DE1441177C - Vorrichtung zum Ausmessen eines Magnetfeldes und Messen eines elektrischen Stromes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausmessen eines Magnetfeldes mit einer Ringspulenanordnung, die mit einem sättigbaren Ringkern und mit einer Wicklung ausgestattet ist, die aus zwei Spulen besteht, von denen eine Spule verteilt auf die erste Hälfte dieses sättigbaren Ringkernes gewickelt ist, während die andere Spule verteilt auf die zweite Hälfte dieses sättigbaren Ringkernes gewickelt ist, wobei dieser sättigbare Ringkern in ein auszumessendes Magnetfeld eingebracht ist, mit einem Brückenkreis, der aus diesen beiden Spulen und zwei linearen Impedanzen besteht, mit einer Wechselstromquelle, die mit zwei einander diagonal gegenüberliegenden Punkten dieses Brückenkreises verbunden ist, um in diesem sättigbaren Ringkern ein wechselndes Magnetfeld zu erzeugen, mit einem Wandlerkreis, der an den beiden anderen sich diagonal gegenüberliegenden Punkten des Brückenkreises angeschlossen ist, um das erstgenannte Magnetfeld auszumessen, und mit einer Belastung, die in den Ausgangskreis dieses Wandlerkreises geschaltet ist.

Es ist bereits eine Vorrichtung zum Ausmessen von gleichgerichteten Magnetfeldern bekannt, bei der die Stärke eines solchen Magnetfeldes auf Grund der Induktanzänderung eines Induktors gemessen werden kann, wobei ein Eisenkern im Magnetfeld angeordnet ist und der Induktor selbst als Detektor ausgebildet ist, der parallel zu einer Kapazität zur Bildung eines Resonanzkreises geschaltet ist. Mit dieser Vorrichtung kann jedoch lediglich die Stärke eines gleichgerichteten Magnetfeldes ausgemessen werden. Die Bestimmung der Richtung eines solchen Feldes sowie die Messung von Wechselfeldern ist mit Hilfe dieser Vorrichtung nicht möglich.

Weiter ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Magnetfeld in einem magnetischen Material gemessen wird, in dem ein Wechselstrommagnetfeld, das in einem Magnetmaterial induziert wurde und durch einen durch eine Vielzahl von Leitern fließenden Strom hervorgerufen wurde, mit einem bekannten magnetischen Wechselstromfeld verglichen wird. Ein räumliches Magnetfeld kann jedoch mit dieser Vorrichtung nicht gemessen werden.

Ferner ist ein Gerät zum Anzeigen und Ausmessen von äußeren magnetischen Feldern bekannt, bei dem auf polygonförmig angeordneten Gliedern aus magnetisch permeablem Stoff zur Messung eines Magnetfeldes Spulen aufgebracht sind, die zur Erzeugung eines Magnetflusses an eine Wechselstromquelle angeschlossen sind und das eine Sekundärwicklungsanordnung enthält, mit deren Hilfe ein äußeres Magnetfeld ausgemessen werden kann. Diese Vorrichtung eignet sich jedoch ebenfalls nicht für die Ausmessung eines wechselnden Magnetfeldes und ist auf Grund ihrer Bauweise verhältnismäßig aufwendig.

Eine weitere bekannte Vorrichtung zum Ausmessen von Magnetfeldern wird in der später folgenden Figurenbeschreibung näher behandelt.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausmessen eines Magnetfeldes, mit deren Hilfe auch wechselnde Magnetfelder, beispielsweise in Form eines Signals, gemessen werden können, mit einem Wandler- bzw. Gleichrichterkreis von verhältnismäßig geringer Impedanz, so daß ein größerer Ausgangsstrom möglich wird und Signale wirksam übertragen werden, ohne merkliche Dämpfung und Verluste der Impulse, die nur eine geringe Erregerleistung benötigt und die schließlich einfach gebaut ist und genau arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wechselstromquelle mit' dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Spulen und dem Verbindungspunkt der beiden linearen Impedanzen verbunden ist und daß der Wandlerkreis, dessen Eingangsseite mit den anderen beiden sich einander diagonal gegenüberliegenden Punkten des Brückenkreises verbunden ist, einen Unterdrückungsschaltkreis enthält, der nur dann leitend wird, wenn auf den Wandlerkreis eine positive oder negative Eingangsspannung gegeben wird, die einen vorbestimmten Wert übersteigt.

Ein Teil des Standes der Technik sowie_-rbeispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der

F i g. 1 eine zur Erläuterung dienende Skizze einer

ao bekannten Ringspule zum Abtasten eines Magnetfeldes ist;

F i g. 2 ist das Schema einer Brückenschaltung mit der in F i g. 1 gezeigten Ringspule;

F i g. 3 ist ein zur Erläuterung dienendes Schema,

as das den Wellenverlauf der Spannung darstellt, die durch die in Fig. 1 gezeigte Ringspule abgetastet worden ist;

F i g. 4 ist ein zur Erläuterung dienendes Schema der Ringspule zum Abtasten eines Magnetfeldes, was als Teil der Erfindung anzusehen ist;

F i g. 5 ist eine Brückenschaltung schematisch mit der in F i g. 4 gezeigten Ringspule;

F i g. 6 ist ein der Erläuterung dienendes Schema nach einem anderen Verfahren zum Aufbringen der Windung auf die Ringspule einer Magnetfeldabtastvorrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 7 ist ein der Erläuterung dienendes Schema einer Ringspule, die als Abtastvorrichtung für kleine Gleichströme verwendet wird;

F i g. 8 ist ein Schaltbild eines bekannten Wandlerkreises, der in Verbindung mit einer wie in F i g. 1 gezeigten Ringspuie verwendet wird, bei der Impulssignale in Gleichstromsignale umgewandelt werden; F i g. 9 ist ein Schaltbild einer anderen beispielsweisen Anordnung des obigen Wandlerkreises;

F i g. 10 ist ein Schaltbild eines Wandlerkreises, der einen anderen Teil der Erfindung darstellt;

Fig. 11 ist ein Schaltbild eines anderen Wandlerkreises gemäß der Erfindung, und

Fig. 12 ist ein Schaltbild nach einer anderen beispielsweisen Ausführungsform des Wandlerkreises gemäß der Erfindung.

Es wird jetzt auf die Zeichnungen Bezug genommen.

F i g. 1 und 2 dienen zur Erklärung einer bekannten Magnetfeldabtastvorrichtung, und deren Erklärungen werden gegeben, um die Vorteile der Erfindung klarer zu machen. In F i g. 1 ist 1 eine Legierung mit hoher Permeabilität, z. B. ein Ringkern aus Permalloy od. ä., die gewöhnlich aus einem Stück besteht, das durch Prägen eines dünnen metallischen Bleches entsteht oder geschichtet ist, auf das eine Windung 2 als eine Ringspule aufgewickelt wird. In diesem Fall wird eine Hälfte der Gesamtwindungszahl der Wicklung auf die rechte Hälfte des Ringes aufgebracht und die andere Hälfte davon auf die linke Hälfte des Ringes, und die entsprechenden Halbspulen sind entsprechend mit L-I und L-I be-

zeichnet. Der in der Mitte der Windung liegende Punkt ist durch M bezeichnet, von dem eine Anzapfung T nach außen geführt wird. S zeigt den Windungsanfang an, und jF bildet dessen Ende, und die Polarität der Spulen L-I und L-2 ist so, daß bei einem Stromfluß von S nach F das im Ringkern erzeugte Feld den ganzen Ring durchläuft. Die Ringspulen sind so geschaltet, daß sie eine Brückenschaltung bilden mit einer Wechselstromspannungsquelle 3 und Widerständen 4 und 5, wie in F i g. 2 gezeigt. Wenn man jetzt auf einen gemäß der gestrichelten Linie verbundenen Widerstand 6 verzichtet, sind in dem Brückenkreis die Induktanz, der magnetische Sättigungsstrom und der Windungswiderstand der Spulen L-I und L-I entsprechend einander gleich, und zwar dann, wenn die Widerstandswerte der Widerstände 4 und 5 gleich sind, befindet die Brücke sich im Gleichgewicht, und an den Abtastenden X und Y wird keine Spannung erzeugt, unabhängig davon, ob der Kern der Ringspule gesättigt ist oder nicht. In diesem Fall ist die Spannung der Energiequelle 3 so gewählt, daß der Kern innerhalb einer halben Spannungsperiode gesättigt ist. Besteht nun ein äußeres magnetisches Feld, wie durch H₂ gezeigt, so wird dieses Magnetfeld im Kern geteilt, z. B. in H₂₁ und H₂₂. Andererseits bewegt sich das durch einen Wechselstrom erzeugte Magnetfeld durch den Kern, so daß dieses Magnetfeld z. B. als H_a in der jeweils halben Periode erzeugt wird. Da H_a und H₂₁ in der Spule L-I die gleiche Richtung haben, addieren sich die Magnetfelder, während sie sich in der Spule L-I voneinander subtrahieren. Demgemäß erreicht in dieser halben Periode der Kernteil, auf den die Spule L-I aufgebracht ist, die Sättigung früher als der der Spule L-2, und die Spule L-I verliert demgemäß ihre Induktanz rasch, und darum geht das Gleichgewicht der Brücke verloren, so daß eine Spannung zwischen X und Y erzeugt wird. Da jedoch der Kernteil, der der Spule L-2 entspricht, wenig später als die Spule L-I gesättigt ist, gewinnt die Brücke das Gleichgewicht nach Sättigung des Spulenteils der Spule L-2 wieder, und die Spannung zwischen X und Y verschwindet. Bei der entgegengesetzten halben Periode entsteht H₀ in der entgegengesetzten Richtung, jedoch H₂₁ und H₂₂ liegen in der gleichen Richtung, so daß der Kemteil der Spule L-2 früher gesättigt ist als der der Spule L-I und eine Spannung zwischen X und Y erzeugt wird, bis der Kernteil der Spule L-I gesättigt ist. Daraus ergibt sich, daß eine Impulsspannung e_v z. B. in F i g. 3 a gezeigt, zwischen X und Y erhalten werden kann. Der Abstand dieses Impulses entspricht dem Zeitintervall zwischen den Sättigungszeiten, die auf Grund der Spulen L-I und L-2 zustande kommen. Nach Versuchen ist die Impulsgröße diesem Zeitintervall in fast allen Fällen proportional. Der Grund, warum die Impulse alle in der gleichen Richtung erzeugt werden, besteht darin, daß beim früheren Sättigen des Kernteiles der Spule L-I als bei dem der Spule L-2 — wenn eine positive Spannung von der Wechselstromquelle 3 auf das Ende S der Spule L-I in F i g. 2 gegeben wird — ein Impuls zum Positivmachen von X erzeugt wird und in der entgegengesetzten Periodenhälfte das Ende F der Spule L-2 plus wird und weiterhin der Kernteil der Spule L-2 früher gesättigt wird als der der Spule L-I und daher wieder ein Impuls, der X positiv macht, wiedererzeugt wird.

Um das Magnetfeld H₂ zu bestimmen, wenn der Impuls sehr klein ist, z. B. wie dann, wenn sich der Wert von H₂ in der Nähe von Null befindet, ist der Widerstände gewöhnlich, wie durch die gestrichelte Linie gezeigt, angeschlossen. Beim Anschluß eines solchen Widerstandes kann die auf die Spule L-2 zu gebende Wechselspannung immer kleiner sein als die auf die Spule L-I. Für diesen Zustand sind die Widerstände 4 und 5 so gewählt, daß die Brücke

ίο nach Sättigung der zwei Kernteile ausgeglichen ist, und wenn kein äußeres Magnetfeld vorhanden ist, können solche Impulse e₂ und e₂,, gezeigt in F i g. 3 b, zwischen X und Y erhalten werden. Dies ist so, weil die angewendete Spannung an den Klemmen der Spule L-I größer ist als die an der Spule L-2, und der Kernteil der vornliegenden Spule ist früher gesättigt als der der Spule L-2. Ein unmittelbar vor den Impulsen e₂ und e₂. gezeigter Impuls e_z wird durch eine nicht ausgeglichene Spannung hervor-

ao gerufen, weil sich die Brücke nicht vor der Sättigung der beiden Kernteile im Gleichgewicht befindet, nach ihrer Sättigung ist die Brücke ausgeglichen. Die unausgeglichene Spannung e₃ kann, verglichen mit den Impulsen e₂ und e₂,, genügend klein sein. Wird

as jetzt ein Magnetfeld H₂ der Ringspulanordnung überlagert, wird es offensichtlich, daß der Impuls e_v gezeigt in F i g. 3 a, und die Impulse e₂, e₂. und e₃, gezeigt in F i g. 3 b, überlagert sind und an den Klemmen X und Y erzeugt werden. Die sich ergebende Spannung e_A und e₄, kann wie in F i g. 3 c dargestellt werden. Wird H₂ weiter erhöht, so verlaufen alle Impulse, wie durch e₅ und e_y gezeigt, in der gleichen in F i g. 3 d gezeigten Richtung. Entsprechend sind die oberen Impulse e₂ und die unteren Impulse e₂,

von gleicher Amplitude, wenn kein äußeres Magnetfeld H₂ angelegt wird. Deshalb kann die Meßgenauigkeit für den Fall des sehr kleinen äußeren Magnetfeldes erhöht werden.
F i g. 8 ist ein Schaltbild eines bekannten Wandlerkreises, der in der Schaltung mit der Ringspulanordnung, wie erwähnt, verwendet worden ist. Das heißt, die Klemmen X' und Y' des Wandlerkreises sind entsprechend mit den Klemmend und Y des Brückenkreises, gezeigt in F i g. 2, verbunden. Der Wandlerkreis besitzt einen Transformator 13, dessen Primärseite mit den Klemmen X' und Y' weiterhin mit zwei Dioden 7 und 8 verbunden ist, die mit den Außenklemmen der Sekundärseite des Transformators 13 verbunden sind, mit einem Parallelkreis

So mit einer Kapazität 9 und einem Widerstand 11, der an den Ausgang der Diode 7 oder an eine Klemme P und den Mittelpunkt m der Sekundärseite des Transformators 13 gelegt ist, und schließlich mit einem anderen Parallelkreis mit einer Kapazität 10 und einem Widerstand 11, der an den- Ausgang der Diode 8 oder eine Klemme Q und den Mittelpunkt m gelegt ist. Entsprechend wären Impulse, z. B. wie in F i g. 3 c gezeigt, auf die Dioden 7 und 8 über einen Transformator 13 gegeben. Wird ein im oberen Teil der Transformatorsekundärseite 13 induzierter Impuls in Richtung der Leitung der Diode 7 angelegt, so wird die Diode leitend und läßt Impulse zum Widerstandll durch, so daß die Kapazität9 durch die Spannung am Widerstand 11 geladen wird, wobei die Spannung dem Verhältnis der Impulshöhe an den Klemmen X und Y entspricht. Auf Grund eines Impulses mit umgekehrter Polarität wird die Diode 8 leitend und lädt die Kapazität 10. Wählt man daher

entsprechend die Zeitkonstanten der Kapazität 9 und des Widerstandes 11 und der Kapazität 10 und des Widerstandes 12, verglichen mit der Wechselstromperiode, groß genug, so kann man eine Gleichstromspannung, die proportional der Differenz der oberen und unteren Impulse in F ί g. 3 b, 3 c und 3 d ist, an den Klemmen P und Q erhalten. Das heißt, ist das äußere FeIdH₂ Null, so ist die Spannung an den Klemmen P und Q Null, denn die Ausgangsspannung ist proportional der Stärke des äußeren Feldes, und die Polarität der Ausgangsspannung wird umgekehrt, wenn die Richtung des Feldes H₂ sich umkehrt. So kann das äußere Magnetfeld H₂ als eine Gleichspannung abgetastet werden.

Besteht weiterhin ein äußeres Magnetfeld H₀, das unter rechtem Winkel zu H, liegt, so sind die Kernteile, die den Spulen L-I und L-2 entsprechen, gleichzeitig gesättigt, so daß wie in Fig. 3b gezeigte Impulse erzeugt werden, und die Amplitude des positiven Impulses ist gleich der des negativen Impulses, und die Ausgangsspannung an den Klemmen P und β ist Null. Ist nur das Feld/?, vorhanden, das gleich groß wie H₁- ist, und liegt die Richtung von H₁ zwischen den Richtungen von H₀ und H₂, so liegt der an den Klemmen P und Q auf Grund von H₁ erzeugte Spannungswert zwischen den Spannungswerten, die. durch H₀ und H, hervorgerufen sind.

Wird entsprechend ein Magnetfeld in bezug auf die Ringspule gedreht, so ändert sich eine an den Klemmen P und Q erzeugte Spannung im wesentlichen in einem sinusförmigen Verlauf in Abhängigkeit des Drehwinkels von der Richtung von H₀. Entsprechend kann die Richtung des Magnetfeldes H₁ abgetastet werden. Die oben erläuterte Abtasteinrichtung hat den folgenden Nachteil. Es wird auf F i g. 2 Bezug genommen. Wenn der Kernteil der Spule L-I früher gesättigt ist als bei einer halben Periode der Spule L-2, so wird fast die gesamte Spannung der Energiequelle 3 an die Spule L-2 gelegt, so daß die Sättigung des Kernteiles der Spule L-2 sofort erfolgt. Daher ist es unvermeidlich, daß die Impulsbreite sehr eng wird.

Gemäß der Erfindung soll der oben beschriebene Nachteil beseitigt werden. F i g. 4 und S zeigen ein Beispiel der Erfindung und stellen einen Teil der Erfindung dar. In F i g. 4 ist eine Wicklung in zwei genau gleiche Teile aufgeteilt, deren einer durch L-I bezeichnet ist, und S, ist der Beginn einer Spule, und F₁ ist deren Ende, die Spule ist nämlich verteilt auf dem halben Teil der Ringspule 1 aufgewickelt. Die andere Spule L-2 ist auch auf den anderen halben Teil gewickelt, und 5, ist der Beginn der Spule L-2, und F- ist deren Ende. Die Spulen S₁-F₁ und S_t-F_t sind gleich in ihrer Wicklungsrichtung und haben die gleiche Polarität. F₁ und F, sind miteinander verbunden, angedeutet durch Af. Die Spulen L-I und L-2 und zwei Widerstände 4, 5 bilden eine Brücke, in der ein Paar von gegenüberliegenden Diagonalen Af' und W mit einer Wechselspannungsquelle 3 so verbunden sind, daß der Kreis mit der Spule L-I und dem Widerstand 4 und der Kreis mit der Spule L-2 und dem Widerstand 5 parallel mit der Quelle 3 liegen und das andere Paar gegenüberliegender Diagonalen S₁ und S₁ mit den Ausgangsklemmen X und Y verbunden sind.

So wie in dem vorhergehenden Beispiel der bisher verwendeten Vorrichtung wird ein Strom von der Spannungsquelle 3 bei Af' getrennt und fließt durch die Spulen L-I und L-2, jedoch bewegen die FIüssi auf Grund der getrennten Ströme sich durch der Gesamtweg des Kerns. Wenn jedoch selbst der Kern teil der Spule L-I früher gesättigt ist als der de.

Spule L-2, so ändert sich die an die Spule L-2 ange legte Spannung nicht, und daher ist die Sättigung de.¹

. Kerntefls der Spule L-2 nicht sofort vollzogen. Ar den Klemmen X und Y liegt ein Gleichrichterkreis wie er oben mit Bezug auf F i g. 8 erläutert wurde

ίο Da die Impedanz des Gleichrichters nicht so hoch ist und diese Impedanz parallel mit der Spule L-2 liegt, da die Impedanz der Spule L-I sehr klein au, Grund der Sättigung des Kernteiles der Spule L-t ist, ist entsprechend die an die Spule L-2 angelegte Spannung ziemlich vermindert, und die Sättigung der Kernteiles der Spule L-2 wird Verzögert. Demgemäß werden größere Impulse selbst durch ein kleineres äußeres Magnetfeld, verglichen mit dem in Fig. 1 und 2, erzeugt, dementsprechend ist die Empfind-

ao lichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf Grund der großen Ausbeute hoch. Außerdem hat der erfindungsgemäße Gleichrichterkreis, gezeigt in F i g. 5, noch einen anderen Vorteil. Das heißt, ein erheblicher Strom geht durch die beiden Spulen L-I

as und L-2, wenn die Kernteile der Spulen L-I und L-2 gleichzeitig in dem in F i g. 2 gezeigten Brückenkreis gesättigt sind; wohingegen in dem Brückenkreis der F i g. 5 · solch ein erheblicher Strom nicht durch die Spulen L-I und L-2 fließen kann, selbst wenn die entsprechenden Kernteile zur gleichen Zeit gesättigt sind, weil die Widerstände 4 und 5 entsprechend in Reihe mit den Spulen L-I und L-2 parallel zur Spannungsquelle 3 liegen. So kann die Erregerkraft der Spulen wirtschaftlich verwendet werden.

Selbstverständlich kann das gleiche Arbeiten, wie in dem vorhergehenden Beispiel erläutert, erreicht werden, wenn S₁ und S₁ miteinander verbunden sind, dargestellt durch Af', und F₁ und F₁ mit den Widerständen 4 und 5 in F i g. 4 verbunden sind. Weiterhin ist auch das Arbeiten des Widerstandes 6 das gleiche wie das in Fig. 2, und man erhält die gleichen Wellenformen, wie in Fig. 3b, 3c und 3d gezeigt, in ähnlicher Weise an X und Y. Außerdem kann eine Induktanz, die schwieriger zu sättigen ist als die Spulen L-I und L-2, oder ein nichtlineares Element anstatt des Widerstandes 6 verwendet werden. Die Ausmeßvorrichtung kann in der Weise der in F i g. 6 gezeigten Wicklung gemacht sein. Das heißt, in Fig. 6 ist der Wicklungssinn von M' nach F der gleiche wie in den vorhergehenden Beispielen, aber der von S' nach Af' ist hierzu entgegengesetzt. In diesem Falle sind beide Af' in F i g. 4 und 6 genau äquivalent, sogar entsprechend, wenn S' und F' in F i g. 6 jeweils an die Klemmen S₁ und S₂ in F i g. 5

SS gelegt werden, anstatt die in F i g. 4 gezeigte Ringspule zu benutzen, so kann die gleiche Ausmeßvorrichtung gebildet werden.

F i g. 7 zeigt auch ein Beispiel nach der Erfindung, in dem ein Gleichstrom von den Klemmen S₃ und F₃

einer Sekundärwindung geliefert wird, die auf die Spulen der Fig.4 statt eines äußeren Magnetfeldes gewickelt ist und wodurch ein Magnetfeld entsprechend H₁₁ und H_n in Fi g. 1 erzeugt wird und dieses Feld ausgemessen werden kann. -Dies kann als ein kleiner Gleichrichter für pulsierenden Strom verwendet werden.

Man sieht, daß in F i g. 7 die Spulen L-I und L-2, die in Fig. 4 gezeigt sind, um der Einfachheit halber

fortgelassen worden sind, obwohl die Klemmen S₁, Sj-und F₁ und F₂ nur dargestellt sind. Der Ausmeßkreis in Fig. 8 hat den folgenden Nachteil. Da Impulse eine sehr hohe Frequenzkomponente haben, werden die Impulse durch einen Transformator 13 in F i g. 8 abgeschwächt. Aus diesem Grunde ist, selbst wenn das Wicklungsverhältnis des Transformators erheblich erhöht wird, es schwierig, einen gewünschten Ausgangswert von der Sekundärseite zu erhalten. F i g. 9 zeigt einen anderen Gleichrichterkreis, bei dem kein Transformator vorhanden ist. Hierbei muß man jedoch unvermeidlich die Nachteile in Kauf nehmen, daß die Impulse im Nebenschluß zu den Widerständen 14 und 15 liegen und daß die Widerstandswerte dieser Widerstände 14 und 15 nicht so hoch gemacht werden können, weil ein Strom zum Laden der Kapazitäten 9 und 10 erforderlicherweise durch jeden der Widerstände 14 und 15 fließen muß. *

Diese Nachteile können durch einen in Fig. 10 gezeigten Gleichrichterkreis beseitigt werden, eier einen Teil der Erfindung darstellt. Neu werden nämlich Zenerdioden 17 und 18 verwendet, und, die Zenerdiode 17 ist mit einer Diode 7 mit umgekehrter Polarität und in Reihe damit geschaltet. Die Zenerdiode 18 ist auch mit einer Diode 8 in gleicher Weise verbunden. Nur ein Teil der Summe der Zenerspannung und der in positiver Richtung liegende Spannungsabfall der Dioden wird von der Impulshöhe abgezogen und fließt durch die Dioden 7 und 17 und durch eine Belastung R_L und lädt eine Kapazität 16., Auch bei den Impulsen in umgekehrter Richtung fließt der Teil, der die Summe des Spannungsabfalls der Diode 8 in positiver Richtung übersteigt, und die Zenerspannung der Zenerdiode 18 über den Widerstand R_L umgekehrt zur obigen Richtung und lädt die Kapazität 16 umgekehrt auf. Das heißt, wenn die durch den Widerstand R_L und die Kapazität 16 gebildete Zeitkonstante so gewählt ist, daß sie groß genug, verglichen mit der wiederkehrenden Impulsperiode, ist, kann man einen Gleichstrom, der proportional der Höhe der oberen und unteren Impulse ist, an den Klemmen P lind Q erhalten. In diesem Fall tritt keine merkliche Schwächung auf und auch kein Energieverlust im Gleichrichter dieses Beispiels, verglichen mit der in F i g. 8 und 9 gezeigten Vorrichtung. Eine solche, in Fig. 10 gezeigte Bauweise ist also vorteilhaft, verglichen mit den ih Fig. 8 und 9 gezeigten. Gemäß der Erfindung können jedoch nicht nur Zenerdioden, sondern auch ein Unterdrückungselement (dead zone element), das einer Zenerdiode äquivalent ist, in gleicher Weise verwendet werden.

■ Fig. 11 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Unterdrückungsschaltung verwendet wird. Die Unterdrückungsschaltung besteht aus einem Brückenkreis, bei dem zwei Zweige jeweils von den beiden Dioden 7 und 8 gebildet werden und bei dem die anderen Zweige entsprechend durch die Widerstände 20 und 21 gebildet sind, und besteht aus einem Verbindungspunkt, der mit den Elektroden der beiden Dioden 7 und 8, die entgegengesetzte Polarität aufweisen, verbunden ist und weist mit dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände 20 und 21 ein Paar von Diagonalen des Brückenkreises auf, und das andere Paar Diagonalen ist mit einer unipolaren Spannungsquelle 19 so gepolt verbunden, daß die Dioden 7 und 8 einen Strom von der unipolaren Spannungsquelle 19 nicht durchlassen. Hierbei wird die Spannung der Spannungsquelle 19 durch die Widerstände 20 und 21 in zwei gleiche Werte geteilt, und nur der höhere Impulsanteil, der größer ist als die Summe aus der halben Spannung der Spannungsquelle 19 und dem Spannungsabfall der Dioden 7 und 8 in positiver Richtung, addiert sich an R₁ und der Kapazität 16. Das heißt, die an den Widerständen 20 und 21 erzeugte Spannung führt zu der gleichen Wirkung wie

ίο .die Zenerspannung nach Fig. 10. Man kann daher die gewünschten Ziele zufriedenstellend nach Fig. 11 erreichen.

Fig. 12 zeigt ein anderes Beispiel des Gleichrichterkreises, bei dem die Klemmen X und Y mit dem Parallelkreis der Kapazität 16 und des Widerstandes R_L verbunden sind oder die Klemmen P und Q über zwei Zenerdioden 17 und 18 in Reihe mit der entgegengesetzten Polarität verbunden sind. Durch diese Verbindung kann der Gleichrichterkreis

ao vereinfacht werden, jedoch ist der Betrieb und die Wirkung die gleiche, wie schon im Zusammenhang'

• mit der in Fig. 10 und 11 gezeigten Vorrichtung erläutert wurde.

Bei dem in den F i g. 8 und 9 gezeigten Gleich-

*5 richterkreis soll ein Gleichstromausgangsstrom, der an den Klemmen P und Q erzeugt wird, durch jeden der Widerstände 11 und 12 fließen. Um den Ausgangsstromwiderstand zu erhöhen, müssen die Werte der Widerstände 11 und 12 so klein wie möglich sein, wodurch das Erzeugen einer erwünschten Empfindlichkeit unmöglich wird. Vom Belastungswiderstand R_L her gesehen, kann die Impedanz aber nicht klein gemacht werden. Bei dem in den F i g. 10 bis 12 einschließlich gezeigten Gleichrichter ist im Gegenteil keine Impedanz außer der Belastung R_L für die Spannung des Impulssignals oberhalb der Zenerspannung im Gleichrichterkreis vorhanden. Ein erfindungsgemäßer Gleichrichterkreis kann also vom Typ mit geringer Impedanz sein. In dieser Hinsicht kann der erfindungsgemäße Gleichrichterkreis als Eingangsstromnetz für einen transistorisierten Kreis dienen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ausmessen eines Magnetfeldes mit einer Ringspulenanordnung, die mit einem sättigbaren Ringkern und einer Wicklung ausgestattet ist, die aus zwei Spulen besteht, von denen eine Spule verteilt auf die erste Hälfte dieses sättigbaren Ringkernes gewickelt ist, während die andere Spule verteilt auf die zweite Hälfte dieses sättigbaren Ringkernes gewickelt ist, wobei dieser sättigbare Ringkern in ein auszumessendes Magnetfeld eingebracht ist, mit einem Brückenkreis, der aus diesen beiden Spulen und zwei linearen Impedanzen besteht, mit einer Quelle für Wechselstrom, die mit zwei einander diagonal gegenüberliegenden Punkten dieses Brückenkreises verbunden ist, um in diesem sättigbaren Ringkern ein wechselndes Magnetfeld zu erzeugen, mit einem Wandlerkreis, der an den beiden anderen sich diagonal gegenüberliegenden Punkten des Brückenkreises angeschlossen ist, um das ersterwähnte Magnetfeld auszumessen, und mit einer Belastung, die in den Ausgangskreis dieses Wandlerkreises geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechsel-

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stromquelle mit dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Spulen und dem Verbindungspunkt der beiden linearen Impedanzen verbunden ist und daß der Wandlerkreis, dessen Eingangsseite mit den anderen beiden sich einander diagonal 5 gegenüberliegenden Punkten des Brückenkreises verbunden ist, einen Unterdrückungsschaltkreis enthält, der nur dann leitend wird, wenn auf den Wandlerkreis eine positive oder negative Eingangsspannung gegeben wird, die einen vorbestimmten Wert übersteigt.

2. Vorrichtung zum Ausmessen eines Magnetfeldes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Ringspulenanordnung aus einem sättigungsfähigen Ringkern und zwei Spulen besteht, die verteilt auf jeden Halbteil dieses sättigungsfähigen Ringteils mit der gleichen Wicklungsrichtung gewickelt sind, und der Anfang dieser beiden Spulen miteinander verbunden ist und der Verbindungspunkt und die Enden dieser beiden ao Spulen mit diesem Brückenkreis verbunden sind.

3. Vorrichtung.zur Ausmessung eines Magnetfeldes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Ringspulenanordnung aus einem sättigungsfähigen Ringkern und zwei Spulen, die verteilt auf jeden Halbteil dieses sättigungsfähigen Ringkernes mit gleicher Wicklungsrichtung gewickelt sind,' besteht, wobei die Enden dieser beiden Spulen miteinander und dem Verbindungspunkt und dem Beginn dieser beiden Spulen mit diesem Brückenkreis verbunden sind.

4. Vorrichtung zum Ausmessen eines Magnetfeldes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Ringspulenanordnung aus einem sättigungsfähigen Ringkern und zwei Spulen besteht, die verteilt auf jedem der beiden Hälften dieses sättigungsfähigen Ringkerns mit der gleichen entgegengesetzten Wicklungsrichtung aufgewickelt sind, wobei der Beginn einer dieser zwei Spulen mit den Enden der anderen dieser zwei Spulen verbunden ist und deren Verbindungspunkt und die freien Enden dieser beiden Spulen mit diesem Brückenkreis verbunden sind.

5. Vorrichtung zum Ausmessen eines elektrischen Stromes unter Verwendung einer Vorrichtung zum Ausmessen eines Magnetfeldes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese Ringspulenanordnung mit einer zusätzlichen Spule versehen ist, die so auf diesen sättigungsfähigeri Ringkern gewickelt ist, daß das Magnetfeld einer Hälfte dieses sättigungsfähigen Ringkerns, auf dem eine dieser beiden Spulen aufgebracht ist, auf Grund dieser zusätzlichen Spule im wesentlichen die gleiche Größe und die umgekehrte Richtung wie das der anderen Hälfte dieses sättigungsfähigen Ringkernes hat, auf dem die andere dieser beiden Spulen aufgebracht ist, und zwar auf Grund dieser zusätzlichen Spulen.

6. Vorrichtung zum Ausmessen eines Magnetfeldes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,' daß der Unterdrückungskreis dieses Gleichrichterkreises aus einem Kreis mit einer Diode und einer Zenerdiode besteht, die in Reihe mit dieser Diode mit umgekehrter Polarität verbunden ist, und aus einem anderen Kreis, der parallel zu diesem erstgenannten Kreis liegt, wobei dieser andere Kreis eine andere Diode und eine andere Zenerdiode umfaßt, die in Reihe mit dieser anderen Diode liegt, so daß ein Strom in entgegengesetzter Richtung zu dem in dem erstgenannten Kreis liegt.

7. Vorrichtung zum Ausmessen eines" Magnetfeldes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdrückungskreis dieses Gleichrichterkreises aus einem Brückenkreis besteht, von dem zwei Zweige aus jeweils zwei Dioden bestehen und die anderen Zweige aus Widerständen bestehen, wobei der Verbindungspunkt, der mit den Elektroden mit umgekehrter Polarität dieser beiden Dioden verbunden ist, und der Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände ein Paar Diagonalen dieses Brückenzweiges bildet und das andere Paar von Diagonalen mit einer unipolaren Stromquelle mit solch einer Polarität verbunden ist, daß diese Dioden keinen Strom aus dieser unipolaren Stromquelle fließen lassen.

8. Vorrichtung zum Ausmessen eines Magnetfeldes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdrückungskreis dieses Gleichxichterkreises aus zwei Zenerdioden besteht, die in Reihe mit entgegengesetzter Polarität verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen