DE1665618A1

DE1665618A1 - Kontaktlos einstellbare Widerstandsanordnung

Info

Publication number: DE1665618A1
Application number: DE19661665618
Authority: DE
Inventors: Ulrich Von Borcke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-04-27
Filing date: 1966-04-27
Publication date: 1969-09-11
Also published as: DE1665618B2; DE1665618C3

Description

KontaktlopeinstellbareWiderstandsanordnung.
Es ist bekannt, magnetfeldabhängige halbleiterwiderstände, die in der Fachsprache auch als "Feldplatten" bezeichnet werden, im Luftspalt zwischen den Polschuhen von Magneten auzubringen und so - z.B. durch Veränderung des magnetfeldes relativ zur Feldplatte -kontaktlos veränderliche Widerstände oder Potentiometer zu schaffen (siehe z. B. dtsch. Patentschrift 1013 380 und USA-Patentschrift 2712 601). Der elektrische Wirderstand einer Feldplatte erreicht ein Maximum, wenn sich dia Feldplatte ganz im Magnetfeld befindet bzw. diesels seinen größten Wert hat. Durch Herausziehen der Feldplatte aus dem Magnetfeld bzw. durch Erniedrigung des Magnetfeldes kann der Widerstand der Feldplatte bis zu einem Minimum verkleinert werden.
Mit Hilfe von Feldplatten können z.B. kontaktlose Potentiometer (siehe dtsch. Auslegeschrift 1069 755) und Multiplikatoren (sise z. B. Rts, ch. Patentschrift 1029 463) hergestellt werden. Dazu sind im allgemeinen zwei Feldplatten oder zwei Teile einer Feldplatte erforderlich. Die zugehörigen Magnetkreise werden dabei oft so geb :. ut, da@ sich die Widerstände der Feldplatten unter dem Einfluß eines sieh ändernden Magnetfeldes entgegengesetzt zueinander ändern.
In den bekannten Geräten sind die Feldplatten entweder in den Luftspalten beweglich oder zwei Feldplatten werden von verschiedenen Magnetfeldeinrichtungen gesteuert. Im ersteren Falle worden relativ gro#e luftspalte gebraucht, so da3 entsprechend gro#e Magnetfelder erforderlich sind, wenn die Feldplattenwiderstände genügend stark veränderbar sein soilen. Bei derartigen Geräten kUnnen daher im allgemeinen nicht die sonst so einfach zu handhabenden Permanentmagneten benutzt werden. Im anderen Falie werden die Einrichtungen (mit'getrennten Steuereinrichtungen für die Foldplatten) im allgemeinen räumlich gro# und kostspielig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Widerstandsanordnung mit zwei Feldplatten zu schaffen, die u. a. als Potentiometer oder Multiplikator geeignet ist. Die Anordnung soll einerseits möglichst kleine Abmessungen haben, um sie auf einfache Weise handhaben und in andere Geräte einbauen zu können. Außerdem soll die Widerstandsanordnung auch permanentmagnetisch steuerbar sein.
Die Erfindung bezieht sich auf eine kontaktlos einstellbare Widerstands-anordnung mit zwei magnetfeldabhängigen Halbleiterwiderständen (Feldplatten), die in einen Magnetkreis mit veränderbarem Magnetflu# gesetzt sind. Erfindungsgemä# is t in zwei Luftspalte des Magnetkreiaea je ein magnetfeldabhängiger Halbleiterwiderstand fest eingesetzt und die Luftapalte und die an sie grenzenden Bereiche des veränderbaren Magnetflusses sind von zwei Permanentmagnetkreipcn entgegengesetzt zueinander vormagnetisiert.
Erfindungsgemä# sind also die Luftspalto sowie die angrenzenden Bereiche dee veränderbaren Hagnetkreiaes Bestandteile je eines von zwei Permanentmagnetkreicen, welche innerhalb des veränderbaren Magnetkreises entgegengesetzt zueinander gerichtete MagnetflUsse erzeugen. Der veränderbare Magnetkreis kann als Erregermagneten einen drehbaren Permanentmagneten enthalten oder auf irgendeine andere Weise permanentmagnetisch gesteuert sein ; er kann aber auch elaktromagnetisch einstellbar sein.
Dit beiden Feldplatten (magnetfeldabhängige Halbleiterwiderstände) kUnnen ale Spannungsteiler geschaltet sein. Dazu werden die beiden Widerstände im allgemeinen in Reihe an eine Spannungsquelle gelegt und die durch das potentiometer geteilte Spannung zwischen dem einen Ende der Reihenschaltung und dem Mittelabgriff abenommen.
Die erfindungsgemä#e Widerstandsanerdnung kann auch als Teil eines Multinlikaters verwendet werden. Dazu sind im allgemeinen die Feldplatten in zwei Zweige einer Brückenschaltung gesetzt. Der Brückeneingangsstrom kann veränderlich sein, und in den Brückennusgang kann ein Me#gerät geschaltet sein, das das Produkt aus einem den veränderbaren Magnetflu# erzeugenden Strom und den Brückeneingangsstrom mi#t.- Auch als Modulator ist die erfindungsgemä#e Widerstandsanordnung anwendbar.
An Hand von schematischen Zeichnungen von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nähererläuterteeszeigen*< I'.
FiC. 1 ein mittels eines drehbaren permanentmagneten gesteuert@@ Potentiometer, Fig. 2 ein elektromagnetisch gesteuer-tes Potentiometer,' , Fig. 3 die Widerstandsänderung der beiden Feldplatten d « Pbtentiometers gemäß Fig. 1, Fig. 4 die Schaltung eines Potentiometers, ( ( Fig. 5 ein Beispiel einer Schaltung eines Multiplikatore.
In Fig.1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä#en kontaktlosen Widerstandsanordnung schematisch gezeichnet. Die beiden Feldplatten 1 und 2 der Anordnung sind einerseits von den Permanentmagnetflüssen 3 und 4 der beiden Permanentmagneten 5 und 6 durchsetzt. Andererseits befinden sich die beiden Feldplatten im veränderbaren Magnetfluß 7 des in pfeilrichtung drehbaren Magneten 8.. Die magnetisierungsrichtung der magneten 5, 6 und 8 ist durch die Symbole IJ-S gekennzeichnet. Damit sich die drei Magneten nicht gegenseitig ent- oder ummagnetisieren, ist es zweckmä#ig, die Magneten 5, 6 und 8 aus einem oxydischen Magnetmaterial heraustellen, dan eine geringe Permeabilität (z. B. und eine hohe I oerzitivkraft besitzt. Dagegen aoll Teil 9 der Magnetkreise hochperneabel sein und einen möglichst kleinen magnwtiachen Widerstand besitzen. r Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt die Länge des Gerätes gemäß Fig.1 etwa a = 23 mm, die Breite b = 18 mm und die Tiefe 8 mn.
In der gezeichneten Stellung des drehbaren Magneten B ist der von ibm erzeugte FluB im Bereich der Feldplatte 1 mit dem vom Magneten 5 erzeugten Fluß gleichgerichtet. Die Feldplatte 1 ist also von einem starken Magnetfeld durchsetzt und daher hochohmig. Im Bereich' der Feldplatte 2 subtrahieren sich jedoch die Fluasse 7 und 4, so da8 die Feldplatte 2 einem nur schwachen oder gar keinem resulierenden Magnetfeld ausgesetzt ist und daher niederohmig ist.
Die Feldplatten sollen dabei in möglichst enge Luftspalte des ferromagnetischen Kreises 9 gesetzt-und dieser auf die Feldplatten hin zugespitzt sein, um den Fluß auf letztere zu konzentrieren. Die Breite des Luftspaltes soll nach Möglichkeit nicht. grö#er sein als die Dicke der Halbleiterschicht der Feldplatte. Es ist deshalb zweckmä#ig Feldplatten zu verwenden, die ferromagnetische Trägerplatten, z. B. Ferritplatten, besitzen. Die Schichtdicke des Halbleitermaterials von Feldplatten kann z.B. 5 bis 20 µ betragen.
In Fig.2 ist eine erfindungagemäße Widerstandsanordnung gezeichnet, die sich von der Einrichtung gemäß Fig. 1 im wesentlichen dadurch unterscheidet, da# sie elektromagnetisch durch einen Steuerstrom I, der die Steuerspule 10 durchfließt, einstellbar ist. Gleiche Teile sind in Fig. 2 ebenso bezeichnet wie in Fig. 1. In gleicher Weise wie in Fig. 1 kann der Fluß 7 durch Einstellung des Steuerstromes I in seiner Grdße und Richtung geändert werden. In Fig. 2 ist mit gestrichelten Pfeilen 7a symbolisiert, daß der Fluß 7-e'benso wie gemäß Fig. 1-in seiner Richtung umkehrbar ist. Dann ist die Feldplatte 1 niederohmig und die Feldplatte 2 hochohmig.-In Fig. 3 ist-'in einem Diagramm gezeichnet, wie sich die Widerstände Ri und R2 der beiden Feldplatten 1 und 2 gemä# Fig. 1 in Abhängigkeit vom Drehwinkel α des Magneten 8 ändern. In der Abszisse von Fig.3 ist der Drehwinkel OC in Winkelgraden und in der Ordinate sind die Peldplattenwiderstandswerte in k. #angegeben. Es ist der Pig. 3 'deutlich zu entnehmen, wie sich die Widerstände der beiden Feldplatten entgegengesetzt zueinander ändern und jeweils bei Drehung des Magneten 8 um 180° zwischen einem Maximu und einem Minimum schwanken.
In Fig.4 ist ein Schaltbeispiel für die Feldplatten der erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung gezeichnet, bei den diese als Potentiometer ausgebildet ist. Die beiden Feldplatten sind mit 11 und 12 bezeichnet und liegen in Reihe an der Spannungsquelle U0. Die Ausgangsspannung U. ist zwischen einem Ende der Reihenschaltung und dem Mittciabgriff 13 abgenommen.
In Fiv. 5 ist ein Ausführungsbeiepiel eines Multiplikators gezeichnet, dar mit den Feldplatten 21 und 22 der erfindungsgemäßen Widcrstandsanerdnung bestückt sein kann. Die beiden Pernanentmagnete 5 und 6 der Widerstandsanordnung sind in Fig. 5 mit 25 und 26 bezeichnet. Das veränderbare Magnetfeld, das auf die Feldplatten wirkt; wird durch die beiden Spulen 23 und 24, die von dem Strom i1 durchflossen sind, erzeugt. Die beiden Feldplatten 21 und 22 liegen in zwei Zweigen einer Brückenschaltung, in deren anderen beiden Zweigen die Widerstande 27 und 28 liegen. Der Brückeneingangsstrom ist mit i2 und das Meßgerät in der Brücke mit 29 bezeichnet. Die beiden Ströme 1 und i2 können mit einer solchen Einrichtung multipliziert werden. Das Produkt ist am Gerät 29 ablesbar.
Als Halbleitermaerial für die Feldplatten sind Stoffe mit stark magnetfeldabhängigem Widerstand, z. B. AIIIBV-Verbindungen, wie Indiumantimonid oder Indiumarsenid, geeignet* Man erhält besonders star) Magnetfeldabhängigkeit, wenn das Halbleitermaterial parallel zueinander ausgerichtate nadelförmige Einschlüsse enthält, die gutleitend gegenüber dem Halbleitermaterial sind. Ein Beispiel einecsolchenMaterialsistInSbmit'ausgerichteten.nadelformigen Einschlüssen aus InSb.
6 Patentansprüche 5 Figuren.

Claims

P a t e n a n s p r ü c h e 1. ken@@kt@os einstellbare Widerstandsanordnung mit zwei magnetfeildabhängigen Halbleiterwiderständen, die in einen Magnetkreis mit veränderbarem Magnetfluß gesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, da# in zwei Luftspalte des magnetkreises (7) je ein magnetfeldabhängiger Halbleiterwiderstand (1, 2) fest eingesetzt ist und da# die @uftspalte und die an sie grenzenden Bereiche des veränderbaren Magnetkreises von zwei permanentmagnetkreisen (3,4) entgegengesetzt zueinander vormagnetisiert sind.
2.'Aiderstandsancrdnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da# der veränderbare magnetkreis als Erregermagnet (8) einen drehbaren Permanentmagneten enthält (fig.1).
3. Widerstandsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da# der Flu# des, verändernbaren Magnetkreises elektromagnetisch (1@0 @insteilbar ist (Fig.2).
4. Wid arstand@@@rdnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da# die halbleiterwiderstände als Spannungsteiler geschaltet sind (Fig.4).
5. Widerstandsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennchnet,da?dieHalbiGiterwidcrstandeinzweiZweige einer Brückenschaltung gesetzt sind (Fig.5).
6. Widerstandsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, da# der Brückeneingangsstrom (i2) veränderlich ist und da# in den Brückenausgang ein me#gerät (29) geschaltet ist, da# das Produkt aus einem den veränderbaren Magnetfluß erzeugenden Strom (i1) und den Brückeneingangsstrom mißt (Fig. 5).