DE2120159C3 - Anordnung zur Kompensation von magnetischen Eigenfeldern auf Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Kompensation von durch das Erdfeld hervorgerufenen magnetischen Eigenfeldern auf Fahrzeugen od. dgl. unter Einsatz von Meßsonden zum Erfassen des Erdfeldes und Mitteln zur Kompensation der Fahrzeug-Eigenfelder in Abhängigkeit von der Lage und Lageänderung des Fahrzeuges im Erdfeld, wobei ein Differenzierglied vorgesehen ist, durch das Änderungen elektrischer Steuergrößen für die in Kompensationswicklungen fließenden Ströme zur Kompensation der induzierten Felder erfaßt und auf elektrisch gut leitende Teile umfassende Kompensationswicklungen verstärkt gegeben werden, damit die in diesen Teilen erzeugten Wirbelströme hinsichtlich ihrer Magnetfelder kompenisert werden. Eine solche Anordnung ist früher vorgeschlagen worden.

Im magnetischen Feld der Erde befindliche Fahrzeuge, insbesondere Schiffe, verändern in ihrer Umgebung das Erdfeld und bauen zusätzlich durch die bei einer Bewegung im Erdfeld in elektrisch gut leitenden Teilen hervorgerufenen Wirbelströme magnetische Eigenfelder auf. Zur Kompensation dieser gegenüber dem Erdfeld veränderten Felder wurde bereits vorgeschlagen, die Fahrzeuge mit Kompensattonswicklungen auszustatten und durch diese Wicklungen entsprechend der Lage und der Bewegung des Fahrzeuges im Erdfeld Ströme zu leiten, die in ihrer Richtung und Größe gerade ausreichen, um die genannten Felder zu kompensieren. Dabei wird in einer Meßsonde, die z. B. einen magnetfeldabhängigen Widerstand enthält, entsprechend der Lage des Fahrieuges und der Größe des Erdfeldes am jeweiligen eeoeraohischen Ort die Größe des Erdfeldes erfaßt und als Signalspannung über geeignete Vorverslarkerelemente sowie Regelelemente auf einen Leistungsverstärker gegeben, durch den die Kompensationswicklungen für den Eigenschutz des Fahrzeuges hinsichtlich der induzierten Felder entsprechend gespeist werden. In die Verbindungsleitung zwischen dem Leistungsverstärker und den Wicklungen für die Kompensation der induzierten Felder ist ein Diiferenlialwandler eingeschaltet, durch den Änderungen

ίο der zur Kompensation der induzierten Eigenfelder des Fahrzeuges in den Kompensationswicklungen fließenden Ströme erfaßt und als Sollwerte einer Einrichtung zur Regelung des Stromes in den die elektrisch gut leitenden Teile umfassenden Wicklungen

eingegeben werden. Dadurch können die in diesen Teilen erzeugten Wirbelströme hinsichtlich ihrer Felder kompensiert werden.

Bei derartigen Anordnungen ändert sich die Verstärkung des an den Differentialwandler angeschlos-

senen Stromregelkreises und die Regelgeschwindig keit mit dem den Kompensationswicklungen für den Eigenschutz des Fahrzeuges zugeführten Strom. Die Kompensationsanordnung muß daher auf dem jeweiligen Fahrzeug bei Nachstellung des Kanals für die

Kompensation der induzierten Felder immer wieder nachgestellt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kompensationsanordnung zu schaffen, die unabhängig ist von der Einstellung des Kanals für die Kompensation der

induzierten Felder. Bei einer Anordnung der eingangs genannten Art besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, daß das Differenzierglied von einer elektrischen Steuergröße gespeist ist, die der Erdfeldänderung proportional ist. Auf diese Weise entfal-

len zeitraubende Nachstellungen der Kompensationsanordnung bei Änderungen in der Kompensation der induzierten Felder.

In der Zeichnung ist ein Ausfühiungsbeispiel der ilrfindung dargestellt.

Mit 1 ist eine Meßsonde (magnetfeldabhängiger Halbleiterkörper) bezeichnet, die zum Erfassen des Erdfeldes dient und mit Wechselspannung erregt wird. Der Meßwert wird in dem Übertrager2 hochtranbformiert und in einem Wechselstromverstärker 3 verstärkt. Der Wechselstromverstärker 3 ist mit einem Demodulator 4 verbunden, in dem die Meßspannung phasenbezogen gleichgerichtet wird. Die Ausgangsgröße dieses Demodulators 4 wird auf den Regei> erstärker 5 gegeben, der über seinen Ausgang einen Leistungsverstärker 6 steuert. Der Leistungsverstärker 6 speist eine Kompensationswicklung? für die Kompensation der induzierten Felder. Der Kompensationsstrom wird in einem Shunt 8 erfaßt und über die Gegenkopplungsspule 10 als Istwert auf die

Meßsonde 1 gegeben, die vom Erdfeld als Sollwert angesteuert wird. Auf diese Weise wird in der Meßsonde 1 ein Regelvergleich zwischen dem auf die Sonde 1 als Sollwert wirkenden Erdfeld und dem Feld der Gegenkopplungsspule durchgeführt, das als Istwert auf die Sonde 1 wirkt. Damit die Regelbedingung in der Sonde 1 erfüllt ist, muß der Sollwert (Erdfeld) gleich dem negativ gerichteten Isrwertfeld der Gegenkopplungsspule 10 sein. Über den Steller 9 wird der Strom der Kompensationswicklung 7 so eingestellt, daß ihr Kompensationsfeld gleich groß und entgegengesetzt gerichtet ist dem induzierten Eigenfeld des Fahrzeuges (z. B. eines Schiffes). Damit werden Verzerrungen des Erdfeldes durch Eisenmasten

des Fahrzeuges kompensiert. Bei geänderten Erdfeldern, die von der Sonde 1 erfaßt werden, wird der Regelkreis/ hochgesteuert. Sobald durch Änderung der Regelverstärker-Aussteuerung der Sollwert und Istwert in der Meßsonde 1 übereinstimmen, tritt wieder der statische Zustand ein (Spannungen und Ströme sind am Ausgang des Regelverstärkers 5 und des Leistungsverstärkers 6 sowie im Gegenkoppiungskreis auch dann von Null verschieden, wenn in der Sonde 1 ein statischer Zustand herrscht).

Zur Kompensation von durch die Bewegung elektrisch gut leitender Teile im Erdfeld hervorgerufenen Wirbelströmen auf dem Fahrzeug und der dadurch hervorgerufenen Fahrzeugeigenfelder isi eine Schaltung mit einem Differenzierglied 11 vorgesehen. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist das Differenzierglied 11 von einer elektrischen Steuergröße gespeist, die der Erdfeldänderung proportional ist. Die Änderungen der Steuergröße werden auf elektrisch gut leitende Teile umfassende Wicklungen 20 derart gegeben, daß die in diesen Teilen erzeugten Wirbelströme hinsichtlich ihrer Felder kompensiert werden. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist der Sollwert nur von der Erdfeldänderung und nicht von der Stromhöhe in der Kompensationswicklung 7 für die Kompensation der induzierten Felder abhängig.

Vorzugsweise ist der Eingang des Differenziergliedes 11 z.B. über einen Verstärker 13 mit einem Meßwertgeber 12, der im Istwertkreis der Regeleinrichtung/ zur Kompensation der induzierten Felder liegt, verbunden. Dabei ist das Differenzierglied 11 ausgangsseitig als Sollwert auf eine Regeleinrichtung E geschaltet. Diese Regeleinrichtung E ist ähnlich aufgebaut, wie dies bereits zu dem Kanal für die Kompensation der induzierten Felder gezeigt'worden ist. Sie enthält einen durch den Strom des Differenziergliedes 11 an den Stromelektroden 14 a gespeisten Hallgenerator 14, dem ein Istwertstrom entgegengeschaltet ist. Auf den Hallgenerator 14 wirkt das Feld einer mit Wechselspannung erregten Spule 14 c ein. Die an den Hallspannungsklemmen 14 b des Hallgenerators 14 abgegebene Spannung wird im Übertrager 15 hochtransformiert und nach Verstärkung im Wechselstromverstärker 16 auf einen Demodulator (phasenernpfindliche Gleichrichterclemente) 17 und über einen Regelverstärker 18 auf einen Leistungsverstärker 19 gegeben. Der Leistungsverstärker 19 übernimmt die Speisung der Kompensationswicklung 20, die eine Mehrzahl kleinerer Teile oder auch einen einzelnen größeren Teil aus elektrisch gut leitendem Material umschließen.

Der in den Kompensationswicklungen 20 fließende

Strom ist über einen Regelshunt 21 geleitet. Die dort abgreifbare Spannung ist über einen Stromsteller 22 auf den Widerstand 23 geschaltet und wird von uwsem als Istwert auf den Hallgenerator 14 zurückgeführt. Die am Widerstand 23 abfallende Spannung ist

ίο gegen die Spannung des Differenziergliedcs 11 gerichtet und gleich groß. Damit wird ein Regelvergleich zwischen dem durch den Ausgangsstrom des Differenziergliedes 11 vorgegebenen Sollwert und dem durch die am Shunt 21 abgegriffene Spannung

gegebenen Istwert im Hallgenerator 14 durchgeführt. Solange das auf die Sonde 1 einwirkende Erdfeld eine konstante Größe besitzt, ist die Ausgangsgröße

des Differenziergliedes 11 praktisch Null. Bei Änderungen des Erdfeldes, die du^r :h die Sonde 1 erfaßt

werden, wird der Regeleinrichiun« E ein vom Differenzierglied 11 abgegebenes Sollwertsigna] zugefuhri und die Regeleinrichtung E entsprechend ausgesteuert, so daß in der Kompensationswicklung 20 ein Strc,;n solcher Größe fließt, daß die in den elektrisch

leitenden Teilen des Fahrzeuges erzeugten Wirbel ströme hinsichtlich ihrer Felder kompensiert werden Jeder Feldänderung ist in der Kompensationswicklung 20 ein bestimmter Strom zugeordnet.

In den meisten Anwendungsfällen wird man für

jede der drei Raum-Koordinatenachsen eine Einrichtung der schematisch gezeigten Schaltungsanordnung vorsehen.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist dem Differenzierglied 11 über einem Verstärker 24 ein

Phasenschieber 25, insbesondere eine Brückenschaltung mit dem Kondensator Λ und den Widerständen rl bis r3 nachgeschaltet. Der Phasenschieber 25 ist vorzugsweise mit Einstellmitteln M versehen. Dabei kann z.B. der Widerstand r3 als Stellwiderstand

ausgebildet sein. Auf diese Weise ist es möglich, den Mittelwert der Phasen-Nacheilung i«t Wirbelströme in den elektrisch leitenden Teilen des Fahrzeuges hinter der Feldänderung in die Kompensation mit einzubeziehen. Die Phasen-Nacheilung beträgt in der

Praxis nicht 90 ', sondern mehr. Die Ausgestaltung der Erfindung gestattet es, diesen Sachverhalt in einfacher Weise zu berücksichtigen und damit die Kompensation wesentlich zu verbessern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Kompensation von durch das Erdfeld hervorgerufenen magnetischen Eigenfeldern auf Fahrzeugen od. dgl. unter Einsatz von Meßsonden zum Erfassen des Erdfeldes und Mitteln zur Kompensation der Fahrzeug-Eigenfelder in Abhängigkeit von der Lage und Lageänderung des Fahrzeuges im Erdfeld, wobei ein Differenzierglied vorgesehen ist, durch das Änderungen elektrischer Steuergrößen für die in Kompensationswicklungen fließenden Ströme zur Kompensation der induzierten Felder erfaßt und auf elektrisch gut leitende Teile umfassende Kompensationswicklungen derart verstärkt gegeben werden, daß die in diesen Teilen erzeugten Wirbelströme hinsichtlich ihrer .v.agnetfelder kompensiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzierglied (11) von einer elektrischen Steuergroße gespeist ist, die der Erdfeldänderung proportional ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzierglied (11) mit einem im Feld-Istwertpfad einer Regeleinrichtung (/) zur Kompensation induzierter Felder angeordneten Meßwertgeber (12) verbunden ist.

3. Anordnung n~ch Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Differenzierglied (11) ein insbesondere mit Einstellmitteln (M) versehener Phasenschieber (25) nachgeschaltet ist.