DE1690076C

DE1690076C - Verfahren zur Verminderung des Umkehreffektes von Hallgeneratoren

Info

Publication number: DE1690076C
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr.-Ing. 8500 Nürnberg Haeusler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1972-05-18

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kann z. B. durch mechanische oder elektronische Verminderung des Umkehreffektes von Hallgenerato- Umpolschalter vorgenommen werden,
ren, der beim Umpolen der Magnetfeldricluung eines Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere auf den Hallgenerator einwirkenden Magnetfeldes darin, daß der UmkehrefTekt 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 K)-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 stärke-Genauigkeit umzupolen, d. h. nach einem vorgegebe- ren Unsymmetrien die Leerlaufkennlinie des HaII-nen Induktionswert B. den des entgegengesetzten generators im Normalbetrieb identisch ist mit der an Vorzeichens einzustellen. der Hallspannungs-Ordinate des Hallspannungs(i/_W)-Infolge der Magnetkernhysterese ist dieses Ziel in 15 magnetische Induktion(ß)-Diagramms gespiegelten stromgeregehi_fi Anlagen nicht zu erreichen. Auch in Leerlaufkennlinie des Umkehrbetriebes, der erfinden mit Hallgeneratoren als Istwert-Geber magnet- 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 UkG beispielsweise 20 beispieles wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

in der Größenordnung von etwa i0~^:I liegt. Fig. 1 die Kennlinien eines Hallgenerators im

Dieser Fehler beruht auf der ungleichen Empfind- Ζ,/,,-fl-Diagramr.i. aufgenommen mit der bekannten

lichkeit des Hallgenerators bei positivem und neca- Umpolung der Magnetfeldrichtung und des Steuer-

tivem Magnetfeld und erfordert somit eine Eich- stromes.

skala für die Sollwerteinstellung in beiden Feldrich- 25 F i g. 2 in einer schematischen Darstellung eine

Hingen. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß

In den bisher bekannten Schaltungen der Hall- der Erfindung,

generatoren als Magnetfcldgcbcr liegen die Eingangs- F i g. 3 die Kennlinien eines Hallgenerators iin

und Ausgangselektroden de.» H?'lgenerators in ihrer ί/,,-ß-Diagramm, aufgenommen nach dem Verfahren

Bedeutung fest. So ist z. B. in der Zeitschrift »Kern- 30 uemäß der Erfindung.

technik«. β (1964) auf den S. 141 bis 145 eine feld- Die F i g. 1 zeigt den Verlauf der Hallspannung U_n

geregelte Magnetstromversorgung mit Siliziumstrom- eines Hallgenerators in Abhängigkeit von der Größe

toren beschrieben 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 /₍. Zur bes-

feldeinrichtungen am gleichen Elektrodenpaar abgc- 35 se ren Veranschaulichung den Umkehrfehlers, der bei

nommen. Dabei ergibt sich eine ungleiche Empfind- handelsüblichen Hallgeneratoren bei einer magneti-

lichkeit des Hallgcnerators 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. I eine stark verzerrte Kennliniendarstellung

ler. Dieser Fehler kann verringert werden, wenn zwei gewählt. Auf der Abszisse ist die magnetische Induk-

Hallgeneratoren mit entgegengesetzt gleichem Lim- 40 tion B und auf der Ordinate die Hallspannung U_n

polfchler zur Messung des Magnetfeldes verwendet abgetragen. Die Kurve 21 gibt den Verlauf der HaII-

werden. Diese Maßnahme erfordert jedoch eine auf- spannung U_n bei positiver magnetischer Induktion

wendige Auswahl passender Hallgeneratorpaare. Auf- und mit dem Steuerstrom /, an. Die Kurve 22 zeigt

wendiges experimentelles' Probieren erfordert auch den Verlauf der Hallspannung U_n bei umgepolter

dij schaltungstechnisch mögliche Korrektur der Hmp- 45 Magnctfcldrichtung und mit umgepoltem Steuer-

findlichkcit des Hallgcnerators mit Hilfe ohmscher strom, also mit /' -= /,.

Widerstände. Aus Fig. 1 ist zu entnehmen, daß zu gleichen

Zur Vermeidung der obengenannten Schwierigkei- Spannungswerten U_n ungleiche Induktionen gehören,

len werden erfindungsgemäß gleichzeitig mit dem d. h.. daß für eine bestimmte Hallspannung U_n gilt

Umpolen der Magnetfeldrichtung auch die Elektro- 5° B₁ ψ B . Ans Fig. 1 ist zu ersehen, daß die cin-

«lenpaare des Hallgcnerators in ihrer Funktion ver- fache Umpolung des Steuerstromes für den Ilallgene-

lauscht. Mit dem Umpolen des Magnetfeldes werden rator mit der Umkehrung der Magnetfeklrichtung zu

• Iso auch die Eingangs- und Atisgangselektroden des einem Umkehreffekt bezüglich der Hallspannung des

Hallgcnerators umgeschaltet, so daß der Steuerstrom Hallgcnerators führt.

nunmehr durch das Elektrodenpaar ein- bzw. aus- 55 In Fig.2 ist in einer schematischen Darstellung tritt, das zuvor als Geberausgang die Hallspannurig als Beispiel eine Anordnung für die Durchführung lieferte, während das ehemalige Eingangsclektroden- 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 Hallgencrators U bezeichnet. Mit 12 ist die keine wesentliche Aufwandssteigerung dar, da bis- 60 Wicklung eines Elektromagneten und mit 13 ein Umlang zur Erhaltung des Regelsinncs 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_H abgenomschicht verwendet wird oder wenn z. B. ein Hallgene- 65 men. Über die Klemmen 9 und 10 wird die Wicklung v&Hn mit einer Halbleiterschicht verwendet wird, die 12 des Elektromagneten mit Strom versorgt. In der ein Kreuz mit gleichen Kantenlängen bildet. Das Ver- dargestellten Schalterstellung de» LJmpolschalters 13 tauschen der Elcktrodenpaare des Hallgenerators wirken das Elektrodenpaar 1/2 als Steuerelektroden

und das Elektrodenpaar 3/4 als Hallelektroden, an denen die Hallspannung U_tl 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 Fig. 3 sind die Kennlinien der Hallspannung eines Hallgenerators dargestellt, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgenommer, worden sind. Auf der Abszisse ist die magnetische Induktion B und auf der Ordinate die Halispannung U₁₁ aufgetragen. Die Kurven 31 und 32 zeigen den Verlauf der Hallspannung U_n 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 1 !allgeneratorsysteme besonders geeignet, die geometrisch bezüglich Eingar.'s- und Ausgangsseite annähernd symmetrisch sind. Hei geringen Steuerströmen vermindert die Erfindung den Umpolfehler jedoch bei beliebiger Geometrie.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verminderung des Umkehreffektes von Hallgeneratnren 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 Hallgencrators (11) in ihrer Funktion ν tauscht werden.

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

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

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen