DE973983C

DE973983C - Transductor

Info

Publication number: DE973983C
Application number: DEA16562A
Authority: DE
Inventors: Uno Dr Techn Lamm
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1951-09-22
Filing date: 1952-09-21
Publication date: 1960-08-18

Description

Transduktoren, d. h. mit Gleichstrom vormagnetisierte Drosselspulen, wie auch Elektronenröhren, gehören zu der Gattung von Steuergeräten, bei denen die Ausgangsgröße den Änderungen der Eingangsgröße folgt, also auf irgendeinen oder irgendwelche Festwerte zurückgeht, wenn die Eingangsgröße verschwindet. In den Fällen, in denen man eine bleibende, durch eine Eingangsgröße einstellbare, aber auch nach deren Verschwinden bleibende Ausgangsgröße wünschte, mußte man im. allgemeinen zu mechanischen Steuergeräten greifen, wie z. B. zu elektromechanisch angetriebenen Potentiometern od. dgl.Transducers, d. H. pre-magnetized with direct current Choke coils, like electron tubes, belong to the category of control devices which the output variable follows the changes in the input variable, i.e. any or any Fixed values decreases when the input variable disappears. In those cases where one a permanent one, adjustable by an input variable, but also permanent after its disappearance If you wanted output size, you had to. generally use mechanical control devices, such as B. to electromechanically driven potentiometers or the like.

Die Erfindung bezieht sich auf Transduktoren und bezweckt, diese so auszubilden, daß eine bleibende Veränderung einer von einem nur zeitweilig wirkenden Steuerstrom gesteuerten Größe erreicht wird. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß der Transduktorkern so ausgebildet, daß ein Teil des Kernes im wesentlichen nur einen magnetischen ao Gleichstromfluß führt und mindestens auf einem Teil seiner Länge aus einem Werkstoff mit beträchtlicher Hysterese besteht und so bemessen ist, daß der magnetische Zustand dieses Teils im wesentlichen durch einen zeitweilig wirksamen Steuerstrom bestimmt ist.The invention relates to transducers and aims to train them so that a permanent A change in a variable controlled by an only temporarily acting control current is achieved will. For this purpose, according to the invention, the transducer core is designed so that part of the The core essentially only carries a magnetic direct current flow and at least one Part of its length consists of a material with considerable hysteresis and is dimensioned so that that the magnetic state of this part is essentially by a temporarily effective Control current is determined.

009 574/7009 574/7

Dank der Erfindung kann die Eigenschaft des Transdüktors, ein statischer Apparat ohne bewegliche Teile und ohne Verschleiß zu sein, auch für Steueranordnungen der obengenannten Art ausgenutzt werden.Thanks to the invention, the property of the transducer can be a static device without moving Parts and to be without wear, also used for control arrangements of the type mentioned above will.

Transdiuktoren dieser Art können unter anderem zur bleibenden Einstellung des Stromes in einem Verbraucher und zur Veränderung des eingestellten Wertes -dieses Stromes zu gegebenen Zeitpunkten lediglich mit Hilfe von elektrischen Impulsen verwendet werden. Sie können weiter auch zur Aufrechterhaltung des Meßwertes, beispielsweise des Höchstwertes einer sich ändernden Größe oder zur Aufrechterhaltung eines Meßwertes, der zu der Zeit gilt, während der die zu messende Größe fortgefallen ist, verwendet werden.Transductors of this type can be used, among other things, for the permanent setting of the current in a Consumers and to change the set value of this current at given times can only be used with the help of electrical impulses. You can continue to maintain as well of the measured value, for example the maximum value of a changing variable or for Maintaining a measured value that applies at the time during which the variable to be measured ceased is to be used.

Bei einem Gerät mit zwei offenen, je eine Reglerwicklung tragenden und einen Wechselfluß führenden Kernen, d'ie beide zusätzlich von einer gemeinsamen Wicklung umgeben sind, die auf Unterschiede in der Größe der Wechselflüsse beider Kerne anspricht, ist es bekannt, einen der Kerne durch das Feld eines permanenten Magneten zu beeinflussen, dessen magnetischer Fiuß mit HilfeIn the case of a device with two open, one regulator winding each carrying cores and cores leading to an alternating flow, both of which are additionally shared by one Winding are surrounded by differences in the size of the alternating fluxes of both Responds to nuclei, it is known to influence one of the nuclei by the field of a permanent magnet, its magnetic flow with help

^a5 einer Steuerwicklung durch eine mit dem Fluß gleich- oder entgegengesetzt gerichtete Erregung geändert wird. Für dieses Gerät ist es weiter bekannt, einen permanenten Magneten mit hoher Remanenz zu verwenden, um bei periodisch aufeinanderfolgenden Stromstößen durch die Steuerwicklung des permanenten Magneten die stromlosen Intervalle zu überbrücken, d. h. den magnetischen Zustand zwischen den Intervallen aufrechtzuerhalten. Bei dem bekannten Gerät handelt es sich nicht um einen Transduktor mit einem nur einen Gleichstrom führenden Kernteil, der zu einem Teil aus einem· für einen Tran'sduktorkern ungewöhnlich magnetischen Material· aufgebaut ist. ^a 5 of a control winding is changed by an excitation directed in the same direction or in the opposite direction with the flux. For this device it is also known to use a permanent magnet with high remanence in order to bridge the currentless intervals in the event of periodic successive current surges through the control winding of the permanent magnet, ie to maintain the magnetic state between the intervals. The known device is not a transductor with a core part carrying only one direct current, which part is made up of a material which is unusually magnetic for a transductor core.

Es ist auch ein gleichstromv rmagnetisierter Transduktor mit einem RückkoppL· igskreis bekannt, bei dem der Ausgangsstrom nach Rückkehr des Eingangsstromes auf einen Normalwert auch nach vorübergehendem Ausfall der Netzspannung wieder seinen eingestellten Wert annimmt. Die Rückkopplung ist hier so gewählt, daß der Transduktor unstabil ist und bei einem gegebenen Wert des Steuerstromes zwei weit voneinander entfernte Werte des Ausgangsstromes auftreten können. Dieser Transduktor dient also einer ganz anderen Aufgabe als die Erfindung. Mit ihm ist eine kontinuierliche Zuordnung bestimmter Sättigungswerte zu bestimmten Werten des Steuerstromes nicht möglich.A DC magnetized transducer with a feedback circuit is also known, in which the output current after the input current has returned to a normal value too assumes its set value again after a temporary failure of the mains voltage. the Feedback is chosen here so that the transducer is unstable and at a given value of the control current, two values of the output current that are far apart can occur. This transducer thus serves a completely different task than the invention. With him is a continuous one Assignment of certain saturation values to certain values of the control current not possible.

Schließlich ist auch schon ein polarisierter Transduktor vorgeschlagen worden, bei dem zur Polarisation ein aus magnetisch hartem Material bestehender Mittelkern dient. Dieser Mittelkern trägt eine von einem hochfrequenten Wechselstrom durchflossen Spule, die für die Dauer ihrer Erregung eine Änderung der Induktivität in beiden Richtungen ermöglicht. Eine bleibende Veränderung einer Größe, die von einem zeitweilig auf den Transduktor einwirkenden Steuerstrom beeinflußt wird, ist auch mit diesem vorgeschlagenen Transduktor nicht erreichbar. ,Finally, a polarized transducer has already been proposed in which to A central core made of magnetically hard material is used for polarization. This central core carries a coil through which a high-frequency alternating current flows, for the duration of its excitation allows a change in inductance in both directions. A permanent change a size which is influenced by a control current temporarily acting on the transducer is not achievable with this proposed transducer either. ,

In der Zeichnung ist schematisch inIn the drawing is schematically in

Fig. ι ein Trans duktorkern gemäß der Erfindung mit Wicklungen gezeigt;Fig. Ι a Trans duct core according to the invention shown with windings;

Fig. 2 stellt ein Schaubild der Spannung der Belastung als Funktion des Steuerstromes bei einem Transduktor mit einem Kern nach der Erfindung dar; inFig. 2 is a graph of the stress voltage as a function of the control current in a transductor with a core according to the invention dar; in

Fig. 3 ist schematisch ein Schaltbild für eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt.Fig. 3 is shown schematically a circuit diagram for an embodiment of the invention.

Gemäß Fig. 1 besteht der Transduktor aus einem dreischenkligen Kern 1, der auf den Außenschenkelii je eine Wechselstromwicklung 2, 3 trägt. Der Mittelschenkel, der bei diesem Kern im wesentlichen frei von einem magnetischen Wechselstromfiuß ist, besteht auf einem Teil 4 seiner Länge aus einem Werkstoff, der eine Hysteresekurve beträchtlicher Breite und von einer Form hat, die sich so weit wie möglich der rechteckigen nähert. Dies kann erreicht werden, wenn der Teil 4 beispielsweise aus Magnetstahl besteht.According to Fig. 1, the transducer consists of a three-legged core 1, which is on the outer leg an alternating current winding 2, 3 each carries. The middle limb, which in this core is essentially is free of a magnetic AC flux, consists of a part 4 of its length a material that has a hysteresis curve of considerable width and of a shape that is so as close as possible to the rectangular one. This can be achieved if the part 4 for example consists of magnetic steel.

Nach dem Ausführungsbeispiel trägt der Mittelschenkel zwei gleichstromführende Steuerwicklungen 5 und 6, von denen die eine eine Selbstmagnetisierumgswicklung ist. Der Mittelschenkel kann auf einem größeren oder geringeren Teil seiner Länge aus Magnetstahl bestehen und, falls gewünscht, weitere Steuerwicklungen aufnehmen. Es ist jedoch nicht notwendig, die Steuerwicklungen auf den Mittelschenkel zu legen, sie können mit dem gleichen Erfolg auch auf den Außenschenkeln angeordnet sein.According to the exemplary embodiment, the middle limb carries two control windings carrying direct current 5 and 6, one of which is a self-magnetizing winding is. The middle leg can be on a greater or lesser part of its length are made of magnetic steel and, if desired, can accommodate additional control windings. However, it is it is not necessary to put the control windings on the middle leg, they can with the same Success can also be arranged on the outer thighs.

In Fig. 2 ist die kräftig ausgebildete Hysterese dargestellt, die man für die Transduktorkurve anstrebt, und zwar ist in einem Schaubild die Spannung der an dem Transduktor angeschlossenen Belastung als Funktion des insgesamt zugeführten Steuerstromes i dargestellt. Die Form der Steuerkurve ist in beträchtlichem Maße von den Eigenschaften des Eisens in dem Teil des Transduktors abhängig, der vom Wechselstromfluß nicht durch- *°5 flössen wird, beispielsweise dem Mittelschenkel im Transduktor nach Fig. 1. Besteht dieser Teil des Kerns aus einem Werkstoff mit hoher Remanenz und hoher Koerzitivkraft, so erhält auch die Steuerkurve eine Form, die von der Hysterese- »» kurve des wechselflußfreien Schenkels bestimmt wird. Wird gemäß Fig. 2 der Transduktor m'it Hilfe der Steuerströme I₁, i₂ längs der Kurve A zum Punkt B hochgeregelt und wird der Steuerstrom hierauf verringert, so fällt die Belastungsspannung gemäß der Kurve C. Wird der Transduktor mit einem konstanten Strom i_x vormagnetisiert, so ist es also möglich, mit einem relativ kleinen Steuerstrom u innerhalb eines verhältnismäßig großen Bereichs zu steuern. Wenn der Steuerstrom i₂, nachdem er den Arbeitspunkt B auf dem nach oben gehenden Kurvenast A ergeben hat, auf Null verringert wird, fällt die Belastungsspannung nur auf. den auf dem nur schwach geneigten Kurvenast C liegenden Punkt D. Die Spannung erfährt also nur eine unbedeutende Senkung, dieseIn Fig. 2, the strongly developed hysteresis is shown, which is aimed for for the transducer curve, namely the voltage of the load connected to the transducer is shown in a diagram as a function of the total supplied control current i . The shape of the control curve depends to a considerable extent on the properties of the iron in the part of the transducer which is not flowed through by the alternating current flow, for example the central limb in the transducer according to FIG. 1. If this part of the core is made of a material with high remanence and high coercive force, the control curve is also given a shape that is determined by the hysteresis curve of the leg free from alternating flux. If, as shown in FIG. 2, the transductor is regulated up to point B along curve A with the aid of the control currents I ₁ , i ₂ and the control current is reduced, the load voltage falls according to curve C. If the transducer is operated with a constant current i _x biased, so it is possible to control with a relatively small control current u within a relatively large range. If the control current i ₂ , after it has resulted in the operating point B on the upward branch of the curve A , is reduced to zero, the load voltage is only noticeable. the point D lying on the only slightly inclined branch C of the curve

kann auf einem niedrigen' Wert gehalten werden., wenn der Transduktor so bemessen; wirdi, daß der Teil aus Magnetstahl in dem wechselstromflußfreien Schenkel die Steueramperewindungen des Stromes i₂ .5 zu ersetzen vermag, wenn dieser ausgeschaltet wird.can be kept at a low 'value, if the transductor is so sized; willi that the part made of magnetic steel in the AC flux-free leg is _{able to replace the control ampere turns of the current i 2} .5 when this is switched off.

Ein Schaltbild für einen Transduktor der genannten Art zeigt die Fig. 3. Die beiden Wechselstromwicklungen 2 und 3 auf dem Kern 1 sind in Reihe mit Selbstmagnetisierungsventilen 7, 8 in einem Wechselstromkreis parallel geschaltet, der an die Klemmen, 9, 10 angeschlossen ist und einen Gleichrichter 11 und eine Belastung 12 enthält. Bekanntlich kann der Selbstmagnetisierungsgrad¹ so weit getrieben werden, daß die Wirkungsweise des Transduktors labil wird, im vorliegenden Fall ist es aber erwünscht, den Transduktor mit einer Selbstmagnetisierung auszustatten, die unter Beibehaltung der Stabilität so vollständig wie möglieh ist. Wird dieser Forderung genügt, so ist nur eine geringe Anzahl Amperewindungen nötig, um die abgegebene Spannung aufrechtzuerhalten. Um dieses Ergebnis zu erzielen, wird von dem Gleiche richter 11 ein Gleichstrom entnommen, der in dem gezeigten Beispiel eine auf dem Mittelschenkel des Transduktors angeordnete Wicklung 5 durchfließt. Es sind indessen auch andere Mittel zur Erhöhung des Selbstmagnetisierungsgrades verwendbar, beispielsweise die Anordnung von Wicklungsteilen auf den mit Wechselstromwicklungen versehenen Schenkeln, so daß jeder Teil von den gleichgerichtetem Teilen des Stromes in der Wechselstromwicklung des anderen Außenschenkels durchflossen wird. Durch eine Gleichstrom wicklung 13 auf dem Mittelschenkel oder wahlweise auf den Außenschenkeln wird ein den Klemmen 14 entnommener Gleichstrom geführt, der den Vormagnetisierungsstrom I₁ gemäß Fig. 2 darstellt.A circuit diagram for a transducer of the type mentioned is shown in FIG Rectifier 11 and a load 12 contains. It is known ^{that the degree of self-magnetization 1} can be driven so far that the mode of operation of the transducer becomes unstable, but in the present case it is desirable to equip the transducer with self-magnetization which is as complete as possible while maintaining stability. If this requirement is met, only a small number of ampere turns is necessary to maintain the voltage output. In order to achieve this result, a direct current is drawn from the same converter 11, which, in the example shown, flows through a winding 5 arranged on the middle limb of the transducer. However, other means of increasing the degree of self-magnetization can also be used, for example the arrangement of winding parts on the legs provided with alternating current windings, so that each part is traversed by the rectified parts of the current in the alternating current winding of the other outer leg. _{A direct current drawn from the terminals 14, which represents the bias current I 1} according to FIG. 2, is passed through a direct current winding 13 on the middle limb or optionally on the outer limb.

Der Steuerstrom i₂ gemäß Fig. 2 kann dem Transduktor mit Hilfe der Wicklung 6 zugeführt werden. Wenn es sich um Einstellung des Transduktors von Hand handelt, kann diese Wicklung über einen regelbaren, zweckmäßigerweise so geschalteten Widerstand gespeist werden, daß man sowohl einen positiven als auch einen negativen Steuerstrom erhält. Die Anordnung ermöglicht es aber auch, die kontinuierliche Verstellung der Ausgangsgröße mit Hilfe einer gegebenen Steuergröße durchzuführen, die in der einen oder anderen Richtung während einer kürzeren oder längeren· Zeit zugeführt wird. Es ist dabei zweckmäßig, gewisse Verzögerungen einzuführen, beispielsweise durch einen Kondensator 15 und einen Widerstand 16, wobei verschiedene Pole der Steuerstromquelle 17 über zwei Kontakte 18 oder 19 angeschlossen werden können. Durch Schließen des Kontaktes 18 wird der Wicklung 6 positiver Strom gemäß Fig. 2 zugeführt und durch Schließen des Kontaktes 19 kann ein für die Entmagnetisierung erforderlicher Strom zugeführt und nach öffnen dieses Kontaktes die Rückkehr zu dem Punkt F des Kurvenastes A in Fig. 2 erreicht werden.The control current i ₂ according to FIG. 2 can be fed to the transducer with the aid of the winding 6. If the transductor is to be set by hand, this winding can be fed via an adjustable resistor, which is expediently switched in such a way that both a positive and a negative control current are obtained. However, the arrangement also makes it possible to carry out the continuous adjustment of the output variable with the aid of a given control variable which is supplied in one direction or the other for a shorter or longer period of time. It is useful here to introduce certain delays, for example by means of a capacitor 15 and a resistor 16, it being possible for different poles of the control current source 17 to be connected via two contacts 18 or 19. By closing the contact 18, the winding 6 is supplied with positive current as shown in FIG. 2 and by closing the contact 19 a current required for demagnetization can be supplied and, after opening this contact, the return to the point F of the curve branch A in FIG. 2 can be achieved .

Durch geeignete Bemessung des Transduktors und seiner Hilfsanordnungen nach Fig. 3 ist es möglich, von einer bestimmten niedrigen BeIastungsspannung aus eine Erhöhung dieser Spannung durch Schließen des Kontaktes 18 zu erreichen, der vorzugsweise mit einem federbetätigten Druckknopf ausgeführt ist. Die Spannungssteigerung kann dann von der Zeit abhängig gemacht werden, während der der Druckknopf niedergedrückt ist, da infolge der Trägheit der Kreise der Transduktor erst allmählich während der Zeit magnetisiert wird, in der der Druckknopf niedergedrückt gehalten wird. Wenn er losgelassen wird, bleibt der Transduktor auf der Ausgangsgröße stehen, d. h. einer Belastungsspannung, die, abgesehen von der genannten verhältnismäßig unbedeutenden Senkung, unverändert ist. Zur Senkung der Spannung wird ein in entsprechender Weise angeordneter Druckknopf am Kontakt 19 so lange niedergedrückt, wie die gewünschte Spannungssenkung dauern soll.By suitable dimensioning of the transducer and its auxiliary arrangements according to FIG. 3, it is it is possible to increase this voltage from a certain low load voltage to achieve by closing the contact 18, which is preferably with a spring operated Push button is executed. The increase in tension can then be made dependent on the time while the push button is depressed, because of the inertia of the circles, the transductor is only gradually magnetized during the time the push button is depressed is held. When it is released, the transducer remains at the output variable, i.e. H. a load voltage which, apart from the aforementioned relatively insignificant decrease, is unchanged. A correspondingly arranged push button is used to lower the tension depressed on contact 19 as long as the desired voltage reduction is to last.

Um eine solche Druckknopfeinstellung weiter zu verbessern, kann der Transduktor oder seine äußeren Kreise mit verzögernden Schaltelementen versehen werden, wodurch die Umstellung langsamer wird und die Transduktoren leichter genau eingestellt werden können. Derartige verzögernde Schaltelemente können aus einem Kondensator oder einer Induktanz im Steuerkreis, im Selbstmagnetisierungskreis oder Ausgangskreis bestehen und in an sich bekannter Weise angeordnet sein. Sie können auch aus thermischen Vorrichtungen bestehen, beispielsweise aus temperaturabhängigen Widerständen (sogenannten Thermistoren). Die Betätigung des Transduktors kann in diesem Fall nicht nur mit Druckknöpfen oder ähnlichen Mitteln, sondern auch auf andere Weise erfolgen:. Man kann, also einen Transduktor anwenden, um eine bleibende Anzeige zu erhalten, die von der Dauer einer Spannung oder eines Stromes abhängig ist, die bzw. der auf der Eingangsseite des Transduktors eingeführt wird, oder eine Anzeige abhängig von dem Produkt aus ihrer Dauer und Größe.To further improve such a push-button setting, the transductor or its external Circles can be provided with delaying switching elements, which makes the changeover slower and the transducers can more easily be precisely adjusted. Such delaying switching elements can consist of a capacitor or an inductance in the control circuit, in the self-magnetizing circuit or output circuit exist and be arranged in a manner known per se. You can also consist of thermal devices, such as temperature-dependent resistors (so-called thermistors). In this case, the actuation of the transducer can not only with snaps or similar means, but can also be done in other ways :. You can, well apply a transducer to get a permanent indication of the duration of a Voltage or a current is dependent on the or on the input side of the transducer is introduced, or an advertisement depending on the product of its duration and size.

Claims

Patent claims

1. Transductor to achieve a permanent change of a size that is from a no control current temporarily acting on the transducer is controlled, characterized in that that part of the transductor core is arranged so that it is essentially only carries a magnetic direct current flow, and that this part at least on part of it Length consists of material with considerable hysteresis and is dimensioned so that the magnetic state of this part essentially due to the temporarily acting control current is determined.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that with single-phase connection of the transducer its core with three legs is executed, wherein the alternating current windings are arranged on the outer legs

and the middle leg at least, on one Part of its length consists of material with considerable hysteresis.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the transductor core with DC windings is provided, one of which is a temporarily effective current leads.

4. Arrangement according to claim 1 or 3, characterized characterized in that the transducer is provided with self-magnetization.

5. Arrangement according to any one of claims ι to 4, characterized in that delaying switching elements in the inner circle of the transducer or in its input or output circuit are switched on, so that the permanent change is dependent the duration of the effect of the control variable.

Publications taken into consideration:
German patent specifications No. 663 024, 861 109.

1 sheet of drawings