DE19850677C2 - Magnetfelddetektor - Google Patents
MagnetfelddetektorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Magnetfelddetektor zum Ermitteln
von Änderungen eines Magnetfeldes, die durch Bewegung eines
beweglichen Elementes aus magnetischem Material hervorgerufen
werden. Das bewegliche Element aus magnetischem Material
weist abwechselnd vorspringende und zurückspringende
Abschnitte auf.
Dabei ist es bekannt, zum Feststellen von Änderungen eines
Magnetfeldes ein als Magnetfelderfassungseinrichtung
wirkendes Magnetfeldmessgerät in eine elektrische
Brückenschaltung einzusetzen, an die eine Konstantstromquelle
oder eine Konstantspannungsquelle angeschlossen ist, um
Änderungen von Widerstandswerten der Magnetfeldmessgerätes in
Spannungsänderungen umzuwandeln und Änderungen des
Magnetfeldes, die auf das Magnetfeldmessgerät einwirken, auf
der Grundlage entsprechender Spannungsänderungen zu
ermitteln.
Fig. 9 der beigefügten Zeichnungen zeigt ein Schaltbild einer
Signalverarbeitungsschaltung bei einem derartigen
Magnetfelddetektor, der Magnetfeldmessgeräte herkömmlicher
Bauart verwendet.
In Fig. 9 besteht eine Wheatstone-Brückenschaltung 1 aus
Magnetfeldmeßgeräten oder Widerständen RA, RB, RC und RD, bei
denen zumindest eines oder mehrere Magnetfeldmeßgeräte
vorgesehen sind. Eingangsklemmen einer
Differenzverstärkerschaltung 2 sind mit einem mittleren
Verbindungspunkt 4 zwischen RA, RB und einem mittleren
Verbindungspunkt zwischen RC, RD verbunden. Ein mittlerer
Verbindungspunkt zwischen RA, RD ist an eine
Stromversorgungsquelle Vcc angeschlossen, und ein mittlerer
Verbindungspunkt zwischen RB, RC ist mit Masse GND verbunden.
Ein Differenzverstärkerausgangssignal 8 von der
Differenzverstärkerschaltung 2 wird einer Vergleichsschaltung
3 in einer nächsten Stufe zugeführt.
Bei der voranstehend geschilderten Schaltung ändern sich die
Widerstandswerte der Magnetfeldmeßgeräte entsprechend
Änderungen des Magnetfeldes, welches auf die Widerstände RA,
RB einwirkt, und ändert sich die Spannung am mittleren
Verbindungspunkt 4 zwischen RA, RB entsprechend derartigen
Änderungen des angelegten Magnetfeldes. Die Spannung über den
mittleren Verbindungspunkten 4 und 5 wird durch die
Differenzverstärkerschaltung 2 verstärkt, und von der
Vergleichsschaltung 3 wird ein endgültiges Ausgangssignal 9
erhalten, welches den Pegel "0" oder "1" aufweist.
Aus der DE 195 07 304 A1 ist Magnetfelddetektor bekannt, der
eine durch einen Vormagnetisierungsmagneten gebildete
Magnetfelderzeugungseinrichtung und ein aus magnetischem
Material bestehendes, drehbares Zahnrad aufweist, das in
einem vorbestimmten Spaltabstand zum
Vormagnetisierungsmagneten angeordnet ist und abwechselnd
vorspringende und zurückspringende Abschnitte besitzt. Mit
Hilfe eines eine Magnetfelderfassungseinrichtung bildenden
Magnetfeldmessgerätes, welches mehrere Magnetfeldmesselemente
besitzt, werden Änderungen des Magnetfeldes festgestellt, die
durch eine Drehung des Zahnrades bewirkt werden. Dabei kann
zum möglichst günstigen Einstellen der Magnetfeldmesselemente
der Winkel bzw. die Position einer Trägerplatte mit dem
Magnetfeldmessgerät und dem Vormagnetisierungsmagneten
gegenüber der Position des rotierenden Zahnrades in einem
bestimmten Bereich verändert werden.
Aus der DE 195 80 095 C2 ist ein Magnetfeldsensor mit zwei
magnetoresistiven Elementen bekannt, die zueinander parallel
ausgerichtet und voneinander in einer im wesentlichen
symmetrischen Weise um eine Mittellinie beabstandet sind,
wobei die Mittellinie gegenüber dem im voraus ausgewählten
Nord- oder Südpol Permanentmagneten in Richtung auf eine
Detektorzone um einen bestimmten Abstand verschoben ist und
eine durch die magnetoresistiven Elemente aufgespannte
Sensorebene von dem Permanentmagneten in einer Richtung
senkrecht zu einer magnetischen Achse ebenfalls um einen
gewissen Abstand versetzt ist.
Im folgenden ist ein herkömmlicher Magnetfelddetektor anhand
von Fig. 10 der Zeichnungen näher beschrieben.
Wie in Fig. 10 dargestellt, ist, weist dieser herkömmliche
Magnetfelddetektor ein Drehteil 10 aus magnetischem Material
auf, dessen Form so
ausgebildet ist, daß hierdurch ein Magnetfeld geändert werden
kann, ein Magnetfeldmeßgerät 11, Magnetfeldmeßelemente 11a,
11b, einen Magneten 13, und eine Drehwelle 12. Wenn sich die
Drehwelle 12 dreht, dreht sich synchron hierzu auch das
Drehteil aus magnetischem Material 10.
Das Zentrum der Magnetfeldmeßelemente (Widerstände) 11a, 11b
des Magnetfeldmeßgeräts 11 ist so angeordnet, daß es versetzt
gegenüber dem Zentrum des Magneten 13 um einen vorbestimmten
Betrag angeordnet ist.
Bei Drehung des Drehteils aus magnetischem Material 10 ändert
sich bei dem voranstehend geschilderten Magnetfelddetektor
das Magnetfeld, welches auf die Widerstände 11a, 11b des
Magnetfeldmeßgerätes 11 einwirkt, und ändert sich, wie
beispielhaft in Fig. 11 gezeigt ist, das
Differenzverstärkerausgangssignal 8 entsprechend der Form des
Drehteils aus magnetischem Material 10. Daher kann bei der in
Fig. 9 gezeigten Schaltung ein Signal erhalten werden,
welches das endgültige Ausgangssignal 9 repräsentiert und der
Form des Drehteils aus magnetischem Material 10 entspricht.
Die Magnetschaltungsanordnung, die in dem herkömmlichen
Detektor verwendet wird, zeigte allerdings folgende
Schwierigkeiten.
Wenn die Brücke aus Magnetfeldmeßgeräten und Festwiderständen
aufgebaut wird, ist ein Unterschied zwischen deren
Temperaturkoeffizienten vorhanden. Wenn die Brücke aus
Magnetfeldmeßgeräten mit mehreren Elementen besteht, tritt
auch dann ein Unterschied der Temperaturkoeffizienten infolge
eines unterschiedlichen Magnetfeldes auf, welches auf die
Elemente einwirkt. Infolge dieses Unterschieds bezüglich der
Temperaturkoeffizienten zeigen, wie in Fig. 12 dargestellt,
das Differenzverstärkerausgangssignal 8 (Zimmer) bei
Zimmertemperatur und das Differenzverstärkerausgangssignal 8
(Heiß) bei hoher Temperatur eine Temperaturabhängigkeit, die
von Änderungen des angelegten Magnetfeldes abhängt. Dies
führt zu einer großen Abweichung bei der Genauigkeit bei der
Feststellung der Flanken der abwechselnd vorspringenden und
zurückspringenden Abschnitte des Drehteils aus magnetischem
Material.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Magnetfelddetektor der eingangs genannten Art zu schaffen,
mit dem Änderungen eines Magnetfeldes mit besonders hoher
Genauigkeit erfasst werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen
Magnetfelddetektor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1
gelöst.
Weiterbildungen dieses Magnetfelddetektors ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
Bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen
Magnetfelddetektors und deren Vorteile sind im folgenden
anhand von Fig. 1 bis 8 der Zeichnungen näher beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 den Aufbau eines Magnetfelddetektors gemäß
Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in
schematischer Darstellung;
Fig. 2 eine erläuternde Darstellung der Änderung eines
Magnetfeldvektors bei der Ausführungsform 1 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein Zeitablaufdiagramm von Ausgangssignalen bei
der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung des
Betriebsablaufs bei der Ausführungsform 1 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines
Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform 2 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung der Änderung
eines Magnetfeldvektors bei der Ausführungsform 3
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung der Änderung
eines Magnetfeldvektors bei der Ausführungsform 3
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines
Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform 4 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ein Schaltbild der Ausbildung einer
Verarbeitungsschaltung in einem Sensor, der
übliche Magnetfeldmeßgeräte verwendet;
Fig. 10 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines
herkömmlichen Magnetfelddetektors;
Fig. 11 ein Zeitablaufdiagramm von Ausgangssignalen bei
dem herkömmlichen Magnetfelddetektor; und
Fig. 12 ein Zeitablaufdiagramm von Ausgangssignalen bei
dem herkömmlichen Magnetfelddetektor.
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines
Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung.
Die Ausbildung einer Verarbeitungsschaltung bei dieser
Ausführungsform kann ebenso wie bei dem herkömmlichen Fall
erfolgen, der in Fig. 9 dargestellt ist. Die
Magnetfeldmeßgeräte (Widerstände) RA, RB in Fig. 9
entsprechen den Magnetfeldmeßgeräten, die bei der
vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. Bei der
nachstehenden Beschreibung dieser Ausführungsform wird ein
Magnetowiderstandsgerät als das Magnetfeldmeßgerät verwendet.
In Fig. 1 weist der Magnetfelddetektor ein
Magnetowiderstandsgerät 24 auf, Magnetfeldmeßwiderstände 24a,
24b, die im wesentlichen das Magnetowiderstandsgerät 24
bilden, und als Magnetfeldmeßelemente dienen, die eine Brücke
aufbauen, ein Drehteil aus magnetischem Material 25 als
bewegliches Teil aus magnetischem Material, einen Magneten 26
als Magnetfelderzeugungsvorrichtung, eine Drehwelle 27, und
eine magnetische Führung 28 als Vorrichtung zur Einstellung
einer Änderung des Magnetfeldes, die durch abwechselnd
vorspringende und zurückspringende Abschnitte des Drehteils
aus magnetischem Material 35 hervorgerufen wird.
Der Magnet 26 ist dem Drehteil aus magnetischem Material 25
gegenüberliegend angeordnet, und ist in dieser Richtung
magnetisiert. Das Magnetowiderstandsgerät 24 ist so
angeordnet, daß es in der Magnetisierungsrichtung des
Magneten 26 liegt, so daß ein Paar (oder zwei Paare) von
Magnetfeldmeßelementen parallel zueinander in der
Magnetisierungsrichtung des Magneten 26 angeordnet ist bzw.
sind, ausgerichtet zu einer Linie, die in der
Magnetisierungsrichtung verläuft. Das Drehteil aus
magnetischem Material 25 weist eine derartige Form auf, daß
es das Magnetfeld ändern kann, welches auf das
Magnetowiderstandsgerät 24 einwirkt, und wird synchron zur
Drehung der Drehwelle 27 gedreht.
Fig. 2 zeigt die Vektorrichtung eines Magnetfeldes, welches
auf das Magnetowiderstandsgerät in der magnetischen Schaltung
gemäß der vorliegenden Ausführungsform einwirkt.
Der magnetische Fluß kreuzt die Magnetfeldwiderstände 24a,
24b in einem ersten vorbestimmten Winkel, wenn der
ausgenommene oder zurückspringende Abschnitt des Drehteils
aus magnetischem Material 25 dem Magnetowiderstandsgerät 24
gegenüberliegt. Der magnetische Fluß kreuzt die
Magnetfeldmeßwiderstände 24a, 24b in einem zweiten
vorbestimmten Winkel, wenn der vorspringende Abschnitt des
Drehteils aus magnetischem Material 25 dem
Magnetowiderstandsgerät 24 gegenüberliegt. Die Position der
magnetischen Führung 28 wird so eingestellt, daß der erste
und zweite vorbestimmte Winkel symmetrisch zur Richtung
vertikal zu einer Ebene verlaufen, in welcher die
Magnetfeldmeßwiderstände angeordnet sind.
Der Betrieb des Magnetfelddetektors wird nunmehr unter
Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben.
Änderungen der Widerstandswerte der Magnetfeldmeßwiderstände
24a, 24b, hervorgerufen durch Änderungen des Magnetfeldes
entsprechend den abwechselnd vorspringenden und
zurückspringenden Abschnitten des Drehteils aus magnetischem
Material 25 bei Zimmertemperatur sind durch R (Zimmer)
bezeichnet, und bei hoher Temperatur durch R (Heiß).
Das Magnetfeld, welches auf die Magnetfeldmeßwiderstände 24a,
24b einwirkt, ändert sich symmetrisch in Abhängigkeit von den
abwechselnd vorspringenden und zurückspringenden Abschnitten
des Drehteils aus magnetischem Material 25, wie voranstehend
unter Bezugnahme auf Fig. 2 geschildert wurde, und auch die
Widerstandswerte der Magnetfeldmeßwiderstände 24a, 24b ändern
sich symmetrisch. Dies bedeutet, daß die Widerstandswerte der
Magnetfeldmeßwiderstände 24a, 24b miteinander an jedem Punkt
übereinstimmen, sowohl im Zustand bei Zimmertemperatur als
auch im Zustand bei hoher Temperatur. Bei der
Brückenschaltung, welche die Magnetfeldmeßwiderstände 24a,
24b aufweist, kreuzen sich daher das
Differenzverstärkerausgangssignal 8 (Zimmer) bei
Zimmertemperatur und das Differenzverstärkerausgangssignal 8
(Heiß) bei hoher Temperatur. Die Temperaturcharakteristik der
Genauigkeit der Feststellung der Flanken der abwechselnd
vorspringenden und zurückspringenden Abschnitte des Drehteils
aus magnetischem Material 25 kann dadurch verbessert werden,
daß der Vergleichspegel Vref der Vergleichsschaltung 3 auf
den Kreuzungspunkt der Temperaturcharakteristiklinien gesetzt
wird, welche die Differenzverstärkerausgangssignale 8
darstellen, und es kann ein Signal erhalten werden, welches
exakt den abwechselnd vorspringenden und zurückspringenden
Abschnitten des Drehteils aus magnetischem Material 25
entspricht, und welches die Stromeinschaltzustandsfunktion
bereitstellen kann.
Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen Widerstandsänderungen
und dem Widerstandstemperaturkoeffizienten in Bezug auf das
Magnetfeld, welches auf das Magnetowiderstandsgerät einwirkt.
Wie aus Fig. 4 deutlich wird, weist das
Magnetowiderstandsgerät unterschiedliche
Widerstandstemperaturkoeffizienten auf, in Abhängigkeit von
seinem Widerstandswert, der sich entsprechend dem angelegten
Magnetfeld ändert. Ein Paar aus Magnetfeldmeßelementen wird
daher so betrieben, daß es, wenn es Änderungen des
Magnetfeldes ausgesetzt wird, Widerstandswerte und
Temperaturkoeffizienten aufweist, die miteinander symmetrisch
übereinstimmen, wodurch die Temperaturcharakteristik der
Magnetfeldmeßelemente ausgeglichen wird, also die
Temperaturcharakteristik des Magnetowiderstandsgerätes
ausgeschaltet wird.
Da wie voranstehend geschildert die Widerstandswerte und
Temperaturkoeffizienten des Paars der Magnetfeldmeßelemente,
welche das Magnetfeldmeßgerät bilden, sich symmetrisch bei
Änderungen des Magnetfeldes ändern, entsprechend den
abwechselnd vorspringenden und zurückspringenden Abschnitten
des Drehteils aus magnetischem Material, ist es bei der
vorliegenden Ausführungsform durch Aufbau einer
Brückenschaltung mit einem Paar aus Magnetfeldmeßelementen
oder einer Wheatstone-Brücke mit zwei Paaren von
Magnetfeldmeßelementen möglich, die Temperaturcharakteristik
des Magnetfeldmeßgerätes auszuschalten, so daß die
Genauigkeit der Feststellung der Flanken der abwechselnd
vorspringenden und zurückspringenden Abschnitte des Drehteils
aus magnetischem Material verbessert wird, und die
Stromeinschaltzustandsfunktion sichergestellt wird.
Da der Magnet und das Magnetfeldmeßgerät parallel zueinander
in der Richtung gegenüberliegend den abwechselnd
vorspringenden und zurückspringenden Abschnitten des
Drehteils aus magnetischem Material angeordnet sind, können
Leitungen weggelassen werden, die zum Verdrahten oder für
Biegevorgänge erforderlich sind, die man zum Einführen und
dergleichen braucht, und daher läßt sich der
Herstellungswirkungsgrad verbessern.
Fig. 5 zeigt schematisch den Aufbau eines
Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden
Erfindung.
Die Ausführungsform 2 ist grundsätzlich ebenso wie die
Ausführungsform 1 aufgebaut, mit Ausnahme der Tatsache, daß
der in Fig. 1 gezeigte Magnet 26 mit dem
Magnetowiderstandsgerät 24 um 90° in Bezug auf das Drehteil
aus magnetischem Material 25 gedreht angeordnet ist. In Fig.
5 entsprechen eine Magnetowiderstandsgerät 14,
Magnetfeldmeßwiderstände 14a, 14b, die im wesentlichen das
Magnetowiderstandsgerät 14 bilden, und als
Magnetfeldmeßelemente dienen, mit welchen eine Brücke
aufgebaut ist, ein Drehteil aus magnetischem Material 15 als
bewegliches Teil aus magnetischem Material, ein Magnet 16 als
Magnetfelderzeugungsvorrichtung, eine Drehwelle 17 und eine
magnetische Führung 18 als Vorrichtung zur Einstellung von
Änderungen des Magnetfeldes, die durch abwechselnd
vorspringende und zurückspringende Abschnitte des Drehteils
aus magnetischem Material 25 hervorgerufen werden, dem
Magnetowiderstandsgerät 24, bzw. den
Magnetfeldmeßwiderständen 24a, 24b, bzw. dem Drehteil aus
magnetischem Material 25, bzw. dem Magneten 26, bzw. der
Drehwelle 27 bzw. der magnetischen Führung 28.
Das grundlegende Betriebsprinzip und die Vorteile dieser
Ausführungsform sind daher ebenso wie bei der Ausführungsform
1; daher erfolgt hier insoweit keine erneute Beschreibung.
Die Fig. 6 und 7 zeigen schematisch ein Verfahren zur
Einstellung des Magnetfeldes, welches auf das
Magnetfeldmeßgerät einwirkt, durch die magnetische Führung
28, die bei der vorliegenden Ausführungsform 1 geschildert
wurde. In den Fig. 6 und 7 sind entsprechende Bauteile wie
in den Fig. 1 und 2 mit gleichen oder entsprechenden
Bezugszeichen bezeichnet, und erfolgt insoweit nicht
unbedingt eine erneute Beschreibung.
Wenn bei den Ausführungsformen 1 und 2 keine Vorrichtung zur
Einstellung des angelegten Magnetfeldes vorgesehen ist, sind
der erste und zweite Kreuzungswinkel, mit welchem das
angelegten Magnetfeld die Magnetfeldmeßelemente 24a, 24b des
Magnetowiderstandsgeräts 24 kreuzt, wenn die abwechselnd
vorspringenden und zurückspringenden Abschnitte des Drehteils
aus magnetischem Material 25 dem Magneten 26 gegenüberliegen,
nicht symmetrisch in Bezug auf die Richtung vertikal zu jener
Ebene, in welcher die Magnetfeldmeßelemente 24a, 24b
angeordnet sind, wie in Fig. 6 gezeigt, infolge der
Änderungen der relativen Position zwischen dem Magneten 26
und dem Magnetowiderstandsgerät 24. Die magnetische Führung
28 ist für den Zweck vorgesehen, den ersten und zweiten
Kreuzungswinkel so einzustellen, daß sie symmetrisch werden.
In Fig. 6 können der ersten und zweite Kreuzungswinkel, die
in Fig. 2 dargestellt sind, welche die Ausführungsform 1
betrifft, dann erhalten werden, wenn die magnetische Führung
28 (sh. Fig. 7) so bewegt wird, daß sie sich allmählich an
das Magnetowiderstandsgerät 24 und den Magneten 26 annähert,
wobei das Magnetowiderstandsgerät 24 dazwischenliegt.
Zur Einstellung kann die magnetische Führung 28 in
verschiedenen Richtungen bewegt werden; nämlich parallel,
vertikal oder schräg zur Magnetisierungsrichtung des Magneten
26, wie in Fig. 7 durch gestrichelte Linien angedeutet ist.
Wenn die magnetische Führung 28 in Vertikalrichtung bewegt
wird, ändern sich der erste und der zweite Kreuzungswinkel
drastisch. Daher ist die Vertikalbewegung dann besonders
wirksam, wenn die Abweichung der Relativposition zwischen dem
Magneten 26 und dem Magnetowiderstandsgerät 24 groß ist. Wird
die magnetische Führung 28 in Parallelrichtung bewegt, so
ändern sich der erste und zweite Kreuzungswinkel langsamer
als bei einer Bewegung in Vertikalrichtung, und daher ist die
Parallelbewegung dann besonders wirksam, wenn eine
Feineinstellung der Genauigkeit gefordert ist.
Fig. 8 zeigt schematisch den Aufbau eines
Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden
Erfindung.
Bei der Ausführungsform 4 werden magnetische Bolzen 29, 19
statt der magnetischen Führungen 28, 18 bei den
voranstehenden Ausführungsformen 1, 2 bzw. 3 verwendet,
nämlich als Vorrichtung zur Einstellung von Änderungen des
Magnetfeldes, welche durch die abwechselnd vorspringenden und
zurückspringenden Abschnitte des Drehteils aus magnetischem
Material 25 hervorgerufen werden. Andere entsprechende
Bauteile sind durch die gleichen oder entsprechenden
Bezugszeichen bezeichnet, und werden nachstehend nicht
unbedingt erneut beschrieben.
Obwohl die Ausbildung der Verarbeitungsschaltung und das
grundsätzliche Betriebsprinzip bei dieser Ausführungsform
ebenso wie bei der Ausführungsform 1 sind, ist die
Empfindlichkeit pro Längeneinheit der Einstellung bei der
vorliegenden Ausführungsform geringer als bei den
voranstehenden Ausführungsformen, bei welchen die
magnetischen Führungen verwendet werden, da der magnetische
Körper die Form eines Bolzens aufweist, und die Einstellung
durch Drehung des Bolzens erfolgen kann. Der Kreuzungswinkel
zwischen dem Magnetfeld und dem Magnetowiderstandsgerät kann
daher noch feiner eingestellt werden, und daher die
Genauigkeit der Einstellung verbessert werden. Die
vorliegende Ausführungsform ist daher im wesentlichen ein
Beispiel für die Einstellung der magnetischen Führung in
Parallelrichtung. Da der magnetische Bolzen über eine größere
Entfernung gedreht wird, als die magnetische Platte in
Parallelrichtung in Linearrichtung bewegt werden kann, läßt
sich eine feinere Einstellung erzielen.
Bei der Ausführungsform 5 wird ein sogenanntes
Riesenmagnetowiderstandsgerät (nachstehend als GMR-Gerät
bezeichnet) als das Magnetowiderstandsgerät verwendet.
Ein GMR-Gerät ist ein sogenannter Kunstgitterfilm, nämlich
ein Laminat, welches durch abwechselnde Ausbildung einer
magnetischen Schicht und einer unmagnetischen Schicht
hergestellt wird, welche Dicken von einigen Angström bis zu
einigen 10 Angström aufweisen und übereinander angeordnet
sind, wie beschrieben in "Magnetoresistance Effect of
Artificial Lattice", Journal of the Applied Magnetism Society
of Japan, Vol. 15, Nr. 51991, Seiten 813 bis 821. Derartige
bekannte Kunstgitterfilme werden durch (Fe/Cr)n,
(Permalloy/Cu/Co/Cu)n, und (Co/Cu)n bezeichnet (wobei n die
Anzahl an Filmschichten ist). Das GMR-Gerät zeigt einen
erheblich größeren Magnetowiderstandseffekt (eine
Magnetowiderstandsänderungsrate) als ein übliches
Magnetowiderstandsgerät (welches nachstehend als MR-Gerät
bezeichnet wird), und der Magnetowiderstandseffekt hängt nur
von dem Relativwinkel zwischen den Magnetisierungsrichtungen
benachbarter magnetischer Schichten ab. Das GMR-Gerät stellt
daher ein Gerät dar, welches eine magnetische Empfindlichkeit
in der Ebene zeigt, und dieselben Widerstandsänderungen
unabhängig von irgendeinem Winkelunterschied in Richtung
eines externen Magnetfeldes in Bezug auf einen Strom erzeugt.
Der Detektoraufbau und die Verarbeitungsschaltungsausbildung
bei dieser Ausführungsform sind im wesentlichen ebenso wie
bei der Ausführungsform 1, so daß insoweit keine erneute
Beschreibung erfolgt.
Infolge der Verwendung eines GMR-Geräts wird durch die
vorliegende Ausführungsform das Signal/Rauschverhältnis
verbessert, und kann ein Signal entsprechend den abwechselnd
vorspringenden und zurückspringenden Abschnitten des
Drehteils aus magnetischem Material mit höherer Genauigkeit
erhalten werden.
Selbstverständlich lassen sich entsprechende Vorteile mit
einer entsprechenden Verarbeitungsschaltungsausbildung und
einer entsprechenden Ausbildung einer magnetischen Schaltung
erzielen, wenn die vorliegende Erfindung bei einem
Linearverschiebungsdetektor eingesetzt wird, bei welchem das
Drehteil aus magnetischem Material, welches bei jeder
voranstehenden Ausführungsformen verwendet wurde, durch einen
magnetischen Körper ersetzt ist, der abwechselnd
vorspringende und zurückspringende Abschnitte aufweist, und
linear verschoben wird.
Claims (11)
1. Magnetfelddetektor, umfassend
eine Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) zum Erzeugen eines magnetischen Feldes;
ein bewegliches Element (25) aus magnetischem Material, das in einem vorbestimmten Spaltabstand zur Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) angeordnet ist und abwechselnd vorspringende und zurückspringende Abschnitte aufweist zur Änderung des von der Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) erzeugten magnetischen Feldes;
eine Magnetfelderfassungseinrichtung (24) mit mehreren Magnetfelderfassungselementen (24a, 24b) zum Erfassen von Änderungen des magnetischen Feldes bei Bewegung des beweglichen Elementes (25) aus magnetischem Material, wobei die Magnetfelderfassungselemente (24a, 24b) so angeordnet sind, so dass ein magnetischer Fluss die mehreren Magnetfelderfassungselemente (24a, 24b) unter einem ersten vorbestimmten Winkel kreuzt, wenn ein zurückspringender Abschnitt des beweglichen Elementes (25) aus magnetischem Material der Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) gegenüberliegt, und unter einem zweiten vorbestimmten Winkel kreuzt, wenn ein vorspringender Abschnitt des beweglichen Elementes (25) aus magnetischem Material der Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) gegenüberliegt; und
eine Einstelleinrichtung (28; 18; 29; 19) zum Einstellen von Änderungen des magnetischen Feldes, welche durch die abwechselnd vorspringenden und zurückspringenden Abschnitte des beweglichen Elementes (25) aus magnetischem Material verursacht werden, derart, dass die ersten und zweiten vorbestimmten Winkel in Bezug auf eine Richtung senkrecht zu einer von den mehreren Magnetfelderfassungselementen (24a, 24b) bestimmten Ebene symmetrisch sind.
eine Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) zum Erzeugen eines magnetischen Feldes;
ein bewegliches Element (25) aus magnetischem Material, das in einem vorbestimmten Spaltabstand zur Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) angeordnet ist und abwechselnd vorspringende und zurückspringende Abschnitte aufweist zur Änderung des von der Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) erzeugten magnetischen Feldes;
eine Magnetfelderfassungseinrichtung (24) mit mehreren Magnetfelderfassungselementen (24a, 24b) zum Erfassen von Änderungen des magnetischen Feldes bei Bewegung des beweglichen Elementes (25) aus magnetischem Material, wobei die Magnetfelderfassungselemente (24a, 24b) so angeordnet sind, so dass ein magnetischer Fluss die mehreren Magnetfelderfassungselemente (24a, 24b) unter einem ersten vorbestimmten Winkel kreuzt, wenn ein zurückspringender Abschnitt des beweglichen Elementes (25) aus magnetischem Material der Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) gegenüberliegt, und unter einem zweiten vorbestimmten Winkel kreuzt, wenn ein vorspringender Abschnitt des beweglichen Elementes (25) aus magnetischem Material der Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) gegenüberliegt; und
eine Einstelleinrichtung (28; 18; 29; 19) zum Einstellen von Änderungen des magnetischen Feldes, welche durch die abwechselnd vorspringenden und zurückspringenden Abschnitte des beweglichen Elementes (25) aus magnetischem Material verursacht werden, derart, dass die ersten und zweiten vorbestimmten Winkel in Bezug auf eine Richtung senkrecht zu einer von den mehreren Magnetfelderfassungselementen (24a, 24b) bestimmten Ebene symmetrisch sind.
2. Magnetfelddetektor nach Anspruch 1, bei welchem die
Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) den abwechselnd
vorspringenden und zurückspringenden Abschnitten des
beweglichen Elementes (25) aus magnetischem Material
gegenüberliegend angeordnet ist und die
Magnetfelderfassungseinrichtung (24) parallel zur
Richtung der gegenüberliegenden Anordnung ausgerichtet
ist.
3. Magnetfelddetektor nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem
die Einstelleinrichtung (28; 18; 29; 19) zum
Einstellen der Magnetfelderzeugungseinrichtung (26)
dient.
4. Magnetfelddetektor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, bei welchem die Einstelleinrichtung (28;
18; 29; 19) zum Einstellen der
Magnetfelderfassungseinrichtung (24) dient.
5. Magnetfelddetektor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, bei welchem die Einstelleinrichtung (28;
18; 29; 19) eine magnetische Führung (28; 18)
aufweist.
6. Magnetfelddetektor nach Anspruch 5, bei welchem die
Einstelleinrichtung (28; 18; 29; 19) in
Magnetisierungsrichtung der
Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) einstellbar ist.
7. Magnetfelddetektor nach Anspruch 5, bei welchem die
Einstelleinrichtung (28; 18; 29; 19) senkrecht zur
Magnetisierungsrichtung der
Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) einstellbar ist.
8. Magnetfelddetektor nach Anspruch 5, bei welchem die
Einstelleinrichtung (28; 18; 29; 19) schräg zur
Magnetisierungsrichtung der
Magnetfelderzeugungseinrichtung (26) einstellbar ist.
9. Magnetfelddetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei welchem die Einstelleinrichtung (28; 18; 29; 19)
einen magnetischen Bolzen (29; 19) aufweist.
10. Magnetfelddetektor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, bei welchem die
Magnetfelderfassungseinrichtung (24) durch eine
Riesenmagnetowiderstands Einrichtung (GMR-Einrichtung)
gebildet ist.
11. Magnetfelddetektor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, bei welchem das bewegliche Element (25) aus
magnetischem Material durch ein drehbares Teil
gebildet ist, das synchron mit einer Drehwelle
rotiert.
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