DE2435245C2 - Verfahren zur Erzeugung eines ein- und ausschaltbaren, hochfrequenten, magnetischen Drehfeldes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren /ur Erzeugung eines ein- und ausschaltbaren, hochfrequenten, magnetischen Drehfeldcs, insbesondere für Zylinderdomärien-Transportspeichcr.

Diese Spe.cher besitzen bevorzugt ein schichiförmiges Spcichermedium, z.B. aus magnetischem Granat- oder Onhnfcrrit mit zur Schichtebene senkrecht magiieiisierten Zylinderdomänen, deren Magnetisicrungsrichtung zur Magnetisierung der Umgebung und zu einem magnetischen Haltefeld entgegengesetzt gerichtet ist, und ein vorzugsweise periodisches Manipulationsmustcr. dessen Einzelelemente aus mi^iictisierbarem Material, insbesondere einer magneto->triktionsfreien NiPe-Legierung, schicht- und rechteckförmig auf die eine Schichtoberfläche aufgebracht sind. Der Transport der Zylinderdomanen erfolgt hierbei unter der Wirkung des hochfrequenten, magnetischen Drchfeldes. dessen Feldvektor parallel /ur Schichtebene ist.

Die magnetischen Einzelelemente des Manipula-Iioiisimislersu zeugen in diesem mnnnelischeii Dreh feld niiignelische Streufelder, durch die die Zylinderdominion /ii energetisch gunsligen Positionen an den l:in/x'k'lemenien wandern. Bei Roliilion des magneiisehen Drehfcldcs in der Schiehlebene verschwinden ilicsg [Miergiciiiiniinii und es einstehen iin anderen Stellen des Munipiilationsmusicrsdiifiir neue, zu welchen die Zylindmlomiincn wiindern. Bei geeigneter cieom"irie der Miinipulalionsintisler bewegen sich die

ίο Zylinderdomanen bei einer vollen Umdrehung des magnetischen Drchfeldes um eine Periode des Maniptilalionsmuslers, d.h. um einen Speicherplatz weiter In einem ständig rotierenden Magnetfeld können hierbei die Zylindcrdomanen ,uif durch das Manipu-

lationsinustcr vorgegebenen Bahnen befordert werden.

Das inagneiische.Drehleld wird in einem gekreuzten Spiilenpaar (Meimholtz-Spulenpaar) erzeugt, wobei auf Grund energitischer Überlegungen die Spulen,

ao die auch Solenoide sein können, jeweils zu Resonanzkreisen ergänzt sind, die mit einem Sinus- bzw. Kosinusslrom angesteuert werden und zur Gewährleistung eines uleal rotierenden Magnetfeldes im Arbeitsraum der Spule auf die Phasenlage und die Amplitude dieser Steuerströme geachtet wird

Wenn die Resonanzkreise durch Hinschalten vnn Hochfrequenzgeneratoren, die mit den einzelnen Resonanzkreisen gekoppelt sind, zum Schwingen ge brach¹ werden, kann die volle Energie und damit auch die volle magnetische Feldstarke an sieh erst nach vielen Schwingungsperioden erreicht werden, da die (je neratoren mit ihrer Ausgangsimpedanz die Resonanzkreise nur mit einer endlichen Leistung beliefern können, was folglich eine Beschrankung im Anlauf darstellt. Ähnlich sind die Verhältnisse auch beim Abschalten der Generatoren, da das Ansteigen bzw. Abklingen der Stromamplituden hierbei einen exponentiellen Verlauf besitzt und in dieser Form für einen Zylinderdomanen-Transportbetrieb unbrauchbar ist.

Dort soll beim Einschalten des Generators bzw. beim Anlauf schon die volle Feldamplitudc vorliegen, damit alle Zylinderdomanen gleichzeitig transportiert werden. Anderenfalls wird durch Veränderung der gegenseitigen Phasenlage der einzelnen Zylinderdomänendie Ir.'jrmation verwischt,d.h., daß zwar einzelne Zylinderdomanen transportiert, hingegen andere Zylinderdomänen wiederum zunächst nicht zum nächsten Speicherplatz transportiert werden, da der kritische Schwellwert der Feldamplitude noch nicht

überschritten worden ist. Ähnliches gilt auch für das Abschalten des magnetischen Drehfeldes, bei dein die Amplitude des Feldes abrupt unterbrochen oder zumindest unter ein Niveau gebracht werden soll, bei dem ein Zylinderdomänen-Transport unterbleibt

Es ist daher ι in magnetisches Drehfeld erforderlich, das innerhalb einer Viertelperiode ein- und ausschaltbar ist. Das Hauptpatent 2417 874 schlägt zu diesem Zweck einen Generator mit einem gekreuzten und jeweils zu Resonanzkreisen ergänzten

So Spulenpaar, d.h. mit einem sogenannten Helmholtz-Spulenpaar, vor, bei dem jeder Resonanzkreis in Reihe mit einem Zeitglied, nämlich einem RC-Glied, einer regelbaren Spannungsquelle und einem Schalter liegt, der jeweils durch eine 90° phasenverschobene Steuerspannung angesteuert wird.

Je Resonanzkreis liegt hierbei die regelbare Spannungsqueilc bevorzugt über ein RC-Glied am einen und der Schalter, d.h. insbesondere ein npn-Lci-

siuiius.cbiilllr.insistor, um anderen hiMpunki des Ke-

in weiim'r Verbesserung des Cit-gcnstiindes n.ich dein I liiuptpuu'iit liegt der vorliegenden Hrfindungdie Aufgabe /iigruiide, ein Verführen zur Erzeugung der Steuerimpulse, d.h. der Sinn· und Sioppimpulse und der BciricbMulpulsfolgen mit untere-niedlicher Hohe und Breite anzugeben, die je Resonanzkreis jeweils ')()" phasenverschoben sind.

Hei finein Verfahren zur Erzeugung eines schn*:ll ein- uiui .lusscbaltbaren, hochfrequenten, rnagnmisehen Drehfeldcs mittels eines gekreuzten Spulenpaares (Ilelmholtz-Spulcnpaar), dessen .Spulen jeweils /u einem Resonanzkreis ergänzt sind, wobei jeder Resonanzkreis in Reihe mit einem Zcitglied. einer regelbaren Spannungsquelle und einem Resonanzkreis-Schalter liegt, die jeweils durch 90" phasenverschobene, phns'cnstarrc impulse und Impulslolgen angesteuert werden, sieht die Erfindung in weiterer Verbesserung des Gegenstandes nach der HauptpiMentanmeldung vor, daß eine Taktimpuls- -'lolge in einen Programmgeber eingespeist vrd. der zwei 90' phasenverschobene Gruppen, jeweils bestehend aus Startimpulsen, in ihrer Impulsdauer geregelten Stoppimpulsen und Betriebsimpulsfolgen liefert, daß je (jruppe und Resonanzkreis durch die Start- und Stoppimpulsc eine dem Resonanzkreis vorgeschaltete und in Reihe mit einer regelbaren Spannungsquelle liegende erste Schaltstufe gesteuert wird, daß durch die Betriebsimpulsfolge eine zur ersten Schaltstufe parallelgeschaltete zweite Schaltstufe gesteuert wird, die in Reihe mit einer regelbaren gleichpolarisierten Spannungsquelle liegt und daß den Start-. Stopp- und Betriebsimpulsen eine tÜeichspannung entgegengesetzter Polarität überlagert wird

Zur Steuerung des Programmgebers wird zweckmaßigerwcise eine in ihrer Frequenz regelbare Taktimpulsfolge in den Programmgeber eingespeist, die durch ein dem Programmgeber zugeschaltetes Zählwerk in ihrer Dauer begrenzbar sein kann. Gegebenenfalls kann der Programmgeber auch durch das externe Programm eines eingangsseitig an den Programmgeber angeschalteten weite/en Programmgebers gesteuert werden. Der magnetische Drehfeldgenerator ist dieserart auch für Meßzwecke einsetzbar.

Die Impulsbreiten der in die Resonanzkreise eingespeisten Impulse, die in einem weiten Frcquenzbereich, insbesondere zwischen IO kHz und 1 Mhz stets die richtige Phasenlage zueinander haben müssen, sind vein der Funktion der Ansteuerung her im voraus festgelegt und besitzen jeweils eine feste Beziehung z.ur eingestellten Frequenz. Beim Start und Betrieb beträgt die Impulsdauer der Start- und Betriebsimpulse stets eine Viertelperiode, lediglich beim Abschalten sind Stoppimpulse mit einer Impulsdauer erforderlich, die mehrere Perioden betragt Die Anord: ig der zwischen die Resonanzkreis»· uml <ien •Programmgeber geschalteten Schaltstufen ermöglicht eint, unabhängige Regelung der Start . Stopp- und Betriebsimpulse, wobei die Amplitude der ßetricbsimpulse stets so gewählt wird, daß ein Ausgleich der durcii Dämpfungsverluste im Resonanzkreis verur sachten Energieverluste erfolgt Durch die .n Start-, Stopp- und Beiriebsimpulscn überlagerte Gleichspannung entgegengesetzter Polarität wird eine rasche Absaugung der Ladungsträger der ionisierten Basis Emitter-Strecke der als k^onanzkreis-Schalter ubli chcrweise verwendeten I.cisiungsschalttransistoreii urziell und damit cm niiigneiischcs Diehkld huhu Frequenz möglich

Die Erfindung wird iiiichsiuiieiKl iiu ll.ind tier Zeichnung naher crliiuleri. Ιλ zeijM

Hg. I eine Schiillungsanordnuii)! zur Erzeugung der Start· und .Sloppimpulsc und Ucineb^impuhfolgc in scncmaiiscber Darstellung.

I-11- - ¹I¹-"' i" I^-1S- ' strichliniuri iimri.sseiK-n Schul· lungsteil in detaillierter Darstellung,

»" I-1jg- 1 ein Impulslolgedingnimm.

(ig. I zeig¹, einen durch einen Taktgenerator 1 mil einer l'aklinipulsfolge u (siehe I-ig. .1) gespeisten und zur Vereinfachung lediglich im Blockschaltbild dargestellten Programmgeber 2. Der Programmgeber 2 ist

•5 liK-r seine Ausgange x, v' und einen Schalter 3 an die Basis eines Schaltlransistors 7', angeschaltet, der mit seiner Kollektor-Emitter-Strccke zwischen dem einen FuUpunkt eines Resonanzkreises 4 und Bcz.ugspotenti<il liegt Der Resonanzkreis 4 bestellt aus der

^ί0 Parallelschaltung einer Resonanzkapaz.ität C₁ und einer Induktivität L₁, als die auch ein Solenoid dienen kann. Der dem Schalttransistor T₁ gegcnuhcrluMcndc FuUpunkt des Resonanzkreises 4 ist über ein RC Glied 5 and einen Widerstand Ii₁, nut einer regelbaren

^a5 Spanuungsqudlc 7 verbunden hin diesem beseht ic benen Schaltungstell identischer Schaliungstcil ist .in weitere Ausgange >·, y des Programmgebers 2 angeschaltet, wobei die Induktivität des Resonanzkreises dieses Schaltungsteils mit der Induktivität L, des dar-

3" gestellten Resonanzkreises zu einem Helmholtz-Spulenpaar kombiniert ist.

Jeder Schalter 3 besitzt drei in Fig. 2 detailliert dargestellte Schaltstufen S₁. .V, und £,. Die Schaltstufe S₁, die in Reihe mit einer zwischen 0 und 30 Voll

regelbaren Spannungsquelle 10 liegt, wird durch die in Fig 3d dargestellten lusgangsseitigen Start- und Stoppimpulse des Progi iimgebers 2 gesteuert. Die Steuerung der zur Schaltstufe S₁ parallelgeschalteten Schaltstufe S₇, die mit einer zwischen 0 und 20 Volt

Gleichspannung regelbaren Spannungsquelle 11 in Reihe liegt, erfolgt durch die in Fig. 3b dargestellte, am -(-Ausgang des Programmgebers 2 abgegebene Betriebsimpulsfolge. Die Schaltstufe S₁ liegt mit einer konstanten und zu den Gleichspannungsquellen 10 und Il entgegengesetzt polarisierten Cdeichspannungsquelle 12. deren Wert im gezeigten Ausführungsbeispiel -6 V beträgt, in Reihe.

Die Steuerung der in der Zeichnung nicht dargestellten identischen Schaltstufen erfolgt durch die an den y- und y'- Ausgängen des Programmgebers 2 abgegebenen und in Fig. 3ς und 3e dargestellten Betriebsimpulsfolgen bzw Start- und Stoppimpulse, die jeweils gegen die an den x- und x'- Ausgängen austretenden Betriebsimpulse bzw. Start- und Stoppimpulse um 90 phasenverschoben sind.

Beim Betrieh wird der Programmgeber 2 durch eine Jurch den regelbaren Taktgenerator 1 erzeugte Nadelimpulsfolge (siehe Fig. 3a) angesteuert. Die Nadelimpulsfolge des Taktgenerators 1 besitzt im Vergleich zur Frequenz der in Fig. 3b und 3c gezeigten Betriebsimpulse, durch die die Schaltstufen S₁ gesU'i'vrt »erden, eine vierfache Frequenz, die zur Umwandlung der Nadelimpulse in zwei 90" phasenversch'il·-nc rechteckförmige Impulsfolgen erforderlich ist Ihr Start und Stopp des Drehfeldgenerators erfoljji lurch die in Fig. 3d und 3e phasenverschoben dau'r .ii/llK-n Start- bzw Stoppimpulse, die jeweils dur ' .Iu vhaltstufen V₁ und entsprechend den an

den Gleichspannungsquellen 10 eingestellten Spannungen amplitudenverstärkt über Widerstände /?8 und Ä7zuden Basen der Transistoren T₇ geführt werden. Der Programmgeber 2 ist so gestaltet, daß jeweils, ein einziger Startimpuls an den x'- bzw. y'-Ausgängcn und nach dem Abschalten, d.h. bei Stopp ein mehrere Perioden andauernder Stoppimpuls an diesen Ausgängen abgegeben wird. Die an den x- und y-Ausgängcn des Programmgebers 2 parallei zu den Start- und Stoppimpulsen abgegebenen Betriebsimpulse iriggern die ihnen nachgeschalteten Schaltstufen S₂ durch. Damit wird das in Anpassung an die Dämpfungsvcrluste im Resonanzkreis 4 an der Spannungsquelle 1 eingestellte Potential t/, im Rhythmus der Betriebsimpulsfolge an die Basis des Transistors T₇ gelegt. Durch die mit der Schaltstufe S₃ in Reihe geschaltelte konstante Gleichspannungsquelle 12 wird den Start-, Stopp- und Betriebsimpulsen eine Gleichspannung U₁, entgegengesetzter Polarität überlagert (siehe Fig. 3f und 3 g), durch die, was insbesondere zur Erzeugung hochfrequenter, magnetischer Drehfelder erforderlich ist, eine rasche Absaugung der Ladungsträger der durch die Start-, Stopp- und Betriebsimpulse ionisierten Basis-Emitler-Strecke der Transistoren 7, bewirkt wird.

Die erste Schalijtufe 5, jedes Schalters 3 besteht aus einem npn-Schalltransistor T₁, dessen Kollektor über ein Zeitglied C₁, A₁₂ an die Basis eines pnp-Schalttransistors T₂ geschaltet ist. Die Basis des Schalttransistors T₁ liegt über einen Widerstand R_w am x'- Ausgang des Programmgebers 2 und über einen Widerstand A₁₁ an Bezugspotential. Der Emitter diese:-, Transistors liegt gleichfalls an Bezugspotential. Der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T₂ liegt ein Widerstand A₁₃ parallel. Im Emitter-Zweig des Schalttransistors T₂ liegt die Spannungsquelle 10, deren Potential U₂ beträgt.

Die Schaltstufe S₂ ist, ausgenommen die regelbare Spannungsquelle 11, die nur /wischen 0 und 20 Volt regelbar ist, mit der Schaltstufe 51 identisch, weshalb für die elektrischen Bauelemente gleiche bezugszeichen gewählt worden sind und zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Erläuterungen zur Schaltstufe 5, verwiesen wird. Durch Dioden £>, werden die Schaltstufen 5, und S₂ entkoppelt, derart, daß eine störende Beeinflussung der koinzidenten Impulse von der Schaltstufe S, zur Schaltstufe S₂ und umgekehrt unterbleibt.

Die Schaltstufe S, besitzt zwei npn-Schalttransistoren T, und T₆, deren Emitter mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle 12 und über einen Widerstand R_VI und ein Zeitglied «,„, C₃ und die Dioden D₃ mit den Kollektoren der Schalttransistoren 7, dci Schaltstufen S, und S₂ verbunden sind. Der Kollektor

des Schalttransistors 7 _s ist an die Basis des SchalUransistors Tf, geschaltet, dessen Kollektor über einen Widerstand R_v am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R₁ und R_n liegt. Die Basis des Schalltransistors T_h liegt über einen Widerstand R₁₁₁ an Bezugspotential.

Im Ruhezustand des Programmgebers 2, d.h. bei fehlenden Start-, Stopp- und Betriebsimpulsen an den Ausgängen des Programmgebers, sind die Schaltstufen S, und S₂ gesperrt. Durch die Start-, Stopp- und

t5 Betriebsimpulse werden die npii-Schalttransistoren T, durchgeschaltet, so daß, bedingt durch die Zeitglieder A₁₂, C₁, Impulse mit steilen Anstiegsflanken auf die Basen der pnp-Schalttransistorcn T₂ gelangen und diese durchschalten, derart, daß die Amplituden der Impulse entsprechend den an den Spannungsquellen 10 bzw. 11 eingestellten Werten verstärkt werden. Die Widerstände A₁₁ bewirken in den Zeiträumen zwischen den Impulsen eine rasche Absaugung der Ladungsträger der Basis-Emitter-Strcckcn der

»5 Schalttransistoren T₂, so daß hochfrequente Impulsfolgen störungsfrei schaltbar sind.

Bei Durchschaltung der beiden ersten Schaltstufen S₁ b/w. «, ist die dritte Schaltstufc S, gesperrt. Es gelangen hierbei übei das RC-Glied K₁₁₁, C, Impulse mit steiler Anstiegsflankt auf die Basis des Schalttransistors 7',, durch die dieser durchgeschaltet und die Gleichspannungsquelle 12 durch den gesperrten Schalttransistor T₆ abgeschaltet wird.

Bei fehlenden Start-, Sto_Hp-oder Betriebsimpulsen

ist der Schalttransistor T₅ gesperrt und folglich der Schalttransistor T₆ durchgcschaltet, so daß d^r Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R₁ und R₁, an Spannung U_n der Spannungsquelle 12 liegt. Der Widerstand A₂₀ bestimmt hierbei zusammen mit der

Gleichspannung den Basisstrom für den geöffneten Transistor T₆.

Wie bereits eingangs erwähnt, sind der Taktgenerator und der Programmgeber so gestaltet, daß Impulse bzw. Impulsfolgen beliebiger Dauer erzeugbar sind,

4S daß der Programmgeber extern ein- und ausschaltbar und durch externe Programme steuerbar ist und daß bei Abschaltung des Generators, z.B. durch eine monolithische Kippstufe, der Programmgeber in die Nullstellung, d.h. in die Ausgangsstellung, geschaltet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. "* P.itciiliiihpnielie.

   I, Vcffuhren zur lir/cugiing eines schnull em· : Mini aussehallharen, hochfrei|uenien, magncii jt sehen Drehleldcs miltels eines gekreuzten Spiilonpaarvs( I U'iiulioliz-Spiilonpiinr), dessen Spulen jeweils zn einem Resonanzkreis ergänzt sind, wohei jeder Resonanzkreis in Reihe mil einem /eilglied, einer regelbaren SpaniHingsi|iielle und einem Resonanzkreis-Schaller liegt, die jeweils durch ⁰O" phasenverschoben^, phasenstarre Impulse und Impulsfolgen angesteuert werden, nach Patent 24 17 874, dadurch gekennzeichnet, daß eine Taktimpulsfolge in einen Programmgeber eingespeist wird, der /wci ¹J(I¹ phasenverschobene (!nippen, jeweils bestehend aus Sun !impulsen, in ihrer Impulsdauer geregelten Sloppimpulsen und Betriehsimpulsfolgen liefen, daß je Ciruppe und Resonanzkreis durch die Start- und Stnppimpulsc eine dem Resonanzkreis vorgeschaltete und in Reihe mit einer regelbaren Spannungsquelle liegende erste Schaltstufe (.S₁)gesteuert wird. JaU durch die Betriebsimpulsfnlgc eine /ur ersten Schaltstufe parallelgeschi'llete zweite Sdialtstule (.S₂) gesteuert wird, die in Reihe mit einer regelbaren gleichpolarisierten Spannungsquelle hegt und daß den Start-. Stopp- und üetriebsiinpulsen eine Gleichspannung entgegengesetzter Polarität überlagert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß eine in ihrer frequenz regelbare Taktimpulsfulge in den Programmgeber eingespeist wird
3. 3. Verlahren nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Taktimpulsfolge durch ein dem Programmgeber zugeschaltetes Zahlwerk in ihrer Dauer begrenzt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Programmgeber durch das externe Programm eines eingangsseitig an den Programmgeber angeschalteten weiteren Programmgebers gesteuert wird.