ausreicht, eine Ablenkung des Elektronenstrahls
zu bewirken. Im Fall eines feldfreien Meßraumes muß ein künstliches Magnetfeld erzeugt
werden, oder aber die Eisennadeln werden magnetisiert.
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Die Lage der Nadeln in der Stoffbahn ist völlig willkürlich, so daß
sie im Fall einer Magnetisierung unterschiedlichePolaritätsrichtungen aufweisen
können.
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Die Auswirkung auf die Elektronenstrahlablenkung zeigt sich durch
unterschiedliche Intensität der Anodenstromänderung. Außerdem wird je nach Polarität
der Eisennadeln in Richtung der Ablenkelektroden D oder D' abgelenkt. Große Indikationsempfindlichkeit
wird erreicht mit voreingestellter elektrostatischer Ablenkung durch entsprechend
unterschiedliches Spannungspotential an D und D'. Diese Voreinstellung bewirkt durch
die Schlitzelektrode g4, daß der Elektronenstrahl nur zum Teil die Anode trifft.
Ohne Voreinstellung sinkt bei Annäherung einer Nadel der Anodenstrom vom Maximum
ab, wobei er aber einen durch mechanische Streuungen des Röhrensystems verursachten
Änderungsschwellwert überschreiten muß, der im Fall der Voreinstellung entfällt.
Ansteigen oder Absinken des Anodenstromes sind dann von der magnetischen Polarität
abhängig. Eine polaritätsunabhängige Registrierung läßt sich erreichen, wenn die
Schaltröhre 1 als Oszillator geschaltet wird. Die Spannung eines auf Resonanz abgestimmten
Schwingkreises wird reduziert unabhängig von der Polarität der Eisenteile durch
Ablenkung des Elektronenstrahls und die damit verbundene Schwächung der Anfachungsbedingung
für die Oszillation. Ebenfalls ist an Stelle des selbstschwingenden Oszillators
eine Einspeisung einer Trägerfrequenz möglich.
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Es ist bei einem anderen Ausführungsbeispiel jedoch auch möglich,
absichtlich in einen Trägerstreifen eingebettete Eisenteile in einer Anordnung,
die einer
Kodierung entspricht, aus einer größeren Entfernung zu erkennen und dieser
Anordnung entsprechende Schaltsignale auszulösen.