DE1449898B2

DE1449898B2 - Flussempfindliche abtastvorrichtung zum statischen abtasten polarisierter magnetischer bits

Info

Publication number: DE1449898B2
Application number: DE19641449898
Authority: DE
Inventors: Maurice J. Newton Conn. Dunne (V.St. A.)
Original assignee: Unimation Inc., Bethel, Conn. (V.St. A.)
Priority date: 1963-07-22
Filing date: 1964-07-22
Publication date: 1973-07-19
Also published as: DE1449898C3; US3293636A; GB1059170A; FR1398677A; DE1449898A1

Description

Die Erfindung betrifft eine flußempfindliche Abtastvorrichtung zum statischen Abtasten polarisierter magnetischer Bits mit einem Abtastkopf und unter Verwendung einer Transistor-Oszillatorschaltung mit Rückkoppelungseffekt, wobei der Magnetkern des Abtastkopfes zwei symmetrische, Wicklungen tragende Schenkel aufweist.

Eine derartige Abtastvorrichtung, allerdings mit einem Röhren-Oszillator, ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 736 785 bekannt. Bezüglich der Gestaltung des Abtastkopfes entsprechende Vorrichtungen zeigen des weiteren die deutsche Patentschrift 950 859, die deutsche Auslegeschrift 1 088 726 sowie das Werk «Magnetic Recording Techniques» von W. E. Stewart. McGraw-Hill Book Comp. 1958, New York, S. 90 bis 92.

Bei den meisten dieser Vorrichtungen ist das Joch des Magnetkerns in zwei zueinander parallele Zweige aufgeteilt, die einander in bezug auf den Gesamtkern kompensierende Erregerwicklungen tragen. Die einander entgegengerichteten Flüsse dieser beiden Erregerwicklungen werden von einem abgetasteten äußeren Magnetfeld moduliert. Ein Ausgangssignal wird von mindestens einer auf dem unverzweigten Kernteil angeordneten Signalwicklung abgegriffen. Es besteht aus Harmonischen der Erregerfrequenz, die auf Grund der durch diese zweimal innerhalb einer jeden Periode in den parallelen Zweigen auftretenden Sättigungsvorgänge aus einem von außen in dem Kern induzierten Fluß entstehen. Zur Äuskoppelung einer bestimmten dieser Harmonischen kann die Ausgangswicklung mit einem Kondensator zu einem Schwingkreis ergänzt sein, und gewöhnlich wird die Erregerfrequenz zur Demodulation der ausgekoppelten Schwingung herangezogen.

Im Falle der deutschen Auslegeschrift 1 088 726 allerdings weist ein unverzweigter Kern lediglich zwei Wicklungen, nämlich eine Erregerwicklung und eine Signalwicklung auf. Letztere ist wiederum mit einem Kondensator zu einem Schwingkreis vereinigt. In diesem Falle wird die durch Verstimmen des Schwingkreises infolge eines von außen induzierten

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3; 4

magnetischen. Flusses gegenüber der. Erregerfrequenz FIg-6 zeigt- eine weitere Abänderung, gegenübet

auftretende. Phasenverschiebung des Ausgangssignals. der. Vorrichtung nach l/ig. 1, mjtjyiitteln,'um. die ajj-, ermittelt. getasteten. Informationen zu speichern;

Beide Arten der, bekannten, Vorrichtungen. erfor_r Fig. 7; ist eine schematische Teildarstellung, einer

dem für die Erregung eine Wechselstromquelje, die 5 weiter abgeänderten Ausführungsfprrn der. Erfinnach. Spannung und; Frequenz, in. hohem_; Maße stabil dung;

arbeiten muß·. Sofern überhauptmöglich, würdeeine Fig. 8 ist eine, ebensolche Teildarstellung einer,,

polarisationskritische Abtastung magnetischer Bits weiteren Ausführungsform; der Erfindung, bei der, zudem, noch, eine Gleichstromquelle erforderlich- ma- aufeinanderfolgende. Bjts auf; einem: lyiagnet^andL ent-, chen, die gleichfalls: in. hohem. Maße stabil; sein. iq. halten, sind j
müßte. F i g..9 ist eine abgebrochene; Darstellung- der. Vpix

Aufgabe der Erfindung ist es, eine polarisatipns₇ richtungnach Fi g. 8, yon_ der .Stirnseite. desJyÄagngtkritische Abtastung magnetischer, Bits* die je. nach bandes;

ihrer. Polarisation, beispielsweise die binären, Ziffern. Die in F,ig. h dargestellte. Abtastvorrichtung ent-

»0« und, »1« darstellen, sollen, mit einer Vorrichtung 15. hält einen Abtastkopf- mit- einem-, im wesentlichen, der eingangs, genannten, Art erheblich, weniger auf- Ü-förmigen Magnetkern 1,0. Dieser, hat zwei symmer. wendig· zu gestalten. trischg. Schenkel 11 und 12, auf- denen die. Wicklun-

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß, dadurch, ge- gen,13, 14, 15 und, 16 angeordnet sind; Die unterenlöst, daß. jeder, der- Schenkel; des_; Magnetkerns eine, im Enden der Schenkel; %% und-12, sind; im Abstand, von-Kollektorkreis des; Transistors; liegende Kollektor- ap, einander angeordnet, so1 daßί einXuftspaitljS? entsteht* wicklung und· eine im. Basiskreis, desselben liegende. Die Abtastvorrichtung, ist derart ausgebildet, daß. die Rückkoppelungswicklung aufweist; wobei; die KoIr Felder-eines, oder mehrerer magnetischer-Bi^ mit den lektorwicklung in. gleichem; Wieklungssinn, und- die. Schenkelenden 19 und 20 zur magnetischen Koppe-. Rückkoppelungswicklungen in. entgegengesetztem lung gebracht werden können. In, dem gezeigten ^eJ-Wicklungssinn in Reihe geschaltet und die Wider- 25: spiel sind die magnetischen Bits auf; dem Umfang einer stände eines Spannungsteilers: für die, Basisvorspan- drehbaren, Trommel· 24, vorgesehen. Die Trommel nung des Transistors, derart gewählt sind; daß. der kann, aus nichtmagnetisehem Material; bestehen. Sie, Oszillator bei Einwirkung eines: abgetasteten Magnet- hat eine Reihe, vpn axialen Nuten 26, in denen, eine, feldes der gewünschten. Polarität, schwingt, bei Ein_r Mehrzahl der Bits, wie z. B, 28, und 29, so. angeprdwirkung keines Magnetfeldes oder eines, solchen, der 3a net sind, daß sie durch entsprechende Drehung der entgegengesetzten Polarität jedoch nicht schwingt. Trommel 24; unter die Schenkelenden %9- und, 20« ge-

Erfihdungsgemäß·. ist somit der Magnetkern mit bracht werden können. Diese Bits weisen eine holie. seinen Wicklungen selbst zum. Bestandteil des Oszil- magnetische Koerzitivkraft auf;; sie. sind; in, an. sich, lators gemacht, wobei die Rückkopplung nur dann bekannter Weise mit dereinen- oder anderen. Polarität eintritt, wenn infolge eines zusätzlichen Flusses und_; 35. magnetisiert, wodurch sie entweder die binäre. Zahl· die dadurch, hervorgerufene unterschiedliche Sätli- »1« oder die Zahl: »10« darstellen. Das Bit 28 bei.-, gung in beiden. Schenkeln ein. vorherrschender Ein- spielsweise hat einen Nordpol gegenüber dem Schenfluß einer der beiden einander normalerweise kpm- kelende 20. und einen Südpol gegenüber dem Schenpensierenden Rückkopplungswicklungen im Basis- kelende 19. Das nächste Bit, 29., hat die. entgegenkreis des Transistors, eintritt, 4P, gesetzte Polarität^ so daß der Nordpol, unter dem,

Abgesehen von der zum. Betrieb des Oszillators er- Schenkelende 19 und der Südpol unter dem Schenkei'-for.derlichen, Gleichstromquelle, die nicht stabilisiert ende 20 zu liegen kommt. Es versteht sich, daß für zu, sein braucht, ist keinerlei Stromquelle für den Be- mehrere in. einer Nutreihe 26 liegende Bits je. ein_; trieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung erforder- besonderer Abtastkopf vorgesehen ist, so daß. die. lieh. 4j5. Bits einer jeden. Nut, die zusammen, eine binäre. Be-

Eine weitere vorteilhafte, Ausgestaltung kann darin, fehlszahl· darstellen können;, gleichzeitig abgetastet, bestehen, daß in dem Kern eine zusätzliche Wicklung werden,

angeordnet ist, die über einen variablen. Widerstand, Die Wicklungen des Magnetkerns 10, sind ip^ einein,

mit Strom gespeist wird und: eine derartige Vorma- an sich üblichen Transistpr-Öszillator. mit iiid^kljixer, gnetisierung des: Kerns hervorruft, daß_; ein. abgetaste- 5p_; Rücjkkoppelung angeordnet. Gemäß einem wesentte& Magnetfeld passender Polarität eine, gewisse Min_r liehen Merkmal der Erfindung, treten jedoch zwei, deststäike haben rauß^ um den, Oszillatoj; zum, Rückkpppeiungswicklungen auf, dfe unter, entgegenk Schwingen zu bringen. gesetzter Pplung in Reihe geschaltet; und_; symmetrisch!

Zur weiteren Erläuterung- der Erfindung werden abgeglichen sind, so daß bei ÄWesenhpit eines nachfolgend: einige Ausführungsbeispiele dersetoen 55 äu/Jeren Magnetfeldes kein Schwingen, des_ä pszillatprs an. Hand der Figuren beschrieben. eintritt. Ιη>_; einzehien weist 4er_r Oszillator- einen. Traii,-

Fi g» 1 ist ein Sehaltschema einer bevorzugten, sistor 34 au,£·, bei dem dargestellten Ausiührungsbeij-Ausführungsform einer Abtastvorrichtung nach; der spiel einen P-N-P-Transistor, dessen Emitter,, ap, Erfindung; Masse gelegt und dessen Kollektor mit dem ojberen

Fig. 2 zeigt eine praktische Ausführung dieser fo Ende der Wicklung 15^verbunden, ist. Das untere; Ende. Vorrichtung im, Grundirißi· der,- Wicklung 15 ist mit dem oberen Ende, des Wicjf-.

Figi3; ist, ein Mittellängssphnitt dep Vorrichtung lung 13^ yerbunden_;; da^ untere En,dl? der Wicklung 13 nach F i g. 2; " ist über einen Widerstand 36, mit dem Minuspol· dner

Fig. 4 ist eine Stimansicl^t, vpn der linken, Seite Ι^-ΥοΙί-^ίΓρηι^,υβίίενεφίώ^εη,.
del; Fig. 2 gesehen; $5 Die Rückkoppei^ngswi^klungen des Oszillators

Fig. 5: ist eine abgebroGhene., Darstellung ein,er· ge- bestehen, aus. den. Wicklungen 14 und 16. Das obe^e genüber der Fig. 1 abgeänderten. Ausführungsforrn Ende der Wicklung I4 liegt an. Masse, während: da der-Erfindung; ' untere. Ende der Wickjung 14 nut dem un,1,er^n Ej

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der Wicklung 16 verbunden ist. Das obere Ende der tend usw., so daß es während der Anwesenheit der Wicklung 16 ist über einen Entkoppelungskondensa- Bits 28 zu einer Schwingung kommt. Vorzugsweise tor 38 mit der Basis der Transistors 34 verbunden. hat das Material des Kerns 10 eine etwa rechteckige Ein Spannungsteiler mit den Widerständen 40 und 42 Hysteresisschleife, so daß der Oszillator annähernd ist zwischen den Widerstand 36 und Masse gelegt. 5 ein Rechteckwellensignal liefert.
Die Verbindungsstelle der Widerstände 40 und 42 ist Es ist zu beachten, daß die Kollektorwicklungen 13 mit der Basis des Transistors 34 verbunden. Die und 15 derart angeordnet sind, daß der durch den Werte der Widerstände 40 und 42 sind derart ge- Transistor fließende Reststrom in ihnen entgegengewählt, daß der Transistor 34 normalerweise nichtlei- setzt gerichtete magnetische Felder erzeugt, deren Wirtend ist, daß jedoch eine geringe Änderung der Ba- io kungen sich letzten Endes aufheben, d. h., der durch sisspannung nach einer bestimmten Richtung ein die Wicklungen 13 und 15 fließende Reststrom er-Schwingen der Schaltung bewirkt. Die Spannungs- zeugt in jedem der Schenkel 11 und 12 einen nach teilerschaltung mit den Widerständen 40 und 42 oben gerichteten Fluß, so daß der resultierende Fluß dient ferner dazu, eine Temperaturkompensation her- gleich Null ist, im Gegensatz zum resultierenden Mabeizufuhren, da der durch den Transistor 34 aufge- 15 gnetfluß, der entsteht, wenn ein magnetisches Feld nommene Reststrom sich mit der Temperatur ändert, sich den Schenkelenden 19 und 20 nähert. Dies bewodurch auch die Vorspannung des Transistors 34 deutet, daß ein äußeres Magnetfeld bereits geringer geändert würde. Wenn der Reststrom des Transistors Stärke imstande ist, den Fluß in dem Kern derart zu größer wird, steigt nun aber auch der Spannungsab- ändern, daß eine Schwingung einsetzt. Ändert sich fall am Widerstand 36 entsprechend und verringert 20 der durch den Transistor fließende Reststrom, so die Vorspannung an der Basis des Transistors 34. wird kein resultierendes Magnetfeld erzeugt, welches Die Kollektorwicklungen 13 und 15 haben gleiche eine Schwingung in Gang setzt, da die Wirkungen Windungszahlen. Wie aus Fig. 1 zu ersehen, sind der Spulen 13 und 15 sich aufheben. Ferner können diese Wicklungen derart gewickelt, daß sie Magnet- kurzzeitig auftretende Ströme, wenn die Vorrichtung flüsse gleicher Größe, jedoch entgegegesetzter Rieh- 25 eingeschaltet wird oder wenn der Transistor 34 unter tung, in den Rückkoppelungswicklungen 14 und 16 oder außer Spannung gesetzt wird, nicht ein Einseterzeugen. Die Rückkoppelungswicklungen 14 und 16 zen der Schwingungen bewirken, da die Wirkungen haben ebenfalls gleiche Windungszahlen, jedoch ist dieser Ströme sich ausgleichen und diese keinen redie Anzahl ihrer Windungen normalerweise geringer sultierenden Metfluß erzeugen, der die Wicklung 14 als diejenige der Kollektorwicklungen 13 und 15. Da 3° unterstützt und ein Einsetzen der Schwingungen bedie Rückkoppelungswicklungen 14 und 16 entgegen- wirkt.

gesetzt gepolt in Reihe geschaltet sind, heben sich in Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wer-Abwesenheit eines äußeren Magnetfeldes die infolge den die durch den Transistor 34 in der beschriebenen des durch die Kollektorwicklungen 13 und 15 flie- Weise erzeugten Schwingungen über einen Kondenßenden Reststromes in den Wicklungen 14 und 16 35 sator 50 weitergeleitet; eine Diode 52 dient dazu, das induzierten Spannungen auf. Somit gelangt keine durch den Kondensator 50 übertragene Rechtecken-Spannung an die Basis des Transistors 34, die den wellensignal mit der Masse in Verbindung zu brin-Arbeitspunkt in Richtung der Stromleitung verschie- gen. Zwischen der Diode 52 und dem Minuspol der ben und den Oszillator mit dem Transistor 34 zum 18-Volt-Stromquelle liegt ein Widerstand 53, um Schwingen bringen könnte. Wenn jedoch ein magne- 40 diese Wirkung zu unterstützen. Eine weitere Diode, tisches Feld, beispielsweise das Feld des magnetischen 54, und ein Filterkondensator 56 sorgen dafür, daß Bits 28, in die Nähe der Schenkelenden 19 und 20 eine gleichgerichtete Ausgangsspannung erhalten kommt, erzeugt es in dem Kern 10 einen Magnetfluß, wird, die annähernd gleich dem Scheitelwert des der sich dem durch die Kollektorwicklungen 13 und durch den Oszillator erzeugten Rechteckwellensi-15 erzeugten Fluß überlagert. Dieser überlagerte Fluß 45 gnals ist. Das Gleichstrom-Ausgangssignal wird der ist in dem Schenkel 1.2 nach oben und in dem Sehen- Basis eines Ausgangstransistors 60 zugeführt, dessen kelll nach unten gerichtet und addiert sich folglich zu Emitter an Erde liegt und dessen Kollektor über dem bzw. subtrahiert sich von dem durch die jewei- einen Belastungswiderstand 62 mit der Minusklemme lige Kollektorwicklung hervorgerufenen Fluß. Da hier- der 18-Volt-Stromquelle verbunden ist. Der Transidurch beide Schenkel unterschiedlich stark magneti- 50 stör 60 ist normalerweise leitend. Wird jedoch an siert werden und die Magnetisierungkennlinie keine dem Kondensator 56 eine gleichgerichtete positive geradlinige ist, gewinnt die eine der beiden Rückkop- Spannung erzeugt, so wird der Transistor 60 nichtleipelungswicklungen, in diesem Fall 14, an Einfluß, tend, und sein Kollektorpotential wird stärker negawährend die andere, 16, an Einfluß verliert. tiv. Dadurch wird am Ausgang 64 ein negatives AusWenn auf diese Weise die Rückkoppelungswick- 55 gangssignal erhalten, wenn der Oszillator in der belung 14 vorherrscht, verändert sich der Arbeitspunkt schriebenen Weise schwingt. Dieses Signal tritt stets des Transistors 34 derart, daß es zu einer positiven dann auf, wenn der Oszillator in der beschriebenen Rückkoppelung kommt. Hat der Kern 10 auf diese Weise schwingt.

Weise den Sättigungszustand erreicht und steht da- Es soll nun der Fall betrachtet werden, wenn ein mit keine nennenswerte Rückkoppelungsspannung 60 magnetisches Bit der entgegengesetzten Polarität, mehr zur Verfügung, so kehrt die in der distributiven beispielsweise das Bit 29, in die Nähe der Schenkel-Kapazität der Wicklungen gespeicherte Ladung die enden 19 und 20 gebracht wird. In diesem Falle Polarität um, wodurch der Arbeitspunkt des Transi- wird in dem Kern 10 ein Magnetfluß erzeugt, der in stors 34 umgekehrt bis über den Punkt der Nichtlei- dem Schenkel 11 nach oben und in dem Schenkel 12 stung hinaus verschoben wird und der Fluß im Kern 65 nach unten gerichtet ist. Das heißt, der durch das 10 seinen ursprünglichen Wert wieder erhält. Wenn magnetische Bit 29 erzeugte Fluß unterstützt nun den die in der distributiven Kapazität gespeicherte Ener- durch die Kollektorwicklung 13 erzeugten Fluß im gie verbraucht ist, wird der Transistor 34 wieder lei- Schenkel 11, so daß die Rückkoppelungswicklung 14

sich wie eine Wicklung mit einer geringeren Windungszahl verhält. Andererseits wirkt der in dem Schenkel 12 nach unten gerichtete Fluß dem durch die Kollektorwicklung 15 erzeugten Fluß entgegen, so daß die Wicklung 16 in der oben beschriebenen Weise einen vorherrschenden Einfluß erhält. Ist dies der Fall, so hat die resultierende Spannung zwischen der Basis des Transistors 34 und Masse die entgegengesetzte Polarität. Diese Spannung hat eine solche Richtung, daß der Arbeitspunkt des Transistors 34 weiter in das Gebiet der Nichtleitung verschoben wird und das Entstehen von Schwingungen zwangläufig verhindert wird. Das Bit 29, welches die binäre Zahl »0« darstellt, erzeugt daher einen Fluß, der die Wicklung 16 in ihrer Wirkung unterstützt und somit eine zusätzliche Vorspannung erzeugt, die ein Schwingen des Oszillators mit dem Transistor 34 verhindert. Die Anordnung der Fig. 1 reagiert daher auf ein Magnetfeld der »falschen« Polarität dadurch, daß sie den Transistor noch stärker nichtleitend macht, statt auf dieses Feld überhaupt nicht zu reagieren.

Es versteht sich, daß die Stärke des durch die kleinen magnetischen Bits 28, 29 etc. erzeugten Magnetfeldes außerordentlich gering ist und es daher erwünscht sein mag die Flußdichten in den Schenkeln 11 und 12 in Abwesenheit eines äußeren Magnetfeldes abgleichen zu können, damit der Oszillator nicht unbeabsichtigt ins Schwingen gerät, während gleichzeitig bereits eine sehr geringe Unsymmetrie des magnetischen Flusses infolge eines äußeren Magnetfeldes ein Schwingen des Oszillators auslöst. Um einen solchen Abgleich zu erzielen, kann der Kern 10, wie gezeigt, aus zwei gleichen Hälften zusammengesetzt sein, die in einer Stoßfuge 70 im Joch des Kerns 10 stumpf zusammenstoßen. In der Mitte der Stoßfuge 70 ist eine Bohrung 71 vorgesehen, die dazu dient, den Blechen der beiden Kernhälften vermittels einer Stützkonstruktion, wie weiter unten noch beschrieben, eine genau zueinander ausgerichtete Lage zu geben. Durch die Stoßfuge 70 wird zwischen den beiden symmetrischen Schenkeln 11 und 12 des Kerns 10 ein schmaler Luftspalt in der Größenordnung von 0,01 mm bis 0,025 mm erhalten. Die Flußdichte in beiden Schenkeln ist zwar zwangläufig gleich, da die magnetische Mittlellinie des Kerns mit der physischen Mittellinie zusammenfallen muß. Durch Vorsehen der Stoßfuge 70 können also die Kernhälften geringe Ungleichheiten aufweisen, die beim Stanzen oder aus anderen Gründen entstehen können, ohne daß die Symmetrie der Flußdichten in den beiden Schenkeln 11 und 12 merklich leidet. Damit kann der Arbeitspunkt des Transistors 34 jedenfalls sehr nahe dem Punkt liegen, an welchem die Schwingung einsetzt, was zur Folge hat, daß die Abtastvorrichtung auf ein magnetisches Feld bereits sehr geringer Stärke anspricht, sofern es nur die betreffende Polarität hat.

Der durch das magnetische Bit von außen induzierte Fluß muß natürlich den Luftspalt innerhalb der Stoßfuge 70 überwinden, wodurch die Empfindlichkeit der Abtastvorrichtung etwas herabgesetzt wird. Wenn beim Ausstanzen der Bleche für den Kern 10 äußerste Sorgfalt aufgewandt wird und darüber hinaus ausgewählte und abgeglichene Wicklungen verwendet werden, um von vorneherein eine genaue Symmetrie zu erhalten, kann die Stoßfuge auch entfallen.

In F i g. 2 bis 4 ist eine ausgeführte Vorrichtung nach Fig.l dargestellt, die eine geschlossene Baueinheit bildet. Ein Gehäuse 80 in Form eines oben offenen Kastens aus Kunststoff hat zwei am Boden angeordnete Vorsprünge 81 und 82 (Fig.2). Links davon (F i g. 3) befindet sich eine Vertiefung 83 zur Aufnahme des Kerns 10 mit den Schenkeln 11 und 12, welche die Wicklungen 13, 14, 15 und 16 tragen. Ein Führungsstift 85 dient dazu, die Schenkel 11 und

ίο 12 an ihrem einem Ende zu zentrieren und in ihrer Stellung derart festzulegen, daß sie in der beschriebenen Weise stumpf zusammenstoßen. Ein schmaler Vorsprung 86 in der Mitte der Oberkante der linken (F i g. 3) Gehäusestirnwand 87 bestimmt die Stellung der Schenkelenden 19 und 20. Die Schenkel selbst liegen im übrigen auf der Oberseite einer Brücke 88 zwischen den Vorsprüngen 81 und 82 sowie auf der Oberkante der Wand 87 (F i g. 3) auf. Bei dieser Anordnung ergibt sich in der Stoßfuge 70 ein Luftspalt von beispielswiese 0,01mm bis 0,02 mm, der allerdings in F i g. 2 übertrieben dargestellt ist. Die Anschlußdrähte der Wicklungen 13, 14, 15 und 16 sind durch die Lücke über der Brücke 88 hindurchgeführt und mit den übrigen Schaltelementen verbunden, die auf einer Grundplatte 90 (Fig. 3) angeordnet sind. Die Grundplatte 90 ist im rechten Teil (F i g. 3) des Gehäuses 80 angeordnet und weist eine Reihe von Anschlüssen 92 auf, die über die Oberkante des Gehäuses 80 hinausragen. Die in F i g. 2 gezeigten Schaltelemente tragen die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1.

Um zu erreichen, daß die Abtastvorrichtung nur auf ein bestimmtes magnetisches Bit verhältnismäßig kleiner Abmessungen anspricht und nicht durch magnetische Streufelder beeinflußt wird, ist am linken Ende (F i g. 3) des Gehäuses 80 eine Abschirmplatte 96 angeordnet. Diese hat eine längliche Öffnung 98 (F i g. 4), in welche die Schenkelenden 19 und 20 des Kerns hineinragen. Die Abschirmplatte 96 besteht vorzugsweise aus Mu-Metall oder einem sonstigen geeigneten magnetischen Abschirmmaterial. Sie wird durch eine Halteplatte 100 an ihrem Platz gehalten, die mit der Abschirmplatte, beispielsweise durch Schweißen, verbunden ist. Diese Halteplatte hat zwei Randteile 102 (Fig. 2), die um die Stirnwand 87 des Gehäuses herumgebogen sind. Nachdem die einzelnen Teile in das Gehäuse 80 eingesetzt worden sind, wird dieses vollständig mit einer geeigneten Vergußmasse, beispielsweise Epoxyd-Harz, ausgefüllt. Diese Vergußmasse umgibt alle in dem Gehäuse 80 befindlichen Teile wie auch die Schenkelenden 19 und 20 innerhalb der Öffnung 98 der Abschirmplatte 96, so daß dort eine glatte Fläche erhalten wird. Das Gehäuse 80 hat zwei Befestigungslöcher (F i g. 2) und an seinem Boden eine Führungsleiste 106 (F i g. 3 und 4), so daß es leicht und genau in eine Halterung eingesetzt werden kann. Die Abschirmplatte 96 ermöglicht es unter anderem, mehrere solche geschlossenen Abtastvorrichtungen dicht beieinander anzuordnen. Ein magnetisches Bit, welches sich unter der Platte 96, jedoch nicht im Bereich der Öffnung 98, befindet, wird durch die Abschirmplatte 96 »kurzgeschlossen«, so daß sein Feld nicht auf die Schenkelenden 19 und 20 einwirken kann.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 sind die Rückkoppelungswicklungen 14 und 16 genau gegeneinander abgeglichen, so daß bereits ein sehr schwaches magnetisches Feld der gewünschten Polarität das

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Gleichgewicht der Wicklungen stören und dadurch gnale von vorneherein nicht auftreten können, wo-

bewirken kann, daß der Transistoroszillator ins durch sie sich vereinfacht.

Schwingen gerät. Gemäß weiterer Ausbildung der In bestimmten Fällen ist es erwünscht, die Abtast-Erfindung ist eine Anordnung vorgesehen, durch vorrichtung derart steuern zu können, daß die Abtawelche bewirkt wird, daß der Oszillator nicht zum 5 stung nur während der Dauer besonderer Steuerim-Schwingen kommt, wenn das äußere Feld außer der pulse erfolgt und die dann jeweils abgetastete Inforgewünschten Polarität nicht auch eine bestimmte mation bis zum Auftreten des nächsten Steuerimpul-Mindeststärke hat. Zu diesem Zweck ist gemäß ses gespeichert werden. Wird die Abtastvorrichtung F i g. 5 eine zusätzliche Wicklung 120 vorgesehen, beispielsweise in Verbindung mit einer Trommel, wie die am Joch des Kerns 10 angeordnet ist. Das eine io der Trommel 24, dazu benutzt, eine Gruppe von Bits Ende der Wicklung 120 ist mit dem Minuspol der abzutasten, die eine binäre Befehlszahl darstellen, so 18-Volt-Stromquelle verbunden; das andere Ende ist ist es erwünscht, den Informationsinhalt der einzelüber einen variablen Widerstand 122 an Masse ge- nen Bits einer Nut 26 derart zu speichern, daß die legt. Die Wicklung 120 hat eine solche Richtung, daß Trommel bereits in ihre nächste Stellung gebracht der von ihr hervorgerufene Magnetfluß dem durch 15 werden kann, noch während die zuletzt gelesene Beein äußeres Magnetfeld der gewünschten Polarität er- fehlszahl, etwa zur Steuerung eines beweglichen Gliezeugten Fluß entgegenwirkt, der normalerweise ein des ausgewertet wird. Fig. 6 zeigt eine Anordnung, Schwingen erzeugen würde. Der Fluß aus der Wick- bei der die erfindungsgemäße Abtastvorrichtung entlung 120 ist also im Schenkel 11 nach oben und im sprechend ausgestattet ist. Hierbei ist ein Flip-Flop Schenkel 12 nach unten gerichtet, so daß bei Abwe- 20 130 vorgesehen, das die Transistoren 132 und 134 senheit eines äußeren Magnetfeldes die Wicklung 16 enthält. Der Kollektor des Transistors 132 ist durch vorherrscht und verhindert, daß der Oszillator ins einen Spannungsteiler aus den Widerständen 136, Schwingen gerät. Wenn ein äußeres Magnetfeld einer 138 mit der Basis des Transistors 134 verbunden, ausreichenden Stärke und einer gewünschten Polari- während der Kollektor des Transistors 134 über tat, wie es dem magnetischen Bit 28 entspricht, in die 25 einen Spannungsteiler aus den Widerständen 140, Nähe der Schenkelenden 19 und 20 gerät, wird der 142 mit der Basis des Transistors 132 in Verbindung durch die Wicklung 120 erzeugte Magnetfluß jedoch steht, wie dies einer bekannten Flip-Flop-Schaltung so weit überwunden, daß nun die Wicklung 14 vor- entspricht. Die Emitter der Transistoren 132 und 134 herrscht. Da diese Wicklung die geeignete Polarität liegen an Masse; die Kollektoren dieser Transistoren hat, um Schwingungen auszulösen, setzt nun die 30 sind über die Belastungswiderstände 144 und 146 Schwingung ein. Der variable Widerstand 122 kann mit dem Minuspol der 18-Volt-Stromquelle verbunderart eingestellt sein, daß der Transistor 34 auf den. Die zwischen dem Minuspol der 18-Volt-Stromein äußeres Magnetfeld irgendeiner gewünschten quelle und der Basis des Transistors 132 liegenden Stärke anspricht. In diesem Zusammenhang ist zu Widerstände 150 und 152 bewirken, daß der Transibeachten, daß bei der Ausführungsform nach Fig. 5 35 stör 132 normalerweise leitend ist.
kein genauer Abgleich zwischen den Rückkoppe- Der Abtastkopf nach F i g. 6 ist ähnlich ausgebillungswicklungen 14 und 16 erforderlich ist und daß det wie derjenige aus F i g. 5, indem der Kern 10 daher die Stoßfuge 70 gewünschtenfalls entfallen gleichfalls eine zusätzliche Wicklung 120 hat. Bei der kann, weil die Wicklung 120 ohnehin eine ungleich- Anordnung nach F i g. 6 wird die Wicklung 120 jemäßige Verteilung des Magnetflußes in den Sehen- 40 doch nicht durch einen konstanten Strom erregt, sonkeln 11 und 12 des Kerns 10 hervorruft. dem von einem solchen der vom Schaltzustand des Eine ungleichmäßige Verteilung des Magnetflusses Flip-Flops 130 abhängt. Hierzu ist das eine Ende der in den Schenkeln 11 und 12 kann indessen auch da- Wicklung 120 mit dem Kollektor des Transistors 132 durch erzielt werden, daß diese Schenkel unter- verbunden, während ihr anderes Ende über den vaschiedliche Querschnitte erhalten oder daß Kollek- 45 riablen Widerstand 122 mit dem Kollektor des Trantorwicklungen 13 und 15 verwendet werden, die ver- sistors 134 verbunden ist. Das oszillierende Ausschiedene Windungszahlen haben. Andererseits kön- gangssignal des Transistors 34 gelangt wieder über nen auch die Rückkoppelungswicklungen 14 und 16 einen Kondensator 50 an eine Gleichrichterschalungleichmäßig ausgebildet werden, um zu erreichen, tung, welche die Diode 54 und den Kondensator 56 daß das äußere Magnetfeld eine vorbestimmte Stärke 50 enthält. Das an der Verbindungsstelle dieser Teile haben muß, um den Transistor 34 zum Schwingen zu entstehende, gleichgerichtete Ausgangssignal wird bringen. Eine solche »verstimmte« Anordnung ist nun aber der Verbindungsstelle der Widerstände 150 von besonderer Bedeutung, wenn die äußeren Ma- und 152 zugeführt.

gnetfelder bestimmte digitale oder numerische Infor- Das Flip-Flop 130 ist im übrigen derart ausgebilmationen darstellen, weil dann die magnetischen Bits 55 det, daß zusätzlich zu seinen beiden normalen Schaltnotwendigerweise einen bestimmten Abstand vonein- zuständen, bei denen entweder der Transistor 132 ander haben müssen und während der Zeitspanne, in oder der Transistor 134 leitend ist, durch einen posiwelcher sich kein magnetisches Bit gegenüber dem tiven äußeren Steuerimpuls beide Transistoren nichtKern befindet, die Erzeugung eines Ausgangssignals leitend gemacht werden können. Dieser auf den Eininfolge eines magnetischen Streufeldes od. dgl. aus 60 gang 160 gegebene Steuerimpuls gelangt über die Gründen der Eindeutigkeit möglichst unterbleiben Widerstände 138 und 142 unmittelbar auf die Basen soll. Bei Verwendung der »verstimmten« Anordnung der Transistoren 134 und 132. Dadurch werden diese indessen, bei welcher der Transistor 34 in Abwesen- Transistoren während der Dauer eben dieses Impulheit eines äußeren Magnetfeldes bestimmter Stärke ses nichtleitend, und zwar unabhägig von den übrinichtleitend gehalten wird, entspricht das Ausgangs- 65 gen Vorspannungspotentialen innerhalb des Flipsignal stets eindeutig der binären Zahl »0«, und die Flops.

anschließende Schaltung kann unter Berücksichti- Nun sei die Arbeitsweise dieser Anordnung be-

gung dessen ausgebildet sein, daß mehrdeutige Si- trachtet. Während der Zeitspanne, in welcher ein po-

sitiver Steuerimpuls an dem Eingang 160 anliegt, werden beide Transistoren 132 und 134 des Flip-Flops 130 nichtleitend, so daß die Kollektoren dieser Transistoren das gleiche Potential erhalten und in der Wicklung kein Strom fließt. In diesem Falle ist die Verteilung des magnetischen Flußes in dem Kern 10 die gleiche wie oben in Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben. Wird ien magnetisches Bit der falschen Polarität, beispielsweise das Bit 29 der Fig. 1, unter die Schenkelenden 19 und 20 gebracht, so herrscht die Wicklung 16 vor, und der Transistor 34 wird daran gehindert zu schwingen. Wird jedoch ein Bit geeigneter Polarität, beispielsweise das Bit 28 der Fig. 1, in die Nähe der Schenkelenden 19 und 20 gebracht, so gerät der Oszillator des Transistors 34 in der beschriebenen Weise ins Schwingen. Diese Schwingungen werden in der Gleichrichterschaltung 54, 56 gleichgerichtet, so daß am Kondensator 56 eine positive Spannung entsteht. Diese überwindet die normalerweise durch Verbindung des Widerstandes 150 mit dem Minuspol der 18-Volt-Stromquelle negative Vorspannung.

Wenn der positive Steuerimpuls am Eingang 160 verschwindet und die normale Flip-Flop-Wirkung wieder aufgenommen wird, gelangt daher eine positive Vorspannung auf die Basis des Transistors 132, so daß dieser sperrt, während der Transistor 134 leitend wird. In diesem Fall fließt durch die Wicklung 120 Strom solcher Richtung, daß der dadurch erzeugte Magnetfluß in dem Schenkel 11 nach unten gerichtet ist und die Wirkung der Rückkoppelungswicklung 14 unterstützt, so daß die Schwingung in dem Oszillator mit dem Transistor 34 aufrechterhalten bleibt. Der Strom in der Wicklung 120 ist groß genug, um durch den hiervon erzeugten Fluß, den Oszillator auch dann am Schwingen zu erhalten, wenn das Bit 28 die Schenkelenden 19 und 20 bereits verlassen hat, und selbst dann, wenn ein äußeres Magnetfeld der entgegengesetzten Polarität, beispielsweise aus dem Bit 29, in die Nähe der Schenkelenden 19 und 20 gebracht wird. Die einmal eingeleitete Schwingung dauert bis zum Auftreten des nächsten Steuerimpulses an. Während dieser Zeit hat das vom Kollektor des Transistors 134 abgeleitete Ausgangssignal einen positiven Wert.

Wenn andererseits während der Dauer des positiven Steuerimpulses kein äußeres Magnetfeld geeigneter Polarität in dem Bereich der Schenkelenden 19 und 20 kommt, bewirkt die durch den Widerstand 150 erzeugte negative Vorspannung nach Beendigung des Steuerimpulses, daß der Transistor 132 leitend wird, während der Transistor 134 sperrt. Das am Kollektor des Transistors 134 erscheinende Ausgangssignal hat dann einen negativen Wert, und durch die Wicklung 120 fließt ein Strom der entgegengesetzten Richtung und erzeugt einen Fluß, der im Schenkel 12 nach unten gerichtet ist und die Wirkung der Rückkoppelungswicklung 16 unterstützt. Dieser Zustand bleibt bestehen, bis der nächste Steuerimpuls auftritt. Die Stärke des durch die Wicklung 120 erzeugten Magnetflusses ist so groß, daß die Rückkoppelungswicklung 16 vorherrscht und ein Schwingen des Oszillators auch dann verhindert wird, wenn unterdessen ein äußeres Magnetfeld mit der geeigneten Polarität, beispielsweise dasjenige des Bits 28 der F i g. 1, an die Schenkelenden 19 und 20 gerät. Mit anderen Worten: Die Wicklung 120 ist derart ausgebildet, daß sie stets eine Vormagnetisierung erzeugt, die etwas mehr als doppelt so groß ist wie die eines der äußeren Magnetfelder, die durch die magnetischen Bits 28, 29 usw. erzeugt werden.

Zusammenfassend ergibt sich, daß die Anordnung nach F i g. 6 während der Dauer eines positiven Steuerimpulses am Ausgang 162 ein positives Ausgangssignal erzeugt, wenn ein äußeres Magnetfeld der gewünschten Polarität während der Dauer des

ίο Steuerimpulses auf die Abtastvorrichtung einwirkt; dieses positive Ausgangssignal bleibt bis zum Auftreten des nächsten Steuerimpulses bestehen. Wenn jedoch andererseits kein äußeres Magnetfeld geeigneter Polarität während der Dauer des positiven Steuerimpulses auf die Abtastvorrichtung einwirkt, wird am Ausgang 162 ein negatives Ausgangssignal erzeugt; dieses negative Ausgangssignal bleibt ebenfalls bis zum Auftreten des nächsten Steuerimpulses bestehen. Zwischen dem Auftreten der Steuerimpulse reagiert die Vorrichtung nicht auf äußere Magnetfelder der einen oder der anderen Polarität. Das Auftreten und die Polarität eines abgetasteten Magnetfeldes wird daher durch die Anordnung nach F i g. 6 von einem Steuerimpuls bis zum nächsten gespeichert.

Wie gesagt sind für alle gleichzeitig abgetasteten Bits, beispielsweise einer numerischen Information, eigene Anordnungen nach F i g. 6 vorzusehen. Alle diese Einzelanordnungen können durch gemeinsame Steuerimpulse gesteuert werden, die dem Eingang 160 einer jeden zugeführt werden. Es versteht sich daher, daß durch entsprechende zeitliche Zuordnung dieser Steuerimpulse ganz bestimmte horizontale Zeilen der Trommel 24 abgetastet und die darin enthaltenen Informationen gespeichert werden können. Das heißt, die einzelnen Nuten bzw. Zeilen der Trommel können in jeder gewünschten Reihenfolge abgetastet werden. Dabei stehen ihre Informationen stets bis zur Abtastung der nächsten Zeile zur Verfügung, obgleich die Trommel sich inzwischen weiterbewegt hat. Der Zeitpunkt des Auftretens der Steuerimpulse kann in bekannter Weise durch Einrichtungen bestimmt werden, die mit der Trommelbewegung synchronisiert sind.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 tritt das abzutastende magnetische Bit, z. B. 28, von außen den Schenkelenden 19 und 20 gegenüber. Eine etwas größere Empfindlichkeit kann dadurch erzielt werden, daß man die Bits in den Luftspalt 18 zwischen den Schenkelenden 19 und 20 eintreten läßt. Eine solche Anordnung ist in F i g. 7 dargestellt. Hierbei sind die magnetischen Bits als kleine, mit der gewünschten Polarität magnetisierte Zähne 200 ausgebildet, die über den Umfang der betreffenden Trommel 201 hinausragen und bei Drehung der Trommel nacheinander in den Luftspalt 18 eintreten. Auch die Zähne 200 bestehen vorzugsweise aus einem Material hoher magnetischer Koerzitivkraft. Beispielsweise kann der Zahn 204, wie in der Zeichnung dargestellt, in derjenigen Weise magnetisiert sein, daß er ein Schwingen des Oszillators hervorruft, während der Zahn 206 die entgegengesetzte Polarität aufweist, um den Transistor 34 des Oszillators zu sperren. Die Abmessungen der Zähne 200 müssen natürlich der Breite des Luftspaltes 18 und dem erforderlichen Spiel gegenüber dem Kern 10 entsprechen. Sie können beispielsweise ein quadratisches Profil mit etwa 0,5 mm Kantenlänge haben.

In den F i g. 8 und 9 ist eine weitere Abwandlung

dargestellt, bei welcher die verschiedenen Bits von entsprechend magnetisierten Bereichen eines Magnetbandes 210 gebildet werden. Diese Bereiche, wie z. B. die Bereiche 212 und 214, können in der einen oder in der anderen Richtung gepolt sein, um in den Magnetkern 10 einen magnetischen Fluß der einen oder anderen Richtung zu erzeugen. So ist in F i g. 9 beispielsweise ein magnetischer Bereich in dem Luftspalt 18 dargestellt, der dem magnetischen Bit 28 der Fig. 1 entspricht und daher bewirkt, daß der Oszillator zum Schwingen kommt. Entsprechend wird durch einen magnetisierten Bereich der entgegengesetzten Polarität in der gleichen Weise wie durch das Bit 29 der F i g. 1 ein Schwingen verhindert. Die Verwendung eines Magnetbandes bei der Kernausführungsform nach F i g. 8 und 9 ermöglicht eine sehr enge Koppelung mit dem Kern 10, so daß sehr schwache Magnetfelder abgetastet und zur Steuerung des Transistors 34 benutzt werden können Das Magnetband 210 kann beispielsweise eine Stärke von 0,025 mm haben, und die Breite des Luftspaltes 18 braucht nur wenig größer zu sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flußempfindliche Abtastvorrichtung zum statischen Abtasten polarisierter magnetischer Bits mit einem Abtastkopf und unter Verwendung einer Transistor-Oszillatorschaltung mit Rückkoppelungseffekt, wobei der Magnetkern des Abtastkopfes zwei symmetrische, Wicklungen tragende Schenkel aufweist, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß jeder Schenkel (11, 12) eine im Kollektorkreis des Transistors (34). liegende Kollektorwicklung (13, 15) und eine im Basiskreis desselben liegende Rückkoppelungswicklung (14, 16) aufweist, wobei die Kollektorwicklungen in gleichem Wicklungssinn und die-Riickkoppelungswicklungen in entgegengesetztem, Wicklungssinn in Reihe geschaltet und die Widerstände (40, 42) eines Spannungsteilers für die Basisvorspannung des Transistors derart gewählt sind, daß der Oszillator bei Einwirkung eines abgetasteten Magnetfeldes der gewünschten Polarität schwingt, bei Einwirkung keines Magnetfeldes oder eines solchen der entgegengesetzten Polarität jedoch nicht schwingt.

2. Abtastvorrichtung nach · Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Schenkeln (11, 12) des Magnetkerns (10) eine Stoßfuge (70) auftritt, die einen kleinen Luftspalt bildet.

3. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Schenkelenden (19, 20) des Magnetkerns (10) eine Abschirmplatte (96) aus magnetisch leitendem Material angeordnet ist, die eine Öffnung (98) enthält, in welche die Schenkelenden hineinragen.

4. Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Kern (10) eine zusätzliche Wicklung (120/ Fig. 5) angeordnet ist, die über einen variablen Widerstand (122) mit Strom gespeist wird und eine derartige Vormagnetisierung des Kerns hervorruft, daß ein abgetastetes Magnetfeld passender Polarität eine gewisse Mindeststärke haben muß, um den Oszillator zum Schwingen zu bringen.

5. Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekanntes, durch das Ausgangssignal des Oszillators gesteuertes Flip-Flop (130) mit zwei Transistoren (132, 134) vorgesehen ist, von denen der eine (132) normalerweise leitend ist und in leitendem Zustand die zusätzliche Wicklung (120/F i g. 6) derart mit Strom speist, daß der Oszillator auch bei Einwirkung eines Bits der einen oder anderen, Polarität nicht zum Schwingen kommt.

6. Abtastvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wicklung (120) derart geschaltet ist, daß sie beim Schwingen des Oszillators in dem Magnetkern (10) einen Fluß hervorruft, mit dem der Oszillator in schwingendem Zustand gehalten wird, gleichgültig ob ein äußeres Magnetfeld der einen oder anderen Polarität oder kein Magnetfeld auf den Kern einwirkt.

7. Abtastvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wicklung (120), vorzugsweise über einen variablen Widerstand (122), mit den Kollektoren beider Transistoren (132i 134) des Flip-Flops (130) verbunden ist.

8. Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Flip-Flop (130) einen Eingang (160) zur Zuführung von Steuerimpulsen aufweist, durch die seine beiden Transistoren (132, 134) nichtleitend werden und die zusätzliche Wicklung (120) stromlos wird, so daß der Oszillator, der bei Abtastung eines Bits passender Polarität zum Schwingen kommt, erst bei Wegfall des zuvor anliegenden Steuerimpulses den normalerweise nichtleitenden Transistor (134) des Flip-Flops leitend macht.

9. Abtastvorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (1,60) für die Steuerimpulse unter Zwischenschaltung von Widerständen (138, 142) mit den Basen beider Transistoren (132,134) des Flip-Flops (130) verbunden ist.