DE2415080C3 - Schaltungsanordnung für einen Hallgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für einen Hallgenerator, der eine Hallspannung in Abhängigkeit von einer magnetischen Feldstärke und einem Steuerstrom erzeugt, bei der als Steuerstrom ein pulsierender Gleichstrom verwendet ist.

Die Hallspannung eines Hallgenerators ist dem Produkt aus der magnetischen Feldstärke und dem Steuerstrom proportional. Der maximal mögliche Steuerstrom ist durch die Grenzbelastbarkeit des Hallgenerators festgelegt. Bei einer Speisung von Hallgeneratoren mit Gleichstrom können nur relativ kleine Steuerströme verwendet werden. Es entsteht nur eine kleine Hallspannung, die entsprechend hoch verstärkt werden muß. Dadurch wird die Störsicherheit beeinträchtigt.

Bei der eingangs genannten, aus der CH-PS 4 89 954 bekannten Schaltungsanordnung wird eine wesentlich höhere Hallspannung durch Verwendung eines pulsierenden Steuerstromes erhalten. Der Steuerstrom kann ein Vielfaches des Nennsteuerstromes betragen, sofern die Impulsdauer entsprechend kurz ist. Bei der bekannten Schaltungsanordnung ist nachteilig, daß die erzeugte Hallspannung ebenfalls einen pulsförmigen Verlauf aufweist. Dies wirkt sich insbesondere dann störend aus, wenn der Ha'lgenerator als Signalgeber in einem Näherungsschalter oder in einem Winkelschrittgeber eingesetzt wird. Anstelle eines einzigen Hallspannungsimpulses, wie er bei der Verwendung von Gleichstrom als Steuerstrom auftreten würde, erscheinen bei der Verwendung von pulsierendem Gleichstrom als Steuerstrom eine ganze Anzahl von Hallspannungsimpulsen. Die dem Hallgen ;rator nachgeordnete ⁶S Auswerteschaltung, beispielsweise eine Zählschaltung, wird daher ein fehlerhaftes Ergebnis liefern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für einen mit pulsierendem Gleichstrom als Steuerstrom angesteuerten Hallgenerator anzugeben, deren Ausgangsspannung in etwa den gleichen zeitlichen Verlauf aufweist, wie bei einem mit Gleichstrom als Steuerstrom gespeisten Hallgenerator.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erzeugte Hallspannung ein Schwellwertglied beaufschlagt, dessen Ausgangssignal einer wiedertriggerbaren Zeitstufe mit Abfallverzögerung zugeführt ist. Die Abfallverzögerung der Zeitstufe entspricht etwa der Pausendauer des pulsierenden Speisestromes.

Bei der erfindüngsgemäßen Schaltungsanordnung werden die von einem mit pulsierendem Gleichstrom gespeisten Hallgenerator erzeugten Hallspannungsimpulse zunächst einem Schwellwertglied zugeführt. Durch eine entsprechende Wahl des Schwellwertes kann sichergestellt werden, daß Einschwingvorgänge und eingestreute Störungen unterdrückt werden. Die Ausgangsimpulse des Schwellwertgliedes werden in einer wiedertriggerbaren Zeitstufe mit Abfallverzögerung in ein Dauersignal umgesetzt. Das Ausgangssignal der wiedertriggerbaren Zeitstufe bleibt so lange bestehen, wie an ihrem Eingang Impulse vom Sch'.vellwertglied erscheinen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. I ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordung für einen Hallgenerator,

Fig. 2 eine Schaltungsanordung, bei der ein Hallgenerator mit pulsierendem Gleichstrom mit trapezförmigem Verlauf gespeist ist,

Fig.3 einige wesentliche Signalverläufe in der Schaltung der F i g. 2,

Fig.4 eine Schaltungsanordung, bei der ein Hallgenerator mit pulsierendem Gleichstrom von rechteckförmigem Verlauf gespeist ist,

Fig. 5 einige wesentliche Signalverläufe in der Schaltung der F i g. 4.

Fig. 1 zeigt einen Hallgenerator 1 mit den Eingangsklemmen 2, 3 für den Speisestrom is und den Ausgangsklemmen 4, 5 für die Hallspannung u_H. Der Speisestrom is wird von einem Taktgenerator TG erzeugt. Die Hallspannungsimpulse beaufschlagen ein Schwellwertglied 6, dessen Ausgangssignal in einer wiedertriggerbaren Zeitstufe 7 mit Abfallverzögerung in ein Dauersignal U₈ umgeformt und an der Ausgangsklemme 8 abgegeben wird.

In der Schaltung der Fig.2 ist zur Stromversorgung des Hallgenerators 1 ein Taktgenerator 10 vorgesehen, dessen Ausgangsspannung einen trapezförmigen Verlauf aufweist. Die Versorgungsspannung (PM) des Taktgenerators 10 wird über einer Zenerdiode η 1 zur Spannungsstabilisierung abgegriffen. Der Taktgenerator 10 kann beispielsweise mit einer Frequenz von 100 kHz betrieben werden und eine Pulszeit von 1 /isec und eine Pausenzeit von ca. 9 ,«.see aufweisen. Dem Taktgenerator 10 ist eine Stromstabilisierungsschaltung mit den Transistoren Ti und T2 nachgeschaltet. Wenn der Ausgang des Taktgenerators 10 ein Signal in bezug auf das Potential P führt, so fließt über die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren 71, 72 der gewünschte Speisestrom für den Hallgenerator 1. Wenn am Ausgang des Taktgenerators 10 kein Signal oder nur eine sehr kleine Spannung in bezug auf das Potential P

If

erscheint, so fließt kein Speisestrom is. Der Speisestrom is(F i g. 3a) ist weitgehend unabhängig vom Innenwiderstand des Hallgenerators 1.

Wird der Haligenerator 1 von einem Magnetfeld mit der magnetischen Feldstärke Ä(^cig. 3b) beaufschlagt, so entsteht eine Hallspannung u_H. deren Amplitude von der magnetischen Feldstärke und vom Steuerstrom abhängt. Die entstehende Hallspannung uh (Fig.3c) pulsiert im gleichen Rhythmus wie der Steuerstrom is.

Die an den Ausgangsklemmen 4 jnd 5 des Hallgenerators 1 entstehende Hallspannung un wird einem Verstärker 11 zugeführt, der als Kippverstärker beschaltet ist. Sein Kippspannungs-Schwellwert us ist vom hallseitigen Innenwiderstand des Hallgenerators 1, vom Widerstand R 1 und vom Widerstand R 2 abhängig. Durch diese Abhängigkeit entsteht eine Mitführung des Kippspannungs-Schwellwertes U₅ über die Temperatur, da die Empfindlichkeit und der Innenwiderstand von Hallgeneratoren einen gleichsinnigen Temperaturgang haben. Der Kippverstärker 11 gibt an seinem Ausgang nur dann Impulse U₇ (Fig.3d) ab, wenn die Hallspannung Un den eingestellten Kippspannungs-Schwellwert Us überschreitet. Dann wird der Transistor Γ3 angesteuert, der das Ausgangssignal des Kippverstärkers 11 verstärkt. Der Transistor T3 wird von der Schwellwertdiode /?2 gegen zu hohe Sperrspannungen an seiner Basis geschützt.

Vom Transistor 7"3 wird eine wiedertriggerbare Zeitst.ufe 7 angesteuert, die ihre Versorgungsspannung von der Zwischenstabilisierung mit der Zenordiode η 3, ^o dem Widerstand R 3 und dem Kondensator Cl erhält. Ihr Ausgang führt so lange ein Signal U₈ (Fig.3e), wie aufeinanderfolgende Hallspannungsimpulse durch das anstehende Magnetfeld erzeugt werden, deren Amplitude den Kippspannungs-Schwellwert us übersteigen. Die Abfallverzögerung der Zeitstufe 7 entspricht etwa der Pausendauer des pulsierenden Speisestromes /y. Die Gesamtdauer des Signals t/₈ wird daher noch um maximal eine Pausendauer verlängert, wenn die Hallspannungsimpulse ausbleiben. Der hierdurch entstehende Fehler kann jedoch bei hoher Impulsfrequenz vernachlässigt werden.

Verwendet man anstelle eines pulsierenden Speisestromes mit trapezförmigem Verlauf einen pulsierenden Speisestrom mit rechteckförmigem Verlauf, so treten bei den steilen Schaltflanken Einschwingvorgänge am Hallgenerator auf, die eine relativ hohe Hallspannu.ig vortäuschen. F i g. 4 zeigt eine Schaltungsanordung, bei der diese Hallspannungsspitzen ausgeblendet werden.

Ein Taktgenerator 12 erzeugt einen Speisestrom is' (Fig. 5a) mit rechteckförmigen Pulsen mit steilen Schaltflanken. Wenn ein Magnetfeld B (Fig. 5b) den Hallgenerator 1 beaufschlagt, so entsteht an den Klemmen 4 und 5 eine Hallspannung uh (Fig. 5c) mit impulsförmigem Verlauf. Die Hallspannungsimpulse weisen an den Schaltflanken des Speisestromes Einschwingvorgänge mit relativ hohen Spannungsspitzen auf. Die Hallspannung Uh wird daher nicht ständig ausgewertet, sondern nur während kurzer Abfrageintervalle F(F i g. 5d) innerhalb der Pulse im eingeschwungenen Zustand der Hallspannung.

Die Hallspannung wird einem gegengekoppelten Verstärker 13 mit relativ kfeinem Verstärkungsfaktor zugeführt, der die Hallspannung auf Massepotential N bezieht. Das Aufragesignal /-"wird von den Zeitstufen 14 und 15 gebildet und steuert einen Feldeffekttransistor 16 als elektronischen Schalter an. Die Zeitstufe 14 weist eine Ansprechverzögerung i_!4 auf, die etwa der Dauer des Einschwingvorganges der Hallspannung bei der Einschaltflanke des pulsierenden Speisestromes entspricht. Die Zeitstufe 15 — beispielsweise eine monostabile Kippstufe — erzeugt Impulse mit einer vorbestimmten Impulsdauer /15. Die Impulsdauer ist so gewählt, daß der Abfrageimpuls F(Fig. 5d) bereits beendet ist, wenn der Einschwingvorgang der Hallspannung bei der Ausschaltflanke des Speisestromes beginnt. Auf diese Weise werden die Spannungsspitzen bei den genannten Einschwingvorgängen ausgeblendet und können nicht zu falscher Signalgabe führen.

Der Feldeffekttransistor 16 sperrt bei den Abfrageimpulsen F. Der Kippverstärker 17 als Schwellwertglied erhält nur dann ein Eingangssignal. Das Ausgangssignal £/i7 (Fig. 5e) des Kippverstärkers 17 wird in einer wiedertriggerbaren Zeitstufe 7 mit Abfallverzögerung wiederum in ein auswertbares Dauersignal U₈ (Fig.5f) umgesetzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Palentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für einen Hallgenerator, der eine Hallspannung in Abhängigkeit von einer magnetischen Feldstärke und einem Steuerstrom erzeugt, bei der als Steuerstrom ein pulsierender Gleichstrom verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Hallspannung (un) ein Schwellwertglied (6, 11, 17) beaufschlagt, dessen Ausgangssignal einer wiedertriggerbaren Zeitstufe (7) mit Abfallverzögerung zugeführt ist.

2.Schaltungsanordnung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch einen Kippverstärker (11) als Schwel! wertglied (F i g. 2). «5

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Steuerstrom verwendete pulsierende Gleichstrom einen trapezförmigen Verlauf hat (F ig. 3).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Steuerstrom verwendete pulsierende Gleichstrom einen rechteckförmigen Verlauf hat (F ig. 5a).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein elektronisches Schaltglied (16), das dem Schwellwertglied (17) die Hallspannung in Abfrageintervallen (F) während der Pulse des Steuerstromes im eingeschwungenen Zustand der Hallspannung zuführt (F i g. 4).

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