Energiewandler insbesondere für eine Mess- und/oder eine Steuereinrichtung, zur Umsetzung eines vorgegebenen Eingangsmagnetflusses in elektrische Ausgangsgrössen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Energiewandler, insbesondere für eine Mess-und/oder eine Steuereinrichtung, zur Umsetzung eines vorgegebenen Eingangsmagnetflusses in elektrische Ausgangsgrössen.
Die bekannten Energieumsetzer und -fühler dieser Art arbeiteten mit einem von Null verschiedenen Magnetfluss. Eine Veränderung der Lage der gemessenen Grösse verursachte eine Veränderung des Gleichstromflusses, durch welchen seinerseits eine Veränderung der Induktanz in einer Windung des elektrischen Fühlers hervorgerufen wurde. Die Anderung der Induktanz wurde durch einen elektronischen Kreis angezeigt und als Ausgangssignal des Fühlers verarbeitet. Da bei diesen Geräten die Induktanz der Fühlerwicklung nicht auf die Polarität des Gleichstromflusses ansprach, musste mit einem Gleichstromflussniveau als Bezugsgrösse gearbeitet werden, das einen konstanten, von Null verschiedenen Wert besass, damit die Induktanzänderungen eindeutig in bezug auf eine positive bzw. negative Positionsänderung der im Eingang befindlichen Mittel gegenüber der Bezugsposition festgestellt werden konnten.
Es hat sich nun bei Fühlern dieser Art herausgestellt, dass durch die Verschiedenheit des Bezugsniveaus des Gleichstromschlusses von Null Nullpunktsabweichungen ergaben, die durch Einflüsse der Umgebung auf die Permeabilität der magnetischen Teile des Energiewandlers bedingt waren. Durch geeignete Auswahl der Materialien und der Betriebsbedingungen können diese Nullpunktsabweichungen zwar verhältnismässig klein gehalten werden; es ist jedoch bisher nicht möglich gewesen, diese Nullpunktsabweichungen mit Sicherheit unter vernachlässigbaren Grenzen zu halten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nach dem Null-Fluss-Prinzip arbeitenden Energieumwandler zu schaffen, bei dem das Bezugsniveau des Gleichstromflusses Null ist, um Nullpunktsabweichungen zu vermeiden, welche von Permeabilitätsänderungen herrühren und infolgedessen beim Niveau Null des magnetischen Flusses ohne Einwirkung bleiben müssen.
Bei einem Energiewandler, insbesondere für eine Mess- und/oder eine Steuereinrichtung, zur Umsetzung eines vorgegebenen Eingangsmagnetflusses in elektrische Ausgangsgrössen, mit einem magnetischen Kreis, der mit einer Ausgangswicklung versehen ist, die über eine elektrische Einrichtung einen Ausgangsgleichstrom liefert, dessen Grösse sich proportional der Grösse des Eingangsmagnetflusses ändert und über eine Rückkopplungswicklung einen der Änderung des magnetischen Flusses entgegengerichteten Kompensationsfluss erzeugt, dadurch erreicht, dass Vormagnetisierungsmittel vorgesehen sind, die zur Schaffung eines Bezugsnullflussniveaus einen dem Eingangsmagnetfluss entgegengerichteten Gegenfluss solcher Grösse im magnetischen Kreis erzeugen,
dass der Gegenfluss bei der Bezugsgrösse des Eingangsmagnetflusses dem Eingangsmagnetfluss entgegengesetzt mindestens angenähert gleich gross ist, und dass an einem sättigungsfähigen Kern des magnetischen Kreises eine an einen Oszillator angeschlossene Antriebswicklung angeordnet ist, die den magnetischen Widerstand des magnetischen Kreises periodisch ändert, so dass bei einer durch Änderung des Eingangsmagnetflusses bedingten Abweichung des im magnetischen Kreis fliessenden Gesamtflusses vom Nullwert der Gesamtflüss periodisch geändert wird, dieser in der Ausgangswicklung eine der Änderung des Eingangsmagnetflusses proportionaleWechselspannung induziert, die durch einen phasenempfindlichen Gleichrichter in den Ausgangsgleichstrom umgewandelt wird.
Gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung können bei einem Energiewandler zur Umsetzung magnetischer Flussänderungen in elektrische Grössen mit einem magnetischen Kreis, in dessen Eingang sich Mittel zur Erzeugung einer, die Flussänderungen bedingenden magneto-motorischen Kraft befinden, Vormagnetisierungsmittel zur Erzeugung eines vorher bestimmten magnetischen Gegenflusses vorgesehen sein, durch welche ein Bezugsniveau des Magnetflusses für die im Eingang befindlichen Mittel festgelegt ist, bei dem die Ausgangssignale des Wandlers Null sind, wobei auf ein von Null abweichendes wirksames Magnetflussniveau ansprechbare Mittel vorgesehen sind, durch welche ein Ausgangssignal erzeugbar und das erwähnte wirksame Flussniveau mindestens annähernd auf Null zurückführbar ist.
Eine besonders zweckmässige apparative Ausbildung dieser Anordnung kann derart ausgeführt werden, dass der magnetische Kreis mindestens einen mindestens teilweise ringförmigen, sättigungsfähigen Kern und ein Paar hochpermeabler Polstücke aufweist, die sich vom sättigungsfähigen Kern aus in einer gemeinsamen Richtung erstrecken und an ihren Enden die Vormagnetisierungsmittel aufweisen. Bei einer solchen Ausführungsform können die Ausgangswindungen auf einem Teil des magnetischen Kreises angeordnet sein und auf den Polstücken Rückkopplungswindungen angeordnet werden, wobei zweckmässigerweise zwischen die Ausgangswindungen und die Rückkopplungswindungen eine elektronische Verstärkungsanordnung zu schalten ist.
In der Zeichnung sind einige bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes beispielsweise dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Energieumwandlers in ihrem mechanischen Aufbau;
Fig. 2 ein zur Anordnung gemäss Fig. 1 gehöriges elektrisches Schaltschema;
Fig. 3 die schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des Energieumwandlers in Kombination mit einem schreibenden Registriergerät;
Fig. 3A die schematische Darstellung eines Ausschnittes der Magnetanordnung des Energiewandlers gemäss Fig. 3;
Fig. 4 und 5 einen Vertikalschnitt durch die Anordnung gemäss Fig. 3;
Fig. 6 die schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispieles des Energiewandlers.
In Fig. 1 bedeutet 1 einen Energiewandler mit einem Magnetkreis, welcher einen sättigungsfähigen
Kern 11 aufweist, der mit einem ringförmigen Teil lla versehen ist, auf dem eine Antriebswandung 12 angeordnet ist. Von dem sättigungsfähigen Kern 11 erstrecken sich ein Paar Polstücke 13 und 14 in senk rechter Richtung nach oben. Die Polstücke 13 und 14 können zweckmässigerweise aus ferromagnetischen Ferriten oder einem anderen Material hoher Permeabilität bestehen. Derartige Ferriten sind bekannt und werden im allgemeinen durch Zusammensintern einer Mischung mindestens einer Eisenverbindung und einer oder mehreren weiterer Metallverbindungen, beispielsweise Metalloxyden, hergestellt.
Diese Stoffe haben den Vorteil, kein reines Metall zu enthalten und infolgedessen eine nur geringe elektrische Gleitfähigkeit aufzuweisen, wodurch das Auftreten von Wirbelstromverlusten weitgehend vermieden werden kann, trotz günstiger magnetischer Daten. Die Polstücke 13 und 14 sind mit einer Wechselstrom ausgangswicklung 17 versehen, die durch Leiter 18 und 19 in den Ausgang eines Radiofrequenzverstärkers 20a mit synchronem Gleichrichter 20b gelegt ist, was schematisch durch das Rechteckkästchen 20 angedeutet ist. Eine Seite des Ausgangs des Verstärkers mit synchronem Gleichrichter 20 ist durch eine Verbindungsleitung 21 mit dem einen Ende einer Gleichstromrückkopplungswicklung 23 auf den Polstücken 13 und 14 verbunden.
Das andere Ende der Rückkopplungswicklung 23 ist über die Verbindungsleitung 22 mit dem Arbeitsausgangskreis 24 verbunden, dessen andere Seite mit der anderen Klemme des Ausgangs des Verstärkers mit synchronem Gleichrichter 20 durch die Leitung 25 verbunden ist. Die Antriebswicklung 12 ist an einen Antriebsoszillator 27 angeschlossen, welcher über Leitungen 28 und 29 mit dem Synchronverstärkerteil 20b des Kästchens 20 verbunden ist.
Die Eingangsmittel zur Erzeugung einer magnetomotorischen Kraft, durch die ein variables Magnetflussniveau im magnetischen Kreis hervorgerufen werden soll, ist in Form eines Permanentmagneten 31 dargestellt, der als Sonde zwischen den Enden der Pole 13 und 14 angeordnet und in der Längsaxe zwischen den beiden Polstücken in Abhängigkeit von einem mechanischen Eingangssignal, beispielsweise einer Bourdon-Röhre, einer schwingenden Membran, eines Motors oder ähnlich bewegbar ist.
Der Permanentmagnet 31 ist mit seinen Polen, wie aus Fig. 1 ersichtlich, derart orientiert, dass der Nordpol der Stirnfläche des Pols 13 und der Südpol der Stirnfläche des Pols 14 zugewandt ist. Um eine Bezugsposition des Permanentmagneten 31 zu schaffen, in der sich dieser in Nullage befindet, sind die Polstücke 13 und 14 je an ihren Enden mit Vormagnetisierungsmitteln versehen, die in Form von Permanentmagneten 32 und 33 dargestellt sind, welche auf den Backen der Pole 13 und 14 angeordnet sind; und zwar ist der Nordpol des Vormagnetisierungsmagneten 32 dem Nordpol des Permanentmagneten 31 zugeordnet, während der Südpol des Vormagnetisierungsmagneten 33 dem Südpol des Perma nentmagneten 31 zugewandt ist.
Auf diese Weise ist dafür gesorgt, dass die von den Vormagnetisierungsmagneten 32 und 33 hervorgerufenen magneto-me chanischen Kräfte den von der Sonde 31 hervorgeru fenen magneto-mechanischen Kräften entgegengerichtet sind.
Der Wandler 10 arbeitet nach dem Prinzip der periodischen Veränderung des magnetischen Widerstandes des magnetischen Weges einschliesslich des Permanentmagneten 31, der Vormagnetisierungsmagneten 32 und 33, der Polstücke 13 und 14 mit ihren Windungen 23 und 17 und des sättigungsfähigen Kerns 11, lla mit seiner Antriebswindung 12. Der Reluktanzwechsel wird durch periodische Sättigung des sättigungsfähigen Kerns 11, lla durch den dem Antriebsoszillator entstammenden und die Antriebswindung 12 durchflissenden Strom bewirkt.
Wenn ein wirksamer magnetischer Gleichfluss in dem erwähnten magnetischen Wege auf Grund von Ungleichheiten der magneto-motorischen Kräfte der Permanentmagneten 31-33 und des Rückkopplungsgleichstroms in der Windung 23 existiert, so wird dieser wirksame magnetische Gleichschluss durch die Reluktanzänderungen moduliert. Diese Flussänderungen greifen auf die Wechselstromausgangswindung 17 über, in dem sie in dieser eine Spannung induzieren.
Wenn jedoch der wirksame magnetische Fluss Null ist, wird in der Ausgangswindung 17 keine Spannung induziert. Eine in der Gegenwart eines wirksamen Magnetflusses induzierte Spannung ist eine Wechselspannung mit der -frequenz der Sättigungswechsel des sättigungsfähigen Kernes 11 und mit einer Phase, die durch die Richtung des wirksamen Magnetflusses bestimmt ist.
Wenn sich die permanentmagnetische Sonde 31 in ihrer Bezugs- oder Nullstellung befindet, entsteht keine Ausgangsspannung, da dieser Anteil der von der magnetischen Sonde 31 im magnetischen Kreis erzeugten magneto-motorischen Kraft genau gleich und entgegengesetzt derjenigen ist, die durch die beiden Vormagnetisierungsmagnete 32 und 33 erzeugt wird, und der wirksame magnetische Fluss ist Null, wenn der elektrische Gleichstrom in der Rückkopplungswindung 23 Null ist.
Wenn die magnetische Sonde 31 aus ihrer Bezugs- oder Nullposition bewegt wird, entsteht ein wirksamer Fluss, welcher einen Ausgangswechselstrom in der Windung 17 erzeugt. Dieser ruft einen Rückkopplungsgleichstrom in der Windung 23 hervor, welcher den wirksamen Fluss auf einen vernachlässigbaren kleinen Wert reduziert. Auf diese Weise kann der Wandler 10 bei allen Stellungen der Sonde 31 in einem Zustande gehalten werden, in dem der wirksame Magnetfluss mindestens annähernd Null ist, so dass Änderungen der Permeabilität im magnetischen Kreis keine Nullpunktsabweichungen hervorrufen.
Um eine transformatorartige Kopplung zwischen der Antriebswindung 12 und der Wechselstromaus gnngswindung 17 zu vermeiden, ist die Antriebswindung 12 auf einem besonderen ringförmigen Kern 1 1a angeordnet, welcher im Raum so orientiert ist, dass der die Sättigung bewirkende Fluss in einer zur wirksamen Flussrichtung senkrechten Richtung durch den sättigungsfähigen Kern 11 geht. Auf Grund dieser Anordnung kommt keine Kopplungswirkung zwischen den Windungen 12 und 17 zustande.
Eine andere Möglichkeit zum Verhindern einer transformatorartigen Kopplung, die gleichzeitig eine geringere magneto-motorische Kraft erfordert als die anhand der Fig. 1 beschriebene Anordnung, ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.
Hier besteht die Windung 12 aus zwei Teilen 12a und 12b, welche symmetrisch zur Axe des sättigungsfähigen ringförmigen Kerns 11 auf entgegengesetzten Seiten dieses Ringes angeordnet ist. Dabei verläuft diese Axe parallel zur wirksamen Flussrichtung und die magnetischen Eigenschaften des sättigungsfähigen Kerns sind symmetrisch zu dieser Axe. Auf diese Weise wird erreicht, dass keine Kopplung zwischen der Antriebswindung 12 und der Ausgangswindung 17 eintritt.
Wie weiter unten näher ausgeführt werden wird, ändert der durch den Arbeitskreis 24 gehende Ausgangsstrom linear mit dem Wechseln der räumlichen Lage der Magnetsonde 31. Der Ausgangsstrom ist mindestens annähernd unabhängig von Änderungen des Widerstandes im Arbeitskreis und kann auch über einen beträchtlichen Abstand ohne Beeinträchtigung der Linearität auf den Arbeitskreis übertragen werden.
Wenn der sättigungsfähige Kern nur einmal während einer vollen Periode des Antriebswechselstromes aufgesättigt wird, hat die Grundfrequenz des Ausgangsstromes dieselbe Frequenz wie der Antriebsstrom. Dies kann dadurch erreicht werden, dass mit der Antriebswindung 12 eine nur in einer Richtung stromdurchlässige Vorrichtung in Reihe geschaltet ist.
Obwohl unter diesen Bedingungen ein Gleichstrom in der Antriebswindung 12 fliesst, wird durch die erwähnte Symmetrie des sättigungsfähigen Ringes 11' und seinerWindung 12 verhindert, dass dieser Gleichstrom eine ständige fehlerhafte magneto-motorische Kraft im wirksamen magnetischen Flussweg erzeugt.
Wenn der sättigungsfähige Kern zweimal pro voller Periode gesättigt wird, wie dies bei einem normalen Wechselstrom der Fall ist, wenn dieser die Antriebswindung 12 durchfliesst, ist die Grundfrequenz des Ausgangsstromes doppelt so gross wie die des Antriebsstromes, weshalb ein Frequenzverdoppler zwischen dem Oszillator 27 und dem synchronen Gleichrichterteil 20b des Blocks 20 erforderlich ist.
Da die Ausgangsspannung eines Wandlers 10 abhänging von der Anzahl der Flusswechsel ist, ist sie frequenzabhängig.
Bei einer festen Anzahl von Einzelwindungen der Ausgangswindung, einem festen wirksamen Magnetfluss und einer konstanten Wellenform des Antriebsstroms ändert sich die Ausgangsspannung direkt proportional mit der Frequenz des vom Oszillator 27 erzeigten Antriebsstromes. Wenn dagegen die Einzelwindungen der Ausgangswicklung 17 in dem Masse verändert werden, dass die Reaktanz bei veränderter Antriebsfrequenz - konstant bleibt, ¯ verändert sich die Ausgangsspannung mit der Quadratwurzel der Antriebsfrequenz. Diese Veränderungen der Ausgangsspannung mit der Frequenz begründen keinerlei Fehler, wenn der wirksame Ausgangsfluss auf Null gehalten wird.
Der Oszillator 27 weist einen Transistor 35 auf und ist frequenzstabilisiert. Er weist ferner ein piezoelektrisches Bauelement 36 auf, wie es z. B. von der Firma Clevite Electronic Components Divion of Clevite Corporation unter derTypenbezeichnungTF-OlA hergestellt und unter der Handelsbezeichnung Transfilter (ein, getragene Handelsmarke) verkauft wird.
Der Piezo-Kristall 36 stabilisiert die Frequenz der Schwingungen des Oszillators 27 und entspricht in seiner Wirkungsweise einem Serienresonanzkreis von der Schwingungsfrequenz des Oszillators. Die piezoelektrische Baueinheit 36 hat eine höhere Leistungsaussteuerbarkeit als ein Quarzkristall derselben Arbeitsfrequenz, wodurch eine höhere Antriebsleistung aus dem Oszillator entnommen werden kann. Die Spannung für den Oszillator 27 kann einer üblichen Spannungsquelle entnommen werden, die beispielsweise durch eine Batterie 37 dargestellt ist, deren eine Klemme mit einer Leitung 28 verbunden ist, während an die andere Klemme über einen Vorschalt-Widerstand 39 das eine Ende der Wicklung 12 angeschlossen ist, welche um den sättigungsfähigen Kern 11' gewunden ist.
Wie bereits gesagt, ist die Antriebswindung 12 symmetrisch in Form zweier Teilwicklungen auf dem Ring 11' angeordnet; das andere Ende der Wicklung 12 ist mit dem Emitter e eines Transistors 35 mittels Leitungen 40 und 41 verbunden. In den Leitungszug 40Ml ist ein RC-Glied 42-43 geschaltet, das zur Temperaturstabilisierung des Oszillators dient. Die Sekundärwicklung 45s eines Transformators 45 liegt in Serie mit dem piezo-elektrischen Bauelement 36 zwischen der Basis b und dem Emitter e des Transistors 35 und dient der Oszillatorrückkopplung. Die Primärwindung 45p des Transformators 45 und die Kapazität 46 liegen parallel zueinander in der Zuführungsleitung 29 zum Kollektor c des Transistors 35 und bilden den Abstimmungskreis des Oszillators 27.
Basis und Emitter sind durch einen Nebenschlusswiderstand 47 miteinander verbunden, welcher der Temperaturkompensation des Transistors dient.
Parallel zur Spannungsquelle 37 ist ein Radiofrequenz-Nebenschluss-Kondensator 49 geschaltet.
Der Transistor 35 wirkt beim Betrieb als ein nur in einer Richtung stromdurchlässiges Bauelement und bewirkt, dass in die der Sättigung des sättigungsfähigen Kerns dienende Wicklung 12 ein Strom in Halbwellenform zufliesst welcher einmal während jeder Vollperiode des Oszillators 27 eine Sättigung des sättigungsfähigen Kerns 11' bewirkt. Der Oszillator 27 liefert auch eine Wechselspannung für den Synchron Gleichrichter 20b, dem der Kollektorstrom des Transistors 35 über die Leitungen 28 und 29 zugeleitet wird.
Wenn dem System ein Eingangssignal zugeführt wird, bewegt sich die magnetische Sonde 31 aus ihrer Bezugs- oder Null-Lage in der durch den Doppelpfeil angezeigten zwischen den Polstücken 13 und 14 verlaufenden Axe, wodurch ein von Null verschiedener wirksamer Magnetfluss erzeugt wird, welcher seinerseits im Ausgang eine Wechselspannung in der Wicklung 17 hervorruft. Hierdurch wird ein Signal im Eingang des Radiofrequenzverstärkers 20a hervorgerufen, und zwar über die Leitungen 18 und 19, in welche zum Phasenausgleich ein RC-Glied aus einem in der Leitung 19 befindlichen Widerstand 51 und einem beide Leitungen überbrückenden Kondensator 50 gelegt ist. Die Leitung 18 ist an Erde gelegt. Der Radiofrequenzverstärker 20a ist dreistufig ausgeführt und enthält drei Transistoren 55, 56 und 57.
In der Zuleitung 19 zur Basis b des Transistors 55 liegt ein Eingangskondensator 59; ein Paar Widerstände 60 und 61, die je zum Emitter und zum Kollektorkreis liegen, dienen zur Festlegung des Arbeitspunktes des Transistors 55. Ein Kondensator 62 und ein Widerstand 63 bilden eine negative Wechselstromrückkopplung des Transistors 55. DurcheinenWiderstand 64 mit parallelgeschaltetem Kondensator 65 erhält der Emitter e des Transistors 55 eine Vorspannung. Parallel zur Spannungsquelle 37 ist als Nebenschluss zu den beiden Leitungen 28 und 68 ein Radiofrequenz-Nebenschluss- Kondensator 67 gelegt, dessen eine Seite mit einer Radiofrequenzdrossel 69 verbunden ist, deren anderes Ende über eine Zuführung 70 mit dem Kollektor c des Transistors 55 verbunden ist und die Arbeitsspannung der ersten Verstärkerstufe liefert.
Während die erste und die zweite Verstärkerstufe durch übliche frequenzselektive Mittel miteinander gekoppelt sein könnten, ist gemäss dem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Kopplung über ein piezo-elektrisches Bauelement 72 bewirkt wird. Das Bauelement 72 ist ein Bauelement, wie es als Type TO-O1A durch die Clevite Corporation hergestellt und unter der Handelsmarke Transfilter)) vertrieben wird. Derartige Bauelemente sind z. B. in der Zeitschrift Application of Piezoelectric Resonators to Modern Band Pass Amplifiers von Lungo and Henderson beschrieben; herausgegeben von der IRE Convention at New York City März 1958.
Die Vorrichtung 72 hat eine gemeinsame Zuführung 72a, die an Erde gelegt ist; ihre Zuleitung hoher Impedanz 72b ist mit dem Kollektor c des Transistors 55 verbunden, während ihre Zuleitung 72c niedrigerer Impedanz mit der Basis b des Transistors 56 verbunden ist, wodurch ein abgestimmter Kopplungskreis hergestellt ist.
Die zweite Stufe des Verstärkers 20a mit dem Transistor 56 weist zwei Widerstände 73 und 74 auf die in entsprechender Weise wie die Widerstände 60 und 61 der ersten Verstärkerstufe wirken. Der Widerstand 75 und der Kondensator 76 entsprechen funktionsmässig dem Widerstand 64 und dem Kondensator 65 der ersten Stufe. Eine Radiofrequenzdrossel 78 ist über eine Leitung 68 mit dem Kollektor c des Transistors 56 in der entsprechenden Weise verbunden wie die Radiofrequenzdrossel 69 mit dem Kollektor der ersten Stufe. Die zweite und dritte Verstärker stufe sind miteinander durch einen Kondensator 79 gek;oppelt. tsle Wlderstande 80 und 81 dienen zur btaDnlslerung des blelchstrom-Arueltspunttes des
1 ransisLors ors /.
Der Emitter e des transistors 57 liegt an einem Vorspannungstrels bestehend aus einem Widerstand 82, dem eme Kapazität 34 parallel geschaltet ist, welcher ein Widerstand 83 vorgeschaltet ist. Die Pnmarwloklung 8sp des Ausgangstranstormators 85 liegt in Kelte mit dem Koliektorlcreis c des lranslstors 5 1 und ist mit der Zuführung 58 verbunden. Die Sekundärwicklung 85s des Transformators 85 ist mit dem Synchrongieichrichter 20b und der Rückkopplungswicklung 23 durch Leitungen 86 bzw.
21 verbunden.
Der Synchrongleichrichter 20b weist einen Doppelwegglelchrichter 89 auf, mit vier in einer Greatzschen Brückenschaltung geschalteten Gleichrichtern 90, 91, 92 und 93. Der Doppelweggleichrichter 89 ist an den Ausgang des Oszillators 27 angeschlossen, und zwar über den Transformator 94, dessen Primärwicklung 94p im Ausgang des Oszillators 27, während die Sekundärwicklung 94s des Transformators 94 über ein aus zwei Kondensatoren 95 und 96 und einem Widerstand 97 bestehenden Phasenglied an zwei konjugierte Brückenpunkte der Gleichrichterschaltung 89 gelegt ist. Die Gleichrichterbrücke 89 stellt eine niederohmige Verbindung zwischen den Leitern 86 und 25 während einer Halbperiode ohne Rücksicht auf den Ausgang des Transformators 85 her.
Während der anderen Halbperiode liegt die Gleichrichterbrücke 89 in ihrer nichtdurchlässigen Richtung an Spannung und stellt eine hochohmige Verbindung zwischen den Leitern 86 und 25 dar. Die Gleichrichterbrücke 89 wirkt auf diese Weise wie ein einpoliger Schalter, der synchron mit dem Ausgang des Oszillators 27 arbeitet. Durch die Gleichrichterbrücke 89 wird ein Ausgangsgleichstrom erzeugt, dessen Polarität durch die Phase des von der Ausgangswicklung 85s des Transformators 85 kommenden Signals bestimmt ist. Der durch die Brücke 89 gelangende Strom kann über eine Leitung 25 durch den Arbeitsstromkreis 24 und eine Leitung 22 zur Rückkopplungswindung 23 gelangen und von dort über die Leitung 21 zur Sekundärwicklung 85s des Transformators 85.
Ein die Leitungen 21 und 25 überbrükkender Kondensator 98 bildet mit einem Kondensator 99 und Widerstand 80, die zwischen die Leitungen 21 und 22 gelegt sind, ein Filternetzwerk zur Unterdrückung der einen Halbwelle des gleichgerichteten Gleichstroms des Synchrongleichrichters 20b.
Kondensatoren 101 und 102 dienen zur Ableitung von Radiofrequenzsignalen aus den Leitungen 22 und 25 an Erde, während sie Niederfrequenzsignale und Gleichstrom nicht durchlassen.
Gemäss dem Vorstehenden erfüllt der Oszillator 27 zwei Aufgaben, nämlich erstens den Kern 11' periodisch zu sättigen, und zwar mittels der Wicklung 12, und zweitens eine Bezugsspannung für den Synchrongleichrichter 20b zu schaffen.
Die Wirkungsweise der Anordnung gemäss Fig. 2 ist folgende. Wenn die Magnetsonde 31 aus ihrer Bezugs- oder Nullage herausoewegt wird, entsteht ein wirksamer Magnetfluss, welcher emen Ausgangswechselstrom in der Wicklung 17 hervorruft. Dieses Aus gangsslgnal wird durch den Verstärker 20a verstärkt und durch den Synchrongleichrichter 20b gleichgerichtet und über den Arbeitskreis 24 zur Rückkopplungswicklung 23 zurückgeführt, wodurch eine aus glelchsmagnetomotorische Kraft entsteht, die den wirksamen Fluss mindestens annähernd wieder auf Null reduziert. Auf diese Weise ist dafür gesorgt, dass der Wandler 10 bei sämtlichen Stellungen der Sonde 31 mindestens annähernd unter derselben Null-Flussbedingung arbeitet.
Auf Grund der Kompensationswirkung der rückkopplungs-magnetomotorischen Kraft bezüglich der durch die Sonde erzeugten magnetomotorischen Kraft hängt die Grösse des durch den Arbeitskreis gehenden Stromes direkt proportional von der Stellung der Sonde 31 ab.
Wenn sich die Magnetsonde 31 in ihrer Nullstellung befindet, wäre es möglich, dass dadurch ein wirksamer Magnetfluss entstehen könnte, dass infolge Verschiedenheiten der Bedingungen in den Spulen 12a und 12b der Wicklung 12 oder wegen Veränderungen in der Charakteristik des sättigungsfähigen, ringförmigen Kerns 11' eine Transformatorwirkung zwischen den beiden Spulen 12a und 12b zustande kommt und hierdurch ein Ausgangsgleichstrom in der Wicklung 17 auftritt. Zur Vermeidung derartiger Effekte kann einer der beiden Hälften der Wicklung 12 ein Ausgleichswiderstand zugeordnet sein, so wie es in der Zeichnung beispielsweise durch den Widerstand 103 angedeutet ist, der der Spule 12a parallelgeschaltet ist.
In Fig. 3 ist als weiteres Ausführungsbeispiel eine Mess-Schreibeinrichtung schematisch dargestellt, die als Teilaggregat einen Wandler 110 aufweist. Der magnetische Kreis des Wandlers 110 enthält einen sättigungsfähigen Kern in Form eines Ringes 111, auf welchem eine Antriebswicklung 112 angeordnet ist.
Von dem sättigungsfähigen Ring 11 erstrecken sich zwei Pole 113 und 114 in ähnlicher Weise wie es anhand des Energieübertragers 10 im vorstehenden beschrieben worden ist. Die Pole 113 und 114 sind mit einer Wechselstromwicklung 117 versehen. Diese ist durch Verbindungsleitungen 118 und 119 an den Eingang eines Radiofrequenzverstärkers und Synchrongleichrichters angeschlossen, wie er schematisch durch das Rechteck 20 angedeutet ist. Die eine Ausgangsklemme des Radiofrequenzverstärkers und Synchrongleichrichters 20 ist durch die Leitung 121 mit einem Schiebekontakt 11 6a eines Spannungsteilerkontaktes 116 verbunden.
Die Pole 113 und 114 sind mit einer Oleichstromrückkopplungswicklung 123 versehen, die in vier Teilspulen 123a-123d unterteilt ist, von denen die Spulen 123a und 123b auf dem Pol 113 und die anderen beiden Spulen 123c und 123d auf dem Pol 114 angeordnet sind. Der Widerstand 116 ist mit dem obersten Ende der Spule 123a und dem untersten Ende der Spule 123c verbunden, wäh rend die anderen beiden Enden der Spulen 123a und 123c miteinander verbunden sind. Das unterste Ende der Spule 123c ist mit dem oberen Ende der Spule 123d verbunden, welche ihrerseits in Serie mit der Spule 123b liegt, welch letztgenannte durch die Leitung 122 mit der einen Klemme eines Verbraucherwiderstandes 124 verbunden ist.
Die andere Klemme des Verbraucherwiderstandes 124 ist über eine Verbindungsleitung 125 mit der anderen Ausgangsklemme des Radiofrequenzverstärkers und Synchrongleichrichters 20 verbunden. Die Antriebswicklung 112 ist mit dem Antriebsoszillator 27 verbunden, welcher ebenfalls durch Leitungen 28 und 29 mit dem Synchrongleichrichterteil der Anordnung 20 verbunden ist.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 war zur Festlegung einer Bezugs- oder Nullage der Sonde 31 eine dem durch die Sonde 31 hervorgerufenen Magnetfluss entgegengesetzte Vormagnetisierung durch zwei auf den Polen 13 und 14 angeordnete Permanentmagnete 32 und 33 erreicht. Hierdurch sollten besonders durch Änderungen der Umgebungstemperatur bedingte unerwünschte Änderungen der Bezugs- und Nullage der Sonde 1 vermieden werden, die durch unterschiedliche Änderungen der durch die Sonde 31 hervorgerufenen magneto-motorischen Kraft einerseits und der durch die Magnete 32 und 33 bedingten magnetomotorischen Kraft zustande kommen konnten.
Es ist daher auch beim vorliegenden Ausführungsbeispiel notwendig, zur Vermeidung von Nullpunktsabweichungen und Eichänderungen auf Grund von Änderungen der Umgebungstemperatur, Kompensationsmittel für den Energiewandler vorzusehen. Eine derartige Kompensation ist dann besonders schwierig, wenn Nullpunktsabweichungen und Eichfehler bei Temperaturschwankungen von der Grössenordnung von 110 C, wie sie bei üblichen Betriebsbedingungen eines derartigen Geräts auftreten können, unter einer Grössenordnung von 1/2 O/o gehalten werden sollen.
Bei der Ausführungsform gemäss Fi magnetischen Umgebung bleiben, so dass eine hinreichende Linearität gewährleistet ist. Die Anschlagselemente 134 begrenzen die Bewegung der Polenden der magnetischen Sonde 131 zwischen den Polen 113 und 114 und verhindern, dass diese Enden der Sonde 131 den Enden der Pole 113 und 114 sich auf eine Entfernung nähern, die e kleiner ist als die Länge des Luftspaltes zwischen ihnen; ausserdem wird verhindert, dass sich das benachbarte Ende den Enden der Polstückansätze nähert.
Die Magnetsonde 131 kann mit Weicheisenpolstücken 131 b versehen werden, die auf entgegengesetzten Seiten des permanentmagnetischen Kerns 131 a anzuordnen sind und eine gleichmässige Verteilung des magnetischen Flusses längs der Längserstreckung der Sonde 131 bewirken und ausserdem eine lineare Beziehung zwischen den Flusswechseln in den Polen und den Ansätzen und der örtlichen Verschiebung der Sonde 131 sicherstellen.
Wenn auch in Fig. 3A die permanentmagnetische Sonde 131 als wesentlich länger als die Axialerstrekkung der schraubenförmigen Ansätze 11 3b und 114b dargestellt ist, ist es durchaus möglich, dass die Sonde auch kürzer sein kann als es dargestellt ist und dass das obere Ende der Sonde 131 in der gestrichelt gezeichneten Linie 13 1c enden kann. Bei einer solchen Ausführungsformel leiten sich die in den magnetischen Kreis eintretenden Magnetflüsse von den beiden Enden der permanentmagnetischen Sonde ab, wobei beide in entgegengesetztem Sinne sich linear mit der magnetischen Lage ändern, wie bereits im vorstehenden beschrieben wurde, im Zusammenhang mit dem unteren Polende der permanentmagnetischen Sonde 131. Die letztgenannte Ausführungsform weist eine gesteigerte Empfindlichkeit des Wandlers 110 auf.
Durch das in Fig. 3 dargestellte Registriergerät soll ein unbekanntes Gleichstrom- bzw. Gleichspannungssignal Ex registriert werden. Dieses wird zunächst einem Schwinger 141 zur Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom zugeführt. Der resultierende Wechselstrom wird über einen Transformator 142 einem Wechselstromverstärker 143 zugeführt, dessen Ausgang zur Bestromung der Steuerwicklung 144c eines Motors 144 dient. Der Motor 144 ist ausserdem mit einer Antriebswicklung 1 44b versehen, welche von einer Wechselstromquelle gespeist wird, die mit einem Phasenkondensator 145 versehen ist. Der Motor 144 dient zur Verstellung eines Schreib- und Anzeigeorgans 1 46a des Schreibers 146 relativ zu einem Registrierbogen 1 46c und einer Skala 146s.
Der Motor 144 vermag synchron hierzu die Magnetsonde 131 mittels eines Schraubenantriebs 145 längs der longitudinalen Axe zwischen den Polen 113 und 114 zu verschieben, und zwar gegen die Rückstellkraft einer Feder 148. Die Feder 148 dient zur Ausschaltung von Spiel- und Bewegungsverlusten bei einem mechanischen Antrieb der Sonde 131 durch den Motor 144.
Auf Grund der Veränderung der Axiallage der Sonde 131 durch die Drehung des Motors 144, aber ohne Drehung der Sonde 133, wird die in den magnetischen Kreis am unteren Ende der Sonde 131 eintretende magneto-motorische Kraft verändert, wodurch ein wirksamer Fluss hervorgerufen wird, der von Null verschieden ist und ein Wechselstromausgangssignal auf Grund einer periodischen Sättigung des sättigungsfähigen Kerns durch die Wicklung 112 erzeugt.
Das Wechselstromsignal der Wicklung 117 wird dem Eingang des Radiofrequenzverstärkers mit synchronem Gleichrichter 20 zugeführt, deren Ausgang mit der Rückkopplungswicklung 123 verbunden ist, wobei der Widerstand 124, der sich im Eingangskreis des Registriergeräts befindet, ein ausgleichendes elektrisches Rückkopplungssignal erzeugt. Wenn das ausgleichende elektrische Rückkopplungssignal gleich und entgegengesetzt zum unbekannten elektrischen Signal Ex. ist, hört der Motor 144 auf sich zu drehen, und das Anzeige- und Schreiborgan 146a wird in einer Stellung relativ zum Registrierblatt 1 46c und zur Skala 146s stehen bleiben, wie es durch die Grösse des Signals Ex bestimmt ist.
Der Spannungsteiler-Widerstand 116 dient als Mittel zur Justierung des Verhältnisses zwischen der Grösse Ider Eingangssignale Ex und Iden entsprechenden Verschiebungen des Schreib- und Anzeigeorgans
146a aus seiner Nullposition. Er dient daher auch zur Justierung der dem vollen Skalen-Ausschlag des Anzeige- und Registrierorgans entsprechenden Grösse des Signals Ex, d. h. des Anzeigebereichs ! des Regi- striergeräts.
Die Justierung erfolgt durch Veränderung der Stellung des Justierkontaktes 11 6a auf dem Spannungsteilerwiderstand 116, wodurch der Teil des vom Synchrondemulator kommenden Ausgangsgleichstroms geändert wird, der durch das Kopplungsspulenpaar 123a und 123c fliesst. Die Spulen 123a und
123c sind in Serie geschaltet und erzeugen einen Fluss im magnetischen Kreis in einer Richtung, und zwar in den Polen 113 und 114 und im sättigungsfähigen, ringförmigen Kern 111.
Die Spulen 123b und 123d sind so verbunden, dass sie in Serienschaltung liegen und einen Fluss in entgegengesetzter Richtung her vornifen. Wenn sich der Justierkontakt 11 6a am unteren Ende des Widerstandes 116 befindet, fliesst sämtlicher Ausgangsgleichstrom durch die Spulen
123b und 123d, während keine entgegengesetzte magneto-motorische Kraft durch die Spulen 123a und
123c erzeugt wird. Bei dieser Einstellung hat der Ausgangsgleichstrom sein Maximum bezüglich der Erzeugung einer magneto-motorischen Kraft zum Ausgleich der von der magnetischen Sonde 131 erzeugten magneto-motorischen Kraft.
In diesem Falle ist der Ausgangsstrom, der notwendig ist, um einen für ein Eingangssignal Ex erforderlichen Ausgleichssignaistrom im Widerstand 124 zu erzeugen, durch eine verhältnismässig grosse Verschiebung der Magnetsonde zu erreichen, während die Verschiebung des Anzeigeund Schreiborgans aus der Nullage in ihre diesbezüglicheAnzeigestelle des Messbereichs ein Minimum ist.
Wird nunmehr der Kontakt 11 6a aufwärts in eine neue Stellung zum Widerstand 116 verschoben, so be wirft dies, aass ein led des Ausgangsgteichstromes durcn die spulen l2ba und 123C iliesst. iiei dieser Ju suerung wird von den Spulen 123a und 123c eme magneto-motorische wart erzeugt, die entgegengesetzt zu der ausgieichs-magneto-motorischen Kratt der Spulen 123b und l2id ist;
es wird daner deren emwlrKung aut den Ausgangs strom m oegenwlrtung zur magneto-motonscnen statt der Magnetsonde re induziert, wenn die Magnetsonde aus ihrer Bezugs Nuustellung verschoben wird. Der zur Erzeugung eines bef einem Emgangssignal Ex ertorderlichen Aus gangsslgnals langs dem Widerstand 124 notwendig Ausgdllgsstrom wird in diesem halle durch eine verhatmsmassig kleinere Verscniebung der Magnetsonde
131 und des Anzeige- und Registrierorgans 146a aus seiner
Bezugs-Nullstellung hervorgebracht, d. h. der Anzeigebereich des Anzefgeferätes ist vergrössert.
Durch entsprechende Justierung des Spannungsteilerwiderstandes 116 lässt sich der Anzeigebereich leicht in ein Verhältnis von 4:1 verändern. Es sei erwähnt, dass auch noch andere Arten Ider Einjustierung des Anzeigeb ereichs möglich sind, beispielsweise durch Steuerung der Einwlrkungsfähigkeit des Ausgangsstromes auf die Erzeugung der magneto-motorischen Ausgleichskraft. Eine eintache Justierung ist auch durch einen einstellbaren Nebenschlusswiderstand zu den Rückkopplungsspulen möglich: allerdings lässt sich auf diese Weise nicht so einfach ein Verhältnis der Anzeigebereiche von 4:1 erzielen. Eine andere Möglichkeit zur Justierung des Anzeigebereichs be steht darin, dass magnetische Nebenschlüsse zum Magnetkreis des Energiewandlers angeordnet werden.
Eine andere Möglichkeit zur Einstellung verschiedener Anzeigebereiche in sehr grossen Relativverhältnissen kann dadurch durchgeführt werden, dass der Widerstand 124 auf verschiedene Weisen justierbar ausgebildet wird. Die Anzeigebereichs-Einstellungen und -Veränderungen haben keinen Einfluss auf die Bezugs-Null-Stellung der magnetischen Sonde 131 und des Anzeige- bzw. Registrierorgans 146a.
Mit dem Anzeigebereichs-Widerstand 116 können auch Widerstandsmittel vorgesehen sein zur Veränderung des Abtastbereichs des Fühlers bei Änderungen der Umgebungstemperatur zur Kompensation der durch diese Temperaturänderungen bedingten Einflüsse auf andere Teile des Systems. In dem System gemäss Fig. 3 ist ein Nebenschlusswiderstand 115 dargestellt, der beispielsweise einenTemperaturkoeffizienten aufweist, durch den die soeben angedeutete gewünschte Temperaturkompensation bewirkt werden kann.
Eine Justierung der Nullposition des Anzeige- und Registrierorgans 146a in bezug auf das Null-Eingangssignal kann auch durch einen zweiten Permanentmagneten bewirkt werden, welcher in relativer Lage zum magnetischen Kreis justierbar angeordnet ist. Eine derartige Ausführungsform ist in Fig. 3 durch den einstellbaren Magneten 177 dargestellt.
Der Permanentmagnet 177 weist einen Nord- und einen Südpol auf und ist in einem Träger 179 gehaltert, in welchem er mittels einer Schraube 178 in Richtung seiner eigenen Axe verschoben werden kann. Durch die magneto-motorische Kraft des Magneten 177 kann ein verhältnismässig kleiner Magnetfluss in den Polansätzen 113b und 114b hervorgerufen werden, und zwar entweder im gleichen oder im entgegengesetzten Flussinn wie der durch die Magnetsonde 133 in den Polansätzen 113b und 114b hervorgerufene Fluss, je nach der Drehrichtung der Schraube 178. Dieser verhältnismässig kleine tÇberlagerungs- fluss kann die Vormagnetisierungswirkung der Magnetsonde 131 entweder vergrössern oder verkleinern, durch welchen - wie im vorstehenden ausgeführt - die Bezugs-Null-Lage der Magnetsonde 131 festgelegt wird.
Beim Eindrehen der Schraube 178 wird der Nordpol des Magneten 177 näher an den Polansatz 114b herangeschoben. Er nähert sich dabei ebenfalls dem Polansatz 113b; jedoch bleibt er auf dem ersten Teil seines Weges immer noch in einer relativ grossen Entfernung von dem Polansatz 113b.
Es wird also auf diese Weise durch den Magneten 177 im Polansatz 114b in derselben Richtung wie der durch die Magnetsonde 131 hervorgerufene Fluss ein Fluss erzeugt und infolgedessen der Vormagnetisierungseffekt verstärkt. Hierdurch ist bedingt, dass das untere Ende der Magnetsonde 131 sich abwärts in grössere Nähe der Pole 113 und 114 bewegt, um einen wirksamen Nullfluss in diesen Polen zu erzeugen; d. h. die Bezugs-Null-Lage der Magnetsonde 131 und des Anzeige- bzw. Registrierorgans 146a wird hierdurch Skalaaufwärts verschoben.
Bei weiterer Vorwärtsbewegung des Magneten
177 mittels der Schraube 178 in ihrer Axe in derselben Richtung wird weiterhin eine Skala-aufwärts > - Verschiebung der Bezugs-Null-Lage bis zu einer Maximalverschiebung erzielt.
Durch eine weiterhin fortgesetzte Bewegung des Magneten 177 auf die Axe des Energiewandlers hin, wird sein Nordpol in eine Lage verschoben, in der er gegenüber dem parallel zur Bewegungsrichtung des Magneten 177 verlaufenden Polansatzteil 114b gegenüber steht. Wenn der Magnet 177 sich dieser Stellung nähert, wird der Abstand seines Nordpols vom Polansatz 114b verhältnismässig unabhängig von der Magnetlage, während der Abstand seines Nordpols vom Polansatz 113b noch sehr stark von der Magnetlage abhängt. Hieraus erfolgt, dass der Magnet 177 bei seiner Bewegung auf die Axe des Wandlers hin von einem Punkt maximaler Skala-aufwärts -Null- Lage an, der von seinem Nordpol im Polansatz 113b erzeugte Fluss stärker wächst als der im Polansatz 114b erzeugte Fluss.
Der in den Polansätzen 113b und 114b vom Magneten 177 erzeugte wirksame Fluss wird daher verringert und der Vormagnetisierungseffekt verkleinert. Infolgedessen ist die Skalen Null-Lage von ihrem Maximum wieder in eine Skala-abwärts verschobene Lage verändert. Bei noch weiterer Bewegung des Magneten 177 in Richtung auf die Axe des Wandlers hin, wird schliesslich der Magnet eine Stellung erreicht haben, in welcher sein Südpol näher als sein Nordpol an den Polansatz 11 4b herangerückt ist, während sein Nordpol näher als sein Südpol an den Polansatz 11 3b herangerückt ist.
Wenn diese Bedingung erreicht ist, besteht die Wirkung des Magneten 177 darin, die wirksame Vormagnetisierung durch Erzeugen eines dem vom Magneten 131 herrührenden Fluss entgegengerichteten Flusses in den Polansätzen 1 13b und 1 14b zu verringern. Wenn die wirksame Vormagnetisierung durch weiteres Verschieben des Magneten 177 in derselben Richtung weiterhin verringert wird, wird die Lage des unteren Endes der Magnetsonde 131, durch die ein wirksamer Nullstrom in den Polen 113 und 114 bedingt ist, aufwärts in eine Lage geringerer Einwirkung auf die Pole 113 und 114 verschoben. Die Null Bezugslage des Anzeige- und Registrierorgans 146a wird Dabei Skala-abwärts verschoben, über die Lage hinaus, die es einnehmen würde, wenn kein Justiermagnet 177 vorhanden wäre.
Andere Nullpunkts-Justierungen können beispielsweise dadurch erreicht werden, dass Mittel zur Erzeugung einstellbarer Ströme durch mindestens eine Wicklung auf den Polstücken 113 und 114 vorgesehen werden. Derartige Nullpunkts-Einstellungen haben keinen Einfluss auf den Anzeigebereich.
In den Fig. 4 und 5 ist eine kommerzielle Ausführungsform des Energiewandlers 110 nach den Fig.
3 und 3A schematisch dargestellt.
Anhand dieser Figuren ist ersichtlich, dass der Wandler mit einem Gehäuse 150 versehen ist, welches an seinem unteren Ende auf einem Träger 151 befestigt ist. Am oberen Ende des Gehäuses ist ein plattenförmiger Teil 152 angeordnet, welcher mit dem Gehäuse durch Schrauben 153 verbunden ist und als Träger einer in einem gewissen Abstand unter ihm befindlichen Scheibe 154 dient, die mit ihm durch Verbindungsstangen 155 verbunden sind. Die Scheibe
154 dient ihrerseits als Träger einer noch weiter unten befindlichen Scheibe 157, mit welcher sie durch stabförmige Glieder 156 verbunden ist. Die scheibenförmigen Teile 154 und 157 tragen gemeinsam das Paar Polstücke 113 und 114, deren obere Enden mit schraubenförmigen Ansätzen 11 3b und 1 14b gemäss Fig. 4 verbunden sind.
Der sättigungsfähize, ringförmige Kern 111, welcher die Antriebswicklung 112 trägt, wird an den unteren Enden der Polstücke 113 und 114 mittels eines Tragorgans 159 festgehalten, welches seinerseits durch ein Tragglied 160 gehaltert ist, welches an der Scheibe 147 mittels Schrauben 161 befestigt ist.
Die Polstücke 113 und 114 sind mit ihren verschiedenen Wicklungen 123a-123d für die Gleichstrom-Rückkopplung und die Wechselstrom-Aus ganpswicklung 117 versehen. Längs der Vertikalaxe der Vorrichtung ist zwischen den Polstücken 113 und 114 ein Behälter 165 angeordnet der zur Aufnahme der permanentmagnetischen Sonde 131 dient, welche sich längs seiner Axe verschieben kann. Die Sonde
131 führt keine Rotationsbewegung aus, sondern vermag sich nur wie ein Stempel zu bewegen. Die Sonde 131 kann innerhalb eines Gehäuses 166 abgedichtet angeordnet sein, welches druckdicht ausgebildet ist, so dass keine mechanische Bewegung durch eine druckdichte Wand durchgeführt zu werden braucht.
Das obere Ende des Gehäuses 168 ist mit einem Schraubengewinde 1 66a versehen, auf welches ein Verschlussteil 167 aufgesetzt werden kann, das mit einer Öffnung mit einem entsprechenden Schraubeninnengewinde versehen ist und zur Einführung der primären Bewegung dient. Das Gehäuse 50 des Wandlers 110 ist mit dem Verschlussteil 167 durch Schrauben 168 verbunden, welche durch Öffnungen in einem Auflegering 169 hindurchgeführt sind.
Das untere Ende des Wandlers ist mit einem Kontaktblock 170 versehen, welcher mit dem Gehäuse 150 durch eine Mehrzahl von Schrauben 171 verbunden ist. Der Kontaktblock 170 besteht aus elektrisch isolierendem Material und trägt eine Mehrzahl von Kontaktgliedern 172 auf seinem kreisförmigen Umfang. Die Kontaktglieder 172 sind voneinander durch Vorsprünge oder Rippen getrennt, die sich in radialer Richtung vom Mittelpunkt des Kontaktblocks 170 aus erstrecken. Die Kontaktglieder 172 haben am einen Ende innerhalb des Gehäuses 150 Anschlussklemmen für die Spulen l23a-123d und die Windungen 112 und 117. Am anderen Ende der Kontaktglieder 172 sind entsprechende schraubenförmige Aufnahmeglieder 173 angeordnet, an welche Kabel 174 in der Weise angeschlossen werden können, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, und die Schaltverbindungen gemäss Fig. 3 bilden.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist durch die Seitenwand des Gehäuses 150 ein Halteorgan 176 hindurchgeführt, das als Träger für einen Permanentmagneten 177 dient. Der Permanentmagnet 177 ist verhältnismässig kurz und oberhalb der schraubenförmigen Polansätze 1 14b und 1 13b angeordnet, wobei sich der Nordpol des Magneten 177 zum Behälter 165 hin erstreckt, in welchem sich die Sonde 131 befindet. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, ist der Magnet 177 rechtwinklig zur Polaxe der Permanentmagnetsonde -131 angeordnet. Der Magnet 177 ist justierbar und dient zur Einstellung der Bezugs-Null-Lage der Sonde 131 des Wandlers, wie im vorstehenden eingehend dargelegt worden ist.
Der Justiermagnet 177 dient in erster Linie zur Korrektur kleiner Ungenauigkeiten in den Relativlagen der einzelnen Teile zueinander, die innerhalb der Toleranzen der Herstellung liegen und sowohl durch den Wandler als auch die Eingangsvorrichtung bedingt sein kann.
Während bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele bisher vorausgesetzt wurde, dass ein mechanischer Eingang mit einer permanentmagnetischen Sonde vorhanden ist, liegt es im Rahmen des Erfindungsgegenstandes, den Eingang des Energiewandlers auch so auszubilden, dass die eingangs-magneto-motorische Kraft durch andere Mittel als durch einen Permanentmagneten hervorgerufen wird.
Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in Fig. 6 dargestellt, wobei die eingangs-magneto-motorische Kraft von einem elektrischen Leiter herrührt, z. B. einer Sammelschiene 180, deren Axe senkrecht zur Längsaxe des Polpaars des Energiewandlers 1 0a verläuft. Der Wandler 10a ist ähnlich aufgebaut wie der in Fig. 2 dargestellte und enthält ehenfalis ein Paar Pole 13 und 14, welche an ihren unteren Enden einen sättigungsfähigen, ringförmigen Kern 11' aufweisen, auf dem eine die Sättigung bewirkende Antriebswicklung 12 angeordnet ist, welche zwei Abschnitte 1 2a und 1 2b aufweist.
Die Pole 13 und 14 sind mit einer Wechselstrom-Ausgangswicklung 17 verbunden, welche über Leiter 18 und 19 an den Eingang eines Radiofrequenzverstärkers 20a mit synchronem Gleichrichter 20b verbunden sind, wie schematisch durch das Rechteck 20 angedeutet ist. Die eine Seite des Ausgangs des Radiofrequenzverstärkers und Synchrongleichrichters 20 ist über eine Leitung 21 mit dem einen Ende einer Gleichstromrückkopplungswicklung 23 auf den Polen 13 und 14 verbunden. Die andere Seite der Rückkopplungswicklung ist über eine Leitung 22 mit dem Arbeitsausgangskreis 24 verbunden, dessen andere Seite mit der anderen Seite des Ausgangs des Radiofrequenzverstärkers und Synchrongleichrichters 20 über eine Leitung 25 verbunden ist.
Die Antriebswicklung 12 ist mit dem Antriebsoszillator 27 verbunden, welcher über Leitungen 28 und 29 ebenfalls mit dem Synchrongleichrichterteil 20b des Blocks 20 verbunden ist.
Am oberen Ende der Polstücke 13 und 14 sind Vormagnetisierungsmittel in Form einer Spule 181 vorgesehen, durch die ein ständiger justierbarer Bezugsgleichstrom fliesst, der aus einer stabilisierten Gleichstromquelle 183 entnommen ist. Die Spule 181 ist mechanisch formhaltend ausgebildet und in einem vorbestimmten Abstand vom Mittelpunkt der Sammelschiene 180 angeordnet. Die Bezugsspule 181 kann toroidal ausgebildet sein.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform kann eine genaue Stromsteuerung des Stromes in der Sammelschiene 180 durchgeführt werden. Eine solche Steuerung beruht darauf, dass irgendwelche Differenzen zwischen einem vorbestimmten Teil der gesamten, durch den mittels des Gliedes 180 gesteuerten Strom erzeugten magneto-motorischen Kraft und der durch den ständigen durch die Bezugsspule 181 gehenden gleichstromerzeugten magneto-motorischen Kraft festgestellt wird. Eine zwischen diesen magnetomotorischen Kräften bestehende Differenz wird zu einer Steuerungswirkung ausgenutzt, um die Grösse des gesteuerten Starkstroms in der Sammelschiene 180 aufrecht zu erhalten, bzw. wieder herzustellen.
Der gestrichelt gezeichnete kreisförmige Pfeil stellt das magnetische Feld dar, das durch den gesteuerten Strom in der Sammelschiene 180 erzeugt ist, und die gradlinig gestrichelt gezeichneten Pfeile stellen das Magnetfeld des Bezugsstroms in der Spule 181 dar.
Es sei bemerkt, dass die Richtungen dieser Felder derart verlaufen, dass sie im Gebiet der Enden der Polstücke 13 und 14 einander entgegengerichtet sind.
Der Übertrager 10n bildet einen geschlossenen Rückkopplungskreis, der einen Ausgangsgleichstrom längs dem Widerstand 24 erzeugt, der proportional der ausgleichs-magneto-motorischen Kraft zwischen dem gesteuerten Strom und dem Bezugsstrom proportional ist. Durch eine Unausgeglichenheit der magneto-motorischen Kräfte wird ein Fluss durch den magnetischen Kreis des Wandlers l0a erzeugt, der durch eine periodische Sättigung des Ringes 11' moduliert wird. Der hierbei resultierende Wechselfluss induziert Wechsel spannungen in der Wechselstrom Ausgangswicklung 17, die den magnetischen Kreis umgibt. Diese Spannungen werden verstärkt und demoduliert durch die elektronische Einheit 20, wodurch ein Ausgangsgleichstrom entsteht.
Dieser Ausgangsgleichstrom gelangt von der elektronischen Einheit 20 durch die Rückkopplungswicklungen 23, die den magnetischen Kreis umgeben, wodurch der ma magnetische Kreis im wesentlichen auf dieselben Ausgangsbedingungen zurückgeführt wird, welche bestanden bevor die Unsymmetrie der magneto-motorischen Kräfte entstand; infolgedessen ist der Ausgangsgleichstrom ein direktes Mass der Nichtausgeglichenheit der magneto-motorischen Kraft. Der Ausgangsgleich- strom kann daher zur Erzeugung von Signalen benutzt werden, die die Unsymmetrie in der Steuerungsvorrichtung angeben. Der Ausgang am Lastwiderstand 24 ist gemäss dem Ausführungsbeispiel an einen Gleichstromverstärker 184 gelegt.
Dieser ist vorzugsweise als stabiler Breitband-Gleichstromverstärker ausgebildet mit geringer Verstärkung und wird dazu benutzt, das Niveau der Steuerungssignale soweit anzuheben, wie es zur Steuerung des Generators erforderlich ist, durch den der Strom durch die Sammelschiene 180 erzeugt wird. Die gewünschte Stromstärke durch die Sammelschiene 180 kann auf verschiedene Weisen aufrechterhalten werden. Dies kann z. B. dadurch geschehen, dass bei einer Veränderung der Grösse des durch die Bezugsspule 181 fliessenden Stromes, der von der Gleichstromquelle 183 geliefert wird, die Lage des Wandlers 1 0a und der Bezugsspule 181 relativ zur Sammelschiene 180 justiert wird oder durch andere Mittel zur Veränderung der magnetomotorischen B ezugskraft.