DE1448760C - Anwendung einer Hallplatte zur Fest stellung der Auslenkung eines ein Magnet feld aufweisenden Objektes aus einer Nor mallage - Google Patents
Anwendung einer Hallplatte zur Fest stellung der Auslenkung eines ein Magnet feld aufweisenden Objektes aus einer Nor mallageInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft die Anwendung einer Hall- Null ist, wenn sich das Meßobjekt in der Normallage
platte zur Feststellung der Auslenkung eines ein Ma- befindet. Bei Auslenkung des Meßobjektes aus der
gnetfeld aufweisenden Objektes aus einer Normallage, Normallage erhält man eine der Richtung und dem
wobei die Hallplatte dem Magnetfeld des Meßobjek- Betrag der Auslenkung proportionale Hallspannung:
tes ausgesetzt ist und die zur Auslenkung des Objek- 5 Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Antes proportionale Hallspannung gemessen wird. Ordnung bei der Prüfung und Messung in der koaxia-
Es ist bereits eine Fernmeßanlage bekannt, bei der Ien Lage des Stromleiters eines Koaxialkabels in beals
Sendeorgan ein drehbar gelagerter Dauermagnet zug auf die Hülle. Das. stromdurchflossene Koaxialvorgesehen ist. Zur Übertragung der Bewegung des kabel wird kontinuierlich über Führungen an der
Dauermagneten auf ein Empfangsorgan wird min- io Hallplatte vorbeibevvegt. Da der Koaxialleiter von
destens eine Hallplatte verwendet, die dem Magnet- Strom durchflossen ist, ist das Koaxialkabel von konfeld
des Dauermagneten ausgesetzt ist und eine der zentrisch verlaufenden Magnetfeldlinien umschlossen,
Auslenkung des Dauermagneten proportionale Hall- die auf die Hallplatte einwirken und nur dann eine
spannung liefert. . Hallspannung zur Folge haben, falls sich der Strom-
Es ist weiterhin ein Meßwertumformer zur Um- 15 leiter nicht in Normallage befindet. In einer weiteren
Wandlung der Drehbewegung einer Scheibe in eine Ausgestaltung der Erfindung wird die gegebenenfalls
Frequenz einer elektrischen Größe bekannt, bei dem verstärkte Hallspannung durch einen phasengesteuer-
um den Umfang der Scheibe radial angeordnete ten Gleichrichter gleichgerichtet, um Störsignale zu
Dauermagnetstäbe vorgesehen sind. Ein Hallgenera- unterdrücken.
tor ist in einer Ebene angeordnet, die durch die ma- 20 Die Erfindung wird nun näher an Hand von Zeichgnetische
Achse des jeweils an dem Hallgenerator nungen erläutert, in denen zeigt
vorbeibewegten Dauermagnetstabes und durch eine Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vor-Senkrechte zur relativen Bewegungsrichtung gegeben richtung zur Bestimmung der Lage eines stromdurchist. Falls die Dauermagnete gleiche Polung aufweisen, flossenen Leiters,
vorbeibewegten Dauermagnetstabes und durch eine Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vor-Senkrechte zur relativen Bewegungsrichtung gegeben richtung zur Bestimmung der Lage eines stromdurchist. Falls die Dauermagnete gleiche Polung aufweisen, flossenen Leiters,
wird in dem Hallgenerator mit Annäherung eines 25 F i g. 2 ein vereinfachtes schematisches Schaltbild
Dauermagneten eine anwachsende Spannung in der des in F i g. 1 dargestellten phasengesteuerten Gleicheinen
Richtung erzeugt, die nach Durchlaufen eines richters,
Maximums durch Null in der Symmetriestellung hin- Fig. 3 eine perspektivische Darstellung zur Erläute-
durchgeht und bei Entfernen von dem Dauermagnet rung der Anordnung der Hallplatte in bezug auf das
eine Spannung mit einem Maximum in der anderen 3° vom stromdurchflossenen Leiter erzeugte Magnetfeld,
Richtung erzeugt. ■ F i g. 4 in größerem Maßstab eine schematische
Darüber hinaus ist es bereits bekannt, zur Messung Darstellung eines Schnittes durch den Leiter und die
des durch einen elektrischen Leiter hindurchfließen- Hallplatte zur Erläuterung der Beziehung zwischen
den Stromes eine Hallplatte zu verwenden. Der elek- dem Magnetfeld und der relativen Lage der HaIl-
trische Leiter wird durch einen Eisenkern hindurch- 35 platte,
geführt, der einen Luftspalt aufweist, in dem eine Fig. 5 eine graphische Darstellung der relativen
Hallplatte senkrecht zu den den Luftspalt durchset- Hallspannung in Abhängigkeit von der Verschiebung
zenden Magnetfeldlinien angeordnet ist. der Hallplatte und
Bei der magnetischen Durchflußmessung ist es be- F i g. 6 eine perspektivische Darstellung einer Vorkannt,
zur Ausschaltung der Abhängigkeit der An- 40 richtung zur Feststellung der Auslenkung eines hinzeige
von der Magnetfeldgröße eine Hallmultiplikator- und herverschiebbaren Elementes.
Kompensation anzuwenden, bei der die von den Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung dient zur Elektroden des Durchflußgebers kommende Spannung laufenden Überwachung der Lage des Leiters 11 eines über einen Transformator in Reihe mit der Hallspan- elektrischen Kabels 10, bei dem der stromführende, nung eines Hallgenerators als Kompensationsspan- 45 elektrische Leiter 11 von einer Hülle 12 aus geeignenung geschaltet ist. Die resultierende Spannung wird ' tem Isoliermaterial umschlossen ist. Da das Isolaeinem phasengesteuerten Gleichrichter zugeführt. Die tionsmaterial nicht magnetisch ist, kann sich konzen-Bezugsspannung für den Hallgenerator und die Span- trisch zum stromführenden Leiter 11 ein Magnetfeld nung für die phasenabhängige Gleichrichtung werden ausbilden. In F i g. 1 ist zwar nur ein kurzes Stück des mittels Stromwandler aus dem Strom des zur Durch- 5° Kabels 10 dargestellt, jedoch wird das Kabel 10 norflußmessung vorgesehenen Magnetfeldes entnommen. malerweise fortlaufend hergestellt und durch die Prüf-Da somit die Hallkompensationsspannung in Phase vorrichtung hiridurchgeführt. Um das Kabel 10 in mit dem Magnetfeld und proportional dem Magnet- einer vorgegebenen Lage in bezug auf einen Hallfeld ist und auch die von den Elektroden des Durch- generator zu halten, sind Kabelführungen (F i g. 3) flußgebers kommende Meßspannung proportional dem 55 vorgesehen, die im vorliegenden Fall die Form von Magnetfeld ist, ergibt sich ein von der Magnetfeld-, Rollen 13 haben, die mit Führungsnuten versehen größe unabhängiges Anzeigesignal. und paarweise angeordnet sind. Das zu prüfende Ka-
Kompensation anzuwenden, bei der die von den Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung dient zur Elektroden des Durchflußgebers kommende Spannung laufenden Überwachung der Lage des Leiters 11 eines über einen Transformator in Reihe mit der Hallspan- elektrischen Kabels 10, bei dem der stromführende, nung eines Hallgenerators als Kompensationsspan- 45 elektrische Leiter 11 von einer Hülle 12 aus geeignenung geschaltet ist. Die resultierende Spannung wird ' tem Isoliermaterial umschlossen ist. Da das Isolaeinem phasengesteuerten Gleichrichter zugeführt. Die tionsmaterial nicht magnetisch ist, kann sich konzen-Bezugsspannung für den Hallgenerator und die Span- trisch zum stromführenden Leiter 11 ein Magnetfeld nung für die phasenabhängige Gleichrichtung werden ausbilden. In F i g. 1 ist zwar nur ein kurzes Stück des mittels Stromwandler aus dem Strom des zur Durch- 5° Kabels 10 dargestellt, jedoch wird das Kabel 10 norflußmessung vorgesehenen Magnetfeldes entnommen. malerweise fortlaufend hergestellt und durch die Prüf-Da somit die Hallkompensationsspannung in Phase vorrichtung hiridurchgeführt. Um das Kabel 10 in mit dem Magnetfeld und proportional dem Magnet- einer vorgegebenen Lage in bezug auf einen Hallfeld ist und auch die von den Elektroden des Durch- generator zu halten, sind Kabelführungen (F i g. 3) flußgebers kommende Meßspannung proportional dem 55 vorgesehen, die im vorliegenden Fall die Form von Magnetfeld ist, ergibt sich ein von der Magnetfeld-, Rollen 13 haben, die mit Führungsnuten versehen größe unabhängiges Anzeigesignal. und paarweise angeordnet sind. Das zu prüfende Ka-
Obwohl in letzter Zeit in steigendem Maße Hall- bei 10 wird durch zwei im Abstand voneinander angeneratoren
in der Meß- und Regeltechnik eingesetzt geordnete Rollenpaare in einer festen Lage in bezug
werden, ist bisher noch keine Anordnung bekannt 60 auf eine Bezugslage gehalten. Der elektrische Leiter
geworden, mit der sich in einfacher Weise die Aus- des Kabels ist also in bezug auf diese Bezugslage
lenkung eines ein Magnetfeld aufweisenden Objektes verschoben, falls er nicht konzentrisch zur Isolationsaus einer Normallage feststellen läßt. hülle verläuft.
Die Erfindung besteht darin, daß die Hallplatte Der Leiter 11 ist an den Ausgang eines Oszillators
tangential zu den dem Meßobjekt zugeordneten ge- 65 und Leistungsverstärkers 14 angeschlossen, so daß
krümmten Magnetflußlinien angeordnet ist. durch den Leiter 11 ein Wechselstrom bestimmter
Durch diese erfindungsgemäße Anordnung der Frequenz hindurchgeschickt werden kann. Der Oszil-
Hallplatte wird gewährleistet, daß die Hallspannung lator und Leistungsverstärker 14 von einem Netzgerät
■ . J 4
15 gespeist. Vorzugsweise wird die Frequenz des Os- linien des Magnetfeldes H mit der Spannungsachse
zillators 14 so gewählt, daß sie nicht mit der Frequenz einen Winkel von 90° einschließen. In dieser Lage
des Netzstromes und irgendwelchen Oberwellen des würde eine optimale Hallspannung erzeugt werden.
' Netzstromes übereinstimmt und sich auch von der Bewegt man die Platte 17 in die Stellung B, dann verFrequenz
irgendwelcher anderer in der Nähe an- 5 ringert sich die Hallspannung, da die senkrecht zur
geordneter Schwingungserzeuger unterscheidet, welche Spannungsachse verlaufende Flußkomponente gerineinen
Einfluß auf die zu prüfenden Teile des Kabels ger wird. Die gekrümmten Flußlinien lassen sich
haben könnten. Die Ausbildung der Stromzuführungs- nämlich in eine lotrechte Vektorkomponente und in
kontakte für den elektrischen Leiter 11 ist nicht näher eine waagerechte Vektorkomponente aufspalten, woerläutert.
In F i g. 3 sind schematisch Kontaktfinger 16 io bei lediglich die lotrechte Komponente einen Effekt
dargestellt, mit denen fortlaufend dem elektrischen zur Folge hat. Bewegt man die Hallplatte in die Stel-Leiter
11 Strom zugeführt werden kann. Der eine lung C, dann wird der Einfluß des Magnetfeldes H
Kontaktfinger 16 könnte beispielsweise am fertigen weiter verringert, da in dieser Stellung die lotrechte
Ende des Kabels mit dem Leiter 11 in Verbindung Komponente der durch die Platte hindurchlaufenden
stehen, während der andere Kontaktfinger 16 am elek- 15 Flußlinien am geringsten ist. Die Hallspannung weist
irischen Leiter 11 entlanggleiten könnte, bevor dieser daher in dieser Stellung den geringsten Wert auf. Zur
mit der Isolationshülle 12 versehen wird. Feststellung der Lage des stromdurchflossenen Leiters
Zur Abtastung des Magnetfeldes des durch das 11 wird jedoch gerade diese minimale Hallspannung
Prüfgebiet hindurchlaufenden Kabels 10 ist eine Hall- verwendet. Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, wird die
platte 17 in vorgegebener Beziehung zum Kabel 10 20 minimale Hallspannung erzeugt, wenn die Hallplatte
und zur feststehenden Bezugslage angeordnet. Die 17 so angeordnet ist, daß die Spannungsachse tangen-Hallplatte
17 gehört'zu dem mit der Bezugszahl 18 tial zu den gekrümmten magnetischen Flußlinien ver-
%0 bezeichneten Hallgenerator. Die Hallplatte 17 besteht läuft und die Hallplatte 17 in bezug auf eine Ebene
aus einem festen Halbleitermaterial und hat Vorzugs- zentriert ist, die durch die durch den Leiter 11 hinweise
die Form eines Parallelepipeds. Falls durch die 25 durchgehende Y-Achse festgelegt ist. In dieser Stel-Hallplatte
17 ein Strom hindurchgeschickt wird und lung heben sich die lotrechten Flußlinienkomponenman
auf die. Hallplatte 17 ein senkrecht zur Strom- ten der durch die Platte hindurchlaufenden Flußlinien
richtung verlaufendes Magnetfeld einwirken läßt, gegenseitig heraus, da sowohl positive als auch negadann
kann man in einer senkrecht zur Stromrichtung tive lotrechte Komponenten gleicher Größe vorhan-
und Magnetfeldrichtung liegenden dritten Richtung 30 den sind. Ist also die Hallplatte 17 über dem Leiter
einen Spannungsgradienten messen. Der durch die 11 auf die Y-Achse zentriert, dann hat das Magnet-Hallplatte
17 hindurchfließende Strom wird als Steuer- feld H keine Hallspannung zur Folge, so daß der Leistrom
Ic bezeichnet und wird durch eine Gleichstrom- ter 11 als auf der Y-Achse liegend angesehen werden
quelle, beispielsweise eine Batterie 19, erzeugt. Die kann. Durch Messung der Hajlspannung läßt sich da-Batterie
19 steht über geeignete Zuleitungen 20 und 35 her die. geometrische Lage des Leiters 11 feststellen.
21 mit gegenüberliegenden Flächen der Hallplatte 17 Falls eine Hallspannung vorliegt, ist das ein Zeichen
in ■ Verbindung, so daß durch die Hallplatte 17 ein dafür, daß der elektrische Leiter und sein Magnet-Gleichstrom
hindurchgeschickt werden kann. Gege- feld H aus der Y-Achse verschoben sind,
benenfalls kann in die Zuleitung 20 ein Widerstand Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung ist die eingeschaltet werden, um den Strom lc zu begrenzen. 40 Hallplatte 17 auf einer Unterlage befestigt, welche die Ein durch den elektrischen Leiter 11 des Kabels 10 Hallplatte 17 in einer vorgegebenen feststehenden Behindurchfließender Strom hat ein Magnetfeld H rund ziehung zu dem die Prüfstrecke durchlaufenden Teil um den Leiter zur Folge, dessen Flußlinien konzen- des Kabels oder zu einem festen der gewünschten trisch zum Leiter 11 verlaufen. Das Magnetfeld H ist Leiterstellung zugeordneten Bezugsnormal hält. Die in F i g. 4 durch konzentrische Kreise dargestellt, auf 45 feststehende Beziehung ist dadurch gegeben, daß die denen die Richtung des Magnetfeldes durch Pfeile Hallplatte 17 in einer parallel zur gewünschten Stelangegeben ist. Die Hallplatte 17 ist so im Magnet- lung des Leiters 11 und tangential zu dem Magnetfeld// angeordnet, daß die Flußrichtung des durch feld des Leiters 11 verlaufenden Ebene angeordnet die Platte 17 hindurchfließenden Stromes /,. parallel und über der vorgegebenen gewünschten Mitte des zum Leiter 11 des Kabels 12 verläuft. Die derart an- 50 Leiters zentriert ist. Weicht der Leiter 11 von der gegeordnete Hallplatte 17 wird von Flußlinien des Ma- wünschten konzentrischen oder sonstwie vorgegebegnetfeldes H durchsetzt. Die durch die Hallplatte 17 nen Beziehung in bezug auf die Isolationsschicht 12 hindurchlaufenden Flußlinien verlaufen senkrecht zur ab, .dann ergibt sich eine entsprechende proportionale Stromrichtung und haben zwischen den beiden ande- Zunahme der Hallspannung. In der dargestellten Ausren Oberflächen der Platte 17 einen Spannungsgra- 55 führungsform der Erfindung würde die Hallspannung .dienten zur Folge, der senkrecht zum Strom Ic und ausgehend vom Wert Null entweder in positiver oder zum Magnetfeld H ist. negativer Richtung zunehmen, je nachdem, ob der An den beiden anderen Flächen der Hallplatte 17 Leiter in positiver oder negativer Richtung auf der sind Kontakte angeordnet, die mit Zuleitungen 22 in AT-Achse (F i g. 4) verschoben wird. Abweichungen Verbindung stehen und mit deren Hilfe die Hallspan- 60 in Richtung der Y-Achse können mit der in bezug nung abgegriffen wird. Die Spannungsachse verläuft auf die Y-Achse zentrierten Hallplatte nicht festgestellt also quer zur Stromachse. Die Hallplatte 17 kann im ' werden, da diese Abweichungen keinen Einfluß auf Magnetfeld H auch so angeordnet werden, daß die die Hallspannung haben. Der Verlauf der Hallspan-Flußlinien mit der Spannungsachse einen von 90° nung in Abhängigkeit einer Verschiebung der Hallverschiedenen Winkel einschließen. Beispielsweise 65 platte aus der Y-Achse in einer parallel zur A'-Achse sind in Fig. 4 drei verschiedene Stellungen der Hall- verlaufenden Ebene ist in Fig. 5 graphisch dargeplatte 17 dargestellt. In der Stellung A ist die Hall- stellt. Die Hallspannung erreicht bei einer bestimmten platte in einer Ebene angeordnet, in der die Fluß- Verschiebung einen Maximalwert und nimmt dann
benenfalls kann in die Zuleitung 20 ein Widerstand Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung ist die eingeschaltet werden, um den Strom lc zu begrenzen. 40 Hallplatte 17 auf einer Unterlage befestigt, welche die Ein durch den elektrischen Leiter 11 des Kabels 10 Hallplatte 17 in einer vorgegebenen feststehenden Behindurchfließender Strom hat ein Magnetfeld H rund ziehung zu dem die Prüfstrecke durchlaufenden Teil um den Leiter zur Folge, dessen Flußlinien konzen- des Kabels oder zu einem festen der gewünschten trisch zum Leiter 11 verlaufen. Das Magnetfeld H ist Leiterstellung zugeordneten Bezugsnormal hält. Die in F i g. 4 durch konzentrische Kreise dargestellt, auf 45 feststehende Beziehung ist dadurch gegeben, daß die denen die Richtung des Magnetfeldes durch Pfeile Hallplatte 17 in einer parallel zur gewünschten Stelangegeben ist. Die Hallplatte 17 ist so im Magnet- lung des Leiters 11 und tangential zu dem Magnetfeld// angeordnet, daß die Flußrichtung des durch feld des Leiters 11 verlaufenden Ebene angeordnet die Platte 17 hindurchfließenden Stromes /,. parallel und über der vorgegebenen gewünschten Mitte des zum Leiter 11 des Kabels 12 verläuft. Die derart an- 50 Leiters zentriert ist. Weicht der Leiter 11 von der gegeordnete Hallplatte 17 wird von Flußlinien des Ma- wünschten konzentrischen oder sonstwie vorgegebegnetfeldes H durchsetzt. Die durch die Hallplatte 17 nen Beziehung in bezug auf die Isolationsschicht 12 hindurchlaufenden Flußlinien verlaufen senkrecht zur ab, .dann ergibt sich eine entsprechende proportionale Stromrichtung und haben zwischen den beiden ande- Zunahme der Hallspannung. In der dargestellten Ausren Oberflächen der Platte 17 einen Spannungsgra- 55 führungsform der Erfindung würde die Hallspannung .dienten zur Folge, der senkrecht zum Strom Ic und ausgehend vom Wert Null entweder in positiver oder zum Magnetfeld H ist. negativer Richtung zunehmen, je nachdem, ob der An den beiden anderen Flächen der Hallplatte 17 Leiter in positiver oder negativer Richtung auf der sind Kontakte angeordnet, die mit Zuleitungen 22 in AT-Achse (F i g. 4) verschoben wird. Abweichungen Verbindung stehen und mit deren Hilfe die Hallspan- 60 in Richtung der Y-Achse können mit der in bezug nung abgegriffen wird. Die Spannungsachse verläuft auf die Y-Achse zentrierten Hallplatte nicht festgestellt also quer zur Stromachse. Die Hallplatte 17 kann im ' werden, da diese Abweichungen keinen Einfluß auf Magnetfeld H auch so angeordnet werden, daß die die Hallspannung haben. Der Verlauf der Hallspan-Flußlinien mit der Spannungsachse einen von 90° nung in Abhängigkeit einer Verschiebung der Hallverschiedenen Winkel einschließen. Beispielsweise 65 platte aus der Y-Achse in einer parallel zur A'-Achse sind in Fig. 4 drei verschiedene Stellungen der Hall- verlaufenden Ebene ist in Fig. 5 graphisch dargeplatte 17 dargestellt. In der Stellung A ist die Hall- stellt. Die Hallspannung erreicht bei einer bestimmten platte in einer Ebene angeordnet, in der die Fluß- Verschiebung einen Maximalwert und nimmt dann
allmählich ab, wenn der Abstand von dem Magnetfeldcrzeuger
und daher die Stärke des Magnetfeldes abnimmt.
Falls die Hallplatte 17 in einer bestimmten Lage zu einem Bezugspunkt angeordnet ist und der Leiter 11
von der Bezugslage abweicht, dann wird diese Abweichung durch das Vorhandensein einer Hallspannung
angezeigt. Innerhalb bestimmter Grenzen ist die auf diese Weise gebildete Hallspannung eine lineare Funktion
der Auslenkung des Leiters 11 aus der Bezugslage und kann daher zur Anzeige der Auslenkung und
gegebenenfalls zur Einleitung eines Korrekturvorganges bei einem Herstellungsverfahren verwendet werden.
Es läßt sich also in bequemer Weise die Verschiebung eines Leiters feststellen.
Der erfindungsgemäßen Anwendung sind jedoch Grenzen gesetzt. Ein einziger stromführender elektrischer
Leiter kann bei Verwendung von normal zulässigen Strömen kein besonders großes Magnetfeld erzeugen.
Ströme, die ein großes Magnetfeld ergeben ao würden, wurden jedoch das Kabel zerstören. Man
muß deshalb mit annehmbaren Strömen arbeiten. So hat beispielsweise ein durch einen elektrischen Leiter
fließender Strom von 0,1 bis 1,0 Amp. eine Hallspannung von nur einigen wenigen Mikrovolt zur Folge.
In vielen Fällen kann jedoch durch den elektrischen Leiter höchstens eine Stromstärke von einem Ampere
ohne schädliche Beeinflussung des Kabels hindurchgeschickt werden. Arbeitet man mit so niedrigen Strömen,
dann wird die dabei entstehende Hallspannung durch Thermospannungen und Hallspannungen verfälscht,
die auf Grund des magnetischen Erdfeldes und anderer äußerer Magnetfelder entstehen.
Diese unerwünschten Störspannungen können beseitigt werden. Zur Beseitigung von Störspannungen
führt man dem Leiter 11 einen Wechselstrom zu. Dadurch entsteht eine Hallwechselspannung, die durch
einen Wechselstromverstärker 24 verstärkt wird, der durch das Netzgerät 15 gespeist wird. In der Hallspannung
vorhandene Gleichstromkomponenten können durch Verwendung des Wechselstromverstärkers
24 und sonstiger elektrischer Filter eliminiert werden.
Die durch äußere Störfelder und durch das Erdfeld bewirkten störenden Wechselstromhallspannungen
können jedoch auf diese Weise nicht eliminiert werden, dazu ist vielmehr die folgende Anordnung vorgesehen.
Die verstärkten Hallspannungen werden einem Gleichrichter 25 zugeführt, der synchron mit
dem Oszillator 14 betrieben wird, der zur Erregung des elektrischen Leiters 11 verwendet wird. Der so
Gleichrichter 25 wird so gesteuert, daß er nur Wechselstromsignale hindurchläßt, die die richtige Frequenz
und Phase aufweisen. Zur Beseitigung von Wechselstromstörspannungen wählt man also für den
Oszillator 14 eine Frequenz, die stark von den übliehen verwendeten Frequenzen abweicht. Eine Frequenz
von 1100 Hertz ist sehr ungewöhnlich und entspricht auch keiner Oberschwingung der normalerweise
verwendeten Frequenzen.
In F i g. 2 ist eine Grundschaltung für einen Synchrongleichrichter
dargestellt, der das vom Verstärker 24 kommende Wechselstromsignal in eine Gleichspannung
umwandelt. Dies wird dadurch erreicht, daß am Ausgang des Verstärkers 25 synchron mit
dem gewünschten Signal eine Umschaltung vorgenommen wird, wodurch man eine Halbweggleichrichtung
erzielt. Man kann gegebenenfalls auch eine Vollweggleichrichtung verwenden. Der Synchron-Halbweggleichrichter
besteht aus einer abgeglichenen Diodenbrückenschaltung. Die Brückenschaltung ist mit
dem Ausgang des Oszillators 14 derart verbunden, daß während einer Halbwelle der Ausgangsspannung
Vl des Oszillators 14 alle Dioden leitend sind. Wähl rend der anderen Halbwelle der Spannung Vl sind
alle Dioden gesperrt. Die Ausgangsspannung Vl des
Wechselstromverstärkers 24 ist viel kleiner als die Spannung Vl des Oszillators 14 und kann daher die.
Dioden nicht steuern. Man verwendet solche Dioden, die im leitenden Zustand einen Widerstand besitzen,
der im Vergleich zum Widerstand R1 klein ist, so
daß der Brückenpunkt 1 mit dem Brückenpunkt 2 im wesentlichen kurzgeschlossen ist. Die Signalspannung
V 2 kann daher vom Reihenwiderstand R1 abgenommen
werden. Wenn die Dioden gesperrt sind, besitzen sie einen viel größeren Widerstand als die Widerstände
Rl oder Rl, so daß die Signalspannung V2
zwischen dem Widerstand R1 und dem eine Belastung
darstellenden Widerstand Rl aufgeteilt wird. Das vom Verstärker 24 gelieferte gewünschte Signal
besitzt dieselbe Frequenz und Phase wie die Spannung Vl und kann daher als halbwegs gleichgerichtete
Spannung am Widerstand R 2 abgenommen werden. Der Durchschnittswert dieser gleichgerichteten
Spannung ist eine Gleichspannung, die zur Betätigung eines Meßinstrumentes, Schreibers, Servosystems
usw. verwendet werden kann. Alle vom Verstärker 24 gelieferten Störsignale unterscheiden sich hinsichtlich
ihrer Frequenz und Phase von der Spannung V1 und verlaufen daher nicht synchron zur Arbeitsweise der
Brückenschaltung, so daß sie am Widerstand R 2 nicht als Gleichspannung erscheinen, sondern als Wechselspannung,
die sich über eine oder mehrere Perioden der Spannung Vl heraushebt. Das gewünschte Signal
erscheint also als Gleichspannung am Widerstand R2, während die ungewünschten Signale in Form
einer Wechselspannung auftreten, die mit Hilfe eines Tiefpaßfilters gegebenenfalls vollständig beseitigt
werden kann.
Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß das vom Gleichrichter 25 gelieferte Signal einem geeigneten
Anzeigeinstrument zugeführt und zur Betätigung einer Servoeinrichtung verwendet werden kann. Das Ausgangssignal
des Gleichrichters 25 kann auch zur Steuerung verschiedener anderer Einrichtungen der
Verarbeitungseinrichtung verwendet werden.
Die beschriebene Ausführungsform eignet sich zur Feststellung der Verschiebung entlang einer Bezugsachse. Zur Feststellung der Verschiebung entlang
mehrerer Bezugsachsen können natürlich gleichzeitig zwei oder mehrere Vorrichtungen vorgesehen werden,
die entsprechend'auf die gewünschten Achsen eingestellt sind. Jede Vorrichtung würde dabei ihren eigenen Wechselstromverstärker,.Gleichrichter und Oszillator
besitzen, der mit einer anderen Frequenz arbeiten würde. Bei der Prüfung einer verhältnismäßig
kurzen Länge eines Kabels mit nur einem zentral angeordneten Leiter auf konzentrische Lage des Leiters
könnte auch eine einzige Vorrichtung nach der Erfindung verwendet werden, falls man das Kabel oder
die Prüfvorrichtung dauernd um die Leiterachse rotieren lassen könnte. Die Drehung in Verbindung mit
der Längsbewegung des Kabels würde dann die erforderliche Information über die konzentrische Lage des
Leiters ergeben.
In Fig. 6 ist die erfindungsgemäße Anwendung
der Hallplatte bei einem Schwingungsdetektor sehe-
matisch dargestellt. Ein stromführender Leiter 11α ist dabei auf einen Magnetkern 27 gewickelt, in dessen
Luftspalt auf diese Weise gekrümmte Flußlinien H1 erzeugt werden. Gegenüber dem Magnetkern 27
ist eine Hallplatte 17a angeordnet, während der Magnetkern 27 auf einer Einrichtung 28 befestigt ist, die
in Richtung der Pfeile hin- und hergeschoben werden kann. Bei Verschiebung der Einrichtung 28 wird das
Magnetfeld Hl in bezug auf die Hallplatte 17 a verschoben
und auf diese Weise eine entsprechende Hallspannung erzeugt.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Hallplatte . eignet sich - also zur genauen Feststellung der Lage
oder Verschiebung eines ein Magnetfeld erzeugenden Elementes in bezug auf eine feststehende Bezugslage.
Die Lage öder Verschiebung wird durch die erzeugte Hallspannung angezeigt. Störspannungen können dadurch
eliminiert werden, daß man zur Erregung des Leiters eine Wechselspannung verwendet und die dadurch
entstehende Hallwechselspannung nach Ver-Stärkung in einem Gleichrichter gleichrichtet, der
synchron mit der Wechselspannung gesteuert wird.
Claims (3)
1. Anwendung einer Hallplatte zur Feststellung der Auslenkung eines ein Magnetfeld aufweisenden
Objektes aus einer Normallage, wobei die Hallplatte dem Magnetfeld des Meßobjektes ausgesetzt
ist und die zur Auslenkung des Objektes proportionale Hallspannung gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hallplatte
tangential zu den dem Meßobjekt zugeordneten gekrümmten Magnetflußlinien angeordnet
ist.
2. Anwendung einer Hallplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt ein ummanteltes
Kabel ist, das zur Feststellung der Lage, des stromdurchflossenen lCernes kontinuierlich
über Führungen an der Hallplatte vorbeibewegbar ist.
3. Anwendung einer Hallplatte nach Anspruch 1 und 2j gekennzeichnet durch die Verwendung
eines phasengesteuerten Gleichrichters für die gegebenenfalls verstärkte Hallspannung.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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