DE1665667C3 - Ohne bewegliche Kontakte einstell bare Widerständsanordnung - Google Patents

Description

in der Feldplatte und gegen diese Richtung verschoben werden. In der Feldplatte ist dann in Abhängigkeit von der relativen Lage des Steuermagneten und der Feldplatte zueinander einmal die Summe und

in dessen Luftspalt gesetzten Feldplatte enthalten. Es können auch zwei erste Permanentmagnetkreise, die im allgemeinen symmetrisch zueinander angeordnet sind, mit je einer in deren zugehörigen Luftspalt

einmal die Differenz der Magnetflüsse wirksam. 5 gesetzten Feldplatte vorgesehen sein

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Die Widerstandsanordnung kann beispielsweise Teil eines kontaktlosen Tasters, eines Endschalters oder eines Potentiometers sein. In allen Anwendungs-

_o , „„ _JW . , fällen dieser Art bedeutet schon die Tatsache, daß

immer leicht zu handhaben, da der größte Teil der io die Widerstandsanordnung ein kleines Volumen und ferromagnetischen und der permanentmagnetischen " ^o" «·-'■-'-—'·»'*-» *·* ™r,Wr Wepänderune

Beide Magnetflüsse überlagern sich im Bereich des Luftspaltes nur mit veraachlässigbarer Kopplung.

Diese an sich recht günstige Einrichtung; mit der auch scharfe Signale erzielbar sind, ist jedoch nicht

ein

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Kroßes Schaltverhältnis bei geringerWegänderung

besitzt, einen wesentlichen technischen Fortschritt

Masse des Steuermagneten bei der Signalgabe bewegt —1~.,

werden muß. Weiterhin genügt die vorgeschlagene In vielen Fällen wird bei Anwendung der erfin-

Anordnung dann den Anforderungen der Technik dungsgemäßen Anordnung die Feldplatte in den KoI-nicht voll, wenn auch bei kleiner Weganderung des is lektor-Basis- oder Emitter-Basis-Kreis eines Transignalgebenden Körpers ein großes Schaltverhältnis sistors eingeschaltet und der Transistor durch Ein- RnIR₀ erwünscht ist stellung des Feldplattenwiderstandes geöffnet oder

Der Erfindung liegt die Aufgab* zugrunde, eine geschlossen.

beispielsweise als Taster, Endschalter oder Potentio- An Hand der schematischen Zeichnung von Ausmeter geeignete Widerstandsanordnung mit minde- 20 führungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert; stens einer Feldplatte zu schaffen, die kleine Ab- es zeigt
messungen hat, um sie auf einfache Weise handhaben
und in andere Geräte einbauen zu können. Außerdem soll sie magnetisch steuerbar sein und ein großes
Schaltverhältnis bei geringer Weganderung des signal- 25
gebenden Teils besitzen. Und schließlich soll der
signalgebende Körper eine gegenüber der Gesamtmasse der Anordnung kleine Masse besitzen.

Die Erfindung besteht darin, daß zwei zusätzliche

Magnetkreise vorgesehen sind, deren Flüsse im Be- 30 tung gemäß F i g. 5 und

reich des Luftspaltes einander entgegengerichtet sind F i g. 7 eine als kontaktlos einstellbare Weiche ge-

und die gegenseitig magnetisch höchstens vernachlässigbar gekoppelt sind, und daß eine ferromagnetische Anordnung aus einem den beiden zusätzlichen Magnetkreisen gemeinsamen weichmagnetischen Kopf vorgesehen ist, in dem ihre beiden Flüsse die gleiche Richtung haben und der derart verschiebbar ist, daß der resultierende Luftpaltfluß kontinuierlich von der

Summe aus dem Fluß des ersten und dem Fluß eines _r--

der zusätzlichen Magnetkreise bis zur Summe aus 40 20 um dick sein. Die Widerstandsanordnung enthalt dem ersten Fluß und dem anderen zusätzlichen Ma- fernei zwei Permanentmagnete 11 und 12, deren gnetfluß verstellbar ist. Flüsse 14 bzw. 15 sich über das Joch 5, den weich-

In einer derartigen Anordnung wird der Wider- magnetischen Kopf 7 eines Schiebers^ und ein weitestand der Feldplatte durch Bewegung des weich- " ' '"* *" magnetischen Kopfes, also mechanisch eingestellt.

Die Magnetkreise der Widerstandsanordnung können teilweise oder alle permanenterregt sein. Als Permanentmagnete eignen sich insbesondere Magnete

aus oxidischem Material, dessen magnetischer Wider-

stand groß gegen den der weichmagnetischen Teile 50 Wird der Kopf 7 des Schiebers 6 nach links verschoder Magnetkreise ist. Als oxidisches Material ist z. B. ben, so kann der Fluß 15 allmählich Einfluß auf die ein solches mit einer relativen Permeabilität von un- Feldplatte erlangen, während der Einfluß des Flusses gefahr μ = 1 geeignet. Als Feldplatte ist ein Körper 14 im gleichen Maße abnimmt, bezeichnet, der aus einem magnetfeldabhängigen Die Signalsteilheit, d. h. die Widerstandsänderung

Halbleitermaterial auf einer Ferritträgerplatte mit in 55 der Feldplatte pro Längeneinheit der Weganderung vielen Fällen einer Deckplatte aus Ferrit besteht. Das des Schiebers 6, ist umso größer, je kleiner die magnetfeldabhängige Halbleitermaterial kann auch Dicke D des Kopfes 7 ist. Die Dicke D kann jedoch auf z. B. einer Eisenplatte oder zwischen zwei Eisen- nicht beliebig klein gemacht werden, da der Kopf 7, platten angebracht sein, wenn es gegen die Eisen- der von den Flüssen 14 und 15 in gleicher Richtung platten isoliert ist. Das Halbleitermaterial kann auch 60 durchgesetzt ist, sonst zu leicht magnetisch gesättigt auf einer dünnen Keramikplatte aufgebracht sein würde. Um der Sättigung vorzubeugen, ist es zweck- oder zwischen zwei Keramikplatten liegen. Wichtig mäßig, den Kopf 7 in Richtung parallel zur Feldist lediglich, daß der magnetische Widerstand des platte 1 möglichst breit zu machen. Während der Teils der Magnetkreise, dem die Feldplatte angehört, Kopf 7 aus ferromagnetischem Material besteht, wird klein ist gegen den magnetischen Widerstand der den 65 der Schieber 6 im allgemeinen aus nichtmagnetiischem Kreisen angehörenden Permanentmagnete. Material hergestellt.

Die erfindungsgemäße Widerstandsanordnung kann Die drei Magnete 10 bis 12 werden vorteilhaft aus

einen einzigen ersten Permanentmagnetkreis mit einer oxidischem Magnetwerkstoff hergestellt, damit ihre

F i g 1 eine Widerstandsanordnung mit einer Feldplatte,

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Meßkurve,

F i g. 3 und 4 zwei Möglichkeiten, die Widerstandsanordnung auf einem Transistor zu schalten,

F i g. 5 eine Widerstandsanordnung mit zwei Feldplatten,

F i g. 6 eine als Potentiometer geschaltete Einrich-

schaltete Anordnung gemäß F i g. 5.

In Fig. 1 ist eine Feldplatte 1, die einschließlich ihrer nicht dargestellten Trägerplatte und Deckplatte z. B. eine Dicke von rund 140 μηι haben kann, in den Luftspalt 4 eines weichmagnetischen Joches 5 eingesetzt und wird dort vom Fluß 13 eines Permanentmagneten 10 durchsetzt. Der magnetfeldabhängige Halbleiterkörper kann dabei beispielsweise 5 bis

res Joch 8 schließen. Im Bereich des Luftspaltes 4 heben sich die entgegengesetzt gerichteten Flüsse 13 und 14 der Permanentmagneten 10 und 11 zumindest teilweise gegenseitig auf. Der Fluß 15 des Permanentmagneten 12 gelangt bei der gezeichneten Stellung des Schiebers 6 nicht in den Bereich der Feldplatte 1.

Remanenz nicht durch die Flüsse der anderen Magneten gestört werden kann und damit die Flüsse 13 bis 15 alle im wesentlichen durch den Luftspaltbereich der Anordnung geleitet werden (soweit sie nicht schon vorher über den Körper 7 abgelenkt werden sollen).

Eine Einrichtung, wie sie in F i g. 1 gezeichnet ist, kann eine Länge — in Richtung der Magnetisierung der drei Magneten 10 bis 12 — von 17 mm, eine Breite von 12 mm und eine Tiefe von 6 mm haben.

In F i g. 2 ist eine Meßkurve gezeichnet, die mit einer Einrichtung gemäß F i g. 1 aufgenommen ist. Auf der Ordinate ist das Schaltverhältnis Rß/Ro angegeben, und in der Abszisse ist der durch den Schieber 6 senkrecht zur Feldplattenebene zurückgelegte Weg X in mm aufgetragen. Bei der Stellung Null befindet sich das Kopfende 7 des Schiebers etwa in der Ebene der Feldplatte 1 gemäß Fig. 1. Aus der in F i g. 2 gezeichneten Kurve ergibt sich deutlich, daß durch eine Bewegung des Schiebers 6 von 1,7 mm in der günstigeren Richtung der Widerstand der Feldplatte 1 auf etwa den 12fachen Wert gegenüber der Stellung Null erhöht werden kann.

In den F i g. 3 und 4 sind Schaltbeispiele gezeichnet. Da der Widerstand 1 der Feldplatte zwar durch die Änderung eines Magnetfeldes erhöht oder erniedrigt, aber nicht zu Null gemacht werden kann, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Feldplatte in Verbindung mit einem Transistor zu verwenden. Es ist dabei möglich, wie in Fig. 3, die Feldplatte 1 in den Kollektor-Basis-Kreis oder, wie in Fig. 4, in den Emitter-Basis-Kreis eines Transistors T zu setzen. Die Spannung ti kann dann zwischen Kollektor und Emitter des Transistors T liegen, dessen Basis-Kollektor- bzw. Basis-Emitter-Widerstände mit R_nc bzw. R_nr bezeichnet sind. Der Lastwiderstand ist in den Fi g. 3 und 4 mit R_n bezeichnet.

In F i g. 5 ist eine symmetrisch gebaute Widerstandsanordnung mit zwei Feldplatten 2 und 3 dargestellt, die jeweils in einem Joch 26 bzw. 27 eines Permanentmagneten 20 bzw. 21 angeordnet sind. In dieser Anordnung sind gewissermaßen zwei Anordnungen gemäß Fig. 1 in einem einzigen Gerät so zusammengefaßt, daß sie beide mit demselben Schieber 6 zugleich einstellbar sind. Die Feldplatte 2 befindet sich im Fluß des Permanentmagneten 20 und die Feldplatte 3 im Fluß des Permanentmagneten 21. Durch Verschieben des Kopfendes 7 des Schiebers 6 (in Pfeilrichtung) können die Flüsse 24 und 25 der beiden Permanentmagnete 22 und 23 relativ zu den

ίο Feldplatten 2 und 3 verstellt werden. Im Prinzip arbeitet die Einrichtung gemäß F i g. 5 ähnlich wie die' gemäß F i g. 1

Mit der Anordnung gemäß F i g. 5 können, wie in F i g. 6 gezeichnet, unter anderem Potentiometer hergestellt werden, bei denen am Eingang E die beiden Feldplatten R_Bi und R_Bz liegen und der Ausgang A ein Abgriff der einen Feldplatte (z. B. der Feldplatte R _ß2)list.

Die Einrichtung gemäß F i g. 5 kann auch als elek-

ao trisch einstellbare Weiche mit der in F i g. 7 gezeichneten Schaltung verwendet werden. Die beiden Feldplatten 1 und 2 können in diesem Falle in die Kollektor-Basis-Kreise von Transistoren T₁ und T₂ eingeschaltet sein. Durch Änderung des Widerstandes der

as Feldplatte 1 und 2 und bei geeigneter Dimensionierung der Feldplatten und der Emitter-Basis-Widerstände R₁ und Rc, kann die Spannung U auf den Lastwiderstand R_Ll oder auf den Lastwiderstand R_Li geschaltet werden.

Bei der gezeichneten Schaltung kann es zweckmäßig sein, den Feldplatten 1 und 2 einen regelbarer Vorwiderstand R_v vorzuschalten. Dadurch lasser sich Toleranzen und das Schaltverhältnis der erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung sowie der zu gehörigen Schaltung ausgleichen und somit deren Arbeiten verbessern. Weiterhin kann es vorteilhaft sein für die Transistoren T₁ und T₂ einen gemeinsame! regelbaren Emittervorwiderstand R_r vorzusehen, un dadurch bei vorgegebenem Schaltverhältnis das Ver hältnis der Kollektorströme im ein- und ausgeschal teten Zustand der Transistoren zu verbessern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 4. Widerstandsan^iT'Og nach Anspruch 3, τ,». .. , dadurch gekennzeichnet, daß die Permanent- Patentanspruche: magnete (10 bis 12, 20 bis 23) aus einem oxi dischen Material bestehen, dessen magnetischer

1. Ohne bewegliche Kontakte einstellbare 5 Widerstand groß gegen den der weichmagne-Widerstandsanordnung mit mindestens einer im tischen Teile der Magnetkreise (22, 26, 7, 27; 23, Luftspalt eines ersten Magnetkreises vormagneti- 27,7, 26) ist

sierten und dort unbeweglich angeordneten Feldplatte und mit mindestens einem zusätzlichen

Magnetkreis, der mit dem ersten Magnetkreis nur io'
schwach bzw. nur vernachlässigbar gekoppelt ist,

und mit einer etwa senkrecht zur Luftspaltbreite Die Erfindung bezieht sich auf eine ohne beweg-

derart verschiebbaren ferromagnetischen Anord- liehe Kontakte einstellbare Widerstandsanordnung nung, daß einmal die Summe der Magnetflüsse mit mindestens einer im Luftspalt eines ersten Ma- und einmal deren Differenz >n der Feldplatte 15 gnetkreises vormagnetisierten und dort unbeweglich wirksam ist, gemäß dem älteren Patent 1303 222, angeordneten Feldplatte und mit mindestens einem dadurch gekennzeichnet, daß zwei zu- zusätzlichen Magnetkreis, der mit dem ersten Masätzliche Magnetkreise vorgesehen sind, deren gnetkreis nur schwach bzw. nur vernachlässigbar geFlüsse (14, 15) im Bereich des Luftspaltes (4) koppelt ist, und mit: einer etwa senkrecht zur Lufteinander entgegengerichtet sind und die gegen- 20 spaltbreite derart verschiebbaren ferromagnetischen seitu' magnetisch höchstens vernachlässigbar ge- Anordnung, daß einmal die Summe der Magnetflüsse koppelt sind, und daß eine ferromagnetische An- und einmal deren Differenz in der Feldplatte wirkordnung aus einem den beiden zusätzlichen sam ist, gemäß dem älteren Patent 1 303 222.
Magnetkreisen gemeinsamen weichmagnetischen Der elektrische Widerstand eines magnetfeld-

Kopf (7) vorgesehen ist, in dem ihre beiden 35 abhängigen Halbleiterwiderstandes, der in der Fach-Flüsse (14, IS) die gleiche Richtung haben und spräche auch als Feldplatte bezeichnet wird, erreicht der derart verschiebbar ist, daß der resultierende bekanntlich ein Maximum R_B, wenn sich die Feld-Luftspaltfluß (13, 14 bzw. 15) kontinuierlich von platte ganz im Magnetfeld befindet oder dieses seinen der Summe aus dem Fluß (13) des ersten und größten Wert hat. Durch Herausziehen der Feiddr m Fluß (14) eines der zusätzlichen Magnet- 30 platte aus dem Magnetfeld oder durch Erniedrigung kreise bis zur Summe aus dem ersten Fluß (13) des Magnetfeldes kann der Widerstand der FeId- und dem anderen zusätzlichen Magnetfluß (15) platte bis zu einem Minimum R₀ verkleinert werden, verstellbar ist (F i g. 1). Das Verhältnis Rb/Ro ^w'^fd ^{aucn a}'^s »Schaltverhältnis«

2. Ohne bewegliche Kontakte einstellbare der Widerstandsanordnung bezeichnet. Zur Erhöhung Widerstandsanordnung mit mindestens einer im 35 der Empfindlichkeit können die Feldplatten mit einer Luftspalt eines ersten Magnetkreises vormagneti- dauermagnetischen Vorspannnung betrieben werden, sierten und dort unbeweglich angeordneten Feld- Aus der Zeitschrift »Elektronik«, August 1965, platte und mit mindestens einem zusätzlichen S. 225 bis 228, ist mit einer Feldplatte, die im Luft-Magnetkreis, der mit dem ersten Magnetkreis nur spalt eines ersten Magnetkreises von einem perschwach bzw. nur vernachlässigbar gekoppelt ist, 40 manentmagnetischen Vorspannungsfeld durchsetzt ist, und mit einer etwa senkrecht zur Luftspaltbreite bekannt, daß solche Feldplatten zur Messung kleiner derart verschiebbaren ferromagnetischen Anord- Magnetfelder und zur Herstellung von elektronischen nung, daß einmal die Summe der Magnetflüsse Geräten ohne bewegliche Kontakte, beispielsweise und einmal deren Differenz in der Feldplatte wirk- von Signalgebern und Potentiometern, verwendet sam ist, gemäß dem älteren Patent 1 303 222, da- 45 werden können. Ein für Streu- und Erdfeldmessundurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte Luft- gen geeigneter Meßkopf enthält zwei Feldplatten, die spalte, die in jeweils einem ersten Magnetkreis in einem Magnetkreis mit zwei Permanentmagneten (20, 26; 21, 27) angeordnet sind und denen je- angeordnet sind und zur Messung eines äußeren weils zwei zusätzliche Magnetkreise (22,26,7,27; Steuerfeldes dienen. Zu diesem Zweck sind die FeId-23, 27, 7, 26) zugeordnet sind, deren Magnet- 50 platten im ersten Magnetkreis mit dem Permanentflüsse im Bereich des Luftspaltes einander ent- magneten in Reihe und in bezug auf das Steuerfeld gegengerichtet sind, jeweils eine Feldplatte (2, 3) einander parallel geschaltet. Das Steuerfeld hat desenthalten und daß eine ferromagnetische An- halb in der einen Feldplatte die gleiche und in der Ordnung aus einem allen zusätzlichen Magnet- anderen Feldplatte die entgegengesetzte Richtung wie kreisen gemeinsamen weichmagnetischen Kopf 55 das zur Vormagnetisierung dienende Feld der Per-(7) vorgesehen ist, in dem ihre Flüsse (24, 25) die manentmagneten.

gleiche Richtung haben "und der derart verschieb- Signalgeber ohne bewegliche Kontakte zur Er-

bar ist, daß der resultierende Luftspaltfluß in fassung des Ortes und/oder der Ortsveränderung

jeder der beiden Feldplatten (2, 3) kontinuierlich eines Körpers oder mehrerer Körper zueinander

von der Summe aus dem Fluß des ersten und 60 können nach dem früheren Vorschlag des deutschen

dem Fluß eines der zusätzlichen Magnetkreise Patentes 1 303 222 so gebaut werden, daß in der un-

(22, 26, 7, 27; 23, 27, 7, 26) bis zur Summe aus beweglich angeordneten Feldplatte zugleich ein als

dem ersten Fluß und dem anderen zusätzlichen Steuerfeld dienendes zusätzliches Magnetfeld wirk-

Magnetfluß verstellbar ist (F i g. 5). sam ist. Ein permanentmagnetischer Steuermagnet,

3. Widerstandsanordnung nach einem der An- 65 dessen magnetische Achse senkrecht zur Richtung sprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß des Vorspannungsfeldes in der Feldplatte gerichtet die Magnetkreise (22, 26, 7, 27; 23, 27, 7, 26) ist und dessen eine Polfläche der Feldplatte zugeteilweise oder alle permanenterregt sind. wandt ist, kann in Richtung des Vorspannungsfeldes