DE19539722C2 - Vorrichtung zur Erfassung einer Änderung eines Winkels oder der Feldstärke eines magnetischen Feldes - Google Patents
Vorrichtung zur Erfassung einer Änderung eines Winkels oder der Feldstärke eines magnetischen FeldesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung einer
Änderung eines Winkels und eine Vorrichtung zur Erfassung einer Änderung der Feldstärke eines
magnetischen Feldes unter Verwendung von
Magnetowiderstandselementen.
Dabei werden unter dem Begriff "Magnetowiderstandselement"
magnetoresistive Schaltungselemente verstanden, deren
elektrischer Widerstand oder der sich daran ausbildende
Spannungsabfall sich ändert in Abhängigkeit von einem
Winkel, unter dem ein Magnetfeld am
Magnetowiderstandselement anliegt oder von der Feldstärke
dieses Magnetfeldes.
Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE 42 19 908 A1
bekannt. Sie besitzt erste bis vierte
Magnetowiderstandselemente, die aus einem gleichen
ferromagnetischen Werkstoff bestehen und unter Bildung
einer Wheatstone′schen Brückenschaltung elektrisch
miteinander verbunden sind. Aus der Differenz von durch die
beiden Brückenzweige jeweils erzeugten Signalen kann eine
winkelmäßige Änderung des Magnetfeldes ermittelt werden.
Dabei erfolgt auch eine Temperaturkompensation.
Ferner ist aus der deutschen Zeitschrift "Elektronik",
24/1993, Seiten 48-52, eine magnetoresistive
Brückenschaltung mit einer Differenzverstärkerschaltung
bekannt, mit der die Stärke einer in Meßrichtung
verlaufenden Magnetfeldkomponente gemessen werden kann,
bekannt.
Prinzipiell ist es aus der DE 40 14 885 A1 bekannt, bei der
Messung eines Magnetfeldes eine ferromagnetische Substanz
zu verwenden, bei welcher sich der Widerstand anisotrop
verändert in Abhängigkeit von einem Winkel, der durch die
Magnetisierungsrichtung und eine Stromrichtung in einem
Magnetfeld gegeben ist.
Aufbau und Wirkungsweise einer herkömmlichen Vorrichtung
der eingangs genannten Art werden im folgenden anhand von
Fig. 3 und 4 der Zeichnungen näher beschrieben.
Gemäß Fig. 3 beinhaltet diese herkömmliche
Magnetowiderstandstyp-Sensorvorrichtung eine Wheatstone-
Brückenschaltung 1, die aus ersten bis vierten
Magnetowiderstandselementen RA, RB, RC, RD besteht. Diese
Magnetowiderstandselemente können als ferromagnetische
Dünnfilmelemente ausgebildet sein und jeweils aus einem
magnetischen Material mit einer beträchtlich hohen
Permeabilität bestehen, wie zum Beispiel aus Ni-Fe, Ni-Co,
einem Halbleitermagnetowiderstandselement, einem Hall-Element
und dergleichen. Bei der folgenden Beschreibung
wird davon ausgegangen, daß jeweils ferromagnetische
Dünnfilm-Magnetowiderstandselemente verwendet werden. Es
ist eine in Fig. 3 nicht gezeigte Konstantstromschaltung
vorgesehen zum Führen eines Konstantstroms an die
Weatstone-Brückenschaltung 1.
Die Magnetowiderstandselemente RA und RB sind miteinander
verbunden an einem Punkt P1 (Neutralpunkt), die
Magnetowiderstandselemente RC und RD sind ebenfalls
miteinander verbunden an einem Punkt P2 (Neutralpunkt). Die
Magnetowiderstandselemente RA und RC sind miteinander
verbunden an einer Verbindungsstelle P3 und die
Magnetowiderstandselemente RB und RD und miteinander
verbunden an einer Verbindungsstelle P4, wobei die
Verbindungen P1 und P2 Ausgangsanschlüsse der Wheatstone-
Brückenschaltung 1 bilden. Die Verbindung P3 ist an eine
Leistungs-Spannungsquelle Vcc und die Verbindung P4 ist mit
Massepotential verbunden. In Fig. 3 repräsentiert das
Bezugszeichen V1 ein Potential an der Verbindung P1, V2 ist
ein Potential an der Verbindung P2.
Eine Differentialverstärkerschaltung 2 ist an die
Verbindungen P1 und P2 angeschlossen. Sie hat einen
invertierenden Eingangsanschluß (-), an dem das Potential
V1 der Verbindung P1 angelegt ist, und einen
nichtinvertierenden Eingangsanschluß (+), an den das
Potential V2 der Verbindung P2 angelegt ist.
Weiterhin ist der nichtinvertierende Eingabeanschluß (+)
der Differentialverstärkerschaltung 2 verbunden mit einer
Verbindung zwischen variablen Spannungsteilerwiderständen
R1 und R2, die in Reihe geschaltet sind und eingesetzt sind
zwischen das Massepotential und die Leistungsquelle Vcc, so
daß eine Referenzspannung für das Potential V2 angelegt ist
an den nichtinvertierenden Eingabeanschluß (+) der
Differentialverstärkerschaltung 2. Somit wird letzthin ein
Differentialamplitudenspannungssignal V0 von der
Magnetowiderstandstyp-Sensorvorrichtung erhalten, wobei das
Signal Änderungen eines Winkels anzeigt, unter dem ein
externes magnetisches Feld an die Magnetowiderstandstyp-
Wheatstone-Brückenschaltung angelegt ist, oder eine
Änderung der Feldstärke des angelegten magnetischen Feldes.
Als nächstes wird Bezug genommen auf Fig. 4. In dieser
Figur bezeichnen Bezugszeichen 1, RA bis RD und P1 bis P4
die Teile, welche äquivalent sind zu denen, die durch
dieselben Bezugszeichen in Fig. 3 bezeichnet sind. Wie aus
Fig. 4 ersichtlich ist, sind die
Magnetowiderstandselemente RA bis RD jeweils auf einer
gleichen Ebene eines Substrats ausgebildet und in einem
Zickzack-Muster nebeneinander angeordnet. In diesem
Zusammenhang wird bemerkt, daß die Zickzack-Muster der
Magnetowiderstandselemente RA und RB, die miteinander an
der Verbindung P1 verbunden sind (bildend den ersten
Ausgangsanschluß der Wheatstone-Brückenschaltung 1), sich
in Richtungen einander gegenüberliegend erstrecken (das
heißt symmetrisch relativ zu einer vertikalen Mittellinie,
die sich durch die Verbindungen P1 und P2 der Wheatstone-
Brückenschaltung 1 erstreckt, wie aus Fig. 4 ersichtlich).
Die Zickzack-Muster der Magnetowiderstandselemente RC und
RD, welche zusammen verbunden sind an der Verbindung P2,
bildend den zweiten Ausgangsanschluß der Wheatstone-
Brückenschaltung 1, sind ebenfalls ähnlich angeordnet den
Magnetowiderstandselementen RA und RD.
Andererseits sind die Magnetowiderstandselemente RA und RD,
die diagonal gegenüberliegend zueinander angeordnet sind,
in demselben Zickzack-Muster ausgebildet. In ähnlicher
Weise sind die Magnetowiderstandselemente RB und RC in
einem gleichen Zickzack-Muster ausgebildet, das sich
orthogonal in die Richtungen zu denen der
Magnetowiderstandselemente RA bzw. RD erstreckt.
Durch die Muster und Anordnung der
Magnetowiderstandselemente RA bis RD, die oben beschrieben
wurden, treten an den Verbindungen P1 und P2 die Potentiale
V1 und V2 voneinander entgegengesetzten Polaritäten auf,
wodurch ein Differentialamplituden-Spannungssignal (das
heißt ein Spannungssignal zum Anzeigen einer Differenz
zwischen den Potentialen V1 und V2) von der Wheatstone-
Brückenschaltung 1 ausgegeben wird.
Jetzt sei angenommen, daß ein externes Magnetfeld H
angelegt ist an die Wheatstone-Brückenschaltung 1 unter
einem Winkel θ, wie in Fig. 4 illustriert. Solch ein
Magnetfeld H kann erzeugt werden durch einen
Permanentmagneten eines Sensors, angebracht an einem
drehbaren Element, dessen Winkel zu erfassen ist, zum
Beispiel an einer Lenksäule eines Motorfahrzeugs, und
angelegt an die Wheatstone-Brückenschaltung 1, die
stationär montiert ist in einer vorbestimmten Orientierung.
Unter der obigen Annahme wird ein Betrieb der herkömmlichen
Magnetowiderstandstyp-Sensorvorrichtung mit Bezug auf Fig.
3 und 4 wie folgt erläutert.
Wenn das Magnetfeld H angelegt wird an die
Magnetowiderstandselemente RA bis RD der Wheatstone-
Brückenschaltung 1, werden sich die Widerstandswerte der
Magnetowiderstandselemente RA bis RD ändern abhängig von
der Änderung in dem Winkel θ des angelegten Magnetfeldes.
Dementsprechend werden sich die Potentiale V1 und V2, die
jeweils an den Verbindungen P1 und P2 auftreten, ändern in
Abhängigkeit von der Änderung des Winkels θ des angelegten
Magnetfeldes. Die Potentiale V1 und V2 sind angelegt an die
Plus- und Minus-Eingabeanschlüsse der
Differentialverstärkerschaltung 2, um dadurch differentiell
verstärkt zu werden, was letzthin in der Erzeugung des
Amplitudenspannungssignals V0 von der
Differentialverstärkerschaltung 2 resultiert.
Auf der Basis des Differentialamplituden-Spannungssignals
V0, das auf diese Art und Weise erzeugt wird, ist es
möglich, den Rotationswinkel, den Winkelschlag, die
Verrückung oder dergleichen eines zu überwachenden
Elementes (zum Beispiels einer Lenksäule eines
Motorfahrzeuges) zu erfassen.
In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die
Temperaturkoeffizienten des Widerstandswertes der
Magnetowiderstandselemente RA bis RD, welche verschiedene
Widerstandswerte abhängig von dem Winkel θ des angelegten
Magnetfeldes annehmen, einen signifikanten Einfluß ausüben
auf die Charakteristik des Differentialamplituden-
Spannungssignals V0, das sich ableitet von den Potentialen
V1 und V2 an den Verbindungen P1 und P2 der Wheatstone-
Brückenschaltung 1. Dies wird nachstehend analysiert.
Im allgemeinen kann der Widerstandswert R von jedem der
Magnetowiderstandselemente RA bis RD durch den folgende
Ausdruck (1) gegeben werden:
R = Rmin {1 + αmin (T - 25)} sin² (π/4 - θ)
+ Rmax {1 + αmax (T - 25)} cos² (π/4 - θ)
wobei Rmin einen minimalen Widerstandswert repräsentiert,
welchen die Magnetowiderstandselemente RA bis RD annehmen
können, Rmax einen maximalen Widerstandswert repräsentiert,
welchen die Magnetowiderstandselemente RA bis RD annehmen
können, αmin einen minimalen Temperaturkoeffizienten des
Widerstandswertes von jedem der Magnetowiderstandselemente
RA bis RD bezeichnet, und αmax einen maximalen
Temperaturkoeffizienten des Widerstandswertes von jedem der
Magnetowiderstandselemente RA bis RD bezeichnet, und T eine
Umgebungstemperatur bezeichnet unter der Annahme, daß die
Normal- oder Raumtemperatur 25°C ist.
Jetzt sei angenommen, daß der Winkel θ des an die
Magnetowiderstandselemente RA bis RD angelegten
Magnetfeldes sich ändert innerhalb eines Bereiches, der
(-)π/4 bis (+)π/4 abdeckt. Dann nehmen die Ausdrücke
"sin² (π/4 - θ)" und "cos² (π/4 - θ)" in dem obigen Ausdruck
(1) den Wert "1" oder "0" für den Maximalwert und den
Minimalwert des Winkels θ des Magnetfelds an. In diesem
Fall können die Amplitudenspannungssignale Vs1 und Vs2,
abgeleitet von den Potentialen V1 und V2 an den
Verbindungen P1 und P2 jeweils angegeben werden durch die
unten erwähnten Ausdrücke (2) und (3).
Vs1 = Vcc [Rmin {1 + αmin (T - 25)} - Rmax {1 + αmax (T -
25)}]/[Rmin {1 + αmin (T - 25)}
+ Rmax {1 + αmax (T - 25)}] (2)
+ Rmax {1 + αmax (T - 25)}] (2)
Vs2 = - Vcc [Rmin {1 + αmin (T - 25)} - Rmax {1 + αmax (T -
25)}]/[Rmin {1 + αmin (T - 25)}
+ Rmax {1 + αmax (T - 25)}] (3)
+ Rmax {1 + αmax (T - 25)}] (3)
Jetzt wird die Temperaturcharakteristik der
Amplitudenspannungssignale Vs1 und Vs2 betrachtet. Größen
einer Änderung ΔVs1 und ΔVs2 der Amplitudenspannungssignale
Vs1 und Vs2 für eine Temperaturänderung ΔT ( = T - 25) von
der Raumtemperatur (25°C) zur Umgebungstemperatur T können
durch die folgenden Ausdrücke (4) und (5) jeweils gegeben
werden.
ΔVs1 = Vcc {2 (T - 25) (αmin - αmax) Rmin · Rmax}/
[{1 + αmin (T - 25)} Rmin² + {1 + αmax (T - 25)} Rmax²
+ {2 + αmax (T - 25) + αmin (T - 25)} Rmin · Rmax] (4)
+ {2 + αmax (T - 25) + αmin (T - 25)} Rmin · Rmax] (4)
ΔVs2 = - Vcc {2 (T - 25) (αmin - αmax) Rmin · Rmax}/
[{1 + αmin (T - 25)} Rmin² + {1 + αmin (T - 25)} Rmax²
+ {2 + αmax (T - 25) + αmin (T - 25)} Rmin · Rmax] (5)
+ {2 + αmax (T - 25) + αmin (T - 25)} Rmin · Rmax] (5)
Somit kann das differentielle Ausgabesignal (ΔVs1 - ΔVs2)
zwischen den Spannungsänderungen ΔVs1 und ΔVs2 der
Ausgabesignale Vs1 und Vs2 der Wheatstone-Brückenschaltung
1 folgendermaßen ausgedrückt werden:
ΔVs1 - ΔVs2 = 2Vcc {2 (T - 25) (αmin - αmax) Rmin · Rmax}/
[{1 + αmin (T - 25)} Rmin² + {1 + αmax (T - 25)} Rmax²
+ {2 + αmax (T - 25) + αmin (T - 25)} Rmin · Rmax] (6)
+ {2 + αmax (T - 25) + αmin (T - 25)} Rmin · Rmax] (6)
Wie aus dem obigen Ausdruck (6) ersichtlich ist, unterliegt
das differentielle Ausgabesignal (ΔVs1 - ΔVs2), das dem
Differentialamplituden-Spannungssignal V0 der
Differentialverstärkerschaltung 2 entspricht, dem Einfluß
der nichtlinearen Temperaturcharakteristik der
Amplitudenspannungssignale Vs1 und Vs2, welche gegeben sind
durch quadratische Ausdrücke des minimalen
Widerstandswertes Rmin und des maximalen Widerstandswertes
Rmax als eine Funktion der Änderung der Umgebungstemperatur.
Unter diesen Umständen unterliegt das
Differentialamplituden-Spannungssignal V0, das letzthin
ausgegeben wird von der Magnetowiderstandstyp-
Sensorvorrichtung, dem Einfluß der
Temperaturcharakteristika der individuellen
Magnetowiderstandselemente, was es sehr schwer macht, die
Temperaturkompensation über den gesamten Bereich von
Temperaturen zu bewirken, denen die Wheatstone-
Brückenschaltung 1 ausgesetzt ist, und zwar sogar wenn die
Konstantstromschaltungs-Leistungsquelle (nicht gezeigt),
wie zuvor erwähnt, verwendet wird.
Die beschriebene Magnetowiderstandstyp-Sensorvorrichtung,
hat das Problem, daß die Temperaturkompensation sehr
schwierig zu bewirken ist über den gesamten Bereich von
Temperaturen, denen die Widerstandselemente RA bis RD
ausgesetzt sind, und zwar sogar dann, wenn eine
Konstantstrom-Leistungsquelle verwendet wird, nämlich wegen
der nicht-linearen Temperaturcharakteristik, ausgedrückt
als eine quadratische Gleichung des
Minimalwiderstandswertes Rmin und des
Maximalwiderstandswertes Rmax der Magnetowiderstandselemente
RA bis RD als eine Funktion der Umgebungstemperatur T
aufgrund der Zickzack-Anordnung der
Magnetowiderstandselemente RA bis RD symmetrisch relativ
zum Mittelpunkt der Wheatstone-Brückenschaltung, wie dies
aus Fig. 4 hervorgeht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Erfassung einer Änderung eines Winkels oder der
Feldstärke eines magnetischen Feldes mit zu einer
Wheatstone-Brückenschaltung miteinander verbundenen
Magnetowiderstandselementen zu schaffen, bei welcher das
Magnetfeld in den Bereichen der beiden Brückenzweige
identisch sein kann und eine vergleichsweise hohe
Meßgenauigkeit erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird nach der Lehre des
Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 5 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, die den Patentansprüchen 1 bzw. 5 jeweils
nachgeordnet sind.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im
folgenden anhand von Fig. 1 und 2 der Zeichnungen näher
beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen, jeweils in schematischer
Darstellung,
Fig. 1 die Konfiguration der Anordnung der
Magnetowiderstandselemente bei einer ersten
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 die Konfiguration der Anordnung der
Magnetowiderstandselemente bei einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 das Schaltbild einer herkömmlichen
Magnetowiderstandstyp-Sensorvorrichtung und
Fig. 4 die Konfiguration der Anordnung der
Magnetowiderstandselemente bei einer
herkömmlichen Magnetowiderstandstyp-
Sensorvorrichtung.
In Fig. 1 und 2 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche
oder entsprechende Teile wie in Fig. 3 und 4. Die
nachfolgend verwendeten Begriffe "links", "rechts",
"vertikal", "horizontal" und dergleichen beziehen sich
jeweils auf die Darstellung in den Zeichnungen.
Die vorgenannten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
werden im folgenden näher erläutert.
Das Anordnungsmuster für die Magnetowiderstandselemente
einer ersten Ausführungsform einer Magnetowiderstandstyp-
Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in
Fig. 1 gezeigt, wobei die Bezugszeichen 1, RA bis RD, P1
bis P4 und θ Äquivalente zu den vorher erwähnten
Bezugszeichen darstellen. Weiterhin können weitere
Schaltungsanordnungen, die nicht in Fig. 1 gezeigt sind,
implementiert werden in einer gleichen Konfiguration, wie
sie in Fig. 3 gezeigt ist.
Die Magnetowiderstandselemente RA bis RD, die in Form einer
Wheatstone-Brückenschaltung miteinander verbunden sind,
sind aus einem magnetoresistiven Material gleicher
Zusammensetzung und gleicher Temperaturcharakteristik.
Diese Magnetowiderstandselemente sind so angeordnet, daß
zwei Paare der Magnetowiderstandselemente (das heißt RA und
RB einerseits und RC und RD andererseits) verschiedene
Widerstandsänderungen ΔR ( = Rmax - Rmin) zeigen als eine
Funktion des Winkels θ des angelegten Magnetfeldes.
Insbesondere sind die Widerstandsänderungen ΔRA bis ΔRD der
einzelnen Magnetowiderstandselemente RA bis RD als eine
Funktion des Winkels θ des angelegten Magnetfeldes so
gewählt oder bestimmt, daß sie die Relationen erfüllen, die
durch die folgenden Ausdrücke gegeben sind:
ΔRA = ΔRB
ΔRC = ΔRD (7)
ΔRC = ΔRD (7)
Weiterhin sollten die Magnetowiderstandselemente RA und RB
einerseits und die Magnetowiderstandselemente RC und RD
andererseits bevorzugtermaßen so ausgewählt und dimensioniert
werden, daß jede der Widerstandswertänderungen ΔRA und ΔRB
(wobei ΔRA = ΔRB) der Magnetowiderstandselemente RA und RB
zumindest zweimal so groß ist wie jede der
Widerstandsänderungen ΔRC und ΔRD (wobei ΔRC = ΔRD), das
heißt die folgenden Relationen erfüllt sind.
ΔRA/ΔRC 2
ΔRB/ΔRD 2 (8)
ΔRB/ΔRD 2 (8)
Bei der Magnetowiderstandstyp-Sensorvorrichtung mit der in
Fig. 1 gezeigten Musterkonfiguration können die Bedingungen,
die durch den obigen Ausdruck (8) gegeben sind, erfüllt
werden durch Auswählen der Streifenbreiten der Zickzack-
Muster der Magnetowiderstandselemente RA und RB, die mit der
Verbindung P1 der Wheatstone-Brückenschaltung 1 verbunden
sind, so daß sie größer sind als die der Zickzack-Muster der
Magnetowiderstandselemente RC und RD, die mit der Verbindung
P2 verbunden sind, so daß die Widerstandswertänderungen ΔRC
und ΔRD der Magnetowiderstandselemente RC und RD nicht die
Hälften (1/2) der Widerstandsänderungen ΔRA und ΔRB der
Magnetowiderstandselemente RA und RB überschreiten.
Bei der Anordnung der Magnetowiderstandselemente RA bis RD,
die oben beschrieben wurde, ist es möglich, ein
Differentialamplituden-Spannungssignal V0 einer hinreichend
großen Amplitude mit einem verbesserten Signal-Rausch-
Verhältnis (S/N-Verhältnis) zur Verfügung zu stellen.
In diesem Zusammenhang sollte bemerkt werden, daß im Fall der
Magnetowiderstandstyp-Sensorvorrichtung, die in Fig. 1
gezeigt ist, obwohl die Streifenbreite der
Magnetowiderstandselemente, die mit der zweiten Verbindung P2
verbunden sind, größer ausgewählt ist als die der
Magnetowiderstandselemente, die mit der ersten Verbindung P1
verbunden sind, diese Beziehung natürlich umgekehrt sein
kann. Weiterhin sollte bemerkt werden, daß die Abweichung
oder Differenz zwischen den Widerstandswertänderungen ΔRA ( =
ΔRB) und ΔRC (= ΔRD) ziemlich willkürlich in Anbetracht des
S/N-Verhältnisses, wie erforderlich, eingestellt werden
können.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind bei der
Magnetowiderstandstyp-Sensorvorrichtung gemäß der
vorliegenden Ausführungsform der Erfindung die
Magnetowiderstandselemente RA, RB, RC und RD so bemustert und
orientiert, daß bei einem Anlegen eines Magnetfeldes unter
dem Winkel θ die Widerstandswerte der
Magnetowiderstandselemente RA und RB sich in den Richtungen,
die einander gegenüberliegen, ändern, wobei die der
Magnetowiderstandselemente RC und RD sich ebenfalls in die
einander gegenüberliegenden Richtungen ändern, während die
Widerstandswerte der Magnetowiderstandselemente RA und RC
sich in die gleiche Richtung ändern, wobei die
Widerstandswerte der Magnetowiderstandselemente RB und RD
sich gleichermaßen in die gleiche Richtung ändern.
Durch die Bemusterung und Anordnung der
Magnetowiderstandselemente RA bis RD, die oben beschrieben
wurden, sind die Temperaturcharakteristika der
Potentialsignale V1 und V2, abgeleitet von den Verbindungen
P1 und P2, ausgelöscht durch den Betrieb der
Differentialverstärkerschaltung 2, und somit verhindert vom
Ausüben eines Einflusses auf das Differentialamplituden-
Spannungssignal V0, das von der
Differentialverstärkerschaltung 2 ausgegeben wird.
Im folgenden wird ein Betrieb der Magnetowiderstandstyp-
Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform der
Erfindung mit Bezug auf Fig. 3 erleuchtet werden.
Wenn, wie zuvor erwähnt, der Winkel θ des angelegten
Magnetfeldes sich ändert, wird veranlaßt, daß sich die
Widerstandswerte der Magnetowiderstandselemente RA bis RD
entsprechend ändern, wobei Änderungen nicht nur im Potential
V1, auftretend an der Verbindung P1 zwischen den
Magnetowiderstandselementen RA und RB, sondern ebenfalls im
Potential V2 an der Verbindung P2 zwischen den
Magnetowiderstandselementen RC und RD auftreten.
In diesem Fall unterscheidet sich eine Größe ΔRA der Änderung
in dem Widerstandswert des Magnetowiderstandselementes RA,
die gleich ist der des Widerstandselementes RB (das heißt ΔRA
= ΔRB) von der Größe (ΔRC) der Änderung im Widerstandswert
des Magnetowiderstandselementes RC, welche gleich ist derer
des Magnetowiderstandselementes RD (das heißt ΔRC = ΔRD).
Demzufolge gibt es ein Auftreten einer Potentialdifferenz ΔV
(= V1 - V2) zwischen dem Potential V1 an der Verbindung P1
und dem Potential V2 an der Verbindung P2. Die
Potentialdifferenz ΔV wird dann verstärkt durch die
Differentialverstärkerschaltung 2, um ausgegeben zu werden
als das Differentialamplituden-Spannungssignal V0.
An diesem Punkt sei angenommen, daß der Winkel θ des
Magnetfeldes, das angelegt ist an die
Magnetowiderstandselemente RA bis RD der Sensorvorrichtung,
implementiert in der Schaltungskonfiguration, die in Fig. 3
gezeigt ist, sich ändert von (-)π/4 auf (+)π/4. Dann können
durch Berücksichtigung der Temperaturcharakteristika die
Amplitudenspannungssignale Vs1 und Vs2, abgeleitet von den
Verbindungen P1 und P2, gegeben werden durch die folgenden
Ausdrücke (9) und (10), welche ähnlich sind zu den Ausdrücken
(2) und (3).
Vs1 = Vcc [Rmin1 {1 + αmin (T - 25)} - Rmax1 {1 + αmax
(T - 25)}]/[Rmin1 {1 + αmin (T - 25)}
+ Rmax1 {1 + αmax (T - 25)}] (9)
+ Rmax1 {1 + αmax (T - 25)}] (9)
Vs2 = Vcc [Rmin2 {1 + αmin (T - 25)} - Rmax2 {1 + αmax
(T - 25)}]/[Rmin2 {1 + αmin (T - 25)}
+ Rmax2 {1 +αmax (T - 25)}] (10)
+ Rmax2 {1 +αmax (T - 25)}] (10)
wobei Rmin1 einen Minimalwiderstandswert der
Magnetowiderstandselemente RA und RB, Rmax1 einen
Maximalwiderstandswert der Magnetowiderstandselemente RA und
RB, Rmin2 ein Minimalwiderstandswert der
Magnetowiderstandselemente RC und RD, Rmax2 einen
Maximalwiderstandswert der Magnetowiderstandselemente RC und
RD, αmin einen minimalen Temperaturkoeffizienten des
Widerstandswertes der Magnetowiderstandselemente RA bis RD,
αmax einen maximalen Temperaturkoeffizienten der
Widerstandswerte der Magnetowiderstandselemente RA bis RD und
T eine Umgebungstemperatur repräsentieren.
Als nächstes wird der Temperaturcharakteristik der
Amplitudenspannungssignale Vs1 und Vs2 Beachtung gezollt
werden. Wenn sich die Umgebungstemperatur T von der
Raumtemperatur (zum Beispiel 25 °C) um ΔT (= T - 25) ändert,
kann eine entsprechende Änderung ΔVs1 des
Amplitudenspannungssignals Vs1 durch den folgenden Ausdruck
(11) gegeben werden:
ΔVs1 = Vcc {2 (T - 25) (αmin - αmax) Rmin1 · Rmax1}/
[{1 + αmin (T - 25)} Rmin1² + {1 + αmax (T - 25)}
Rmax1²
+ {2 + αmax (T - 25) + αmin (T - 25)} Rmin1 · Rmax1]
= Vcc {2 (T - 25) (αmin - αmax)}/[{1 + αmin (T - 25)} Rmin1/Rmax1 + {1 + αmax (T - 25)} Rmax1/Rmin1 + {2 + αmax (T - 25) + αmin (T - 25)}] (11)
+ {2 + αmax (T - 25) + αmin (T - 25)} Rmin1 · Rmax1]
= Vcc {2 (T - 25) (αmin - αmax)}/[{1 + αmin (T - 25)} Rmin1/Rmax1 + {1 + αmax (T - 25)} Rmax1/Rmin1 + {2 + αmax (T - 25) + αmin (T - 25)}] (11)
Bei dem obigen Ausdruck ist die Größe ΔR der
Widerstandsänderung (das heißt ΔR = Rmax - Rmin) hinreichend
klein, um eine Beziehung zuzulassen zwischen dem minimalen
Widerstandswert Rmin1 und dem maximalen Widerstandswert Rmax1
der Magnetowiderstandselemente RA und RB, welche
folgendermaßen auszudrücken sind:
Rmin1/Rmax1 = Rmax1/Rmin1 = 1 (12)
Aus dem Ausdruck (12) kann der Ausdruck (11) folgendermaßen
umgeschrieben werden:
ΔVs1 = Vcc {2 (T - 25) (αmin - αmax)}/[{1 + αmin (T - 25)}
+ {1 + αmax (T - 25)}
+ {2 + αmax (T - 25) + αmin (T - 25)}] (13)
+ {2 + αmax (T - 25) + αmin (T - 25)}] (13)
In ähnlicher Weise kann eine Änderung ΔVs2 im
Aplitudenspannungssignal Vs2 ansprechend auf die
Temperaturänderung ΔT (= T - 25) durch den folgenden
Ausdruck (14) gegeben werden:
ΔVs2 = Vcc {2 (T - 25) (αmin - αmax)}/[{1 + αmin (T - 25)}
+ {1 + αmax (T - 25)}
+ {2 + αmax (T - 25) + αmin (T -25)}] (14)
+ {2 + αmax (T - 25) + αmin (T -25)}] (14)
Aus den Ausdrücken (13) und (14) ist ersichtlich, daß die
Änderung in der Umgebungstemperatur gänzlich im wesentlichen
keinen Einfluß ausübt auf die Beziehung zwischen den
Änderungen in den Widerstandswerten der
Magnetowiderstandselemente RA und RC, sowie die Beziehung
zwischen den Änderungen in den Widerstandswerten der
Magnetowiderstandselemente RB und RD, und daß die Änderungen
ΔVs1 und ΔVs2 in den Amplitudenspannungssignalen Vs1 und Vs2
im wesentlichen abhängen von dem maximalen
Temperaturkoeffizienten αmax des Widerstandswertes und dem
minimalen Temperaturkoeffizienten αmin des Widerstandswertes,
welche bestimmt sind durch die Zusammensetzungen der
Magnetowiderstandselemente RA (= RB) und RC (= RD). An
diesem Punkt sollte bemerkt werden, daß die
Magnetowiderstandselemente RA, RB, RC und RD aus einem
Material einer gleichen Zusammensetzung gebildet sind.
Deshalb bleiben die Änderungen ΔVs1 und ΔVs2 der
Amplitudenspannungssignale Vs1 und Vs2 im wesentlichen
konstant über den gesamten Bereich, in dem die
Umgebungstemperatur T sich ändern kann.
Es sollte weiterhin bemerkt werden, daß die Bemusterung und
Anordnung der Magnetowiderstandselemente RA bis RD, die in
Fig. 1 gezeigt ist, so gewählt werden kann, daß die
Beziehung zwischen den Amplitudenspannungsänderungen ΔVs1 und
ΔVs2 die Bedingung erfüllt, die durch den folgenden Ausdruck
(15) gegeben ist:
ΔVs1 = ΔVs2 (15)
In diesem Fall kann das Differentialamplituden-
Spannungssignal V0, das erhalten wird durch Verstärken einer
Differenz zwischen dem Potential V1 am Punkt P1 und dem
Potential V2 am Punkt P2 kompensiert wird bezüglich der
Umgebungstemperaturabhängigkeit, da die temperaturabhängigen
Änderungen ΔVs1 und ΔVs2 ausgelöscht werden durch die
Differentialverstärkungsfunktion der Schaltung 2.
Im Fall der Magnetowiderstandstyp-Sensorvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung sind die
Magnetowiderstandselemente RA und RC, die in einer gleichen
Richtung bemustert sind, separat angeordnet und individuell,
wobei die Magnetowiderstandselemente RB und RD ähnlichermaßen
angeordnet sind. Im Gegensatz dazu sind bei der
Magnetowiderstandstyp-Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung die Magnetowiderstandselemente
RA und RC einerseits und die Magnetowiderstandselemente RB
und RD andererseits, die sich in einem identischen
Streifenmuster erstrecken, angeordnet an einem selben Ort,
und zwar kombiniert in einer interdigital alternierenden Art
und Weise, wie klar ersichtlich ist aus Fig. 2.
Da die Magnetowiderstandselemente RA und RC auf einer selben
Ebene parallel miteinander angeordnet sind, wobei die
Magnetowiderstandselemente RB und RD in ähnlicher Weise
angeordnet sind, sind die Magnetowiderstandselemente RA und
RC im wesentlichen koinzident miteinander in Bezug auf den
Winkel θ des angelegten Magnetfeldes, was gleich bleibt
zwischen den Magnetowiderstandselementen RB und RD.
Somit erfassen, sogar für das angelegte Magnetfeld H, dessen
magnetischer Fluß gewöhnlichermaßen nicht parallel ist, die
kombinierten oder gepaarten Magnetowiderstandselemente RA und
RC oder RB und RD denselben Winkel θ des angelegten
Magnetfeldes, wodurch eine Genauigkeit für die Erfassung des
Winkels θ des angelegten Magnetfeldes auf der Basis des
Differentialamplituden-Spannungssignals V0 weiter erhöht
werden kann.
Selbstverständlich sind Betrieb und Effekte der
Magnetowiderstandstyp-Sensorvorrichtung nach der zweiten
Ausführungsform im wesentlichen dieselben wie die der ersten
Ausführungsform, und eine wiederholte Beschreibung davon wird
somit unnötig erscheinen.
Im Fall der ersten und zweiten Ausführungsformen der
Erfindung wird das Differentialamplituden-Spannungssignal V0
erfaßt auf der Basis der Widerstandsänderung ΔR der
Magnetowiderstandselemente RA bis RD, die hervorgebracht wird
durch die Änderung im Winkel θ des angelegten Magnetfeldes.
Jedoch kann solch eine Anordnung gleichermaßen angenommen
werden, daß das Differentialamplituden-Spannungssignal V0
erfaßt wird auf der Basis der Änderungen der
Widerstandswerte der Magnetowiderstandselemente RA bis RD,
welche einer Änderung der Feldstärke des angelegten
Magnetfeldes H zuschreibbar sind. In diesem Fall ist es
erforderlich, daß die Feldstärke des angelegten Magnetfeldes
H innerhalb eines Bereiches liegt, in dem die
Magnetowiderstandselemente RA bis RD nicht gesättigt sind.
In diesem Fall kann der Winkel θ des angelegten
Magnetfeldes bestimmt werden auf der Basis des
Differentialamplituden-Spannungssignals V0, welches sich
ändert als eine Funktion einer Änderung der Feldstärke des
angelegten Magnetfeldes H, wodurch der Drehwinkel eines
Elementes, das zu überwachen ist, mit hoher Genauigkeit und
hoher Zuverlässigkeit erfaßt werden kann wie im Fall der
Magnetowiderstandstyp-Sensorvorrichtungen, die vorstehend
im Zusammenhang mit der ersten und zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden.
Obwohl die Erfindung bei den obigen Ausführungsbeispielen
beschrieben wurde im Zusammenhang mit der Erfassung einer
Winkelposition oder Verrückung eines zu überwachenden
Elementes, wie zum Beispiel einer Lenksäule eines
Motorfahrzeuges, so kann die Erfindung doch gleichermaßen
auch angewendet werden zur Erfassung einer linearen
Verrückung durch Vorsehen eines geeigneten Linear-zu-
Winkel-Verrückungs-Übersetzungsmechanismus oder durch
Vorsehen einer linearen Anordnung von Permanentmagneten,
zugehörig zu dem betreffenden Element.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein
Differentialamplituden-Spannungssignal V0 einer hinreichend
großen Amplitude und mit einem verbesserten Signal/Rausch-
Verhältnis (S/N-Verhältnis) gewonnen werden.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung
können die Magnetowiderstandselemente vorzugsweise aus
ferromagnetischen Dünnfilmelementen bestehen, hergestellt
jeweils aus einem magnetischen Material mit einer
beträchtlich hohen Permeabilität, wie zum Beispiel aus Ni-
Co, einem Hall-Element und dergleichen.
Zusammenfassend ergibt sich folgendes.
Die Magnetowiderstandselemente der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind so dimensioniert, daß eine Änderung des
Widerstandswertes der ersten und zweiten magnetischen
Widerstandselemente, die hervorgebracht ist durch eine
Änderung des Winkels oder der Feldstärke des angelegten
Magnetfeldes, sich unterscheidet von einer Änderung der
Widerstandswerte der dritten und vierten magnetischen
Widerstandselemente, die hervorgebracht ist durch die oben
erwähnte Änderung des Winkels oder der Feldstärke des
angelegten Magnetfeldes, und daß die Änderung des
Widerstandswertes des ersten Magnetowiderstandselementes
gleich ist mit der des zweiten Magnetowiderstandselementes,
während die Änderung des Widerstandswertes des dritten
Magnetowiderstandselementes gleich ist mit der des vierten
Magnetowiderstandselementes.
Bei der Anordnung der Magnetowiderstandstyp-
Sensorvorrichtung, die oben beschrieben wurde, haben die
einzelnen Magnetowiderstandselemente jeweils
Temperaturcharakteristika, welche miteinander koinzident
gemacht sind, wobei die Ausgangspotentiale von den ersten
und zweiten Verbindungen der Wheatstone-Brückenschaltung
eingegeben werden an die Differentialverstärkerschaltung
mit einander entgegengesetzten Polaritäten. Demzufolge wird
das Ausgangssignal, das durch die
Differentialverstärkerschaltung erzeugt wird und den Winkel
des angelegten Magnetfeldes kennzeichnet, kompensiert
bezüglich der Temperaturcharakteristik über einen gesamten
Bereich, in dem die Umgebungstemperatur variieren kann, was
einen großen Vorteil darstellt.
Vorzugsweise können die ersten bis vierten
Magnetowiderstandselemente so dimensioniert sein, daß die
Änderung der Widerstandswerte der ersten und zweiten
Magnetowiderstandselemente, die hervorgebracht wird durch
eine Änderung des Winkels oder der Feldstärke eines
angelegten Magnetfeldes einerseits, und die Änderung der
Widerstandswerte der dritten und vierten
Magnetowiderstandselemente, die hervorgebracht werden durch
die Änderung des Winkels oder der Feldstärkei des
angelegten Magnetfeldes andererseits, sich voneinander um
das Zweifache oder um mehr als das Zweifache unterscheiden.
Vorzugsweise können die ersten bis vierten
Magnetowiderstandselemente in solch einem Muster angeordnet
sein, daß ansprechend auf eine Änderung des Winkels oder
Feldstärke des angelegten Magnetfeldes die Widerstandswerte
der ersten und zweiten Magnetowiderstandselemente sich in
einander entgegengesetzten Richtungen ändern und die
Widerstandswerte der dritten und vierten magnetischen
Widerstandselemente sich ebenfalls in einander
entgegengesetzten Richtungen ändern, wobei die
Widerstandswerte der ersten und dritten
Magnetowiderstandselemente, die miteinander verbunden sind,
sich in einer gleichen Richtung ändern, während die
Widerstandswerte der zweiten und vierten magnetischen
Widerstandselemente, die miteinander verbunden sind, sich
ebenfalls in gleicher, von der erstgenannten Richtung aber
unterschiedlichen Richtung ändern.
Bei den oben beschriebenen Schaltungskonfigurationen können
die Temperaturcharakteristika der Potentialsignale, die an
den ersten und zweiten Verbindungen auftreten, eliminiert
werden, wodurch das Differentialamplituden-Spannungssignal,
das durch die Differentialverstärkerschaltung erzeugt wird,
kompensiert werden kann bezüglich der Temperatur in einem
großen Bereich.
Vorzugsweise können gemäß der Erfindung die ersten bis
vierten Magnetowiderstandselemente in solch einem Muster
angeordnet sein, daß der Winkel oder die Feldstärke des
angelegten Magnetfelds im wesentlichen gleich ist für die
ersten und dritten Magnetowiderstandselemente, und daß der
Winkel oder die Feldstärke des angelegten Magnetfeldes
ebenfalls im wesentlichen gleich ist für die zweiten und
vierten Magnetowiderstandselemente. In diesem Fall können
die ersten und dritten Magnetowiderstandselemente auf ein
und demselben planaren Bereich angeordnet sein, um sich
parallel zueinander zu erstrecken, und die zweiten und
vierten Magnetowiderstandselemente können auf einem
weiteren gleichen planaren Bereich angeordnet sein, um sich
parallel zueinander zu erstrecken.
Aufgrund der Anordnung der individuellen
Magnetowiderstandselemente, die oben erwähnt wurde, kann
eine Änderung des Winkels bzw. der Feldstärke des
angelegten Magnetfeldes unter den
Magnetowiderstandselementen auf ein Minimum gedrückt
werden, wodurch die Magnetowiderstandstyp-Sensorvorrichtung
eine verbesserte Erfassungsfähigkeit des Winkels bzw. der
Feldstärke des angelegten Magnetfelds aufweisen kann.
Vorzugsweise können die ersten und dritten
Magnetowiderstandselemente (RA, RC) und die zweiten und
vierten Magnetowiderstandselemente (RB, RD) jeweils in
Zick-Zack-Mustern ineinandergefaltet und somit derart
angeordnet sein, daß sie jeweils ineinandergreifen, wie
dies in Fig. 2 dargestellt ist.
Claims (14)
1. Vorrichtung zur Erfassung einer Änderung eines Winkels
eines magnetischen Feldes, umfassend
- - erste bis vierte Magnetowiderstandselemente (RA, RB, RC, RD), deren elektrische Widerstandswerte in Abhängigkeit von einer Änderung eines Winkels eines auf die Magnetowiderstandelemente wirkenden magnetischen Feldes variieren, wobei die Magnetowiderstandelemente so miteinander verbunden sind, daß sie erste bis vierte Widerstände einer Wheatstone′schen Brückenschaltung bilden, und
- - eine Differentialverstärkerschaltung (2) mit Eingängen zum Anlegen eines ersten Potentials (V1) von einer ersten Verbindung (P1) zwischen den ersten und zweiten Magnetowiderstandelementen (RA, RB) und zum Anlegen eines zweiten Potentials (V2) von einer zweiten Verbindung (P2) zwischen den dritten und vierten Magnetowiderstandelementen (RC, RD), so daß ein Differentialamplituden-Spannungssignal erzeugt wird entsprechend einer vom Winkel des magnetischen Feldes abhängigen Differenz zwischen den ersten und zweiten Potentialen (V1, V2),
wobei
- - die Magnetowiderstandelemente jeweils durch ein Material gleicher Zusammensetzung gebildet und so dimensioniert sind, daß eine durch eine Änderung des Winkels des magnetischen Feldes beeinflußte Änderung der Widerstandswerte der ersten und zweiten Magnetowiderstandelemente (RA, RB) und eine durch eine Änderung des Winkels des magnetischen Feldes beeinflußte Änderung der Widerstandswerte der dritten und vierten Magnetowiderstandelemente (RC, RD) unterschiedlich zueinander sind,
- - die Änderung des Widerstandswertes des ersten Magnetowiderstandelementes (RA) und die Änderung des Widerstandswertes des zweiten Magnetowiderstandelementes (RB) einander gleich sind, und
- - die Änderung des Widerstandswertes des dritten Magnetowiderstandelementes (RC) und die Änderung des Widerstandswertes des vierten Magnetowiderstandelementes (RD) einander gleich sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die
Magnetowiderstandelemente so dimensioniert sind, daß
die durch eine Änderung des Winkels des magnetischen
Feldes beeinflußte Änderung der Widerstandswerte der
ersten und zweiten Magnetowiderstandelemente (RA, RB)
und die durch eine Änderung des Winkels des
magnetischen Feldes beeinflußte Änderung der
Widerstandswerte der dritten und vierten
Magnetowiderstandelemente (RC, RD) sich voneinander um
einen Faktor von mindestens 2 unterscheiden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die ersten
bis vierten Magnetowiderstandselemente (RA, RB, RC,
RD) derart zueinander angeordnet sind, daß bei einer
Änderung des Winkels des magnetischen Feldes
- - die Widerstandswerte der ersten und zweiten Magnetowiderstandselemente (RA, RB) sich gegensinnig ändern und die Widerstandswerte der dritten und vierten Magnetowiderstandselemente (RC, RD) sich gegensinnig ändern, und
- - die Widerstandswerte der ersten und dritten Magnetowiderstandselemente (RA, RC) sich in einer Richtung gleichsinnig ändern und die Widerstandswerte der zweiten und vierten Magnetowiderstandselemente (RB, RD) sich in einer anderen Richtung gleichsinnig ändern.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher
- - die ersten bis vierten Magnetowiderstandselemente (RA, RB, RC, RD) derart zueinander angeordnet sind, daß der Winkel des magnetischen Feldes für die ersten und vierten Magnetowiderstandselemente (RA, RD) im wesentlichen gleich ist, und der Winkel des magnetischen Feldes für die zweiten und dritten Magnetowiderstandselemente (RB, RC) im wesentlichen gleich ist, und
- - die ersten und dritten Magnetowiderstandselemente (RA, RC) sich in einem gleichen ebenen Bereich parallel zueinander erstrecken und die zweiten und vierten Magnetowiderstandselemente (RB, RD) sich in einem gleichen ebenen Bereich parallel zueinander erstrecken.
5. Vorrichtung zur Erfassung einer Änderung der
Feldstärke eines magnetischen Feldes, umfassend
- - erste bis vierte Magnetowiderstandselemente (RA, RB, RC, RD), deren elektrische Widerstandswerte in Abhängigkeit von einer Änderung der Feldstärke eines auf die Magnetowiderstandelemente wirkenden magnetischen Feldes variieren, wobei die Magnetowiderstandelemente so miteinander verbunden sind, daß sie erste bis vierte Widerstände einer Wheatstone′schen Brückenschaltung bilden, und
- - eine Differentialverstärkerschaltung (2) mit Eingängen zum Anlegen eines ersten Potentials (V1) von einer ersten Verbindung (P1) zwischen den ersten und zweiten Magnetowiderstandelementen (RA, RB) und zum Anlegen eines zweiten Potentials (V2) von einer zweiten Verbindung (P2) zwischen den dritten und vierten Magnetowiderstandelementen (RC, RD), so daß ein Differentialamplituden-Spannungssignal erzeugt wird entsprechend einer von der Feldstärke des magnetischen Feldes abhängigen Differenz zwischen den ersten und zweiten Potentialen (V1, V2),
wobei
- - die Magnetowiderstandelemente jeweils durch ein Material gleicher Zusammensetzung gebildet und so dimensioniert sind, daß eine durch eine Änderung der Feldstärke des magnetischen Feldes beeinflußte Änderung der Widerstandswerte der ersten und zweiten Magnetowiderstandelemente (RA, RB) und eine durch eine Änderung der Feldstärke des magnetischen Feldes beeinflußte Änderung der Widerstandswerte der dritten und vierten Magnetowiderstandelemente (RC, RD) unterschiedlich zueinander sind,
- - die Änderung des Widerstandswertes des ersten Magnetowiderstandelementes (RA) und die Änderung des Widerstandswertes des zweiten Magnetowiderstandelementes (RB) einander gleich sind, und
- - die Änderung des Widerstandswertes des dritten Magnetowiderstandelementes (RC) und die Änderung des Widerstandswertes des vierten Magnetowiderstandelementes (RD) einander gleich sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher die
Magnetowiderstandelemente so dimensioniert sind, daß
die durch eine Änderung der Feldstärke des
magnetischen Feldes beeinflußte Änderung der
Widerstandswerte der ersten und zweiten
Magnetowiderstandelemente (RA, RB) und die durch eine
Änderung der Feldstärke des magnetischen Feldes
beeinflußte Änderung der Widerstandswerte der dritten
und vierten Magnetowiderstandelemente (RC, RD) sich
voneinander um einen Faktor von mindestens 2
unterscheiden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher die ersten
bis vierten Magnetowiderstandselemente (RA, RB, RC,
RD) derart zueinander angeordnet sind, daß bei einer
Änderung der Feldstärke des magnetischen Feldes
- - die Widerstandswerte der ersten und zweiten Magnetowiderstandselemente (RA, RB) sich gegensinnig ändern und die Widerstandswerte der dritten und vierten Magnetowiderstandselemente (RC, RD) sich gegensinnig ändern, und
- - die Widerstandswerte der ersten und dritten Magnetowiderstandselemente (RA, RC) sich in einer Richtung gleichsinnig ändern und die Widerstandswerte der zweiten und vierten Magnetowiderstandselemente (RB, RD) sich in einer anderen Richtung gleichsinnig ändern.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher
- - die ersten bis vierten Magnetowiderstandselemente (RA, RB, RC, RD) derart zueinander angeordnet sind, daß die Feldstärke des magnetischen Feldes für die ersten und vierten Magnetowiderstandselemente (RA, RD) im wesentlichen gleich ist, und die Feldstärke des magnetischen Feldes für die zweiten und dritten Magnetowiderstandselemente (RB, RC) im wesentlichen gleich ist, und
- - die ersten und dritten Magnetowiderstandselemente (RA, RC) sich in einem gleichen ebenen Bereich parallel zueinander erstrecken und die zweiten und vierten Magnetowiderstandselemente (RB, RD) dich in einem gleichen ebenen Bereich parallel zueinander erstrecken.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welcher die ersten bis vierten
Magnetowiderstandselemente (RA, RB, RC, RD)
streifenförmig ausgebildet und in Form von Zick-Zack-
Mustern angeordnet sind, wobei die ersten und dritten
Magnetowiderstandselemente (RA, RC) jeweils eine erste
winkelmäßige Orientierung und die zweiten und vierten
Magnetowiderstandselemente (RB, RD) jeweils eine
zweite winkelmäßige Orientierung aufweisen, wobei die
ersten und zweiten winkelmäßigen Orientierungen
überwiegend senkrecht zueinander gerichtet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die ersten
und dritten Magnetowiderstandselemente (RA, RC) und
die zweiten und vierten Magnetowiderstandselemente
(RB, RD) jeweils in Zick-Zack-Mustern
ineinandergreifend angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welcher die ersten bis vierten
Magnetowiderstandselemente (RA, RB, RC, RD) jeweils
aus magnetisierbarem Dünnfilmmaterial bestehen.
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welcher die durch die Magnetowiderstandselemente
(RA, RB, RC, RD) gebildete Schaltung
temperaturkompensiert ist.
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