DE1245154B - Schaltungsanordnung fuer Hallgeneratoren - Google Patents

Schaltungsanordnung fuer Hallgeneratoren

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DE1245154B
DE1245154B DE1956S0047826 DES0047826A DE1245154B DE 1245154 B DE1245154 B DE 1245154B DE 1956S0047826 DE1956S0047826 DE 1956S0047826 DE S0047826 A DES0047826 A DE S0047826A DE 1245154 B DE1245154 B DE 1245154B
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DE
Germany
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hall
voltage
proportional
current
coil
Prior art date
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Application number
DE1956S0047826
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English (en)
Inventor
Dr Walter Hartel
Dr Friedrich Kuhrt
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06GANALOGUE COMPUTERS
    • G06G7/00Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
    • G06G7/12Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
    • G06G7/18Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for integration or differentiation; for forming integrals
    • G06G7/182Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for integration or differentiation; for forming integrals using magnetic elements

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Description

  • Schaltungsanordnung für Hallgeneratoren Im Hauptpatent ist eine Schaltungsanordnung für Hallgeneratoren beschrieben, bei denen die von einem Hallgenerator erzeugte Hallspannung durch Rückkopplung im Sinne einer Verstärkung der Felderregung vergrößert wird. Zu diesem Zweck ist an einem Hallgenerator ein weiteres Hallelektrodenpaar vorgesehen, das entweder an dem schon vorhandenen Haugenerator parallel zu dessen Hallelektrodenpaar angebracht ist oder aber für sich an einem zweiten Hallgenerator, der vom Steuerstrom (is) in Reihe zu dem schon vorhandenen Hallgenerator durchflossen wird. Dieses zusätzliche Hallelektrodenpaar ist an eine die Felderregung verstärkende zusätzliche Feldspule angeschlossen.
  • Diese Schaltungsanordnung für Hallgeneratoren eignet sich gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung als Integrationsglied, insbesondere für magnetische und elektrische Regelkreise, indem die zusätzliche Feldspule und der Steuerstrom (1s) so dimensioniert sind, daß die kritische Mitkopplung gerade noch unterschritten ist, und indem die zu integrierende Eingangsgröße als elektrische Größe (Strom, Spannung) der das magnetische Feld des Hallgenerators erzeugenden Spule zugeführt und deren Integral über die Zeit als Spannung von den Hallelektroden abnehmbar ist.
  • An Hand der in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele sei die Erfindung näher erläutert.
  • Die F i g. 1 zeigt eine Anordnung, die derjenigen der F i g. 1 des Hauptpatentes entspricht und in der wie beim Hauptpatent der Hallgenerator mit 1, die das Magnetfeld erzeugende Spule mit 2 und die zusätzliche, von der Hallspannung gespeiste Feldwicklung mit 3 bezeichnet ist. Wird durch den Hallgenerator ein konstanter Steuerstrom is geführt und der Feldwicklung 2 die zu integrierende von der Zeit t abhängige Größe, beispielsweise ein Strom von der Funktion ü (t), zugeführt, so gilt für den Hallstrom ih dann die Differentialgleichung: In dieser Gleichung bedeutet ih = Strom im Haukreis, Rih = hallseitiger Innenwiderstand des Hallgenerators, R", = Widerstand der Rückkopplungswicklung, d = Luftspalthöhe, Eco = Induktionskonstante, w = Windungszahl der Rückkopplungswicklung, q = Wickelquerschnitt, Rh = Hallkonstante des Halbleitermaterials, i, = Steuerstrom durch den Haugenerator, a = Dicke der aktiven Halbleiterschicht, n = Windungszahl der Steuerwicklung (2), il = Strom in der Steuerwicklung (2). Wird der Steuerstrom i. so gewählt, daß wird, so ergibt sich als Lösung mit il (0) = 0. In dem Integrationsergebnis ist ein Proportionalglied enthalten, welches für nicht zu hohe Frequenzen gegenüber dem ersten Glied vernachlässigt werden kann. Darüber hinaus kann aber auch der beschriebene Integrator zur zeitlichen Integration von Impulsen verwendet werden, da zu Anfang und Ende eines Impulses der Strom il (t) = 0 ist und somit in diesem Fall das Proportionalglied entfällt.
  • Andererseits ist es auch möglich, das Proportionalglied durch die zu integrierende Größe il (t) selbst zu kompensieren. Zwei Ausführungsbeispiele für eine derartige Kompensation zeigen die F i g. 2 und 3.
  • In F i g. 2 ist einerseits die das magnetische Feld erzeugende Spule 2 und die zusätzliche Feldspule 3 sowie andererseits eine der Hallspannung und eine der zu integrierenden Eingangsgröße proportionale Spannung galvanisch miteinander gekoppelt und die Differenz der der Hallspannung und der der Eingangsgröße proportionalen Spannung dem Integrationsergebnis proportional. Die zu integrierende Größe wird als Spannung u1 (t) der Feldwicklung 2 zugeführt. An einem in Richtung zur Feldwicklung 2 geschalteten Widerstand 5 fällt eine der Eingangsspannung u1 (t) proportionale Spannung ab. In den Hallstromkreis ist ein Widerstand 6 geschaltet, an dem eine der Hallspannung proportionale Spannung abfällt. Die an den Widerständen 5 und 6 abfallenden Spannungen sind gegeneinandergeschaltet, so daß an den Ausgangsklemmen A eine Spannung abnehmbar ist. In dieser Gleichung bedeutet B = magnetische Induktion im Luftspalt, Ra, = Widerstand der Rückkopplungswicklung, Rih, = hallseitiger Innenwiderstand des Haugenerators, w = Windungszahl der Rückkopplungswicklung, q = Wickelquerschnitt, ,uo = Induktionskonstante, Rh, = Hallkonstante des Halbleitermaterials, 1s = Steuerstrom durch den Hallgenerator, a = Dicke der aktiven Halbleiterschicht, d = Luftspalthöhe, ii, = Strom im Hallkreis, n = Windungszahl der Steuerwicklung, il = Strom in der Steuerwicklung.
  • Für den kritischen Rückkopplungsfall gilt wegen In dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 wird der Hallstrom und ein der zu integrierenden Größe proportionaler Strom induktiv addiert, beispielsweise über einen Magnetverstärker 9, dessen Ausgangsgröße dem Integrationsergebnis proportional ist. In diesem Fall ist die zu integrierende Größe als Strom il (t) wiederum der Spule 2 zugeführt. In den Stromkreis ist eine Steuerwicklung 7 des Magnetverstärkers 9 geschaltet. Eine andere Steuerwicklung 8 des Magnetverstärkers 9 liegt im Hallstromkreis. Die beiden Steuerwicklungen 7 und 8 sind derart geschaltet, daß das unerwünschte Proportionalglied in dem Integrationsergebnis nicht mehr auftritt.
  • Eine besonders einfache Lösung zur Vermeidung des unerwünschten Proportionalgliedes zeigt die F i g. 4, in welcher - wie in F i g. 2 des Hauptpatentes - zwei Hallgeneratoren 11, 12 in dem Magnetfeld angeordnet sind, von denen der eine, 11, zur Speisung der zusätzlichen Feldwicklung dient und an dem anderen, 12, das Integrationsergebnis abnehmbar ist. Auch hier wird die zu integrierende Größe als Strom il (t) der Feldwicklung 2 zugeführt. Beide Hallgeneratoren liegen in Reihe in dem konstanten Steuerstromkreis 1s. Da das störende Proportionalglied bei den Anordnungen nach den F i g. 1 bis 3 durch die induktive Kopplung der beiden Feldspulen 2, 3 im Integrationsergebnis auftrat, wird es bei dieser Anordnung vermieden, da in dem Stromkreis der anzeigenden Hallspannung des Hallgenerators 12 keine induktiv beeinflußte Feldwicklung angeordnet ist. In diesem Falle gilt die Gleichung Man erhält also an dem Hallgenerator 12 eine Hallspannung Der gleiche Effekt ist auch zu erreichen, wenn entsprechend Fig. 3 des Hauptpatentes ein Hallgenerator verwendet wird, der mit zwei Hallelektrodenpaaren versehen ist, von denen das eine an die zusätzliche Feldspule angeschlossen ist und das andere zur Anzeige dient.
  • Durch die Erfindung ist eine Integrationseinrichtung mit Hallgeneratoren geschaffen worden, die sich gegenüber anderen Integrationseinrichtungen durch besondere Einfachheit und Störunanfälligkeit auszeichnet. So kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung auf Grund seiner Niederohmigkeit ohne Verstärker über eine längere Zeit integriert werden. Sie ist sowohl in der Technik der Rechenmaschinen als auch für magnetische und elektronische Regelkreise als Integral wirkendes Regelglied zu verwenden.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung für Haugeneratoren, bei denen die von einem Hallgenerator erzeugte Hallspannung durch Rückkopplung im Sinne einer Verstärkung der Felderregung vergrößert wird und zusätzlich ein weiteres Hallelektrodenpaar vorgesehen ist, das an eine die Felderregung verstärkende zusätzliche Feldspule angeschlossen ist, nach Hauptpatent 1062 812, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h die Verwendung als Integrationsglied, insbesondere für magnetische und elektrische Regelkreise, indem die zusätzliche Feldspule (3) und der Steuerstrom (is) so dimensioniert sind, daß die kritische Mitkopplung gerade noch unterschritten ist, und indem die zu integrierende Eingangsgröße als elektrische Größe (Strom, Spannung) der das magnetische Feld des Haugenerators erzeugenden Spule (2) zugeführt und deren Integral über die Zeit als Spannung von den Hallelektroden abnehmbar ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die das magnetische Feld erzeugende Spule (2) und die zusätzliche Feldspule (3) sowie andererseits eine der Hauspannung und eine der zu integrierenden Eingangsgröße proportionale Spannung galvanisch addiert sind und die Differenz der der Hallspannung und der der Eingangsgröße proportionalen Spannung dem Integrationsergebnis proportional ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hallstrom und ein der zu integrierenden Größe proportionaler Strom induktiv, beispielsweise über einen Magnetverstärker addiert werden und die Ausgangsgröße des Magnetverstärkers dem Integrationsergebnis proportional ist.
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