DE1690076B1

DE1690076B1 - Verfahren zur verminderung des umkehreffektes von hallgene ratoren

Info

Publication number: DE1690076B1
Application number: DE19671690076
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr-Ing Haeusler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-10-24
Filing date: 1967-10-24
Publication date: 1971-05-27
Also published as: GB1203376A; NL6809287A; FR1587409A; US3555310A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kann z. B. durgh mechanische oder elektronische Verminderung des Umkehreffektes von Hallgenerato- Umpolsehalter vorgenommen werden,
ren, der beim Umpolen der Magnetfeldrichtung eines Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere

auf den Hallgenerator einwirkenden Magnetfeldes darin, daß der Umkehreffekt erheblich vermindert auftritt. 5 wird. Die Schaltung des Hallgenerators vermeidet

Für die Messung und Regelung von Magnetfeldern jeglichen experimentellen Aufwand. Außerdem sind mit einer Genauigkeit besser als 10~⁴ im allgemeinen, beliebige Geometrien der Hallgeneratorsysteme, sowie sowie im besonderen für Ablenkmagnete in Kern- Nullpunktsspannungen und Unsymmetrien und Unforschungsanlagen und für Meßmethoden, die sich gleichheiten der Empfindlichkeit in entgegengesetzten der Kernspinresonanzen in Magnetfeldern bedienen, io Feldeinrichtungen zulässig. Die Verminderung des besteht die Notwendigkeit, Magnetfelder mit höchster Umkehreffektes beruht darauf, daß auch bei gtärke-Genauigkeit ijinzupplen, d. h. nach einem vgrgegeb§- ren Unsymm.e.trien die Leerlaufkennlinie deg HaII-nen Induktionswert B ₊ den des entgegengesetzten generators im Normalbetrieb identisch ist mit der an Vorzeichens einzustellen, der Hallspannungs-Ordinate des Hallspannunj>s(£/_H)-

Infolge der Magn§tkernhysterese ist dieses Ziel in 15 magnetische Induktion(ß)-Diagramms gespiegelten stromgeregelten Anlagen nicht zu erreichen. Auch in Leerlaufkennlinie des Umkehrbetriebes, der erfinden mit Hallgeneratoren als Istwert-Geb§r Piagtift-- dungsgemäß gleichzeitig mit der Umpolung des feldgeregelten Anlagen verbleibt in den bisher an- Magnetfeldes eingestellt wird.

gewandten Schaltungen ein Umpolfehler, der in An Hand der Zeichnung und eines Ausführungs-

einem Regelbereich von 2 bis 14 kG beispielsweise 20 beispieles wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt in der Größenordnung von etwa 10~³ liegt. Fig. 1 die Kennlinien eines Hallgenerators im

Dieser Fehler beruht auf der ungleichen Empfind- t/_fl-#-Diagramm, aufgenommen mit der bekannten lichkeit des Hallgenerators bei positivem und nega- Umpolung der Magnetfeldrichtung und des Steuertivem Magnetfeld und erfordert somit eine Eich- stromes,

skala für die Sollwerteinstellung in beiden Feldrich- 25 Fig.2 in einer schematischen Darstellung eine tungen. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß

In den bisher bekannten Schaltungen der Hall- der Erfindung,

generatoren als Magnetfeldgeber liegen die Eingangs- F i g. 3 die Kennlinien eines Hallgenerators im

und Ausgangselektroden des Hallgenerators in ihrer Z7_fl-Z?-Diagramm, aufgenommen nach dem Verfahren Bedeutung fest. So ist z. B. in der Zeitschrift »Kern- 30 gemäß der Erfindung.

technik«, 6 (1964) auf den S. 141 bis 145 eine feld- Die Fig. 1 zeigt den Verlauf der Hallspannung U_n

geregelte Magnetstromversorgung mit Siliziumstrom= eines Hallgenerators in Abhängigkeit von der Größe toren bgsghrieben worden. Bei dieser bekannten An- und. der Richtung der magnetischen Induktion B für Ordnung wird die Hallspannung für beide Magnet- die beiden Richtungen des Steuerstromes /_s. Zur besfeldeinrichtungen am gleichen Elektrodenpaar abge- 35 seren Veranschaulichung des Umkehrfehlers, der bei nommen. Dabei ergibt sich eine ungleiche Empfind- handelsüblichen Hallgeneratoren bei einer magnetilichkeit des Hallgenerators bei positivem und nega- sehen Induktion von 10 kG kleiner als 1 °/o ist, wurde tivem Magnetfeld. Hieraus resultiert der Umpolfeh- in F i g. 1 eine stark verzerrte Kennliniendarstellung ler. Dieser Fehler kann verringert werden, wenn zwei gewählt. Auf der Abszisse ist die magnetische Induk-Hallgeneratoren mit entgegengesetzt gleichem Um- 40 tion B und auf der Ordinate die Hallspannung U_n polfehler zur Messung des Magnetfeldes verwendet abgetragen. Die Kurve 21 gibt den Verlauf der Hallwerden. Diese Maßnahme erfordert jedoch eine auf- spannung U_n bei positiver magnetischer Induktion wendige Auswahl passender Hallgeneratorpaare. Auf- und mit dem Steuerstrom i_s an. Die Kurve 22 zeigt wendiges experimentelles Probieren erfordert auch den Verlauf der Hallspannung U_n bei umgepolter die schaltungstechnisch mögliche Korrektur der Emp- 45 Magnetfeldrichtung und mit umgepoltem Steuerfindlichkeit des Hallgenerators mit Hilfe ohmscher strom, also mit / = —/_s.
Widerstände. Aus F i g. 1 ist zu entnehmen, daß zu gleichen

Zur Vermeidung der obengenannten Schwierigkei- Spannungswerten U_n ungleiche Induktionen gehören, ten werden erfindungsgemäß gleichzeitig mit dem d· h„ daß für eine bestimmte Hallspannung U_n gilt Umpolen der Magnetfeldrichtung auch die Elektro- 50 Β+φΒ_. Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß die eindenpaare des Hallgenerators in ihrer Funktion ver- fache Umpolung des Steuerstromes für den Hallgenetauscht. Mit dem Umpolen des Magnetfeldes werden rator mit der Umkehrung der Magnetfeldrichtung zu also, auch die Eingangs- und Ausgangselektraden des einem Urnkehreffekt bezüglich der Hallspannung des Hallgenerators umgeschaltet, so daß der Steuerstrom Hallgenerators führt.

nunmehr durch das Elektrodenpaaj eiö- bzw. aus- 55 In Fig.2 ist in einer- sehematischen Darstellung tritt, das zuvor als Geberausgang die Hallspannung als Beispie.1 eins Anordnung fijr die Durchführung lieferte, während das ehemalige Eingangselektroden- des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt. In paar jetzt die Hallspannung abgibt. Eine solche Um- der Figur sind mit 1/2 und mit 3/4 die Elektrodenschaltung stellt gegenüber den bekannten Schaltungen paare des Hallgenerators 11 bezeichnet. Mit 12 ist die keine wesentliche Aufwandssteigerung dar, da bis- 60 Wicklung eines Elektromagneten und mit 13 ein Umlang zur Erhaltung des Regelsinnes der Steuerstrom polschalter bezeichnet. An den Klemmen 5 und 6 ohnehin schon umgepolt werden mußte. wird der Steuerstrom dem Hallgenerator zugeführt

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Hallgenera- und an den Klemmen 7 und 8 wird die vom Halltor mit einer um 90° drehsymmetrischen Halbleiter- generator 11 erzeugte Hallspannung U_n abgenomschicht verwendet wird oder wenn z. B. ein Hallgene- 65 _men. Über die Klemmen 9 und 10 wird die Wicklung rator mit einer Halbleiterschicht verwendet wird, die 12 des Elektromagneten mit Strom versorgt. In der ein Kreuz mit gleichen Kantenlängen bildet. Das Ver- dargestellten Schalterstellung des Umpolschalters 13 tauschen der Elektrodenpaare des Hallgenerators wirken das Elektrodenpaar 1/2 als Steuerelektroden

und das Elektrodenpaar 3/4 als Hallelektroden, an denen die Hallspannung U_n abgenommen werden kann. Durch Betätigen des Umpolschalters 13 kann die Richtung des Erregerstromes in der Spule 12 des Elektromagneten geändert werden. Gleichzeitig werden damit erfindungsgemäß die Elektrodenpaare 1/2 und 3/4 des Hallgenerators 11 in ihrer Funktion vertauscht. Das Eelektrodenpaar 1/2, das bisher die Funktion der Steuerelektroden innehatte, übernimmt nunmehr die Funktion der Hallelektroden zur Abnähme der Hallspannung. Das Elektrodenpaar 3/4, das bisher als Hallspannungselektrodenpaar wirkte, dient nun zur Aufnahme des Steuerstromes für den Hallgenerator.

In F i g. 3 sind die Kennlinien der Hallspannung eines Hallgenerators dargestellt, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgenommen worden sind. Auf der Abszisse ist die magnetische Induktion B und auf der Ordinate die Hallspannung U₁₁ aufgetragen. Die Kurven 31 und 32 zeigen den Ver- ar lauf der Hallspannung U_H bei den beiden verschiedenen Schalterstellungen des Umpolschalters 13 gemäß Fig. 2.

Die spiegelbildliche Identität der beiden Kennlinien 31 und 32 ist klar zu erkennen und ist um so besser, je geringer die thermische Belastung des Hallgenerators ist. Da die örtliche thermische Belastung des Hallgenerators bei Normal- und Umkehrbetrieb unterschiedlich sein kann, sind für die Verminderung des Umpolfehlers Hallgeneratorsysteme besonders geeignet, die geometrisch bezüglich Eingangsund Ausgangsseite annähernd symmetrisch sind. Bei geringen Steuerströmen vermindert die Erfindung den Umpolfehler jedoch bei beliebiger Geometrie.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verminderung des Umkehreffektes von Hallgeneratoren der beim Umpolen der Magnetfeldrichtung eines auf den Hallgenerator einwirkenden Magnetfeldes auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Umpolen der Magnetfeldrichtung auch die Elektrodenpaare (1/2, 3/4) des Hallgenerators (11) in ihrer Funktion vertauscht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Hallgeneratoren mit einer um 90° drehsymmetrischen Halbleiterschicht verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Hallgeneratoren verwendet werden, deren Halbleiterschicht ein Kreuz mit gleichen Kantenlängen bildet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpaare durch einen mechanischen oder elektrischen Umpolschalter (13) vertauscht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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