DE3303945C2

DE3303945C2 - Schaltung zur temperaturkompensierenden Stromversorgung eines Hallgenerators

Info

Publication number: DE3303945C2
Application number: DE3303945A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim 6453 Seligenstadt Nilius
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1982-02-09
Filing date: 1983-02-05
Publication date: 1985-08-22
Also published as: DE3303945A1

Abstract

Zur Temperaturkompensierung eines Hallgenerators (H) und zur Eliminierung von Überspannungen wird einer Reihenschaltung aus einem Widerstand (R1) und einer Zenerdiode (Z) dem Widerstand (R1) der Kollektor und die Basis eines Transistors (T1) parallelgeschaltet. Die Steuerstromanschlüsse des Hallgenerators (A1, A2) sind in Reihe zum Emitter des Transistors (T1) geschaltet. Hierbei wird der Temperaturgang des Transistors (T1) so ausgewählt, daß bei steigender Temperatur sich der Steuerstrom des Hallgenerators (H) vergrößert, so daß dessen Temperaturverhalten kompensiert wird. Eine derartige Reihenschaltung ist vor allem dort einsetzbar, wo Hallgeneratoren von einer ungeregelten, mit Überspannungsimpulsen überlagerten Gleichspannung gespeist werden müssen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur temperaturkompensierenden Stromversorgung eines Hailgenerators unter Verwendung einer ungeregelten Gleichspannungsquelle, deren Gleichspannung von Überspannungsimpulsen überlagert sein kann.

Hallgeneraloren werden beispielsweise für Stromsensoren verwendet, bei denen das von einem stromdurchflossenen Leiter erzeugte Magnetfeld auf den Hallgenerator einwirkt und — abhängig von dessen Steuerstrom — eine Hallspannung erzeugt Diese Spannung kann dann verstärkt werden und dient als Maß für den in dem Leiter fließenden Strom.

Bei derartigen Anwendungen von Hallgeneratoren besteht die Aufgabe, den Strom des Leiters unabhängig von der Temperatur des Hallgenerators möglichst exakt abzubilden. Außerdem steht zur Stromversorgung für die Auswerteschaltung der Hallspannung und für den Steuerstrom des Hallgenerators oftmals nur eine ungeregelte und von Überspannungsimpulsen überlagerte Gleichspannung zur Verfugung.

Zur Temperaturkompensierung der Hallspannung von Hallgeneratoren ist es aus der DE-OS 26 40 082 bekannt in dem von einer Gleichspannungsquelle mit konstanter Gleichspannung versorgten Steuerstromkreis der Hallgeneratoren ein mit einem Verstärk, r versehenes Netzwerk von ohmschen Widerständen vorzusehen, derart daß eine durch Temperaturschwankungen erzeugte Änderung des Spannungsabfalls am Hallgenerator eine ausgleichende Änderung des durch den Hallgenerator fließenden Steuerstroms zur Folge hat Fer- n-.T ist es aus der DE-AS 12 55 776 bekannt, zwischen die mit den Steuerelektroden eines Hallgenerators verbundenen Pole einer beliebigen Gleichspannungsquelle eine Zenerdiode zu schalten, die die Gleichspannung auf einen konstanten Wert begrenzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Schaltung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der auf einfache und preiswerte Weise eine Temperaturkompensierung der Hallspannung erreicht und der Steuerstrom für den Hallgenerator unaDhängig von Schwankungen und Überspannungsimpulsen der Gleichspannungsquelle ist

Diese Aufgabe wire erfindungsfjemäß dadurch gelöst, daß zwischen die Pole der Gleicispannungsquellc die Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Zencrdiodc geschaltet ist und daß paral el zu diesem Widerstand Kollektor und Basis eines derart temperaturabhängigen ersten Transistors geschaltet ist, daß sich dessen für die Leitfähigkeit notwendige Basis-Emitterspannung mit zunehmender Umgebungstemperatur verkleinert und daß ein Steuerstromanschluß des Hallgenerators an den Emitter des ersten Transistors angeschlossen ist während der andere Steuerstromanschluß des Hallgenerators mittelbar oder unmittelbar mit dem Pol der Gleichspannungsquelle verbunden ist. an den die Zenerdiode angeschlossen ist

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Γ i g. 1 und 2 dargestellt

F i g. 1 zeigt den Querschnitt eines Leiters L durch den der von einem Stromsensor mit Hallgenerator abzubildende Strom fließt. Der Leiter L ist von einem magnetischen Kern K umgeben: in einem Luftspalt dieses Kernes K befindet sich der Hallgenerator H mit seinen Anschlüssen A 1 und A 2 für die Zuführung des Steuerstromes. Außtrdem sind an den Hallgeneraior in bekannter Weise Leitungen Sl und S 2 zur Aufnahme der Hallspannung angeschlossen.

Ein Beispiel für die Auswerteschaltung der Hallspannung und für die Schaltung zur Stromversorgung des Hallgenerators Hist in F i g. 2 dargestellt. An die Pole P und N einer Gleichspannungsquelle ist die Reihenschaltung eines Widerstandes R 1 und einer Zenerdiode Z angeschlossen. Hierdurch erhält man einen konstanten Spannungsabfall an der Zenerdiode Z und damit eine stabilisierte Gleichspannung. Die Spannungsdifferenz zwischen der stabilisierten Gleichspannung, die an der Zenerdiode Z abfällt, und der von Überspannungsimpulsen überlagerten Gleichspannung zwischen den Polen Pund Nfällt an dem Widerstand 1 ab. Wenn man mit hohen Überspannungen rechnen muß, wählt man vorteilhafterweise einen relativ hohen ohmschen Widerstandswert für den Widerstand R 1. Um andererseits zu vermeiden, daß der Strom zum Betrieb der Schaltung zur Stromversorgung über den Widerstand R 1 fließt ist

der Kollektor und die Basis eines Transistors 7*1 parallel zum Widerstand R 1 geschaltet Der Emitter des Transistors 7*1 ist mit einem Steuerstromanschluß A 1 des Hallgenerators //verbunden.

Der zweite Steuerstromanschluß A 2 ist über den Kollektor und Emitter eines zweiten Transistors TI und einen regelbaren Widerstand R 2 mit dem Pol N der Gleichspannungsquelle verbunden.

Mindestens für den Transistor Ti wird nun ein Transistor gewählt, dessen Temperaturabhängigkeit bei steigender Temperatur die für die Leitfähigkeit des Transistors Ti notwendige Basis-Emitterspannung verkleinert.

Die Spannung zwischen dem Pol N der Gleichspannungsquelle und dem Steuerstromanschluß A 1 des is Hallgenerators H ist bei der beschriebenen Schaltung um die Basis-Emitterspannung des Transistors 7*1 kleiner als dtr Spannungsabfall an der Zenerdiode Z. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei weiterem Absinken der Spannung der Transistor 7*1 voll leitend wird und dadurch mehr Strom zieht, während bei einer Erhöhung dieser Spannung der Transistor T1 sperren wüTde.

Durch die geschilderte Temperaturabhängigkeit des Transistors Ti ergibt es sich, daß die Spannung zwischen dem Steuerstromanschluß A 1 und dem Pol Λ/der Gleichspannungsquelle wegen der bei Temperaturerhöhung sich verringernden Basis-Emitterspannung des Transistors Ti anwächst Bei steigender Temperatur wird also der Steuerstrom des Hallgenerators zunehmen. Da bei einem Temperaturanstieg für den Fall eines konstanten Steuerstroms die Hallspannung abnimmt, läßt sich auf diese Weise erreichen, daß die Abnahme der Hallspanriung durch die Zunahme des Steuerstromes kompensiert wird, so daß sich die Temperaturabhangigkeit des Hallgenerators wesentlich vermindern b/.w. kompensieren läßt. Damit erreicht man durch die Wahl und die Schaltung des Transistors 71 erstens eine Sicherheit der Schaltung auch gegen hohe Überspannungen und zweitens einen temperaturkompensierenden Effekt fü den Temperaturgang des Hallgenerators.

In der bisherigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß der Steuerstrom des Hallgenerators H nur von der Spannung zwischen dem Steuerstromanschluß A 1 und dem Pol Λ/der Gleichspannungsquelle abhängt. Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist jedoch in Reihe zum Steuer-iromanschluß A 2 des Hi-'lgenerators Hein Transistor Tl geschaltet, dessen Basis über die Widerstände R 4 und R 5 mit den Polen P und N der Gleichspannungsquelle über den Transistor Π verbunden ist. Außerdem ist dem Wid^-stand R 5 noch die Reihenschaltung einer in Durchlaßrichtung geschalteten Diode D mit eineTi Widerstand ι? 3 parallelgeschaltet. Hierdurch w:rd der Transistor 7"2 so gesteuert, daß an dem einstellbaren Widerstand R 2 eine Spannung abfällt, die der Spannung zwischen dem Steuerstromanschluß A 1 und dem Po! N proportional ist. Dadurch ist gewährleistet, daß über den Transistor 7*2 und damit über den Hallgenerator ein vom Widerstand des Hallgenerators unabhängiger und nur von der angelegten Spannung abhangiger Strom fließt.

Abhängig von dem Temperaturverhalten des Transistors 7*2, das ähnlich wie das des Transistors Tl sein kann, läßt sich nun durch Wahl der Widerstandswerte der Widerstände R 3 und R 5 das Temperaturverhalten der gesamten Schaltung noch genauer einstellen. Das Verhältnis der Widerstandswerte zwischen den Widersländen Λ 3 und R 5 benimmt die Höhe des über die Diode D fließenden Stromes. Diese Diode hat beispielsweise eine Temperaturabhängigkeit, bei der der Spannungsabfall in Durchlaßrichtung mit steigender Temperatur geringer wird Hierdurch vermindert sich die Spannung zwischen der Basis des Transistors T2 und dem Pol N, wenn die Temperatur ansteigt Dies hat zur Folge, daß der Steuerstrom des Hallgenerators H bei steigender Temperatur im Sinne einer Stromverminderung beeinflußt wird. Die Diode D wird man also immer dann vorsehen, wenn ohne sie durch das Temperaturverhalten der Transistoren 7*1 und 7*2 zusammen der Steuerstrom stärker als zur Temperaturkompensierung des Hallgenerators notwendig ansteigen würde.

Die an den Leitungen Sl und 52 abgenommene Hallspannung wird in bekannter Weise durch einen Differenzverstärker V verstärkt, so daß die dem Strom im Leiter L proportionale Spannung zwischen dem Pol N und der Ausgangskiemme A 3 des Differenzverstärkers !/abgenommen werden kann. Bei der Anordnung dieser Schaltung muß der Transistor Ti und — wenn vorgesehen — auch der Transistor T2 und die Diode D an einem Ort angeordnet werden, desse:; Temperatur mit derjenigen des Hallgenerators übereinstinant

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung zur temperaturkompensierenden Stromversorgung eines Hallgenerators unter Verwendung einer ungeregelten Gleichspannungsquelle, deren Gleichspannung von Oberspannungsimpulsen überlagert sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Pole der Gleichspannungsquelle die Reihenschaltung eines Widerstandes (R 1) und einer Zenerdiode (Zugeschaltet ist daß parallel zu diesem Widerstand (R 1) Kollektor und Basis eines derart temperaturabhängigen ersten Transistors (Tl) geschaltet ist, daß sich dessen für die Leitfähigkeit notwendige Basis-Emitterspannung mit zunehmender Umgebungstemperatur verkleinert, und daß ein Steuerstromanschluß (A 1) des Hallgenerators (H) an den Emitter des ersten Transistors (Tl) angeschlossen ist, während der andere Steuerstrom«nschluß (A 2) des Hallgenerators (H) mittelbar oder unmittelbar mit dsm Po! (N) der Gleichspannungsquelle verbunden ist, an den die Zenerdiode (Z) angeschlossen ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu den Steuerstromanschlüssen (A 1. A 2) des Hailgenerators (H) Kollektor und Emitter eines zweiten Transistors (T2) in Reihe zu einem einstellbaren Widerstand (R 2) geschaltet sind und daß die Basis des zweiten Transistors (T2) über eine Spannungsteilerschaltung von Widerständen (R 4, R 5) an c's vom ersten Transistor (Ti) gelieferte Spannung angeschlossen ist so daß der Spannungsabfall an dem einstellbaren und in Reihe zum zweiten Transistor (T2) g-esch?!teten Widerstand (R 2) auf einem nur von der Steuerspannung abhängigen Wert gehalten und dadurch der Steuerstrom im Haügenerator (H) abhängig von der vom ersten Transistor (Tl) abgenommenen Spannung eingestellt ist

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spannungsteilerschaltung, die an die Basis des zweiten Transistors (T2) angeschlossen ist zusätzlich mindestens eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode (D) eingefügt ist, so daß deren temperaturabhängiger Spannungsabfall in Durchlaßrichtung zusätzlich zum Temperaturgang der Transistoren (Tl und T2) zur Temperaturkompensation des Hallgenerators (H) beiträgt.