DE2854043C3 - Wandler - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wandler und insbesondere auf einen Wandler jener Art, bei dem ein
Spulenkörper mit einer darauf aufgewickelten Hauptspule zwischen einem Polstück und einer Scheibe
beweglich gelagert ist und bei dem der die Hauptspule durchfließende Strom in eine Bewegung des Spulenkörpers
umgesetzt werden kann oder umgekehrt.
Allgemein ist bekannt, daß bei einem Lautsprechersystem
die harmonische Verzerrung in den unteren Frequenzen aus der Nichtlinearität des Umfeldes, von
einem Armkreuz oder einem ähnlichen Bauteil in dem mechanischen System herrührt, wogegen die harmoni-Svhe
Verzerrung in den höheren Frequenzen durch die BAVerzerrung und die Stromverzerrung bedingt ist. Zur
Ausschaltung der letztgenannten Verzerrung, also der durch die BAVerzerrung und die Stromverzerrung
bedingten, sind Lösungsversuche verschiedener Art bekannt geworden, darunter die folgenden typischen
Maßnahmen:
(1) Für ein nahe dem durch das Polstück und die Scheibe gebildeten Luftspalt anzuordnendes Teil
wird ein Material mit geringer Hysterese gewählt und so kann beispielsweise ein geschichteter Kern
vorgesehen sein. Hierdurch wird die Nichtlinearität der Schi/ingspulimpedanz verbessert und die
Stromverzerrung verringert.
(2) Das Polstück ist mit einem Kupferzylinder abgedeckt, um den von der Schwingspille erzeugten
Magnetfluß unwirksam zu machen.
(3) Ein ICupferring oder ein ähnliches Teil wird so
angeordnet, daß der Magnetfluß des Magnetkreises durch den Ring verläuft, damit der von der
Schwingspule erzeugte Magnetfluß ausgeschaltet wird.
Bei diesen beispielhaft angeführten herkömmlichen Maßnahmen, mit denen der harmonischen Verzerrung
entgegengewirkt werden sollte, handelt es sich indes sozusagen um passive Maßnahmen, deren Wirksamkeit 2r>
in der Ausschaltung der Verzerrung Grenzen gesetzt sind durch die Größe der Leitfähigkeit und d<=r
Hysterese des Materials und die insoweit nachteilig sind, als die Ausschaltung der harmonischen Verzerrung
nicht nach Wunsch erzielt werden kann. Im Blick auf die jo herkömmlichen Geschwindigkeitssensoren oder
Schnellefühler mit Schwingspule ist festzustellen, daL diese eine Antriebsanordnung aufweisen, die ähnlich
wie die Antriebsanordnung eines elektrodynamischen Lautsprechers aus einem Magnetkreis, einer schnei- ιϊ
leempfindlichen Spule und einem Armkreuz besteht, und daß sie daher eine ähnliche harmonische Verzerrung
zeigen, wie sie beim elektrodynamischen Lautsprecher auftritt. Die beim Schnellefühler mit Schwingspule
auftretende harmonische Verzerrung ist hauptsächlich 4»
eine Folge des Umsta.ides, daß sich die Magnetflußdichte über der schnelleempfindlichen Spule, die der
Schwingspule des Lautsprechers entspricht, bei den Bewegungen der schnelleempfindlichen Spule ändert.
Zur Vermeidung dieser Änderung in der Magnetfluß- αϊ
dichte bedarf es einer Maßregel wie etwa einer Erhöhung der Breite der schnelleempfindlichen Spule
oder einer Ausbildung der Scheibe mit einer die Breite der Spule überschreitenden Stärke, was den weiteren
Nachteil mit sich bringt, daß der Magnet größer ausgelegt werden muß, und in Verbindung damit, daß
Größe und Gewicht des Fühlers selbst erhöht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Wandler der in Frage stehenden Art die auftretenden
Verzerrungen durch schaltungstechnische Maßnahmen in weiten Grenzen zu beseitigen und in ihrer
Auswirkung steuern zu können, wobei Größe und Gewicht des Wandlers klein gehalten werden sollen.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im ersten Anspruch angegebenen Merkmale gelöst.
Die Erfindung sieht die Beseitigung der genannten Mängel im Stand der Technik vor durch Schaffung eines
Wandlers mit einer durch aktive elektrische Regelung erhöhten Linearität, wobei der Wandler bei Verwendung
als elektrodynamischer Lautsprecher zur Minderung der in Verbindung mit der Antriebsanordnung
auftretenden harmonischen Verzerrung geeignet ist und bei Verwendung als Schnellefühler mit Schwingspule
zur Verringerung der Verzerrung in der Schneiledemodulation.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
und der Zeichnung, auf die bezüglich aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen
wird. Es zeigt
F i g. 1 eine teilgeschnittene schematische Darstellung einer Ausführüngsform der Erfindung in der Anwendung
auf einen elektrodynamischen Lautsprecher,
F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines Spulensatzes, der zur Erläuterung der Funktionsweise der in
F i g. 1 gezeigten Ausführungsform dienen kann,
F i g. 3 eine Schnittansicht eines Teils einer Hauptspule in dem Spulensatz der F i g. 2,
F i g. 4 eine Teilschnittansicht zur Darstellung der Anordnung magnetflußempfindlicher Spulen,
Fig. 5 eine Teilschnittansicht zur Darstellung einer
anderen Anordnung der magnetflußempfindlichen Spulen,
Fig.6 eine Schnittansicht zur Darstellung einer weiteren Anordnung der magnetflußempfindlichen
Spulen,
F i g. 7 ein Schaltschema der magnetflußempfindlichen Spulen, die zum Entnehmen der Differenzspannung
geschaltet sind,
F i g. 8A, 8B, SC und 9 Schnittansichten zur Darstellung unterschiedlicher Anordnungsmöglichkeiten einer
Rückkopplungsspuk·,
Fig. 10 eine teilgeschnittene schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung in
der Anwendung auf einen Geschwindigkeitssensor oder Schnellefühler mit Schwingspule,
F i g. 11 eine perspektivische Ansicht eines Spulensatzes,
der zur Erläuterung der Funktionsweise der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform dienen kann,
Fig. 12 eine Schnittansicht eines Teils einer Hauptspule
in dem Spulensatz der Fig. 11,
Fig. 13 bis 15 in Schnittdarstellung gehaltene Teilansichten zur Darstellung verschiedener Abänderungsmöglichkeiten
der Ausführungsform der Fig. 10, und
Fig. 16 eine teilgeschnittene schematische Darstellung
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Zur detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsforrnen der Erfindung sei zunächst aui
F i g. 1 Bezug genommen, in der ein elektrodynamischer Lautsprecher als Anwendungsmöglichkeit der Erfindung
gezeigt ist, umfassend ein Polstuck 1, einen Magneten 2, eine Scheibe 3, einen Schwingspulenkern
oder Schwingspulenkörper 4, der in den Luftspalt zwischen dem Polstück 1 und der Scheibe 3 eingeführt
ist, eine auf den Schwingspulenkörper 4 aufgewickelte Schwingspule 5, die als Hauptspule fungiert, eine obere
magnetflußempfindliche Spule 6, eine untere magnetflußempfindliche
Spule 7, einen Verstärker 8 mit Integralfunktion, eine Rückkopplungsspule 9 und eine
mit dem Schwingspulenkörper 4 verbundene Membran 10.
Es sei als erstes eine qualitative Funktionsbeschreibung der Ausführungsform der Fig. 1 gegeben. Wenn
die Schwingspule 5 von einem Strom / durchflossen wird, so wird sie zwischen dem Polstück 1 und der
Scheibe 3 in der Achsrichtung ausgelenkt, d. h. in der Betrachtungsrichtung der F i g. 1 in senkrechter Richtung,
wodurch eine Bewegung der mit dem Schwingspulenkörper verbundenen Membran 10 hervorgerufen
wird. Die obere magnetflußempfindliche Spule 6 und die
untere magnetflußempfindliche Spule 7 sprechen dann auf den Magnetfluß über das obere bzw. das untere
Ende der Schwingspule 5 an und die so hervorgerufenen elektromotorischen Kräfte oder die durch diese
induzierten Ausgangsströme erscheinen am positiven bzw. negativen Eingangsanschluß des Verstärkers 8.
Der Verstärker S verstärkt die Differenz zwischen den Eingangsspannimgen oder den Eingangsströmen und
liefert einen Ausgang, der seinerseits auf die Rückkopplungsspule 9 gegeben wird. Geht man davon aus, daß der
Verstärkungsgrad des Verstärkers 8 hinlänglich hoch ist, so kann der Rückkopplungsspule 9 aus dem Verstärker
8 ein Strom zugehen, der die Differenz zwischen den hervorgerufenen elektromotorischen Kräften oder den
hierdurch induzierten Ausgangsströmen der oberen magnetflußempfindlichen Spule 6 und der unteren
magnetflußempfindlichen Spule 7 aufhebt, und infolgedessen kommt es zu einer Regelung in dem Sinne, daß
der Gesamtmagnetfluß über der Schwingspule 5 konstant wird. Eine auf die Schwingspule 5 einwirkende
Kraft f, die auf der Wechselwirkung zwischen Strom und Magnetfeld beruht, ist gegeben durch
F=BII
worin ßdie mittlere Flußdichte über der Schwingspule 5 bezeichnet und /die Läjige der Schwingspule 5. Da die
mittlere Flußdichte B im Zuge des erwähnten Regelvorgangs konstantgehalten wird, ist die Kraft /
dem Strom /genau proportional.
Die Funktionsweise wurde vorstehend qualitativ umrissen. Als nächstes soll nun anhand der F i g. 2 und 3
eine streng operationale Beschreibung gegeben werden. In Fig. 2 ist der aus der Schwingspule 5, der oberen
magnetflußempfindlichen Spule 6 und der unteren magnetflußempfindlichen Spule 7 der Ausführungsform
der Fig. 1 bestehende Spulensatz in seinem räumlichen Aufbau gezeigt In dieser Figur bezeichnet ds ein
Flächenelement einer Fläche S, auf welche die Schwingspule 5 aufgewickelt ist, während / einen die
Schwingspule 5 durchfließenden Strom bezeichnet, dessen Flußrichtung durch einen Pfeil angegeben ist.
Eine »Wicklung /« stellt eine /-te Windung der Schwingspule dar und ein Vektor / bezeichnet eine
Stromdichte, die gleichmäßig über den Querschnitt der Schwingspule 5 verteilt ist. Mit dem Symbol dli ist ein
vektorielles Streckenelement der »Wicklung /« bezeichnet, mit dem Symbol ds, ein vektorielles Flächenelement
einer oberen Endfläche s> der Schwingspule, mit dem Symbol ds? ein vektorielles Flächenelement einer
unteren Endfläche s? der Schwingspule, mit dem Symbol
5 ein normaler Einheitsvektor der Fläche 5, auf welche die Schwingspule 5 aufgewickelt ist mit dem Symbol η
ein axiaier Einheitsvektor der Schwingspulc 5 und mit
dem Symbol k ein tangentialer Einheitsvektor der Schwingspulenwicklung, deren Vorwärtsrichtung als
Flußrichtung des Stroms / angegeben ist Die obere magnetflußempfindliche Spule 6 und die untere
magnetflußempfindliche Spule 7, die am oberen bzw. am unteren Ende der Schwingspule 5 angeordnet sind, sind
in der durch den jeweiligen Pfeil g bezeichneten Richtung gewickelt und haben die gleiche Windungszahl.
Der allgemeine Charakter der Erörterung wird von dieser Annahme in keiner Weise berührt Die
betreffenden Spannungen eund e'über der oberen bzw.
unteren magnetflußempfindlichen Spule 6 und 7 werden an den Anschlüssen 6a und 7a gegen den betreffenden
der Anschlüsse 6b und 7b gemessen. Ein Vektor B
bezeichnet die Flußdichte in der Schwingspule.
In Fig. 3 ist eine im Ausschnitt dargestellte Schnittansicht der Schwingspule 5 gezeigt, wobei Höhe
und Breite der Schwingspule 5 mit h und d bezeichnet sind. Es wird hierbei eine rechteckige Querschniltsform
zugrundegelegt, doch bleibt der allgemeine Charakter der Erörterung hiervon unberührt.
Ein Vektor F, eine auf die Schwingspule 5 einwirkende Kraft darstellend, ist auszudrücken in der
allgemeinen Form eines Volumintegrals des Produkts einer Stromdichte / und einer Flußdichte B an einer
Stelle des Stromflusses und ist auszuschreiben als
F = j [J χ ß)dr
worin dvein Volumelement bezeichnet. Aufgrund der
Annahme, daß der Strom den Spulenquerschnitt gleichmäßig durchfließt, kann das Volumintegral für
einen von der Schwingspulwicklung eingenommenen Raum errechnet werden. Das Volumelement dvist
dr = /1 · ds
und die Gleichung (1) nimmt die Form
F=ZiJ(Jx B)ds
F=ZiJ(Jx B)ds
(2)
an. Die Richtung der Stromdichte / ist gleich der des Vektors kund aus der Gleichung(3) erhält man daher
F = h- J J(A- χ B)ds
(4)
wobei /=1/1·
Der unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläuterte Regelvorgang,
der zum Kompensieren der Differenz zwischen den elektromotorischen Kräften e und e' der
oberen und der unteren magnetflußempfindlichen Spule 6 bzw. 7 dient, kann wie folgt in mathemalischer Form
ausgedrückt werden. Nach dem Faradayschen Gesetz sind zunächst die elektromotorischen Kräfte e und e'
anzusetzen mit
d^
dr
dr
wobei in der zweiten Formel ein Minuszeichen erscheint, weil die Richtungen der Vektoren s\ und 52
einander entgegengesetzt sind. Da die in Verbindung mit F i g. 1 erläuterte Regelung zum Ausgleichen der
Differenz zwischen e und e' dient, werden die beiden
Formeln (5) kombiniert, wodurch mar.
5- [ J B ■ ds, + j B ■ Os2] = 0
erhält.
Es sei bemerkt daß die Flußdichte B keine Quelle hat und daß mithin das Flächenintegral der Flußdichte B
entlang einer geschlossenen Fläche stets Null ist. Hierauf aufbauend ist festzustellen, daß ein Flächenintegral
der Flußdichte B entlang einer durch si s? und 5
gebildeten geschlossenen Fläche
jß· (ds,) + ds, + ds) = 0
ist worin ds=s · ds.
ist worin ds=s · ds.
Durch Kombination von Gleichung (7) mit Gleichung (6) erhält man
di
Jß-ds =
was wiederum durch Integration ausgefühi
wodurch man
wodurch man
J B ■ as = Φ
erhält. Gleichung (9) entspricht einem mathemalischen
Ausdruck für den Regelvorgang, wie er anhand der Fig. 1 erläutert wurde, und zeigt, daß der Gesamtfluß
über der Fläche S, auf welche die Schwingspule aufgewickelt ist, konstant gemacht wird.
Auf dieser Grundlage soll im folgenden das Einwirken einer Kraft auf die Schwingspule 5 erörtert werden, in
Entsprechung zur Definition der Vektoren η und k wird
ein Einheitsvektor sausgeschrieben
s = /(Xii (10)
Nach Gleichung (10) nimmt Gleichung (9) die Form
Jß-ds = Jß-sds = Jß-(fc χ ii) ds
an, und der letzte Ausdruck genügt der Bedingung
an, und der letzte Ausdruck genügt der Bedingung
J B ■ (k χ n) ds = - J(fc χ B) ■ η ds
so daß
so daß
Φο = -J(A: χ ß)· η ds (11)
erhalten werden kann.
Der Vektor F, die auf die Schwingspule 5 einwirkende Kraft darstellend und gemäß Gleichung (4) also
F= JiJj(Jt χ B) ds
wird zum andern mit Gleichung (II) kombiniert, so
daß man
-Ji = -]ι]Φ0
(12)
erhält. Gemäß der Definition in Gleichung (9) «eilt Φο
den Ge'.amtfluß übe,· der Fläche S dar, auf welche die
Schwingspule 5 auige wickelt ist, und wenn man von einer mittleren Flußdichte Ba auf der Fläche 5 ausgeht,
so ist er auszudrücken durch
Φο = B0S
(13)
worin S die Flächengröße der Fläche darstellt, auf welche die Schwingspule 5 aufgewickelt ist, nämlich
S = la
(H)
worin /die Gesamtlänge der Schwingspule bezeichnet.
Zwischen der Größe / der Stromdichte und dem Strom /besteht ferner eine Beziehung, die auszudrükken
ist durch
= J χ (h χ d)
(15)
Kombiniert man die Gleichungen (13). (14) und (15) mit der Gleichung (12), so folgt
F-n= -B0-I-I
(16)
Die Gleichung (16) läßt erkennen, daß als Folge des Regelvorgangs, wie er in Verbindung mit Fig. 1
erläutert wurde, eine in der Achsrichtung der Schwingspule 5 wirkende Kraft F-n, dargestellt durch einen
Vektor n, dem die Schwingspule 5 durchfließenden Strom /genau proportional ist, und aus der Gleichung
geht hervor, daß im Rahmen der Erfindung der harmonischen Verzerrung entgegengewirkt werden
kann. Es braucht nicht betont zu werden, daß S0 und /in
Gleichung (16) Konstanten sind, wie dies auch schon aus
ihrer Definition zu ersehen ist.
Wie aus der obigen Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig.2 und 3 hervorgeht, kann die in der
Schwingspule erzeugte Kraft vermittels des Regelvorgangs zur Aufhebung der Differenz zwischen den
Spannungen an der oberen und der unteren magnetflußempfindlichen Spule 6 bzw. 7 dem Schwmgspulstrom
genau proportional gemacht werden.
Hei der Durchführung der Regelung zur Aufhebung der Spannungs- oder Stromdifferenz zwischen den
magnetflußempfindlichen Spulen 6 und 7, wie dies anhand der Fig. 1 erläutert wurde, kann man sich der
Gegenkopplungsmethode btdienen, um eine hinlängliche Regelung zu erzielen, da die Schaltung der Fig. 1,
durch die eine Schleife durch den Verstärker 8, die Rückkopplungsspule 9 sowie die obere und die untere
magnetflußempfindliche Spule 6 bzw. 7 gebildet wird, die übliche Schleifenverstärkung aufweist und mithin in
Form einer Minimalphasenschaltung verkörpert ist. Es
sei hervorgehobeii. daß die Regelung zur Aufhebung
der Differenz in der Spannung zwischen der oberen magnetflußempfindlichen Spule 6 und der unteren
magnetflußempfindlichen Spule 7 im wesentlichen die gleiche ist wie die Regelung zur Aufhebung der
Differenz in der Stromstärke zwischen den magnetflußempfindlichen Spulen 6 und 7. Die Erfindung ist also
sowohl dann in Betracht zu ziehen, wenn auf eine Regelung zur Aufhebung der Stromstärkendifferenz
abgestellt, wird, falls also die Eingangsimpedanz des Verstärkers 8 sehr niedrig ist, als auch dann, wenn auf
eine Regelung zur Aufhebung der Spannungsdifferenz abgestellt wird, falls also die Eingangsimpedanz des
Verstärkers 8 hoch ist.
Im Zusammenhang der obigen Beschreibung sei
4-3 außerdem betont, daß beim Ansteuern der Antriebsanordnung
mit der Möglichkeit der erfindungsgemäßen elektrischen Rückkopplungsregelung durch einen sogenannten
Konstantstromverstärker, der unabhängig von der Belastung von jeglicher Stromverzerrung frei ist. die
von der Antriebsanordnung erzeugte Kraft von der harmonischen Verzerrung völlig freigehalten werden
kann, so daß ein Lautsprechersystem geschaffen werden kann, das noch viel weitergehend verzerrungsfrei ist
Unter Bezugnahme aut K ι g. 4 bis 7 soü nun die
Anordnung der oberen magnetflußempfindlichen Spule 6 und der unteren magnetflußempfindlichen Spule 7
näher beschrieben werden.
In Fig.4 sind eine obere magnetflußempfindliche
Spule 6 und eine untere Tnagnetflußempfindliche Spule 7 gezeigt, die im engen Kontakt mit dem oberen bzw. dem
unteren Ende der Schwingspule 5 gewickelt sind. Falls die Schwingspule 5 bei diesem Aufbau mit großer
Amplitude schwingt können sich die magnetflußempfindlichen Spulen 6 und 7 zusammen mit der
b5 Schwingspule 5 bewegen, wodurch die einwandfreie
Feststellung des Flusses über der oberen und der unteren Endfläche der Schwingspule 5 sichergestellt
wird.
Handelt es sich dagegen um eine Anwendung, bei der die Schwingungsamplitude der Schwingspule 5 klein ist,
beispielsweise also im Fall eines Hochtonlautsprechers, so ist es nicht immer nötig, die magnetflußempfindlichen
Spulen 6 und 7 im engen Kontakt mit der Schwingspule 5 zu wickeln, sondern die magnetClußempfindlichen
Spulen 6 und 7 können dann in Gegenüberstellung zum oberen und zum unteren Ende der Schwingspule auf das
Polstück 1 aufgewickelt sein, wie dies in F i g. 5 gezeigt ist, oder erwünschtenfalls können die Wicklungen der
magnetflußempfindlichen Spulen 6 und 7 aus dem gleichen Grund auch in Gegenüberstellung zum oberen
und zum unteren Ende der Schwingspule gegen die Scheibe 3 anliegen, wie dies aus F i g. 6 zu entnehmen ist.
Mit diesem Aufbau können ähnliche Wirkungen hervorgebracht werden.
Eine in Fig. 7 veranschaulichte Abänderungsmöglichkeit
besteht darin, die obere magnetflußempfindliche Spule 6 und die untere magnetflußempfindliche Spule 7
gegenpolig miteinander zu verbinden, wodurch die Abnahme der Differenzspannung ermöglicht wird. Die
Windungszahl der Wicklung der oberen magnetflußempfindlichen Spule 6 ist hierbei gleich jener der
unteren magnetflußempfindlichen Spule 7, wodurch die Abnahme der Differenzspannung proportional zur
Differenz im Fluß über beidem magnetflußempfindlichen Spulen 6 und 7 ermöglicht wird.
Verschiedene Möglichkeiten für die Anordnung der Rückkopplungsspule 9 sind in F i g. 8A, 8B und 8C
gezeigt, nämlich im einzelnen eine Anordnung der Rückkopplungsspule 9 oberhalb der Scheibe 3. sodann
unterhalb der Scheibe 3 und sowohl oberhalb als auch unterhalb der Scheibe 3. Bei jeder dieser Anordnungsmöglichkeiten schneidet ein von der Rückkopplungsspule 9 erzeugtes Magnetfeld die Fläche, auf welche die
Schwingspule 5 aufgewickelt ist, und die Rückkopplungsspule vermag somit ihrem Zweck gerecht zu
werden.
Fig.9 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, bei
der die Rückkoppiungsspule 9 unmittelbar oberhalb eines Fußteils des Polstückes 1 angeordnet ist. Auch in
diesem Fall kann die Rückkopplungsspule ihrem Zweck dienen, da ein von der Rückkopplungsspule 9 erzeugtes
Magnetfeld die Fläche schneidet, auf welche die Schwingspule 5 aufgewickelt ist.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, sind bei dieser Ausführungsform und bei ihren Abänderungen
die obere und die untere magnetflußempfindliche Spule vorgesehen, um den Fluß über dem oberen und dem
unteren Ende der Schwingspule festzustellen, und die Differenz in der Ausgangsspannung oder im Ausgangsstrom
zwischen diesen magnetflußempfindlichen Spulen wird über den Verstärker auf die in dem Magnetkreis
gesondert angeordnete Rückkopplungsspule gegeben, um den Kraftfaktor Bl der Antriebsanordnung konstant
zu machen, wodurch die durch die Bl-Verzerrung und die Stromverzerrung bedingte harmonische Verzerrung
merklich vermindert werden kann. Falls die Schwingspule selbst von dem sogenannten Konstantstromverstärker
angesteuert wird, der unabhängig von der Belastung von jeglicher Stromverzerrung frei ist, kann
die von der Antriebsanordnung erzeugte Kraft von der harmonischen Verzerrung völlig frei gehalten werden,
so daß auf diese Weise ein Lautsprechersystem geschaffen werden kann, das noch viel weitgehend
verzerrungsfrei ist
In Fig. 10 ist ein Geschwindigkeitssensor oder
Schnellefühler mit Schwingspule gezeigt, auf den die Erfindung Anwendung findet, umfassend ein Polstück
11, einen Magneten 12, eine Scheibe 13, einen Spulenkörper 14, der in den Luftspalt zwischen dem
Polstück 11 und der Scheibe 13 eingeführt ist, eine schnelleempfindliche Spule 15, die auf den Spulenkörper
14 aufgewickelt ist und als Hauptspule fungiert, eine obere magnetflußempfindliche Spule 16, eine untere
magnetflußempfindliche Spule 17, einen Verstärker 18 mit Integralfunktion, eine Rückkopplungsspule 19 und
ίο eine Ausgleichspule 20.
Es soll zunächst eine qualitative Funktionsbeschreibung der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform
gegeben werden. Beim Einwirken einer Kraft wird die schnelleempfindliche Spule 15 zwischen dem Polstück
11 und der Scheibe 13 in der Achsrichtung angetrieben, d.h. in der Betrachtungsrichtung der Fig. 10 in
senkrechter Richtung. Durch die obere magnetflußempfindliche Spule 16 und die untere magnetflußempfindliche
Spule 17 wird dann ein Fluß über dem oberen bzw. unteren Ende der schnelleempfindlichen Spule 15
festgestellt und die so hervorgerufenen elektromotorischen Kräfte oder der dadurch induzierte Ausgangsstrom
erscheinen an dem positiven bzw. dem negativen Eingangsanschluß des Verstärkers 18. Der Verstärker
18 verstärkt die Differenz zwischen den Eingangsspannungen oder Eingangsströmen und liefert einen
Ausgang, der der Rückkopplungsspule 19 zugeht. Geht man davon aus, daß der Verstärkungsgrad des
Verstärkers 18 hinlänglich hoch ist, so kann der Rückkopplungsspule 19 von dem Verstärker 18 ein
Strom zugeleitet werden, der die Differenz zwischen den hervorgerufenen elektromotorischen Kräften oder
den dadurch induzierten Ausgangsströmen der oberen und der unteren magnetflußempfindlichen Spule 16 bzw.
17 aufhebt, so daß demnach eine Regelung in dem Sinne erfolgt, daß der Gesamtmagnetfluß über der schnelleempfindlichen
Spule 15 konstant gemacht wird. Die in der schnelleempfindlichen Spule 15 erzeugte, auf
elektromagnetischer Induktion beruhende elektromotorische Kraft £"ist gegeben durch
E=B-I-U
worin B die mittlere Flußdichte über der schnelleempfindlichen
Spule 15 bezeichnet, / die Länge der schnelleempfindlichen Spule und u die Achsgeschwindigkeit
der schnelleempfindlichen Spule 15. Da die mittlere Flußdichte ß durch den erwähnten Regelungsvorgang konstant gehalten wird, ist die elektromotorische
Kraft Eder Geschwindigkeit u genau proportional.
Durch Abnehmen der Differenz in der Ausgangsspannung zwischen der schnelleempfindlichen Spule 15 und
der Ausgleichsspule 20 ist unter dieser Proportionaliiäibbedingung
also eine einwandfreie Feststellung der
Geschwindigkeit der schnelleempfindlichen Spule 15 möglich, d. h. der Bewegungsgeschwindigkeit des
Spulenkörpers 14.
Die Funktionsweise wurde vorstehend qualitativ umrissen. Als nächstes soll eine streng Operationale
Beschreibung unter Bezugnahme auf F i g. 11 gegeben werden, in der ein Spulensatz, bestehend aus der
schnelleempfindlichen Spule 15, der oberen magnetflußempfindlichen Spule 16 und der unteren magnetflußempfindlichen
Spule 17 der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform, räumlich dargestellt ist In dieser
Figur bezeichnet das Symbol ds ein Flächenelement einer Fläche S, auf welche die schnelleempfindliche
Spule aufgewickelt ist, und das Symbol α bezeichnet die
Achsgeschwindigkeit der schnelleempfindlichen Spule.
Als »Wicklung /« ist eine Me Windung der schnelleempfindlichen
Spule bezeichnet, mit dem Symbol Uli ist ein vektorielles Streckenelement der »Wicklung /« bezeichnet,
mit dem Symbol as\ ein vektorielles Flächenelement einer oberen Endfläche s\ der schnelleempfindlichen
Spule, mit dem Symbol ds2 ein vektorielles Flächenelement
einer unteren Endfläche s? der schnelleempfindlichen
Spule, mit dem Symbol s ein normaler Einheitsvektor der Fläche S, auf welche die schnelleempfindliche
Spule 15 aufgewickelt ist, mit dem Symbol η ein axialer Einheitsvektor der schnelleempfindlichen Spule und mit
deni Symbol k ein tangentialer Einheitsvektor der
Wicklung der schnelleempfindlichen Spule. Die Wicklungsrichlung der oberen und der unteren magnetflußempfindlichen
Spule 16 und 17, die am oberen bzw. unteren Ende der schnelleempfindlichen Spule vorgesehen
sind, ist jeweils durch den Pfeil g angedeutet und ihre Windungszahl ist die gleiche. Der allgemeine
Charakter der Erörterung bleibt hiervon jedoch unberührt. Die betreffenden Spannungen e und e'über
der oberen magnetflußempfindlichen Spule 16 und der unteren magnetflußempfindlichen Spule 17 werden an
den Anschlüssen 16a bzw. 17a gegen die Anschlüsse 16 b bzw. 176 gemessen. Ein Vektor B bezeichnet die
Flußdichte.
In Fig. 12 ist eine im Ausschnitt dargestellte Schnittansicht der schnelleempfindlichen Spule 15
gezeigt, wobei h und d die Höhe und die Breite der schnelleempfindlichen Spulen bezeichnen. Es wird
hierbei von einer rechteckigen Querschnittsform ausgegangen, doch bleibt der allgemeine Charakter der
Erörterung davon unberührt.
Der in Verbindung mit der Ausführungsform der Fig. 10 erläuterte Regelvorgang, der zur Aufhebung
der Differenz zwischen den elektromotorischen Kräften eund e'der magnetflußempfindlichen Spulen 16 und 17
dient, kann in mathematischer Form wie folgt ausgedrückt werden. Nach dem Faradayschen Gesetz
sind die elektromotorischen Kräfte e und e' zunächst auszudrücken in der Form
(17)
-ds,)
di
(18)
jB-(ds,+ds2 + ds)
wird, worin as = s· as.
wird, worin as = s· as.
(19)
wobei in der zweiten Gleichung ein Minuszeichen erscheint, weil die Richtungen der Vektoren s\ und Sj
einander entgegengesetzt sind. Da die in Verbindung mit Fig. 10 erläuterte Regelung zum Ausgleichen der
Differenz zwischen e und e' dient, werden die beiden Formeln (!7)kombiniert, wodurch map.
erhält
Es sei bemerkt, daß die Flußaichte B keine Quelle hat und daß mithin das Flächenintegral der Flußdichte B
entlang einer geschlossenen Fläche stets Null ist Hierauf aufbauend ist festzustellen, daß ein Flächenintegral
der Flußdichte B entlang einer durch s\, S2 und 5
gebildeten geschlossenen Fläche
Durch Kombination von Gleichung (19) mit Gleichung (18) erhält man
di J
(20)
was wiederum durch Integration ausgeführt wird, wodurch man
J B ■ ds = Φο
(21]
erhält. Gleichung (21) entspricht einem mathematischen Ausdruck für den Regelvorgang, wie er anhand der
Fig. 10 erläutert wurde, und zeigt, daß der Gesamtfluß über der Fläche 5, auf welche die schnelleempfindliche
Spule aufgewickelt ist, konstant gehalten wird.
Bei der Durchführung der Regelung zur Aufhebung der Differenz in der Spannung oder Stromstärke
zwischen den magnetflußcmpfindüchcn Spulen 16 und
17, wie dies anhand der Fig. 10 erläutert wurde, kann man sich ebe 'falls wie bei dem zuvor beschriebenen
jo elektrodynamischen Lautsprecher der Gegenkopplungsmethode
bedienen, um eine hinlängliche Regelung zu erzielen, da die Schaltung in F i g. 10, die eine Schleife
durch den Verstärker 18, die Rückkopplungsspule 19 und die magneiflußempfindlichen Spulen 16 und 17
darstellt, eine übliche Schleifenverstärkung hat und mithin in Form einer Minimalphasenschaltung verkörpert
ist. Es sei hervorgehoben, daß die Regelung zur Aufhebung der Differenz in der Spannung zwischen den
magnetflußempfindlichen Spulen 16 und 17 im wesentli-
JO chen die gleiche ist wie die Regelung zur Aufhebung der
Differenz in der Stromstärke zwischen den magnetflußempfindlichen Spulen. Die Erfindung kommt also
sowohl dann in Betracht, wenn auf eine Regelung zur Aufhebung der Stromstärkendifferenz abgestellt wird.
r» falls also die Eingangsimpedanz des Verstärkers 18 sehr
niedrig ist, als auch dann, wenn auf eine Regelung zur Aufhebung der Spannungsdifferenz abgestellt wird, falls
also die Eingangsimpedanz des Verstärkers 18 hoch ist.
Es wird nun auf die elektromotorische Kraft einzugehen sein, die im Ansprechen auf die axiale
!Bewegung der schnelleempfindlichen Spule 15 unter der vorstehend anhand der Fig. 10 erläuterten Regelung
erzeugt wird, die stets der Gleichung (21) Genüge leistet. Unter Bezugnahme auf F i g. 11 ist festzustellen.
■45 daß eine in der »Wicklung /« erzeugte elektromotorische
Kraft
(22)
worin mit dem Symbol E' eine in der Windung der «Wicklung /« erzeugte elektrische Feldstärke bezeichnet
ist mit dem Symbol U eine Geschwindigkeit oder die Bewegung der schnelleempfmdlichen Spule und mit
dem Symbol dsi ein vektorielles Flächenelement einer
durch die »Wicklung /« begrenzten Fläche, Das zweite GHed des Integranden in Gleichung (22) wird nach dem
Stokesschen Gesetz wie folgt abgeändert:
- J V χ (B * U)dsi = - f (Bx
= - § B[U χ dJf)
(23)
Aus der Definition der Vektoren η und k folgt, daß
U =U-n
dll = k-dli
U = IU
(24)
Durch Kombination der Gleichung (23) mit der Gleichung (24) wird das zweite Glied des Integranden in
Gleichung (23) dann abgeändert zu
-f(ßx!/)-dl,= -f B(H χ k) U dl, (25)
Es ist zu bemerken, daß die »Wicklung /« auf der Fläche S, auf welche die schnelleempfindliche Spule 15
aufgewickelt ist, ein Flächenelement (d ■ dli) einnimmt,
hier als dsi bezeichnet, und daß die Gleichung (22) mit der Gleichung (25) kombiniert wird, indem dsi so
benutzt wird, daß die in der »Wicklung /« erzeugte elektromotorische Kraft ^ausgeschrieben werden kann
(26)
e, = -1^ ds, -JB(H χ Aids, (^j
Durch Totalisation der elektromotorischen Kräfte, die in sämtlichen Windungen der schnelleempfindlichen
Spule 15 erzeugt werden, nämlich jeweils eine elektromotorische Kraft eh wird die in der schnelleempfindlichen
Spule 15 erzeugte elektromotorische Kraft E erhalten:
(27)
worin ds ein Flächenelement der Fläche 5 bezeichnet, auf welche die schnelleempfindliche Spule 15 aufgewikkelt
ist.
Bei dem Regelvorgang, wie er anhand der Fig. 10
erläutert wurde, gilt Gleichung (21), die abgeändert wird
0C = Jßds = - JB(/J χ k)ds
(28)
(nach der Definition ist ds=sdsund s=kxn). Durch
Kombination der Gleichung (28) mit Gleichung (27) erhält man
(29,
Durch Zuhilfenahme einer mittleren magnetischen Flußdichle Bo, definiert als Φο=Βο·5, und unter
Berücksichtigung von 5= / ■ el wird Gleichung (29) sodann weiter abgeändert zu
(30)
Aus Gleichung (30) geht hervor, daß die in der schnelleempfindlichen Spule 15 erzeugte elektromotorische
Kraft die Summe einer Spannung Bq-I- U, die der
Achsgeschwindigkeil der schnelleempfindlichen Spule 15 genau proportional ist, und einer induzierten
Spannung
(31)
ist, die erzeugt würde, wenn man annimmt, daß die schnelleempfindliche Spule 15 an ihrer ursprünglichen
Stelle festgehalten bliebe. Da die in Gleichung (31) gegebene induzierte Spannung vermittels einer nahe
der schnelleempfindlichen Spule 15 gewickelten ruhenden Spule unabhängig abgenommen werden kann, läßt
sich die der Geschwindigkeit LJ der schuelleempfindlichen Spule proportionale Spannung erhalten, indem
man die induzierte Spannung von der in der schnelleempfindlichen Spule 15 erzeugten elektromotorischen
Kraft ^subtrahiert
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, kann bei dem unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschriebenen
Regelvorgang, ausgehend von der in der schnelleempfindlichen Spule 15 erzeugten elektromotorischen Kraft,
ίο die Spannung proportional der Geschwindigkeit der
schnelleempfindlichen Spule abgenommen werden, wodurch gewährleistet ist, daß die Geschwindigkeit der
schnelleempfindlichen Spule ohne Verzerrung festgestellt werden kann.
is Die Ausgleichspule 20 dient zur Feststellung und
Aufhebung der in Gleichung (31) gegebenen induzierten Spannung, die in der elektromotorischen Kraft enthalten
ist, die in der schnelleempfindlichen Spule erzeugt wird, wobei die Ausgleichspule so angeordnet und
gewickelt ist, wie dies die Fi g. 13 zeigt. Die Wicklung der Ausgleichspule 20 hat die gleiche Breite wie die der
schnelleempfindlichen Spule 15 und ist in Gegenüberstellung zur Wicklung der schnelleempfindlichen Spule
15 vorgesehen, wenn diese an ihrer ursprünglichen Stelle festgehalten ist. Sofern die schnelleempfindliche
Spule 15 bei dit er Anordnung nicht mit übermäßig großer Amplitude schwingt, kann die induzierte
Spannung der Ausgleichspule 20 die gleiche Größi. haben wie die der schnelleempfindlichen Spule 15.
In Fig. 14 ist eine Abänderungsmöglichkeit für die Anordnung der Ausgleichspule 20 gezeigt, wobei die
Wicklung der Ausgleichspule 20 hier in eine ringförmig geführte Aussparung 11a aufgenommen ist, die am
äußeren Umfang des Polstücks 11 vorgesehen ist.
3j Normalerweise ist das Polstück 11 in bezug auf die
schnelleempfindliche Spule 15 mittels eines (nicht dargestellten) Abstandhalters zentriert. Diese abgeänderte
Ausführungsform ist in vorteilhafter Weise mit der herkömmlichen Methode der Zentrierung in
AO Einklang gebracht, da die Wicklung der in die
Aussparung 11a aufgenommenen Ausgleichspuie 20 so gestaltet werden kann, daß sie äußerstenfalls mit der
äußeren Umfangsfläche des Polstücks 11 glatt abschließt.
A1J F i g. 15 zeigt eine weitere abgeänderte Ausführungsform, die auf dem bereits erwähnten Umstand beruht,
daß die Antriebsanordnungen eines Schnellefühlers mit Schwingspule und eines elektrodynamischen Lautsprechers
den gleichen Aufbau haben. Es wird also zunächst die schnelleempfindliche Spule 15 auf den Spulenkörper
14 aufgewickelt und dann wird die Wicklung einer Schwingspule 21 der schnelleempfindlichen Spule 15
überlagert, wobei die Schwingspule 21 die gleiche Breite
hat wie diese, so daß ein einheitlich aufgebauter verzerrungsfreier mechanoelektrischer und elektromechanischer
Wandler gebildet wird.
Im Zusammenhang der obigen Beschreibung ist der Umstand hervorzuheben, daß die in der erfindungsgemäßen
Antriebsanordnung mit elektrischer Regelungs-
bo möglichkeit erzeugte Kraft von einer harmonischen
Verzerrung völlig frei gehalten werden kann, wenn die Antriebsanordnung von einem Verstärker angesteuert
wird, der unabhängig von der Belastung von jeglicher Stromverzerrung frei ist, d. h. von einem Konstantin
stromverstärker, und daß es auf diesem Wege möglich ist, einen noch viel weitergehend verzerrungsfreien
Schnellefühler oder Geschwindigkeitssensor zu konstruieren.
F = (Bl) χ /
(32)
und der Verzerrungsanteil IF der Antriebskraft wird
dann
IF= \(Bl) χ I0+ (Bl)0 χ I/
(33)
worin Al einen Verzerrungsanlcil des Stroms in der
Hauptspule 26 bezeichnet. Wenn die Hauptspule 26 von
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ist bei der obigen Ausführungsform und bei den anhand der
Fig. 10 bis 15 beschriebenen Abänderungen die obere und die untere magnetflußempfindliche Spule vorgesehen,
um den Fluß über dem oberen bzw. dem unteren Ende der schnelleempfindlichen Spule festzustellen, die
Differenz in der Ausgangsspannung oder im Ausgangsstrom zwischen diesen magnetflußempfindlichen Spulen
wird über den Verstärker auf die gesondert in dem Magnetkreis angeordnete Rückkopplungsspule gegeben,
um den Kraftfaktor Bl der Antriebsanordnung konstant zu machen, und es wird dann die Differenz in
der Ausgangsspannung zwischen der schnelleempfindlichen Spule und der Ausgleichspule abgenommen, um
die Geschwindigkeit der schnelleempfindlichen Spule festzustellen, wodurch die durch die magnetische
Verzerrung und die Stromverzerrung bedingte harmonische Verzerrung merklich verringert und die Geschwindigkeit
der schnelleempfindlichen Spule mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann. Falls die
schnelleempfindliche Spule selbst ähnlich wie die Schwingspule bei dem elektrodynamischen Lautsprecher
von einem sogenannten Konstantstromverstärker angesteuert wird, der unabhängig von der Belastung
von jeglicher Stromverzerrung frei ist, kann die von der Antriebsanordnung erzeugte Kraft von der harmonischen
Verzerrung völlig frei gehalten werden, so daß eine weit genauere Schnelleermittlung ermöglicht wird.
Abgesehen von der Möglichkeit, die Verzerrung der Antriebskraft F mittels der Rückkopplungsspule zu
verringern, wie dies bei den obigen Ausführungsformen der F i g. 1 bis 9 vorgesehen ist, besteht ferner auch die
Möglichkeit, daß man sich zur Minderung der Verzerrung der Antriebskraft F einer Anordnung wie
der in F i g. 16 gezeigten bedient. J5
Die Anordnung der Fig. 16 umfaßt ein Polstück 22, einen Magneten 23, eine Scheibe 24, einen Spulenkörper
25, eine Hauptspule 26, eine obere magnetflußempfindliche Spule 27, eine untere magnetflußempfindliche Spule
28, einen Verstärker 29 zum Verstärken der Differenz in der Stromstärke oder der Spannung zwischen der
oberen magnetflußempfindlichen Spule 27 und der unteren magnetflußempfindlichen Spule 28, einen
Widerstand 30, einen Vervielfacher 31, einen Verstärker 32 zum Ansteuern der Hauptspule 26 und einen
Signaleingangsanschluß 33.
Wird die Hauptspule 26 von einem Strom / durchflossen, so erscheint über dem Widerstand 30 eine
dem Strom / proportionale Spannung Infolge des Anlegens einer Spannung von dem Verstärker 29, die
eine Änderung A(BI) in dem Kraftfaktor (Bl) proportional
ist, und des Spannungsabfalls über dem Widerstand 30, der dem Strom / proportional ist, liefert der
Vervielfacher 31 eine Ausgangsspannung, die dem Wert A(Bl)x /proportional ist. «
Zum andern ist eine Antriebskraft F für die Hauptspule 26
dem Verstärker 32 angesteuert wird, ist / durch die Gleichung
kRGl{Bl)
■e,
(34)
gegeben, worin G den Verstärkungsfaktor des Verstärkers
32 bezeichnet, d.h. den Ausgangsstromwert |/| beim Anliegen der Potentialeinheit an dem Verstärker
32, und k den Verstärkungsfaktor des Vervielfachers 31. Wird der Wert von JcRG so eingestellt, daß er gleich
jgjjist, so erhält man, falls A(Bl)Z(Bl) <\, für die
Gleichung (34)
Ge,-
A(Bl)
- L
Dann ist
I/ = -
I/ = -
■l(Bf)
(Bl)0
(Bl)0
Ge,
(35)
(36)
Durch Kombination der Gleichung (36) mit der Gleichung (33) erhält man
IF= 1(BZ)Z0- KBZ)Ge1. = 0
(37)
Wenngleich die Effektivität dieser Ausführungsform von der Genauigkeit des Vervielfachers 31 abhängt, so
ist eine geringfügige Ungenauigkeit des Vervielfachers
31 doch nicht kritisch, da nur der Verzerrungsanteil der Antriebskraft rückgekoppelt wird, und eine Regelgenauigkeit
von etwa 10 Prozent ist für praktische Zwecke hinreichend.
Bei der Ausführungsform der Fig. 16 wird der
Fehleranteil AFder Steuerkraft Fzum Ansteuern der
Hauptspule zum Eingang des Verstärkers 32 rückgekoppelt, doch kann auch ein für das Produkt aus dem
Kraftfaktor (Bl) und der Stromstärke / in der Hauptspule 26 repräsentatives Signal (Bl)χ /unmittelbar
zu dem Verstärker 32 rückgespeist werden, wodurch die gleiche Wirkung hervorgebracht wird.
jedenfalls aber entfällt bei dieser Ausführungsform die Notwendigkeit, eine Rückkopplungsspule vorzusehen
und es genügt ein Verstärker 29 mit niederer Leistung, so daß der bauliche Aufwand geringer ist als bei der
Ausführungsl'orm der F i g. 1.
Bezugszeichenaufstellung
b0
1 | Polstück | 130 233/394 |
2 | Magnet | |
3 | Scheibe | |
4 | Schwingspulenkörper | |
5 | Schwingspule | |
6 | (obere) magnetflußempfindliche Spule | |
6a, | 6i> Anschlüsse (der magnetflußempfindli- | |
chen Spule 6j | ||
7 | (untere) magnetflußempfindlichc Spule | |
7a, | Tb Anschlüsse (der magnetflußempfindli- | |
chenSpule7) | ||
8 | Verstärker | |
9 | Rückkopplungsspule | |
10 | Membran | |
11 | Polstück | |
11a | Aussparung | |
12 | Magnet | |
13 | Scheibe | |
28 54 | 17 | 043 | 18 | Polstück | |
Spulenkörper | Magnet | ||||
14 | schnelleempfindliche Spule | 22 | Scheibe | ||
15 | (obere) magnetflußempfindliche Spule | 23 | Spulenkörper | ||
16 | Anschlüsse (der magnetflußempfindli | 24 | Hauptspule | ||
iSa, 156 | chen Spule 16) 5 | 25 | (obere) magnetflußempfindliche Spule | ||
(untere) magnetflußempfindliche Spule | 26 | (untere) magnetflußempfindliche Spule | |||
17 | Anschlüsse (der magnetflußempfindli | 27 | Verstärker | ||
17a, 17Z) | chen Spule 17) | 28 | Widerstand | ||
Verstärker | 29 | Vervielfacher | |||
IS | Rückkopplungsspule io | 30 | Verstärker | ||
19 | Ausgleichspuie | 31 | Signaleingangsanschluß | ||
20 | Schwingspule | 32 | |||
21 | 33 | ||||
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen | |||||
Claims (14)
1. Wandler jener Art, bei dem ein Spulenkörper mit einer darauf aufgewickelten Hauptspule zwisehen
einem Polstück und einer Scheibe beweglich gelagert ist und bei dem der die Hauptspule
durchfließende Strom in eine Bewegung des Spulenkörpers umgesetzt werden kann oder umgekehrt,
gekennzeichnet durch eine obere in magnetflußempfindliche Spule (6, 16) und eine
untere magnetflußempfindliche Spule (7, 17) zum Feststellen des Magnetflusses über der oberen bzw.
der unteren Endfläche der Hauptspule in Form einer Schwingspüle (5) oder einer schnelleempfindlichen
Spule (15), eine Rückkopplungsspule (9, 19), wobei die magnetflußempfindlichen Spulen (6, 7, 16, 17)
und die Rückkopplungsspule (9, 19) in einen Magnetkreis gelegt sind, der das Polstück (1,11), die
Scheibe (3, 13) und die Hauptspule in Form der 2« Schwingspule (5) oder der schnelleempfindlichen
Spule (15) umfaßt, und durch eine Verstärkerschaltung (8, 18) zum Anlegen eines an deren Ausgang
erscheinenden Signals an die Rückkopplungsspule (9, 19), wobei das Ausgangssignal der Verstärkerschaltung
proportional zur Differenz zwischen den Ausgangsspannungen bzw. Ausgangsslrömen der
oberen und unteren magnetflußempfindlichen Spulen (6,7; 16,17) ist.
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekenn- jo
zeichnet, daß die obere und die untere magnetflußempfindliche
Spule (6, 7) in engem Kontakt mit der oberen bzw. der unteren Endfläche der Hauptspule
angeordnet sind.
3. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekenn- π
zeichnet, daß die obere und die untere magnetflußempfindliche
Spule (6, 7) in Gegenüberstellung zum oberen bzw. zum unteren Ende der Hauptspule auf
dem Polstück (1) angeordnet sind-
4. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die untere magnetflußempfindliche
Spule (6, 7) in Gegenüberstellung zum oberen bzw. zum unteren Ende der Hauptspule an
der Scheibe (3) angeordnet sind.
5. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekenn- v>
zeichnet, daß die obere und die untere magnetflußempfindliche Spule (6, 7) Wicklungen der gleichen
Windungszahl aufweisen und gegenpolig geschaltet sind, wobei zwischen den magnetflußempfindlichen
Spulen (6,7) ein Differenzsignal abnehmbar ist.
6. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsspule (9) an der
oberen, an der unteren Seite oder auf beiden Seiten der Scheibe (3) angeordnet ist.
7. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekenn· zeichnet, daß die Rückkopplungsspuie (9) unmittelbar
oberhalb eines Fußteils des Polstücks (1) angeordnet ist.
8. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptspule von einem Konstantstromverstärker
ansteuerbar ist.
9. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schwingspulenkörper (4) eine
im Ansprechen auf die Bewegungen des Schwingspulenkörpers (4) zur Ausführung von Schwingungsbewegungen
betätigbare Membran (10) angeordnet ist, wobei der Wandler als Lautsprecher einsetzbar
ist.
10. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Magnetkreis eine Ausgleichsspule (20) gelegt ist, und daß der Ausgang der als
schnelleempfindliche Spule (15) ausgebildeten Hauptspule und derjenige der Ausgleichsspule (20)
den Eingängen einer Differenzschaltung zugeführt sind, wobei der Wandler aufgrund der Ausgangsspannungsdifferenz
als Schnellefühler zur Feststellung der Bewegungsgeschwindigkeit des Spulenkörpers
(14) einsetzbar ist.
11. Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der Ausgleichsspule
(20) und der Hauptspule in Form der schnelleempfindlichen Spule (15) die gleiche Breite haben und die
Ausgleichsspule (20) in Gegenüberstellung zu der Hauptspule vorgesehen ist
12. Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Umfang des Polstücks (11)
eine ringförmig geführte Aussparung (Ha) vorgesehen und die Wicklung der Ausgleichsspule (20) in die
Aussparung(l la) aufgenommen ist.
13. Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptspule von einem Konstantstromventärker
ansteuerbar ist.
14. Wandler jener Art, bei dem ein Spulenkörper mit einer darauf aufgewickelten Hauptspule zwischen
einem Polstück und einer Scheibe beweglich gelagert ist und bei dem der die Hauptspule
durchfließende Strom in eine Bewegung des Spulenkörper umgesetzt werden kann oder umgekehrt,
gekennzeichnet durch eine obere magnetflußempfindliche Spule (27) und eine untere magnetflußempfindliche
Spule (28) zum Feststellen des Magnetflusses über der oberen bzw. der unteren Endfläche der Hauptspule (26), wobei die magnetflußempfindlichen
Spulen (27, 28) in einen Magnetkreis gelegt sind, der das Polstück (22), die Scheibe
(24) und die Hauptspule (26) umfaßt, eine Differenzschaltung (29) zum Feststellen einer einer Differenz
zwischen den Ausgangsspannungen der oberen magnetflußempfindlichen Spule (27) und der unteren
magnetflußempfindlichen Spule (28) entsprechenden ersten Spannung, eine Ansprechschaltung (30) zum
Feststellen einer dem die Hauptspule (26) durchfließenden Strom proportionalen zweiten Spannung,
einen Vervielfacher (31) zum Multiplizieren der ersten und der zweiten Spannung sowie eine
Rückkopplung des Ausgangs des Vervielfachers (31)
zum Eingang eines zum Ansteuern der Hauptspule (26) dienenden Konstantstromverstärkers (32).
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