DE1061822B

DE1061822B - Bistabile magnetische Kippschaltung

Info

Publication number: DE1061822B
Application number: DER14213A
Authority: DE
Inventors: Robert Ancel Ramey
Original assignee: Remington Rand Inc
Current assignee: Remington Rand Inc
Priority date: 1953-05-18
Filing date: 1954-05-14
Publication date: 1959-07-23
Also published as: USRE25038E; BE528889A; US2717965A; FR1104577A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine bistabile magnetische Kippschaltung unter Verwendung zweier parallel geschalteter Halbwellen - Magnetverstärker mit Rückmagnetisierungskreis in selbstsättigender Brückenanordnung und mit vollweggleichgerichtetem Ausgang.

Bisher hat man für den Aufbau von Kippkreisen oder -vorrichtungen zur Erzeugung von zeitbestimmenden Impulsen fast ausschließlich Elektronenröhren verwendet, insbesondere dann, wenn man Vorrichtungen mit einer Ansprechcharakteristik hoher Geschwindigkeit benötigte. Die Benutzung von Elektronenröhren ist jedoch mit Nachteilen verbunden. Für viele industrielle und militärische Zwecke braucht man eine Vorrichtung, die nicht nur schnell anspricht, sondern auch einen robusten Aufbau hat, d. h., die Vorrichtung muß dauerhaft, und zwar im wesentlichen wartungsfrei und einfach sein. In vielen Fällen können Kippschaltungen mit Elektronenröhren wegen der mechanischen Erschütterungen und ungünstigen elektrischen Bedingungen nicht benutzt werden.

Man hat den magnetischen Kreis bisher hauptsächlich deswegen nicht verwendet, weil er im Vergleich zur Vakuumröhre relativ ansprechträge ist. Die Erfindung betrifft jedoch eine magnetische Kippschaltung, die diesen Nachteil nicht aufweist.

Es ist bereits ein Magnetverstärker mit Rückmagnetisierungskreis in selbstsättigender Brückenanordnung und mit vollweggleichgerichtetem Ausgang bekannt. Eine derartige, unter der Bezeichnung »Ramey-Schaltung« in dieLiteratur eingegangene Magnetverstärkerschaltung stellt jedoch keine selbständig schwingende magnetische Verstärker- bzw. Kippschaltung dar. Der bekannte magnetische Verstärker erzeugt hierbei nur ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von einem eingebrachten Eingangssignal; für jedes Eingangssignal wird somit ein verstärktes Ausgangssignal erzeugt. Der bekannte magnetische Verstärker ist im Vergleich zum Kippkreis ein passiver Kreis, d. h., der Verstärker kann nur einmal in Abhängigkeit von einem zugeführten Impuls ein verstärktes Signal abgeben.

Demgegenüber zeichnet sich die erfindungsgemäße bistabile magnetische Kippschaltung dadurch, aus, daß sie durch einen in einen Eingangskreis zugeführten Auslöseimpuls während der Dauer eine Halbperiode der Magnetisierungs- bzw. Rückmagnetisierungssohwingung aus ihrem Ruhezustand in ihren zweiten stabilen Zustand geschaltet wird, welcher durch eine vom Ausgangswiderstand entnommene, in den Eingangskreis führende Rückkopplung so lange aufrechterhalten wird, bis ein zweiter, entgegengesetzt gerichteter Auslöseimpuls den Ruhezustand der Schaltung wiederherstellt. Der Kippkreis bleibt somit in jeder Bistabile magnetische Kippschaltung

Anmelder:

Remington Rand Inc.,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. L. Hirmer, Patentanwalt,
Berlin-Halensee, Katharinenstr. 21

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. Mai 1953

Robert Ancel Ramey, Library, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

seiner Stellungen, je nachdem, ob es «ich bei dem Erregerimpuls um einen »Ein«- oder »Aus«-Impuls handelt. Sind einmal die Ausgangsimpulse durch einen »Ein«-Impuls eingeleitet, erzeugt der Kippkreis sie, bis ein »Aus«-Impuls in den Kippkreis eingebracht wird. Durch einen ersten Kippimpuls wird die Rückmagnetisierungsquelle für eine bestimmte Zeit unwirksam gemacht bzw. ihre Wirksamkeit vermindert. Dadurch werden die Kerne gesättigt, so daß der Kippkreis sich selbst hält, d. h. weiter wirksam bleiben kann. Hierzu dient die in den Eingangskreis führende Rückkopplung, deren Wirkung sich somit von bei be^- kannten Verstärkern verwendbaren Rückkopplungen grundsätzlich unterscheidet, die lediglich die Aufgabe haben, die Verzerrung zu vermeiden. Die Erfindung, bei der Ein- und Ausgangskreise vollständig isoliert sind, spricht somit schnell innerhalb einer Periode bei der Betriebswechselstromfrequenz an, verwendet gebräuchliche Schaltungselemente und ist wartungsfrei sowie robust. Außerdem ist das Gewicht des eine derartige bistabile magnetische Kippschaltung gemäß der Erfindung enthaltenden Apparates im Vergleich z. B. zum Gewicht einer Elektronenröhrenanordnung selbst dann erheblich geringer, wenn die Betriebsfrequenz der magnetischen Vorrichtung relativ niedrig ist. Der magnetische bistabile Kippkreis liefert eine Reihe von. Ausgangsimp'ulsen mit einer Wiederholungsgeschwindigkeit von der doppelten Wechselstromfrequenz bzw. darunter, und zwar werden diese Ausgangsimpulse dann eingeleitet, wenn die Kreisanordnung mit einem »Ein«-Impuls ausgelöst und durch einen »Aus«- Impuls beendet wird.

909 578/2E1

Andere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus der Beschreibung an Hand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. IA eine schematische Schaltung eines erfindungsgemäßen magnetischen Kippkreises, ■■■ Fig. IB die Darstellung bestimmter Spannungswellenformen, die am magnetischen Kippkreis der Fig. IA angelegt werden oder in dem Kreis entstehen,

Fig. 2 eine mehr ins einzelne gehende schematische Darstellung des Kippimpulseingangskreises des Apparates der Fig. IA.

Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip baut sich auf der Theorie auf, daß der magnetische Kreis eine spannungsempfmdliche Vorrichtung ist und daß experimentell festgestellt wurde, daß der Magnetisierungswert eines Kerns aus sättigungsfähigem magnetischem Material mit einer hohen Remanenz (vorzugsweise mit rechteckiger Magnetisierungskurve) durch die Gleichung

C(VoIt) = -N-^-

festgestellt werden kann. Hierbei ist N die Windungszahl und Φ = — j edt (Voltsekunden) der magnetische Fluß pro Windung. Mit anderen Worten, das Zeitintegral der Blindspannung an der um einen sättigungsfähigen magnetischen Kern gewickelten Windung bestimmt eindeutig die Magnetisierungshöhe des Kerns. Nimmt man somit an, daß bei einem sättigungsfähigen Kern der Magnetisierungswert zuerst auf eine bestimmte Höhe eingestellt ist, so bewirkt das Anlegen einer Spannung an der Wicklung des Kerns, daß der Magnetisierungswert sich in der von der Polarität abhängigen Weise und ferner um einen Betrag ändert, welcher ebenfalls proportional dem Zeitintegral der angelegten Spannung ist. Soll das Zeitintegral der Spannung ausreichend sein, um zu bewirken, daß der Magnetisierungswert die Sättigung des Kerns erreicht, so bewirkt eine weitere Erhöhung der angelegten Spannung lediglich eine Erregung weit in das Sättigung.sgebiet hinein und einen proportional ansteigenden Ausgangsstrom in der Wicklung.

Auf Grund der vorhergehenden Betrachtungen erreicht man.das erfindungsgemäße Ziel durch die Verwendung eines magnetischen Kreises mit zwei stabilen Arbeitszuständen, welcher durch einen »Ein«-Impuls in den einen Arbeitszustand und durch einen »Aus«- Impuls in den anderen Zustand gehalten wird. Die magnetische bistabile Kippschaltung besteht analog der bereits erwähnten Ramey-Schaltung aus zwei elektrisch voneinander getrennten magnetischen Kreisen mit sättigungsfähigen Kernen hoher Remanenz. Ferner sind ebenfalls eine Wechselspannungsmagnetisierungsquelle sowie eine WechseLspannungsrückmagaietisierungsquelle vorgesehen, damit die Magnetisierung eines jeden Kerns in den gesättigten und zurück in den entsättigten Zustand gebracht werden kann. Die Magnetisierungs-· und Rückmagnetisierungsspannungen sind für jeden Kern abwechselnd so wirksam, daß — während die Magnetisierungshöhe des einen Kerns auf den Sättigungswert ansteigt — die MagnetisierungS'höhe des anderen Kerns auf den Entmagnetisierungszustand abfällt. Mittels eines Auslöseimpulses von entgegengesetzter Polarität wie die Rückmagnetisierungsspannung wird die Kippschaltung in den »Ein«-Zustand versetzt, dabei bleibt der Magnetisierungswert des Kerns, welcher wieder zurückgestellt werden soll, auf der Sättigungshöhe. Während des Übergangs in den entgegengesetzten Sättigungszustand treibt die Magnetisierungsspannung einen Strom durch die Wicklung des Kerns, wie dies vorher beschrieben wurde. Der Strom fließt durch eine Reihenlastimpedanz, und die an ihm auftretende Spannung wird so rückgekoppelt, daß einer Änderung der Magnetisie.rungshöhe des anderen Kerns entgegengewirkt wird. Somit ist der Kreis in einem Zustand, in welchem die Rückmagnetisierungsquelle unwirksam gemacht wird und die Magnetisierungsspannung in je einer Halbperiode einen Strom zur Lastimpedanz liefern kann. Der Kreis wird auf den anderen Arbeitszustand durch einen »Aus«-Impu!s geschaltet, der die entgegengesetzte Polarität wie die Rückkopplungsspannung besitzt. Die Aufhebung der Rückkopplungsspannung läßt wiederum die Rückmagnetisierungsspannung. wirksam werden, wodurch die Kerne wieder ummagnetisiert werden, wobei die Magnetisierungsspannung beim Heraufbringen der Kernmagnetisierungswerte auf die Sättigungshöhe dann vollständig verbraucht wird, so daß kein Ausgangsstrom mehr fließt.

Wie in Fig. 1A gezeigt, befinden sich auf einem Paar vorzugsweise!· identischer, sättigungsfähiger magnetischer Kerne 1 und 2 mit hoher Remanenz Wicklungen 3 und 4, die in einen Ausgangskreis 5 geschaltet sind. Im besonderen sind die Ausgangswicklungen 3 und 4 in anliegenden Zweigen einer nur in einer Richtung wirkenden Brückenschaltung angeordnet, die aus den Gleichrichtern 7, S, 9 und 10 besteht. Quer an gegenüberliegenden Punkten der Ausgangsbrückenschaltung ist eine Wechselspannungsquelle E^c geschaltet. Sie führt infolge der Brückenanordnung und im Zusammenwirken mit der Lastimpedanz Z_L an die Wicklungen 3 und 4 je Halbperiode eine Magne-tisierungsspannung in abwechselnder Weise heran. Die Spannungsquelle E_AC wird nachstehend als die Magnetisierungsspannungsquelle bezeichnet. An den anderen Enden der Ausgangsimpedanz ist eine Lastimpedanz Z_L geschaltet, welche die Eingangsimpedanz des durch den Kippkreis zu steuernden Apparates darstellen kann.

Ähnlich der Anordnung der Ausgangswicklungen 3 und 4 im Ausgangskreis befindet sich ein Paar Wicklungen 3α und 4a auf den Kernen 1 und 2. Sie sind in einen Eingangskreis 6 geschaltet. An je einem Ende der einzelnen Wicklungen befinden sich in der Fig. IA Punkte, welche sich auf die Windungspolarität beziehen. Die Eingangswicklungen 3 a und 4 a sind in gleicher Weise wie die Wicklungen 3 und 4 in benachbarten Zweigen einer einseitig wirkenden Impedanzbrücke angeordnet, die aus den Gleichrichtern 11, Yl, 13 und 14 besteht. An den Diagonalzweig der Eingangsimpedanzbrücke ist eine Wechselspannungsquelle Ei geschaltet, die im folgenden als Rückmagnetisierungsspannungsquelle oder Wiederherstellungsspannungsquelle bezeichnet wird. Die Brückenschaltung ist derart angeordnet, daß abwechselnd dieRückmagnetisierungsspannung einer Halbperiode an die Eingangswicklungen 3 a und 4a gelegt wird. Mit Rücksicht auf die Wechselwirkung der Magnetisierungs- und Rückmagnetisierungsspannungen in den Eingangs- und Ausgangswicklungen eines jeden Kerns sind der Eingangsbrückenkreis und der Ausgangsbrückenkreis so angeordnet, daß Magnetisierungsspannung an die Ausgangswicklung eines der Kerne gelegt wird, während die Rückmagnetisierungsspannung aus den später näher erläuterten Gründen an die Eingangswicklungen des anderen Kerns herangeführt wird. Außerdem bewirkt die Magnetisierungsspannung E_AC in der Ausgangsgleichrichterbrücke, daß die Kerne 1 und 2 ihre Magnetisierungswerte in Sättigungsriclitung verschieben, während die Rückmagneti-

sierungsspannung E₂ in der Eingangsgleichrichterbrücke bewirkt, daß die Kerne 1 und 2 ihre Magnetisierungswerte in den entgegengesetzten Richtungen, d. h. zu negativen Remanenzwerten hin, verschieben. Zwischen die Punkte 15α und 15b der Eingangs-■ brücke ist ein Reihensignaleingangskreis 15 geschaltet. Er enthält die Impedanzen Z₁ und Z₂, die dazu dienen, die Auslöseimpulse b und c in der Fig. 1 B, d. h. die »Ein«- und »Aus«-Impulse, an die Klemme 16, 17 bzw. 18, 17 des Eingangskreises 6 heranzuführen. Der Reihenkreis enthält auch Klemmen 24, denen die an der Ausgangsimpedanz Z/, entstehende Ausgangsspannung über Leitungen 26 zugeführt wird.

Infolge der Anordnung der Tmpedanzschaltungen in Form von Brückenkreisen sind die Spannung, welche infolge der Magnetisierungsspannung E_AC an der Impedanz Z_L auftritt, und die Spannung, welche an den Klemmen 15 σ und 15 b durch die Rückmagnetisierungsspannung E₂ entsteht, von gleicher Polarität. Im Signaleingangskreis 15 wird der »Ein«-Impuls b an die. Klemmen 16, 17, d. h. an die Impedanz Z₁ mit der in der Fig. 1 gezeigten Polarität gelegt, wenn ein von der Rückmagnetisierungsspannung E₂ stammender positiver Impuls an der Klemme 16 in bezug auf das Potential der Klemme 17 auftritt. Die Rückkopplungsspannung von der Impedanz Z₁ wird ebenfalls als eine Folge positiver Sirmshalbwellen an die Klemmen 24 gelegt, während der »Aus«-Impuls c im Signaleingangskreis als ein negativer Impuls an der Klemme 17 in bezug auf das Potential der Klemme 18 auftritt und infolgedessen die entgegengesetzte Polarität wie die Rückkopplungsspannung besitzt.

Bei einer solchen Schaltung ist das abwechselnde Arbeiten der Magnetisierungs- und Rückmagnetisierungsspannungscjuelle für die Kernel und2 wie folgt: Bei den in der Fig. 1A gezeigten Polaritäten zur Veransohaulichung einer positiven oder ersten Halbperiode der Spannung £_4C fließt Strom von ihrer positiven Klemme durch den Gleichrichter 10, die Impedanz Zi, den Gleichrichter 7 und die Wicklung 3. Während dieser Halbperiode fließt auch Strom von der positiven zur negativen Klemme der Quelle E₂ im Eingangskreis durch den Gleichrichter 13, den Signaleingangskreis 15, den Gleichrichter 12 und die Wicklung 4a. In gleicher Weise wird \vährend der nächsten aufeinanderfolgenden Halbperiode der Spannung E_AC Magnetisierungsspannung an die Wicklung 4 gelegt, während Rückmagnetisierungsspannung an die Wicklung 3 a angelegt wird, wobei Strom durch die Impedanz Z^ und den Signaleingangskreis 15 im gleichen Sinne wie vorher fließt. Es wird wiederum auf die erste Halbperiode der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung Bezug genommen, Es sei angenommen, daß der Magnetisierungswert des Kerns 2 sich in seiner Sättigungshöhe und der Magnetisierungswert des Kerns 1 sich in einer bestimmten Höhe unterhalb der Sättigung befindet, wobei das Zeitintegral der an die Wicklung 3 durch die Quelle E_AC gelegten Magnetisierungsspannung gerade so ausreichend eingestellt sein soll, daß der Magnetisierungswert des Kerns 1 von der bestimmten Höhe bis zum Sättigungswert gehoben wird, während im Eingangskreis 6 das an die Wicklung 4a in Übereinstimmung gelegte Zeitintegral der Rückmagnetisierungsspannung die Magnetisieruugshöhe des Kerns 2 auf einen bestimmten Wert wieder zurückbringen soll. Unter diesen Bedingungen wird in Abwesenheit eines »Aus«-Impulses das ganze Zeitintegral von Halbperioden der Magnetisierungsspannung· E_AC vollkommen beim Heraufbringen des Magnetisieruiigswertes der Kerne 1 und 2 bis zur Sättigung absorbiert. Somit tritt eine an der Lastimpedanz Z_L unbedeutende Spannung auf, so daß an den Klemmen 24 praktisch keine Rückkopplungsspannung in Erscheinung tritt. Dadurch erhält man eine vollkommene Rückmagnetisierungswirkung.

Die benutzten Kernmaterialien sollen eine hohe Remanenz mit verhältnismäßig vollständiger Sättigung bei geringer Höhe der magnetomotorischen Kraft haben.

ίο Im Betrieb eines Kippkreises gemäß Fig. IA bewirken in Abwesenheit eines Einschaltimpulses die Magnetisierungs- und Rückmagnetisierungsspannung, daß die Kerne 1 und 2 von dem Sättigungswert zu der bestimmten Höhe unterhalb der Sättigung hin- und herschwingen. Im Ausgangskreis tritt praktisch kein Strom auf, so daß im wesentlichen keine Rückkopplungsspannung an den Klemmen 24 vorhanden ist. Es wird ein positiver »Ein«-Impuls an die Klemmen 16 und 17 der Impedanz Z₁ gelegt. Er erscheint als eine Spannung im Eingangskreis 6 mit entgegengesetzter Polarität zur Rückmagnetisierungsspannung E₂. Es sei angenommen, daß diese Spannung mit einer negativen 'Halbperiode von E₂ zusammenfällt, während welcher der Kern 2 normalerweise in seine Ausigangslage gebracht wird. Ferner sei angenommen, daß der Kippimpuls mindestens ungefähr gleich der Größe von E₂ ist. Der Magnetisierungswert des Kerns 2 wird nicht vom Sättigungswert verschoben, da die Rückmagnetisierungsspannung wirksam aufgehoben worden ist. Infolgessen hat die Wicklung 4 bei der folgenden Halbperiode infolge der Sättigung des Kerns 2 keine der Magnetisierungsspannung entgegengesetzt gerichtete Blindspannung, so daß die vollständige Magnetisierungsspannung an der Last Z₁ in einem Stromkreis mit der Wicklung 4, dem Gleichrichter 8, der Impedanz Z_L und dem Gleichrichter 9 auftritt. Zu gleicher Zeit hat jetzt die Spannung E₂ im Eingangskreis 6 ihre Polarität-geändert, so daß der Kern 1 über die Wicklung 3 a, den Gleichrichter 11, den Signaleingangskreis 15 und den Gleichrichter 14 in der gewöhnlichen Weise wieder in seine Ausgangslage zurückgebracht wird. Infolge der Äusgangsspannung an der Impedanz Z^, welche mit entgegengesetzter Polarität zur Rückmagnetisierungsspannung E₂ an den Klemmen 24 rückgekoppelt ist, kann der Kern 1 nicht in der oben beschriebenen Weise in seine Ausgangslage wieder zurückgestellt werden. Der . Kreis befindet sich jetzt insofern in einem stabilen Zustand der Arbeitsweise, als die Magnetisierungsspannung.E^c an der Ausgangsimpedanz Z_L an den Klemmen 24 rückgekoppelt wird, um der Rückmagnetisierungsspannung E₂ entgegenzuwirken und sie wirksam aufzuheben.

Dadurch wird der Magnetisierungswert der Kerne 1 und 2 in der Sättigungshöhe gehalten. An der Last Z_L tritt nunmehr die vollweggleichgerichtete Magnetisierungsspannung E_AC auf, wie dies bei d in der Fig. 1B dargestellt ist.

Zum Schalten oder Kippen des Kreises in den zweiten stabilen Zustand seiner Arbeitsweise wird ein negativer »Aus«-Impuls den Klemmen 17 und 18 der Impedanz Z₂ zugeführt. Dadurch entsteht eine Spannung im Signaleingangskreis 15 mit entgegengesetzter Polarität wie die Rückkopplungsspannung an den Klemmen 24. Hierdurch wird die Rückkopplungsspannung aufgehoben, und die Rückmagnetisierungsquelle E₂ kann wieder ihre Kernrückstellfunktion ausüben.

Der Kern 1 wird somit als Folge eines in der Kernrückstellhalbperiode auftretenden »Aus «-Impulses in

seinem entsättigten Zustand rückgestellt. In der nächsten Halbperiode wird die Spannung E_AC zur Sättigung des Kerns 1 vollständig aufgebraucht, so daß praktisch kein Strom im Ausgangskreis fließt. Die Rückkopplungsspannung an den Klemmen 24 bricht dann zusammen, so daß die Rüekmagetisierungsquelle E₂ den Kern 2 rückmagnetisieren kann. In dem zweiten stabilen Zustand der Arbeitsweise des Kreises hat man also im wesentlichen keine Ausgangsspannung an der Ausgangsimpedanz Z₁.

Damit man die bestmögliche wirksame Rückmagnetisierung erhält, ist vorzugsweise ein Impedanzweg von niedrigem Wert für den Rückmagnetisierungsstrom durch den Eingangskreis 6 und insbesondere durch den Signaleingangskreis 15 vorgesehen.

In der Fig. 2 ist ein Kippsignaleingangskreis gezeigt, welcher einen solchen Weg entweder bei Vorhandensein oder Abwesenheit von Signalen beispielsweise an den Klemmen 16 und 17 darstellt. Im besonderen ist in Reihe zu den Klemmen 16 und 17 eine nur in einer Richtung wirkende Impedanz 10 gezeigt, welche in Sperrichtung zum Rückmagetisierungsstrom durch den Signaleingangsreihenkreis 15 gepolt ist. Parallel zu dem als Impedanz 30 dienenden Gleichrichter ist 'eine aus einer Gleichstromquelle 31 und einer hohen, in Reihe zu ihr geschalteten Impedanz 32 bestehende konstante Stromquelle geschaltet, die für den Kippeingangskreis eine kleine Strommenge liefert, welche im wesentlichen konstant und etwas größer als der Rückmagnetisierungsstrom ist. Die Quelle 31 ist so gepolt, daß der Strom zum Signaleingangskreis 15 in der gleichen Richtung fließt wie der Rückmagnetisierungsstrom. Der Kippimpuls wird den Klemmen 34 über einen Gleichrichter 33 an der Klemme 16 zugeführt. Bei dieser Schaltung kann bei Abwesenheit eines Kippimpulses an den Klemmen 34 während des Rückmagnetisierungsvorganges der gesamte Rückmagnetisierungsstrom im Eingangskreis 6 durch die konstante Stromquelle fließen, wobei die über den, erforderlichen Wert für die Rückmagnetisierung hinausgehende Strommenge der konstanten Stromquelle durch den Gleichrichter 30 fließt. Beim Zuführen eines Kippimpulses in gleicher Größe und Dauer wie eine Halbperiode der Rückmagetisierungsspannung kann im Eingangskreis 6 infolge der Polarität des Gleichrichters 30 kein Rückmagnetisierungsstrom fließen. Der konstante Strom fließt dann durch die Eingangssignalquelle.

Ist ferner ein übermäßiger Gleichrichterverlustwiderstand vorhanden, wie er als Beispiel durch den Widerstand R gezeigt ist, der in gestrichelten Linien parallel zum Gleichrichter 8 in Fig. IA dargestellt ist, so wirkt sich dies in einer teilweisen Rückmagnetisierung der Kerne durch die Spannung E_AC während der RücksteMperiode aus, wenn der Rüekmagnetisierungsweg durch einen ankommenden Kippimpuls gesperrt wird. Eine solche teilweise Rückmagetisierung wird durch einen Ausgangsimpuls bedingt, welcher etwas kleiner ist als ein ganzer Ausgangsimpuls und in der Halbperiode erwartet wird, welche auf die Periode der Rückmagnetisierungskreisblockierung folgt.

Zum besseren Verständnis der Eigenart dieses Effektes wird auf die Fig. 1A Bezug genommen. Es wird der Beginn einer Halbperiode der Magnetisierungsspannung E_AC betrachtet, in dem der Laststrom durch die Wicklung 3 getrieben wird, während der Kern 1 gesättigt ist. Im Eingangskreis 6 würde gewöhnlich die Rückmagnetisierungsspannung an die Wicklung 4 σ gelegt werden. Es sei jedoch angenommen, daß entweder ein »Eine-Im^uls der Impedanz Z₁ zugeführt wird oder die Rückkopplungsspannung an den Klemmen 24 vorhanden ist. Die Magnetisierungsspannung E₂ würde in bezug auf die Wicklung 4 α wirksam aufgehoben werden. Hat dagegen der Gleichrichter 8 eine relativ geringe Güte, so würde ein Verlust- bzw. Ableitungsstrom von der Spannungsquelle E_Ac über den Gleichrichter 10 zurück durch den Gleichrichter 8 und durch die Wicklung 4 fließen. Es

ίο entsteht ein Rückmagetisierungsfluß, welchem der Kern 2 ausgesetzt wird, der normalerweise unter den gegebenen Verhältnissen in der Sättigungshöhe verbleiben soll. Infolgedessen ist in der nächsten Halbperiode der Magnetisierungsspannung E_Aq zuerst die teilweise Rückmagnetisierung des Kerns 2 zu überwinden, bevor Laststrom auf dem Weg von der Spannungsquelle E_Ac ^zu der Wicklung 4, dem Gleichrichter 8., der Lastimpedanz Z^, und dem Gleichrichter 9 fließen kann. Das Zeitintegral, der Magnetisierungsspannung, welches zur Sättigung des Kerns 2 wegen seiner teilweisen Rückmagnetisierung erforderlich ist, wird natürlich direkt vom Zeitintegral der an die Last Z/, heranführbaren Spannung abgezogen. Zu gleicher Zeit würde der Verluststrom des Gleichrichters 14 auch eine teilweise Rückmagnetisierung des Kerns 2 bewirken.

Es gibt jedoch Ausgleichsmethoden, welche zur Beseitigung dieses Nachteiles benutzt werden können. Zum Beispiel kann ein Ausgleich dadurch geschaffen werden, daß für diesen Zweck die Wirkung der Gleichrichter 11 und 12 im Eingangskreis 6 durch Hinzufügen von Nebenschlußwiderständen 36 und 37 verringert wird. Durch das Hinzufügen dieser Nebenschlußwiderstände kann die Rückmagnetisierungsspannung die Magnetisierungsspannung zur Überwindung einer Teilrückmagnetisierung infolge von Verluetströmen unterstützen. Ist. z. B. der Kern 2 wegen eines Verluststromes der Gleichrichter 8 oder 14 oder beider in einer bestimmte Halbperiode zum Teil auf seine Ausgangsmagnetisierungshöhe zurückgebracht worden, würde die Magnetisierungsspannung E_z, wenn in der folgenden Halbperiode die Polarität der Quellen Ji^c und E₂ nunmehr umgekehrt wird, bevor der Laststrom durch die Wicklung 4 der Magnetisie-

+5 rungsspannung gehen kann, zuerst die teilweise Rückmagnetisierung des Kerns 2 zu überwinden haben. Bei Vorhandensein des Nebenschlußwiderstandes wird jedoch die Rückmagnetisierungsspannung E_z auch an die Wicklung 4 a im Eingangskreis 6 infolge eines im Stromkreis mit der Wicklung 4 a, dem Widerstand 37 und dem Gleichrichter 14 fließenden Stromes gelegt. Zu dieser Zeit hat die Quelle E₂ eine Polarität, welche die Magnetisierungsspannung E_Ac in der Überwindung der teilweisen Rückmagnetisierung des Kerns 2 unterstützt. Ein anderes Ausgleichsverfahren kann sicherstellen, daß der Eingangskippimpuls oder auch die Rückkopplungsspannung etwas größer ist als die Rückmagnetisierungsspannung E₂. In diesem Fall würde es im Rückmagnetisierungskreis keine Netzspannung von einer Polarität geben, welche einen Verlust im Eingangskreis der Gleichrichter, und zwar in einer Richtung hervorrufen kann, wodurch eine Spannung entweder an der Wicklung 3 a oder an der Wicklung 4 α mit einer Polarität entgegengesetzt der Spannung an der Wicklung 3 oder 4 infolge des Verluststromes im Ausgangskreis auftritt.

Im allgemeinen befaßt sich die vorhergehende Erläuterung mit magnetischen Kippkreisen, die durch Signalimpulse in dem einen von zwei stabilen Zuständen geschaltet werden können. Der Kippkreis

zeichnet sich durch ein schnelles Ansprechen aus, d. h., eine abgegebene Leistung erscheint im Ausgangskreis nach einer Zeitverzögerung von meist einer Halbperiode der Er reger frequenz. Ferner gibt es im erfindungsgemäßen Kreis im Gegensatz zu früheren magnetischen Vorrichtungen kein exponentiellartiges Ansteigen der Ausgangsspannung. Vielmehr wird die ganze abgegebene Leistung unmittelbar nach der erwähnten Zeitverzögerung erreicht.

Bei der Erläuterung der Arbeitsweise der Kippkreise der Erfindung ist angenommen worden, daß die ankommenden Kippimpulse in ihrer Dauer, Größe und Phase im wesentlichen mit einer Halbperiode der Rückmagnetisierungsspannung E₁ übereinstimmen. Treffen diese Bedingungen zu, so ist die Reihe der Ausgangsimpulse des Kippkreises in der Form der Vollweggleichrichtung der Wechselspannungsquelle .E_4C ähnlich. Ein solcher Kreis würde also höchst brauchbar und nützlich in einem System sein, in welchem zu erwarten ist, daß die Eingangs- und Ausgangssignale in definierten Perioden einer programmmäßigen Reihe von Vorgängen auftreten wie z. B. in einem Rechensystem. Für die wirksame Arbeitsweise des Kreises ist es jedoch nicht notwendig, daß die obigen Bedingungen vorhanden sind. So kann der »Ein«- Impuls z. B. willkürlich und von irgendeiner Form und Größe sein. In diesem Fall hat die Reihe der Ausgangsimpulse eine Größe proportional dem Zeitintegral des »Ein«-Impulses, welcher zeitlich die Wellenform der Spannung E₁ überlappt. Außerdem besteht die einzige Forderung an den »Aus«-Impuls darin, daß er einen Zeitintegralwert gleich der Spannung E₂ für eine vollständige Abschaltung des Ausganges vom Kippkreis haben muß.

Claims

Patentansprüche:

1. Bistabile magnetische Kippschaltung unter \^erwendung zweier parallel geschalteter Halbwellen-Magnetverstärker mit Rückmagnetisierungskreis in selbstsättigender Brückenanordnung und mit vollweggleichgerichtetem Ausgang (Rameyschaltung) , dadurch gekennzeichnet, daß die Kippschaltung durch einen in einen Eingangskreis (Z₁)

zugeführten Auslöseimpuls (b) während der Dauer einer Halbwelle der Magnetisierungs- bzw. Rückmagnetisierungsschwingung aus ihrem Ruhezustand in ihren zweiten stabilen Zustand geschältet wird, welcher durch eine vom Ausgangswiderstand (Z_L) entnommene, in den Eingangskreis führende Rückkopplung so lange aufrechterhalten wird, bis ein zweiter, entgegengesetzt gerichteter Auslöseimpuls (c) den Ruhezustand der Schaltung wieder-

herstellt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Auslöseimpulses (b) eine halbe Periode der Magnetisierungs- oder Rückmagnetisierungsschwingung beträgt.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zuführen des ersten Auslöseimpulses (b) die Rückkopplung den zweiten stabilen Zustand dadurch aufrechterhält, daß dem Eingangskreis (Z₁) eine für die entgegengesetzte Rückmagnetisierung wirksame Spannung zugeführt wird, wodurch eine andere Ausgangshalbweile beim Verbraucher in der nächsten Halbperiode hervorgerufen wird.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine parallel zu den Gleichrichtern (11, 12) in Verstärkerkreiszweigen' des Rückmagnetisierungskreises geschaltete, doppelseitig wirkende Impedanz für Gleichrichterrückstromkompensation dieser Zweige.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pfad von niedrigem Impedanzwert für den Rückmagnetisierungsstrom im Eingangskreis aus einer nur in einer Richtung wirksamen Impedanz (30) an den Klemmen besteht, welchen die Auslöseimpulse entgegengesetzt dem Rückmagnetisierungsstrom zugeführt werden, und eine konstante Stromquelle (31, 32) parallel zu der nur in einer Richtung wirksamen Impedanz (30) einen Strom von der Größe des Rückmagnetisierungsstromes liefert.'

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Transactions of the AIEE«, 1951, Bd. 70, Nr. 2, S. 1214ff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen