NO143116B - Fremgangsmaate og innretning for deteksjon av en formagnetisering i en magnetkrets - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for deteksjon av en formagnetisering i en magnetkrets, spesielt for deteksjon av et strømgjennomlø<p> knyttet til magnetkretsen, hvorved det ved hjelp av et deteksjons-strømgjennomløp knyttet til magnetkretsen opprettes en tidsmessig syklisk magnetfluksendring og at det dannes et deteksjonssignal som funksjon av formagnetiseringsavhengige tidsintervaller. Oppfinnelsen vedrører videre en anordning for gjennomføring av fremgangsmåten, idet det er anordnet minst en deteksjonsstrømkrets knyttet til magnetkretsen, samt en matekilde med syklisk strøm-hhv. spenningsforløp.

Magnetkretser, som regel i form av sterkt permeable og spesielt ferromagnetiske magnetkjerner, egner seg til deteksjon av magnetfelter ved den magnetisering som foreligger i magnetkretsen og som i det folgende betegnes som "formagnetisering" til forskjell fra en magnetisering til generering av nodvendi-ge deteksjonssignaler. Når en slik formagnetisering svarer til et strømgjennomløp knyttet til magnetkretsen, fremkommer en stromdeteksjon, spesielt f.eks. en nulldeteksjon av strommer.

Oppfinnelsen går i denne forbindelse ut på å tilveiebringe en fremgangsmåte og en anordning hvormed en formagnetisering og spesielt et tilsvarende strømgjennomløp med pålitelighet kan oppdages med et ringe oppbud. Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen til losning av denne oppgave hhv. tilsvarende anordning er karakterisert ved de trekk som er angitt i kravene. Derved vil den magnetfluksendring hhv. tilsvarende strømgjen-nomløp som fremkalles i magnetkretsen i tillegg til den registrerte formagnetisering hhv. strømgjennomløp mulig-gjore bestemmelse av tidsintervaller, som umiddelbart eller i form av en egnet funksjon avledet av disse intervaller - f.eks. et forhold av tidsintervaller - karakteriserer den formagneti-seringstilstand som er å betrakte som stasjonær overfor den sykliske deteksjons-magnetfluksendring hhv. en tilsvarende strom. Slike tidsintervaller og derav avledete funksjoner kan bestemmes forholdsvis lett og med et ringe oppbud ved analog- eller digi-talelektronikk og utmerker seg i sammenligning med en umiddelbar strom- eller spennings-amplitadedeteksjon ved stor uomfintlighet

mot forstyrrelser og svingninger i fremgangsmåte- hhv. koblings-parametere, som temperatur, komponenttoleranser o.l.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen frembringes den sykliske magnetfluksendring ved at nevnte deteksjons-strømgjennomløp varieres syklisk mellom på forhånd fastlagte verdier med mot-

satt fortegn.

Ved anordningen ifølge oppfinnelsen kobles minst en grenseverdibryter til deteksjonsstrømkretsen som reagerer på minst en strøm-grenseverdi i deteksjonsstrømkretsen.

Ytterligere trekk ved fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse samt de etterfølgende patentkrav.

Ved deteksjon av strømgjennomløp knyttet til magnetkretsen opp-

nås en sterk deteksjons^mfintlighet, fordi magnetiseringskarakteristikken (magnetfluks som funksjon av deteksjonsstrømgjennom-løpet) ved et slikt formagnetiserings-strømgjennomløp forskyves i retning av strøm- eller intensitetsaksen og tidsintervallene ved gjennomløp av magnetiseringskarakteristikken mellom fast-

satte verdier av strømmen eller en funksjonelt til strømmen knyttet størrelse endres sterkt med formagnetiseringsstrøm-gjennomløpet. Derved er fastlegging av intervallbestemmende strømgrenseverdier rett nok fordelaktig i enkelte henseende,

men ikke uomgjengelig. I prinsippet er også fastlegging av andre, f.eks. også relative grenseverdier, som maksima, minima eller nullgjennomganger av strømmen eller en egnet spenning, aktuelle.

Særlig kan det med fordel fastlegges strømverdier med motsatt fortegn og av samme størrelse for intervallbestemmel'sen. Dette gir ikke bare enkle koblingstekniske realiseringsmuligheter,

men også den mulighet å opprette visse, vanligvis ønskede symmetri-egenskaper av tidsintervallene som funksjon av formagnetiserings-strømgjennomløpet. Særlig enkle forhold fremkommer ved bruk av

strøm-nullgjennomgangene for intervall-bestemmelsen.

Videre kan de intervallbestemmende stromverdier med henblikk på en antatt referanse-magnetiseringstilstand tilpasses visse punkter av den - vanligvis iallfall ikke lineære - magnetiseringskarakteristikk. Slik vil en simulering av intervallbestemmen-

de stromverdier i området for magnetiseringskarakteristikkens vendepunkter (magnetfluks som funksjon av deteksjons-strøm-gjennomløp. "1 i en simulert referanse-magnetiseringstilstand gi særlig stor omfintlighet av deteksjons-tidsintervallene eller en funksjon av disse intervaller med henblikk på en endring av den formagnetisering hhv. strom som skal detekteres. Derved danner nevnte referanse-magnetiseringstilstand deteksjonens utgangstilstand eller nullpunkt. For den spesielle oppgave som ligger i strom-nulldeteksjon frembyr seg magnetiseringstilstanden av magnetkretsene uten tilknyttede magnetflukser således som fordelaktig. I det folgende kalles denne for en-kelthetens skyld i korthet "nullmagnetisering" med tilsvaren-

de "nullkarakteristikk". Sistnevnte er således magnetiseringskarakteristikken bare under påvirkning av det sykliske tidsforlop av deteksjonsstr^mgjennomløpet, hvorved det i det folgende i forenklingsoyemed forutsettes sykluser med sammen-fallende begynnelses- og endestromverdier. Ved nullsymmetrisk deteksjons-strommodulasjon utgjor nullkarakteristikkene således kommuteringskurvene og grensekurver ved en magnetkrets med utpreget metning og modulasjon inntil metning.

For magnetkretser av sistnevnte type vil det med fordel komme

på tale en simulering av intervallbestemmende stromverdier i metningsområder av nullkarakteristikken eller en annen referanse-megnetiseringskarakteristikk, hensiktsmessig en parvis simulering i de motsatte metningsområder. Utelukkende en intervallbe-stemmelse ved stromverdier i metningsområdene forutsetter - som nærmere omtalt nedenfor - en- ikke bare konstant magnetfluks-endringshastighet mellom metnings-grensepunktene. Uavhengig av bestemte magnetfluks-tidsforlop kan dog simulering av intervallbestemmende stromverdier i metningsområdene komme på tale i kombinasjon med andre intervallbestemmende stromverdier under forlopet av det syklL^ce gjennomlop av magnet iser ingskar akt er i-stikken. Som regel har den intervallbestemmende stromsimulering

i metningsområdene fordelen ved forholdsvis ringe noyaktighets-krav med henblikk på stromterskelverdiene, fordi magnetiseringskarakteristikkens metningsavsnitt med henblikk på en og samme magnetfluks-endringshastighet passeres med forholdsvis stor has-tighet og derfor bare inngår svakt i bestemmelsen av den totale intervallvarighet.

Videre kan de intervallbestemmende stromverdier med spesielle fordeler, deriblant fremfor alt en ringe omfintlighet overfor usystematiske avvikelser av magnetfluks-endringshastigheten fra innstilte, nominelle verdier i de forskjellige tidsintervaller hhv. karakteristikkavsnitt, legges i området for magnetfluksens nullgjennomganger i en referanse-magnetiseringskarakteristikk med hysterese, dvs. i området for koersitiv-punkter i en vanlig ferromagnetisk magnetiseringskarakteristikk.

For ovrig skal bemerkes at intervallbestemmelsen ikke ubetinget på begge sider må skje ved inntreden av fastsatte stromverdier eller tilsvarende verdistorrelser. Det kan tvert om i prinsippet f.eks. arbeides med delvis fastlagte tidsmessige intervall-grenser, f.eks. med en fast syklusvarighet av deteksjons-strømgjennomløpet i forbindelse med magnetiseringsavhengige tidsintervallgrenser innenfor denne syklusvarighet.

Som deteksjonsfunksjon (deteksjonssignal som funksjon av magnetiseringsavhengige tidsintervaller) vil, på grunn av den enkle realiseringsmulighet og uomfintligheten overfor forstyrrelser, med fordel forhold komme på tale, særlig pulsforholdet av det sykliske tidsforlop av deteksjons-strømgjennomløpet eller en derav avhengig storrelse. Under antagelse av en binærisering av dette tidsforlop til enhver tid i nullgjennomgangene forstås i foreliggende sammenheng med "pulsforholdet" forholdet mellom et tidsintervall hhv. summen av flere slike intervaller innenfor en syklus som faller på en binærverdi og den totale syklusvarighet. Når det så skjer en nullsymmetrisk binærisering (omkobling mellom positive og negative verdier av samme storrelse), - vil likestromskomponenten for (den antatt stasjonære) pulsrekke umiddelbart utgjore pulsforholdet, som således lett kan vinnes ved lavpassfiltrering.

Tidsforløpet av den intervalldannende deteksjonsstorrelse (de-teks jons-strommagnetisk fluks eller en derav avhengig storrelse) vil - bortsett fra magnetiseringskarakteristikken som represen-terer den storrelse som skal detekteres - bestemmes av magnetfluksens tidsforlop og egenskapene av den deteksjonsstromkrets som er knyttet til magnetkretsen. Til sistnevnte horer især strom-spenningskarakteristikken for den stromkilde som forsyner deteksjonsstromkretsen. Dette gjelder også for denne stromkil-des tidsforhold, men om dette må det i forste rekke bare opp-fylles en forutsetning som bevirker syklisk gjennomlop av magnetiseringskarakteristikken og for ovrig er valgfri. Dette kan i prinsippet oppnås ved en periodevis foranderlig elektromoto-risk kraft, ved f.eks. strbm- eller spenningsavhengig omkobling mellom forskjellige forsyningskilder hhv. forskjellige strom-spenningskarakteristikker av en forsyningskilde e.l.

Vesentlig for deteksjonseffekten er derimot fremkallingen av en magnetfluksendring, hvortil det iallfall kreves et egnet strom-gjennomløp i den til magnetkretsen knyttede deteksjonsstrøm-kretsen, og registreringen av en storrelse (deteksjonsstorrelse) avhengig av magnetiseringstilstanden, med et tidsforlop betinget av magnetfluksendringen, i hvilken magnetiseringsavhengige tidsintervaller lar seg bestemme. Såfremt magnetiseringsav-hengigheten er gitt, vil således i prinsippet både strommer og spenninger komme på tale som deteksjonsstorrelser. Dermed er også de prinsipielle betingelser for mating av deteksjonsstromkretsen fastlagt, for så vidt som dels magnetfluksendringen skal fremkalles av denne mating og dels den magnetiseringsavhengice deteksjonsstorrelse må vinnes fra deteksjonsstromkretsen. Hvis f.eks. strommen benyttes som deteksjonsstorrelse, må forsynings-kildens indre motstand ikke være for stor (påtrykket spenning). Det omvendte gjelder tilsvarende for bruk av klemmespenningen fra forsyningskilden eller en deteksjonsvikling av magnetkretsen som deteksjonsstorrelse. For ovrig må uttagning av deteksjons-storrelsen ikke skje umiddelbart i deteksjonsstromkretsen. Det er også mulig å koble ut egnede deteksjonsstorrelser som strom eller spenning ved hjelp av spesielle stromkretser.

Det sykliske gjennomløp av magnetiseringskarakteristikken oppnås hensiktsmessig ved fortegns-omkasting av magnetfluks-endringshastigheten, f.eks. ved ompoling av matespenningen. Med henblikk på en enkel koblingsteknisk realisering fremkalles derved i magnetkretsen med fordel en magnetfluks med et tidsforlop, som i det minste omfatter et par intervaller med magnetfluks-endringshastigheter med i det minste tilnærmet overensstemmende storrelse og motsatt fortegn. Innenfor et slikt intervall med samme fortegn av magnetfluks-endringshastigheten kan det så i hvert fall i tidsavsnitt arbeides med konstant storrelse av denne endringshastighet. Med henblikk på det typiske ikke-lineære forlop av magnetiseringskarakteristikken for vanlige, sterkt permeable materialer med metning kan det være fordelaktig å re-dusere innflytelsen av bestemte karakteristikkområder ved raske-re passasje, dvs. med storre magnetfluks-endringshastighet, hhv. omvendt å oke innflytelsen av andre områder ved langsommere passasje, dvs. med lavere magnetfluks-endringshastighet. For dette formål kan det innenfor en syklus for tidsforlopet av magnetfluks-endringshastigheten innstilles minst to intervaller med forskjellig,, fortrinnsvis til enhver tid tidskonstant storrelse og samme fortegn av magnetfluks-endringshastigheten.

I prinsippet kan det f.eks. antas en fast tidsramme for endringen av magnetfluks-endringshastigheten etter storrelse og/eller fortegn. Spesielt anbefales dog utlosningen av disse endringer i avhengighet av oppnåelsen av minst en antatt verdi av deteksjons-strømgjennomløpet eller en derav avhengig storrelse. Den således fullstendig eller delvis oppnåelige autonomi av tidsforlop-styringen gir en tilsvarende kompensasjon av forstyrrelsesstor-relser. Folgelig kan dett sykliske gjennomlø<p> av magnetiseringskarakteristikken oppnås ved at det skjer en fortegnomkasting av magnetfluks-endringshastigheten i avhengighet av oppnåelsen av sluttverdier med motsatt fortegn av deteksjons- strømgjennomløpet eller av magnetfluksen, hvorved disse sluttverdier for alle verdier av formagnetiseringen som skal registreres ligger i metningsområder av magnetiseringskarakteristikken. Ved en hysterese-magnetiseringskarakteristikk vil det så med utgangspunkt i metningsområdene alltid være grensekurvene som gjennomløpes, slik at magnetiseringstilstander forut for den i oyeblikket virksomme formagnetisering er uten innflytelse.

For den allerede nevnte fremhevelse av karakteristikkområder som er av storre nytte for måleeffekten - vanligvis av områder som er brattere med henblikk på magnetfluksaksen - vil det under hensyntagen til fordelene ved en autonom tidsstyring være aktuelt med en endring av magnetfluks-endringshastigheten i avhengighet av en i det minste tilnærmet oppnåelse av verdien null for deteksjons-stromgjennomløpet. Denne omstyring har forst og fremst den fordel at man oppnår et enkelt og noyaktig repro-duserbart koblingskriterium. For ovrig kan denne omstyring ikke alene bevirke et syklisk gjennomlop av magnetiseringskarakteristikken og må derfor kombineres med en sluttverdiomstyring, f.eks. i de tosidige metningsområder, som anfort ovenfor. Dette gjelder også omstyring i vendepunktene i magnetiseringskarakteristikken, som for ovrig gir en særlig stor deteksjonsomfintlighet med henblikk på forskyvninger av magnetiseringskarakteristikken i retning av gjennomløpsaksen. Som en lettere inn-stillbar tilnærming av vendepunktene vil koersitivpunktene, dvs. nullgjennomgangene av magnetiseringskarakteristikken, videre komme på tale ved hysteresesloyfer av enkel type. I de to sistnevnte utforelser må det for innstilling av gjennamløps- eller magnetf luksverdiene av den fastlagte onstyrina av magnetf luks-endringshastigheten forutsettes en bestemt magnetiseringstilstand, f.eks. den ovenfor nevnte nullmagnetisering.

En generalisering av den magnetfluksavhengige styring av magnetf luksendringshastigheten forer til mating av deteksjonsstromkretsen med en funksjonsgenerator med fastsatt strom-spenningskarakteristikk, som med henblikk på kravet om syklisk gjennomlop av magnetiseringskarakteristikken må ha et hystereseformet forlop med minst en positiv og en negativ spenningsgren. Som folge av de vide utformningsmuligheter av strom-spenningskarakteristikken for en slik generalisert matekilde med vanlige elektroniske koblinger kan man oppnå optimale tilpasninger for de mest forskjelligartede deteksjonsoppgaver og forstyrrelses-betingelser.

Det sykliske gjennomlop av magnetiseringskarakteristikken oppnås ved mating av sistnevnte type hensiktsmessig ved omkobling mellom forskjellige funksjoner av magnetfluks-endringshastigheten i avhengighet av oppnåelse av fastsatte verdier av deteksjons-strømgjennomløpet eller magnetfluksen, fortrinnsvis ved omkobling mellom hver for seg nullposisjonsfrie funksjoner som har innbyrdes motsatt fortegn. Da en omkobling av sistnevnte type betyr en reversering av loperetningen i magnetiseringskarakteristikken og dermed som regel også en retningsreversering av gjennomlø<p>sendringen, må pendling om koblingspunktet ute-lukkes ved ensidig rettet omkobling eller ensidig retningsav-hengighet av oppnåelse av det fastsatte omkoblingspunkt i magnetiseringskarakteristikken. Dette kan særlig lett oppnås i endepunktene av modulasjonen og unngås fortrinnsvis innenfor de enkelte funksjonsområder ved den sist omtalte fremgangsmåte.

Spesielle fordeler har vanligvis en mer eller mindre tilnærmet påtrykking av en spenning i en strombane som er knyttet til magnetkretsen, hensiktsmessig i deteksjons-strdmkretsen, for bestemmelse av magnetfluksens tidsmessige endring. Ved en med henblikk på en gitt induktivitet lav nok innvendig motstand i matekilden og tilsvarende effektmotstand i strombanen for ovrig betyr dette en magnetfluks-endringshastighet med liten gjennomløps- hhv. stromavhengighet. De inntreffende stromend-ringer danner således et særlig omfintlig mål for den formagnetisering som skal registreres. Dette gjelder i enda sterkere grad ved en i det minste tidsavsnittsvis konstant spenning hhv. magnetfluks-endringshastighet, som for ovrig også kan gjennom-føres på en koblingsteknisk meget enkel måte.

Oppfinnelsen skal i det folgende beskrives nærmere under hen-visning til noen utforelseseksempler som er vist i tegningen. Fig. 1 er et prinsipp-skjema av en innretning for nullstromdeteksjon ved hjelp av formagnetisering av en magnetkrets. Fig. 2a viser et spennings-stromdiagram for en matekilde for opprettelse av et deteksjons-strømgjennomløp med syklisk tidsforlop. Fig. 2b viser det rettlinjet forenklede forlop av magnetiseringskarakteristikken (magnetfluks via deteksjonsstrommen som svarer til deteksjons-strømg jennomløpet) i magnetkretsen. Fig. 2c viser tidsdiagrammet for deteksjonsstrommen tilsvarende matekarakteristikken (spennings-stromdiagr am for matékilden) ifolge fig. 2a og av magnetiseringskarakteristikken ifolge fig. 2b. Fig. 3 viser arbeidsdiagrammet for en annen utforelse av en anordning for nullstromdeteksjon. Fig. 4a viser en spesiell matekarakteristikk for en anordning ifolge fig. 3. Fig. 4b viser en rettlinjet forenklet magnetiseringskarakteristikk med hysterese for nullstromdeteksjonen. Fig. 4c viser et forste tidsforlop av deteksjonsstrommen for nullsymmetrisk spenning fra matékilden. Fig. 4d viser et andre tidsforlop for deteksjonsstrommen for nullusymmetrisk spenning fra matékilden. Fig. 5a viser ytterligere en matekarakteristikk med avtrappet spenningsforlop. Fig. 5b viser en magnetiseringskarakteristikk svarende til fig. 4b til bestemmelse av deteksjonsstrom-tidsforlopet. Fig. 5c viser deteksjonsstrom-tidsforlopet, resulterende fra fig. 5a og 5b. Fig. 6 er et diagram av pulsforholdet som tidsintervallavhengig deteksjonssignal om en strom som skal registreres med henblikk på nullavvikelse.

Koblingen ifolge fig. 1 omfatter en magnetkrets 1 i form av en ringformet kjerne, til hvilken det knytter seg et strømgjennom-løp, f.eks. i form av resulterende gjennomlø<p> i flere ledere 2,3, som skal overvåkes f.eks. med henblikk på avvikelser fra verdien null eller med henblikk på overskridelse av grenseverdier. Til magnetkretsen 1 er det videre knyttet en vikling 4, f.eks. be-stående av flere vindinger, for en deteksjonsstromkrets 5, som via en polaritetsomkaster 6 mates fra en kilde 7. Ved tilsvarende betjening av omkasteren 6 ved hjelp av en styreanordning 8 fremkalles i deteksjonsstromkretsen 5 et tidsmessig syklisk foranderlig deteksjons- strømgjennomløp som er proporsjonal med strommen i deteksjons-stromkretsen. I enkleste tilfelle,når kilden 7 er en likestromskilde, kan spenningen u som ligger på viklingen 4, betraktes som konstant i storrelse, med skiftende fortegn, såfremt spenningsfallet på kildens indre motstand er lavt nok overfor spenningsfallet på viklingen 4. Hvis spenningsfallet i viklingen ved tilstrekkelig induktivitet av viklingen med henblikk på dennes ohmske motstand er ubetydelig, vil magnetkretsen umiddelbart påtrykkes en proporsjonal magnetfluks-endringshastighet av kildespenningen (klemmespenning). Det sykliske tidsforlop av denne magnetfluksendring vil i foreliggende, enkleste tilfelle oppnås ved polaritetsomkastningen. For automatisk utlosning av denne omkastning er forskjellige kriterier aktuelle, av hvilke enkelte skal omtales nærmere.

Via en stromomformer 9 med et signal Si (stromsignal) på ut-gangssiden, proporsjonalt med strommen i, er det til stromkretsen 5 koblet en deteksjonssignalkrets 10 med to på inngangssiden parallell-koblede grensebrytere 11 og 12. Ifolge de skjema-tiske diagrammer av de respektive utgangssignaler Sa hhv. Sb som funksjon av stromsignalet Si, antydet skjematisk i blokk-skjemaene for disse grensebrytere, dreier det seg om elementer med et binært, nullsymmetrisk utgangssignal, videre ved bryteren 11 om en enkelt bryteverdi Si=0 og ved bryteren 12 om to nullsymmetriske grenseverdier Si=Sil hhv. Si=Si4. Utgangen fra bryteren 11 er koblet til en tidsintervalldetektor 13 i form av et lavpassfilter, hvis utgangssignal Så (i blokksymbolet antydet over frekvensen f) er en funksjon av tidsintervaller, som dannes i avhengighet av magnetkretsens 1 formagnetisering og dermed av det resulterende formagnetiserings-strømgjennom-

løp i lederne 2,3 i deteksjonsstrommens sykliske tidsforlop.

Deteksjons-strømgjennomløpet må bare skille seg tilstrekkelig fra formagnetiserings-strømgjennomløpet hhv. strommen som skal detekteres ved syklustiden for sitt tidsforlop. Formagnetiseringen hhv. den strbm som skal detekteres kan således uten videre være tidsforanderlige, såfremt bare endringen innenfor et syklusintervall er ringe nok overfor deteksjonsstrommens endringsawikelse (Anderungshub) . For ovrig går det sykliske tidsforlop av deteksjonsstrommen hhv. magnetfluksendringen ved konstant varighet av syklusintervallene over i et periodisk tidsforlop, hvorved det gjelder tilsvarende betingelser for periodevarigheten av nevnte tidsforlop. Som regel vil det for enkelhetens skyld benyttes periodiske tidsforlop av magnetfluksendringen, men - f.eks. ved store områder av varie-rende endringshastighet av formagnetiseringen - kan også sykliske tidsforlop med foranderlig syklusvarighet komme pa tale.

I det folgende forutsettes at formagnetiseringen er konstant under syklusvarigheten. Ved den sykliske deteksjons-magnetfluksendring gjennomlopes folgelig en magnetiseringskarakteristikk (magnetfluks som funksjon av deteksjons-strømgjennomløp hhv. av deteksjonsstrommen), som i det minste med hensyn til sin stilling avhenger av formagnetiseringen som skal registrer es og dermed av strømgjennomløpet som skal registreres. Som referanse-formagnetisering antas i det folgende nullmagnetiseringen, som tidligere definert.

I eksemplet ifolge fig. 1 bevirkes syklisiteten av deteksjons-magnetfluksendringen ved ompolarisering av spenningen u i avhengighet av oppnåelse av de angitte stromsignal-grenseverdier Sil og Si4. For dette formål er grensebryterens 12 utgang koblet til en inngang av styreanordningen 8, som reagerer på den skiftende polaritet av Sb ved tilsvarende motsatt-rettede koblinger.

Kilden 7 og omkasteren 6 danner sammen en deteksjons-matekilde med hystereseformet spennings-stromkarakteristikk, som oppfattes som funksjonsgenerator og er antydet med full strek i fig. 2a. Denne karakteristikk omfatter de i og for seg stabile grener u=+U og u=-U, hvor det i endene kobles om i den retning som er antydet ved pilene ved stromverdiene i^ og i^, som har de til-ordnede stromsignalverdier Sil og Si4 ifolge fig. 1. Mellom disse stromgrenseverdier gjennomlopes magnetiseringskarakteristikken cji via i. Magnetiseringskarakteristikken er i fig. 2b rettlinjet forenklet og antatt uten hysterese. Nullkarakteristikken er antydet med full strek og magnetiseringskarakteristikken, som er forskjovet som folge av formagnetiseringen som skal registreres, er antydet med stiplet strek. For deteksjonsstrommen i fås således et forlop over tiden t ifolge fig. 2c.

De fulle streker er her antydet for nullfcarakteristikken og de stiplede for den formagnetisering som skal registreres. I fig.

2c er videre tidsforløpet av grenseverdibryterens 11 utgangssignal Sa antydet, dvs. av et binært, nullsymmetrisk signal med periodevarighet T og nullgjennomganger i deteksjonsstrommens i nullgjennomganger. En sammenligning av tidsforløpet, vist med full strek og stiplet strek for nullmagnetiseringen og formagnetiseringen som skal registreres, viser umiddelbart en tydelig forandring av puls- eller koblingsforholdet, bestemt av tidsintervallene mellom nullgjennomgangene, og hvorav det kan utledes en tilsvarende forandring av likestromskomponenten av Sa i form av det lavpassfiltrerte signal Sé . Sistnevnte utgjor således det ønskede deteksjonssignal som funksjon av formagnetiserings-avhengige tidsintervaller.

I fig. 2a er det også antydet en mulighet for å arbeide med

andre enn strømkonstante matespenningsfunksjoner. Med sistnevnte uttrykk forstås at spenningen er konstant ved strømfor-andring. Kurven har to avsnitt eller grener (+U og -U) med slik U/I funksjon. Det kurveparti som er vist med s.trek-punkt-strek

og betegnet med u gjelder for en forholdsvis sterk indre motstand i matékilden, mens det kurveparti som likeledes er vist med strek-punkt-strek og betegnet med u gjelder for en kilde med tilsvarende ikke lineær spennings-strømkarakteristikk. For første kurve fås et ikke konstant tidsforløp også av matespenningen, slik at det eventuelt også kan utledes et deteksjonssignal av denne, mens en senkning av matespenningen ifølge u<*> i et tilsvarende avsnitt av nullkarakteristikken kan ha til følge en sterkere virkning av de formagnetiserings-avhengige karakteristikk-forskyvninger. ;Det skal også bemerkes at en matekilde med totalt hystereseak- ;tig strom-spenningskarakteristikk ifolge fig. 2a i prinsippet kan oppnås med en oscillator - f.eks. en relaksasjonsoscillator eller en ustabil vippekobling, eventuelt omfattende egnede ikke-lineære ledd for påvirkning av de enkelte karakteristikkavsnitt. ;Koblingen ifolge fig. 3 skiller ;fig. 1 hva angår elementene 1,2,3,4,5,6 og 8. I stedet for den ;enkle spenningskilde er det imidlertid anordnet en kilde 14 med en klemmespenning, hvis storrelse er styrbar via en styreinngang 14a. I stedet for den hysteresefrie grenseverdibryter 11 er det anordnet en grenseverdibryter 15 med hysterese-koblingsgrensever-dier Si2 og Si3, svarende til diagrammet for Sa via Si. Disse og andre modifikasjoner som vil bli nærmere omtalt,muliggjdr spesielt optimaliserte deteksjonsoperasjoner. Derved vil den styr-bare spenningskilde i forbindelse med en stromavhengig styrekob-ling og polaritetsomkasteren 6 som nevnt i fig. 1 samt dennes styreanordning 8 overta funksjonen av en matekilde med programmerbar spennings-stromkarakteristikk og automatisk, spesielt stromavhengig omkobling mellom et karakteristikkavsnitt med positiv og et med negativ spenning. Kurveavsnittenes helling og krumming kan i tillegg realiseres med tilsvarende indre motstand av spenningskilden hhv. med ikke lineære koblingselemen-ter, mens man i eksemplet forutsetter en avtrappet sammenset-ning av karakteristikken av avsnitt med hver for seg strom-uavhengig, men programmerbart foranderlig spenningsstorrelse. Det vil være innlysende at en slik funksjonsgenerator som matekilde eventuelt kan realiseres ved en egnet oscillator e.l. ;Dessuten danner den stromavhengige styreanordning koblingens deteksjonsdel, hvor forskjellige deteksjonssignaler kan dannes som funksjon av tidsintervaller av deteksjonsstrommens tidsforlop. ;Med utgangspunkt i de koblingsdeler som svarer til dem som er vist i fig. 1, og den allerede nevnte grenseverdibryter 15 er det ifolge fig. 3 anordnet en logisk kobling, som knytter sammen de binære utgangssignaler fra de to grenseverdibrytere ved logisk- antivalens (eksklusiv-ELLER) og leverer et tilsvarende, tidsintervallavhengig deteksjonssignal ved en utgang 19. Det kan dessuten avgis avvikende, likeledes binære deteksjonssignaler umiddelbart på utgangene 16 og 17. ;Ved koblingsgrenseverdiene Si3 og Si4 er moduleringsområdet for strommen i oppdelt i to avsnitt ved gjennomlop i retning av okende strom og ved koblingsgrenseverdiene Si2 og Sil er den oppdelt i to avsnitt ved gjennomlop i retning av avtagende strom, hvorved hvert avsnitt er tilordnet en binær utgangssig-nalkombinasjon, dvs. et tosiffret binærtall, fra grenseverdibryteren 12,15. Folgelig er utgangene fra disse brytere fort til en logisk kobling 22, som for hver av de nevnte utgangssignalkom-binasjonene omfatter en på inngangssiden parallellkoblet gruppe av OG-porter 22a, 22b, 22c, 22d. I fig. 3 er det til enhver tid bare vist en OG-port for hver gruppe. Når det opptrer en ut-gangssignalkombinasjon, når således strommen i tiltagende eller avtagende ligger i et bestemt avsnitt av modulasjonsområdet, forberedes således til enhver tid en tilordnet gruppe av OG-porter 22a-22d til avgivning av et bekreftende utgangssignal, som også avhenger av ytterligere hver sin inngang 22al, 22bl, 22cl, 22dl. Hvis hver gruppe av OG-porter 22a,22b,22c,22d således omfatter f.eks. tre porter, foreligger det ytterligere innganger 22a2,22b2,22c2,22d2. Alle innganger 22al, 22bl, 22cl, 22dl er sammen koblet til en utgang for en kodifiserer 21, de ytterligere innganger 22a2, 22b2, 22c2 osv. samt 22a3, 22b3 osv. er koblet til en andre, tilordnet utgang for denne kodifiserer, som i sin tur utloses via en analog-digitalomformer 20 med stromsignalet Si. Totalt vil således en tilordnet gruppe av 0Grporter 22a,22b osv. forberedes for hver utgangssignal-kombinasjon Sa,Sb for grenseverdibryterne 12,15, og utloses av kodifisererens 21 utgangsmultiplum med et kodifisert binær-strbmsignal, hvis sifferposisjonstall svarer til utgangstallet av kodifisereren og antallet porter i gruppene 22a,22b osv. Hver av de sistnevnte grupper har videre f.eks. en etterkoblet programmerbar avlesningslagerenhet 23a hhv. 23b hhv. 23c hhv. 23d med tilsvarende inngangsmultiplum for tilhorende, adresse-styrte avlesningskobling (ikke nærmere vist). Utgangene for disse lagerenhet-avlesningskoblinger er via et tilsvarende mul-tiplum av ELLER-porter 24 fort til en digital-analogomformer 25, som i sin tur via inngangen 14a styrer spenningskilden 14. Dermed kan det i prinsippet for hver verdi av deteksjonsstrommen innstilles en valgfri verdi av matespenningen hhv. av EMK i deteksjonsstromkretsen, hvilket skjer automatisk etter en fast-leggbar inndeling - dessuten adskilt for tiltagende og avtagende strom - av strom-modulasjonsområdet i avsnitt med individuell entydig tilordning av spenning og strom og med automatisk, stromavhengig fremkobling mellom funksjonsavsnittene, samt mellom positiv og negativ spenning i stromsluttverdiene. Dermed er det vist en mulighet for en generell spennings-strom-funksjonsgenerator for det sykliske gjennomlop av magnetiseringskarakteristikken, hvorved funksjonsprogrammerings-friheten innenfor stromavsnittene bare begrenses av trinn- hhv. siffertallet av det kvantiserende binærsystem. Enklere og praktiske gjennomfo-ringsmuligheter er gitt ved egnede oscillatorer av i og for seg kjent type, igjen eventuelt i forbindelse med fastsatt indre motstand av kilden og/eller ikke lineære elementer til påvirkning av karakteristikken. ;I det folgende vises den prinsipielle virkemåte under antagelse av sammenligningsvis enkle strbm-spenningskarakteristikker, til hvilkes innstilling mulighetene ifolge koblingen i fig. 3 bare utnyttes delvis, samt med lineært forenklede magnetiseringska-rakteristikker, de sistnevnte dog med metning og hysterese. ;Ved arbeidsmåten ifolge fig. 4a og 4b forutsettes igjen en enkel spennings-stromkarakteristikk med stromkonstante spennings-grener ved +U og -U, samt omkobling mellom disse ved i=i-! hhv. i=i4 i metningsområdene for nullkarakteristikkene med full strek. Ved hjelp av grenseverdibryteren 15 i fig. 3 er det dog innstilt stromgrenseverdier i2 og i^ i nullgjennomgangene (koersitivpunktene) for nullkarakteristikken ifolge fig. 4b. Disse grenseverdier utnyttes ved bruk av deteksjonsstrdm-tidsforlopet ifolge fig. 4c til bestemmelse av ikke formagnetiseringsavhengige tidsintervaller. Dette skjer i form av det binære utgangssignal Sa fra grenseverdibryteren 15 med sine nullgjennomganger ved 13 i den stigende og ved i2 i den nedstigende gren av magnetiseringskarakteristikken, dvs. ved positiv hhv. negativ matespenning u. ;I fig. 4b er det igjen antydet en magnetiseringskarakteristikk, forskjdvet av den formagnetisering som skal registreres og vist med stiplet strek. I fig. 4c ses tilsvarende tidsforlop av i og Sa. Forandringen av pulsforholdene for Sa i de her like delperioder og T2 som folge av formagnetiseringen som skal registreres, fremtrer tydelig. Ved usymmetrisk matespenning - i fig. 4a illustrert ved en storre negativ spenning -U^ - vil::forholdet av delperiodenes varighet (T2 avkortet i forhold til T^) endres som vist i fig. 4d, men ikke pulsforholdet i delperiodene og dermed heller ikke det totale pulsforhold av Sa, dvs. deteksjonssignalets nullpunkt. Denne spenningsuavhengighet av nullpunktet utgjor en spesiell fordel. ;Ved arbeidsmåten som vist i fig. 5a-5c vil det i stromgrensever-diene i2 og i3 ved avtagende hhv. tiltagende strom foretas en reduksjon av matespenningens storrelse. Dermed fås en ekstra ikke-linearitet i tidsforlopet av Sa og i, som antydet i fig. 5c, som imidlertid klart har til folge en forsterket endring av pulsforholdet av Sa i andre delperiode og dermed totalt og av det totale pulsforhold ved en forskyvning av magnetiseringskarakteristikken som svarer til fig. 4b. Dette betyr en hoyere deteksjonsomfintlighet. ;For ovrig endres varigheten av delperiodene i avhengighet av formagnetiseringsendringen ifolge fig. 5c med £\ T, hhv. AVT2';i motsatt retning, slik at forholdet av delperiodene, som er lett å bestemme mellom de motsatt polariserte stromtopper, kan utnyttes som deteksjonssignal. Dette fremkommer uten videre på utgangen 16 for grenseverdibryteren 12 i form av signalet Sb. ;Videre kan pulsforholdene i de enkelte delperioder utnyttes, hvis det binære deteksjonssignal - avvikende fra fig. 4c og 5c - ikke bare omkobles ved mellomstromverdiene i2 og i^, men og-så ved sluttstromverdiene i^ og i^. Eventuelt benyttes en like-retting for utvinning av deteksjonssignalet. Deteksjonssignalet fremkommer f.eks. ved utgangen 19 av den logiske kobling 18 i utforelsen ifolge fig. 3. Som vist i fig. 5c, er de motsatt rettede endringer av delperiode-varigheten for en forskyvning av magnetiseringskarakteristikken ikke helt like store, slik at det gjenstår en endring av den totale periodevarighet, dvs. av frekvensen av det sykliske gjennomlop av magnetiseringskarakteristikken. Denne effekt skyldes endehellingen av magnetiseringskarakteristikkens metningsgrener med henblikk på de midtre karakteristikkgrener og vil folgelig ved de i praksis tilgjen-gelige magnetmaterialer slå mindre ut. ;Foreliggende deteksjonsmetode utmerker seg i prinsippet ved lavere temperaturomfintlighet av nullpunktet og ved lavere temperatur avhengighet av deteksjonsomfintligheten i områdene på begge sider av deteksjonssignalets nullpunkt. Fig. 6 viser måleresul-tatene av pulsforholdet n av Sa ved en fremgangsmåte ifolge fig. 5a til 5c som funksjon av en formagnetiserings-strommagnetisk fluks 0 i magnetkretsen, for et temperaturområde mellom -40°C og +100°C. Som man vil se, er begge nevnte innflytelse i null-punktområdet meget ringe. Derimot viser den sterke temperaturav-hengighet i de i praksis ikke interesserende kantområder A og B at den oppnådde uomfintlighet ikke er betinget av magnetmateria-let, men av koblingen hhv. deteksjonsmetoden. *

Claims (19)

1. Fremgangsmåte for deteksjon av en formagnetisering i en magnetkrets, spesielt for deteksjon av et strømgjennomløp knyttet o til magnetkretsen, hvorved det ved hjelp av et deteksjons-strøm-gjennomløp knyttet til magnetkretsen opprettes en tidsmessig syklisk magnetfluksendring og at det dannes et deteksjonssignal som funksjon av formagnetiseringsavhengige tidsintervaller, karakterisert ved at den sykliske macrnet-fluksendring frembringes ved at nevnte deteksjons-strømgje<p>nom-løp varieres syklisk mellom på forhånd fastlagte verdier med motsatt fortegn.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det til dannelse av deteksjonssignalet angis verdier av samme størrelse og motsatt fortegn av deteksjonsstrømgjennom-løpet.

3. Fremgangsmåte som .angitt i et av foranstående krav, karakterisert ved at deteksjonssignalet dannes som funksjon av tidsintervaller, som i det minste på den ene side er bestemt av opptreden av verdien null av deteksjons-strømgjennomløpet.

4. Fremgangsmåte som angitt i et av foranstående krav, karakterisert ved at deteksjonssignalet dannes som funksjon av tidsintervaller, som i det minste på den ene side er bestemt av opptreden av en forutgitt verdi av deteksjonsstrøm-gjennomløpet og at denne forutgitte verdi svarer til et vendepunkt av magnetfluksens funksjon av deteksjonsstrømgjennomlø<p>et ved en gitt formagnetisering.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av foranstående krav, karakterisert ved at deteksjonssignalet dannes ved; bruk av en magnetkrets med utpreget metning som funksjon av tidsintervaller soiru-i det minste på den ene side bestemmes av opptreden av en fastsatt verdi av deteksjonsstrømgjennomløpet som forfalle verdier som skal registreres av f ormagnetiseringen ligger i et metningsområde av magnetfluksens funksjon av detek-sjonsstrømgjennomløpet.

6. Fremgangsmåte som angitt i et av foranstående krav, karakterisert ved at deteksjonssignalet dannes ved bruk av en magnetkrets med en hysterese-magnetiseringskarakteristikk som funksjon av tidsintervaller, som i det minste på den ene side er bestemt av opptreden av en fastsatt verdi av deteksjonsstrømgjennomløpet og at denne fastsatte verdi av detek-sjonsstrømgjennomløpet svarer til en nullgjennomgang av magnetfluksens funksjon av deteksjonsstrømgjennomløpet ved en gitt formagnetisering.

7. Fremgangsmåte ;som angitt i et av foranstående krav, karakterisert ved at det i avhengighet av oppnåelsen av en fastsatt verdi av deteksjonsstrømgjennomløpet til-veiebringes en endring av magnetfluks-endringshastigheten.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at det skjer en omkasting av fortegn av magnetfluks-endringshastigheten i avhengighet av oppnåelse av sluttverdier med motsatt fortegn av deteksjonsstrømgjennomløpet og at disse sluttverdier for alle verdier av formagnetiseringen som :skal registreres ligger i metningsområder av magnetiseringskarakteristikken .

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at det skjer en endring av magnetfluks-endringshastigheten i avhengighet av en oppnåelse av verdien null av detek-s jonsstrømgjennomløpet.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at det skjer en endring av magnetfluks-endringshastigheten for en magnetkrets med utpreget metning ved en verdi av deteksjonsstrømgjennomløpet, som ved en gitt formagnetisering svarer til et vendepunkt i magnetiseringskarakteristikken.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved 'at det for en magnetkrets med en hysteresemagnetiserings-karakteristikk skjer en endring i magnetfluksendringshastigheten i avhengighet av oppnåelsen.av en verdi av deteksjonsstrømgjennom-løpet som ved en gitt formagnetisering svarer til en nullgjennomgang av magnetiseringskarakteristikken.

12. Fremgangsmåte som i et av foregående krav, karakterisert ved at det foretas en omkobling mellom forskjellige funksjoner av magnetfluks-endringshastigheten i avhengighet av oppnåelsen av fastsatte verdier av deteksjonsstrøm-gj ennomløpet.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 1.1, karakterisert ved at magnetfluksens karakteristikk som funksjon av deteksjonsstrømgjennomløpet gjennomløpes med utgangspunkt i en første, i et metningsområde beliggende grenseverdi av den strømmagnetiske deteksjonsfluks med i det minste tilnærmet konstant magnetfluks-endringshastighet, til en første omkoblingsverdi av deteksjonsstrømgjennomløpet med overgang til en lavere størrelse av magnetfluks-endringshastigheten og deretter til en grenseverdi av deteksjonsstrømgjennomløpet i motsatte metningsområde med overgang til en magnetfluks-endringshastighet med omvendt fortegn samt i tilslutning via en annen omkoblingsverdi av detek-sjonsstrømgjennomløpet med overgang til en større størrelse av magnetfluks-endringshastigheten tilbake til første grenseverdi av deteksjonsstrømgjénnomløpet.

14. Anordning for utførelse av fremgangsmåten som angitt i et av foranstående krav, idet det er anordnet minst en deteksjons-strømkrets (5) knyttet til magnetkretsen (1), samt en matekilde med syklisk strøm-hhv. spenningsforløp karakterisert ved minst en grenseverdibryter (11; 15) koblet til deteksjons-strømkretsen som reagerer på minst en strømgrenseverdi i deteksjons strømkretsen.

15. Anordning som angitt i krav 14, karakterisert ved at grenseverdibryteren (15) reagerer på minst to nullsymmetriske strømgrenseverdier i deteksjons-strømkretsen.

16. Anordning som angitt i krav 14, karakterisert ved at deteksjons-strømkretsen omfatter en strømkilde med en indre motstand som er liten i forhold til den ytre motstand for denne strømkrets.

17. Anordning som angitt i krav 14, karakterisert ved at det etter grenseverdibryteren (11) er anordnet en tidsintervalldetektor (13) .

18. Anordning som angitt i krav 14, karakterisert ved at grenseverdibryteren har binært, nullsymmetrisk utgangssignal .

19. Anordning som angitt i krav 17, karakterisert ved at tidsintervall-detektoren (13) omfatter et lavpassfilter.