DE1287123B - Magnetisches Element fuer logische Schaltungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Sekundärwicklung erscheint eine Spannung, die der

Element für logische Schaltungen mit einem geschlos- an die Primärwicklung angelegten Spannung gleich

senen Magnetkreis mit praktisch rechteckiger Hyste- oder proportional ist· Dieses binäre Schaltverhalten

resisschleife, auf welchem eine Primärwicklung und entspricht der Arbeitsweise eines Arbeitskontakts,

eine Sekundärwicklung im Abstand voneinander an- 5 Für die Anbringung der Gleichstromsteuerwicklung

geordnet sind, wobei die Primärwicklung an eine bestehen zwei Möglichkeiten. Die erste Ausführung

Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, während besteht darin, daß zwei Gleichstromsteuerwicklungen

die Sekundärwicklung die Ausgangsspannung des auf dem Magnetkreis symmetrisch in bezug auf die

Elements liefert, und mit einer magnetischen Brücke, magnetische Brücke und den Dauermagneten ange-

die den Magnetkreis in zwei die Primärwicklung bzw. io ordnet und gegensinnig in Reihe geschaltet sind,

die Sekundärwicklung tragende Abschnitte unterteilt. Die zweite Ausführung besteht dagegen darin, daß

Es sind magnetische Elemente zur Steuerung der die Gleichstromsteuerwicklung auf der magnetischen

Frequenz in Qszillatorsehaltungen bekannt, welche Brücke angeordnet ist.

im wesentlichen den vorstehend angegebenen Aufbau Da das erfindungsgemäße magnetische Element

haben, jedoch mit dem Unterschied, daß der ge- 15 genau das umgekehrte Schaltverhalten wie ein magne-

schlossene Magnetkreis keine rechteckige Hysteresis- tisches Element der eingangs angegebenen Art zeigt,

schleife hat. Dabei sitzt auf der magnetischen Brücke kann es in vorteilhafter Weise mit einem solchen

eine Gleichstromsteuerwicklung, so daß ein durch magnetischen Element so kombiniert werden, daß an

diese Gleichstromsteuerwicklung fließender Gleich- den Sekundärwicklungen der beiden magnetischen

strom einen Magnetfluß erzeugt, der sich über die 20 Elemente stets die zueinander komplementären Werte

beiden Hälften des geschlossenen Magnetkreises einer binären Größe erscheinen,

schließt. Die dynamische Permeabilität des geschlos- Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausfüh-

senen Magnetkreises und damit die Kopplung zwischen rungsbeispiel erläutert. In der Zeichnung zeigt

der Primärwicklung und der Sekundärwicklung sind Fig. 1 ein magnetisches Element, dessen Schalt-

also von der Stärke des durch die Gleichstromsteuer- as verhalten einem Ruhekontakt entspricht,

wicklung fließenden Gleichstroms abhängig. Die F i g. 2 ein nach der Erfindung ausgeführtes magne-

Primärwicklung und die Sekundärwicklung sind in tisches Element, dessen Schaltverhalten einem Ar-

den Rückkopplungskreis eines Oszillators eingefügt, beitskontakt entspricht, und .. ,

so daß die Oszillatorfrequenz durch die Steuerung des F i g. 3 eine Zusammenschaltung von zwei magne-

Gleichstroms verändert werden kann. 30 tischen Elementen der in F i g. J bzw. 2 gezeigten Art.

Wenn bei einem solchen magnetischen Element F i g. 1 zeigt ein magnetisches Element für logische der geschlossene Magnetkreis eine rechteckige Hyste- Schaltungen, dessen Arbeitsweise derjenigen eines resissehleife hätte, wären zwei definierte Betriebszu- Ruhekontakts entspricht. Dies bedeutet, daß es ein stände erzielbar: Wenn kein Gleichstrom durch die Ausgqngssignal liefert, wenn ein Steuersignal ange-Steuerwicklung fließt, erscheint an der Sekundärwick- 35 legt wird, während es bei fehlendem Steuersignal kein lung eine Wechselspannung, die der der Primärwick- Ausgangssignal abgibt. Es weist einen ringförmigen lung zugeführten Wechselspannung gleich oder pro- Magnetkreis 1 aus Ferritmaterial mit einer praktisch portional ist. Wenn dagegen über die Steuerwicklung rechteckigen Hysteresisschleife auf, welcher eine ein Gleichstrom fließt, der zur Sättigung des ge- Primärwicklung 2 und eine Sekundärwicklung 3 trägt, schlossenen Magnetkreises ausreicht, wird in der 40 die zu beiden Seiten einer magnetischen Brücke 6 Sekundärwicklung praktisch keine Wechselspannung aus massivem Weicheisen angeordnet sind. Ferner induziert. Das magnetische Element würde also dann sind zwei Steuerwicklungen 4 und 5 mit gleicher ein binäres Schaltverhalten in Abhängigkeit von einer Windungszahl beiderseits dieser Brücke 6 angeordnet binären Steuergröße zeigen. Dieses Schaltverhalten und gegensinnig in Reihe geschaltet. Wenn die Wickwürde einem Ruhekontakt entsprechen, da bei fehlen- 45 lungen 4 und 5 stromlos sind und eine Wechselspandem Steuerstrom eine Übertragung stattfände, bei nung E₁ von verhältnismäßig hoher Frequenz, z. B. vorhandenem Steuerstrom dagegen die Übertragung 2 kHz, an die Primärwicklung 2 angelegt wird, wird unterbrochen wäre. der von dieser Wicklung erzeugte Wechselfluß prak-

Das Ziel der Erfindung ist demgegenüber die tisch nicht durch die Brücke 6 abgeleitet, da diese Schaffung eines magnetischen Elements der eingangs 50 aus massivem Weicheisen besteht und den Wechselangegebenen Art, dessen Schaltverhalten einem Ar- fluß abdrosselt, welcher sich in ihr auszubilden sucht, beitskontakt entspricht. Diese Wirkung könnte auch dadurch erreicht oder

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, unterstützt werden, daß Kurzschlußwindungen aus

daß die magnetische Brücke derart ausgebildet ist, einem sehr gut leitenden Metall auf der Brücke 6

daß sie den Wechselfluß abdrosselt, und durch einen 55 angebracht werden. Der von der Primärwicklung 2

Dauermagneten überbrückt ist, welcher den Magnet- erzeugte Wechselfluß durchsetzt daher fast vollständig

kreis zu sättigen sucht, und daß eine oder mehrere die Sekundärwicklung 3, an deren Klemmen eine

Gleichstromsteuerwicklungen zur Aufhebung der Wechselspannung E₂ erscheint.

Sättigung des Magnetkreises vorgesehen sind. Wenn ein Steuergleichstrom i genügender Stärke

Bei dem nach der Erfindung ausgeführten magne- 60 durch die beiden Wicklungen 4 und 5 geschickt wird,

tischen Element ist der geschlossene Magnetkreis im bildet sich über die Brücke 6 symmetrisch in den

Ruhezustand, d. h. bei fehlendem Gleichstrom in der beiden Hälften des Magnetkreises 1 ein Gleichfluß

Steuerwicklung, durch den vom Dauermagneten er- aus, welcher den Magnetkreis sättigt, so daß praktisch

zeugten Magnetfluß gesättigt, so daß keine Übertra- die Spannung E₂ verschwindet. Da die Wicklungen 4

gung von der Primärwicklung zur Sekundärwicklung 65 und 5 gegeneinandergeschaltet sind, ist die in ihnen

stattfindet. Wenn dagegen ein Gleichstrom durch die induzierte resultierende Spannung Null.

Steuerwicklung fließt, wird die Sättigung des Fig. 2 zeigt das nach der Erfindung ausgeführte

geschlossenen Magnetkreises aufgehoben, und an der magnetische Element, dessen Arbeitsweise derjenigen

eines Arbeitskontakts entspricht, d.h., daß es eine Ausgangsspannung liefert, wenn ein Steuerstrom angelegt wird und die Eingangsspannung vorhanden ist, während die Ausgangsspannung bei fehlendem Steuerstrom verschwindet. Es enthält wie das magnetische Element von Fig. 1 einen ringförmig ausgebildeten Magnetkreis 7, eine Primärwicklung 8, eine Sekundärwicklung 9, gegensinnig in Reihe geschaltete Steuerwicklungen 10,11 und eine magnetische Brücke 12. Diese letztere ist jedoch durch einen Dauermagneten 13 überbrückt, welcher so bemessen und angeordnet ist, daß, wenn die Steuerwicklungen 10 und 11 stromlos sind, die Spannung an den Klemmen der Sekundärwicklung 9 praktisch Null ist, wenn an die Primärwicklung 8 eine Wechselspannung angelegt ist. Wenn durch die Steuerwicklungen 10 und 11 ein Strom i geeigneter Amplitude in einem solchen Sinn geschickt wird, daß die von dem Dauermagneten 13 in dem Magnetkreis 7 erzeugte Sättigung aufgehoben wird, erscheint eine Spannung E₂ an der Sekundär- ao wicklung 9. Bei geeigneter Wahl und Anordnung der Bestandteile und durch Ausnutzung ihrer magnetischen Eigenschaften kann man es erreichen, daß der die Entsättigung des Magnetkreises erzeugende Gleichstrom in ziemlich weiten Grenzen geändert werden kann, ohne daß der magnetische Zustand des Magnetkreises wesentlich verändert wird. Das magnetische Element kann daher mit einer größeren Zahl von Gleichstromsteuerwicklungen ausgerüstet werden, so daß folgende logische Funktion verwirklicht wird:

X₂ = X₁ (a + b + c+--·),

wenn mit X₁ die Eingangsgröße, mit X₂ die Ausgangsgröße und mit a, b, c... die an die einzelnen Gleichstromsteuerwicklungen angelegten Steuergrößen bezeichnet werden.

Wenn mehrere magnetische Elemente der in F i g. 2 gezeigten Art so zusammengeschaltet werden, daß die Sekundärwicklung des einen die Primärwicklung des nächsten Elements speist usf., kann man folgende logische Funktion darstellen:

wenn mit a, b, c... die den einzelnen Elementen zugeführten Steuergrößen bezeichnet werden. Wenn ein Element der in Fig. 2 gezeigten Art mit einem Element der in Fig. 1 gezeigten Art entsprechend der Darstellung von F i g. 3 so zusammengeschaltet wird, daß ihre Primärwicklungen in Reihe geschaltet sind und daß ihre Gleichstromsteuerwicklungen ebenfalls in Reihe geschaltet sind, erhält man an der Wicklung 9 eine Spannung, welche die inverse Funktion der an den Klemmen der Wicklung 3 auftretenden ist, und umgekehrt. Natürlich kann man derartige magnetische Elemente auch auf beliebige andere Weise benutzen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Magnetisches Element für logische Schaltungen mit einem geschlossenen Magnetkreis aus einem Material mit praktisch rechteckiger Hysteresisschleife, auf welchem eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung im Abstand voneinander angeordnet sind und bei dem die Primärwicklung an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, während die Sekundärwicklung die Ausgangsspannung des Elements liefert, mit einer magnetischen Brücke, die den Magnetkreis in zwei einerseits die Primärwicklung und andererseits die Sekundärwicklung tragende Abschnitte unterteilt, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Brücke (12) derart ausgebildet ist, daß sie den Wechselfluß abdrosselt, und durch einen Dauermagneten (13) überbrückt ist, welcher den Magnetkreis (7) zu sättigen sucht, und daß eine oder mehrere Gleichstromsteuerwicklungen (10,11) zur Aufhebung der Sättigung des Magnetkreises (7) vorgesehen sind.

2. Magnetisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gleichstromsteuerwicklungen (10, 11) auf dem Magnetkreis (7) symmetrisch in bezug auf die magnetische Brücke (12) und den Dauermagneten (13) angeordnet und gegensinnig in Reihe geschaltet sind.

3. Magnetisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromsteuerwicklung auf der magnetischen Brücke (12) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen