DE2226639C3 - Non-linear device for detecting magnetic flux - Google Patents
Non-linear device for detecting magnetic fluxInfo
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Description
Umfangsrichtung leicht magnetisierbar ist, ferner Circumferential direction is easily magnetizable, further
mit einer auf die Dünnschicht gewickelten Spule, "wobei dem Draht von einem Erregerteü ein Signal der Frequenz/ zugeführt wird und an diewith a coil wound on the thin film, "with the wire being sent a signal from an exciter the frequency / is fed and to the
Spule sin Meßteil zum Messen eines durch den Die Erfindung bezieht sich auf eine nichtlineareCoil sin measuring part for measuring a through the The invention relates to a non-linear
zu erfassenden magnetischen Fluß verursachten Vorrichtung zum Erfassen eines magnetischen Flusses Ausgangssignals der Frequenz 2/ angeschlossen 15 mit wenigstens einem Element aus einem Draht, der ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer einachsig magnetisch anisotropen Dünn-Amplitude des von dem Erregerteü (6) zugeführ- schicht plattiert ist, die in Achsrichtung des Drahtes ten Signals der Frequenz/ auf einen solchen schwer und in Umfangsrichtung leicht magnetisier-Wert begrenzt ist, daß das hierdurch erzeugte bar ist, ferner mit einer auf die Dünnschicht gewik-Magnetfeld [Hx) schwächer, vorzugsweise nur 20 kelten Spule, wobei dem Draht von einem Erregeretwas schwächer als das anisotrope Magnetfeld teil ein Signal der Frequenz / zugeführt wird und anto be detected magnetic flux caused device for detecting a magnetic flux output signal of frequency 2 / connected 15 with at least one element made of a wire, which is characterized in that the with a uniaxial magnetically anisotropic thin amplitude of the exciter (6) supplied - Layer is plated, which is limited in the axial direction of the wire th signal of the frequency / to such a difficult and in the circumferential direction easily magnetizable value that the thereby generated is bar, furthermore with a magnetic field [H x ) weaker on the thin layer , preferably only 20 celts coil, whereby a signal of the frequency / is fed to the wire from an exciter slightly weaker than the anisotropic magnetic field and on
die Spule ein Meßteil zum Messen eines durch den zu erfassenden magnetischen Fluß verursachten Ausgangssignals der Frequenz 2 / angeschlossen ist.the coil is a measuring part for measuring an output signal caused by the magnetic flux to be detected frequency 2 / is connected.
Für sokhe Vorrichtungen gibt es viele Anwendungsmöglichkeiten, z. B. die Erfassung und Messung eines Magnetfeldes, die Signalumwandlung einer mechanischen Verschiebung in ein elektrisches Signal unter Verwendung eines Magnetfeldes und die Ver-There are many possible uses for such devices, z. B. the acquisition and measurement of a magnetic field, the signal conversion of a mechanical one Shift into an electrical signal using a magnetic field and the displacement
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekenn- 30 Wendung in einem ternären Steuersystem, d. h. in teichnet durch einen zum Ausgang (4, 4') der einem mit drei Werten, nämlich +1, 0 und — 1, arbeitenden System.2. Apparatus according to claim 1, marked 30 turn in a ternary control system, d. H. in teichnet through one to the output (4, 4 ') of the one working with three values, namely +1, 0 and - 1 System.
Durch die japanische Patentanmeldung 45-10031 ist eine Vorrichtung zum Erfassen eines ungleichmäßigen magnetischen Feldes bekanntgeworden, die einen parametrisch erregten Oszillator für die zweite Harmonische enthält und zwei Magnetdrähte aufweist, von denen jeder einen geraden elektrischen Leiter mit einem dünnen ferromagnetischen Über-By Japanese patent application 45-10031 is an apparatus for detecting an uneven magnetic field has become known, which has a parametrically excited oscillator for the second Contains harmonics and has two magnet wires, each of which is a straight electrical Conductor with a thin ferromagnetic cover
0,2 mm, die Spule (3) eine Windungszahl von 60 40 zug umfaßt, der so in Umfangsrichtung und in axia- »ufweist und die Amplitude des Signals der Fre- ler Richtung auf den Leiter aufgebracht ist, daß sich quenz / etwa 70 Milliampere beträgt. der Überzug in Umfangsrichtung leicht magnetisie-0.2 mm, the coil (3) has a number of turns of 60 40 train, the so in the circumferential direction and in axia- And the amplitude of the signal in the Freler direction is applied to the conductor that frequency / is about 70 milliamps. the coating is slightly magnetized in the circumferential direction
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 ren läßt, bei dem ferner eine Induktivität vorgesehen bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßteil ist, die zwei Spulen mit der gleictien Anzahl von tinen an den Spulenausgang (4, 4') angeschlosse- 45 isoliert um eine der beiden magnetischen Drähte genen Verstärker (12) und einen an den Verstärker- wickelten Windungen besitzt und die Spulen zum4. Device according to one of claims 1 ren can, in which an inductance is also provided to 3, characterized in that the measuring part is the two coils with the same number of tines connected to the coil output (4, 4 ') are isolated around one of the two magnetic wires Amplifier (12) and one on the amplifier has windings and the coils for
Erfassen eines äußeren magnetischen Feldes differenziell in Reihe geschaltet sind, außerdem eine Speisequelle für den Erregerstrom der beiden SpulenDetecting an external magnetic field are differentially connected in series, also a Supply source for the excitation current of the two coils
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 5° vorhanden ist, ferner parallel zu den beiden Spulen fcis 4, gekennzeichnet durch ein Kondensator geschaltet ist, um einen Parallelschwingkreis für die zweite Harmonische der Frequenz des Erregerstromes zu bilden und schließlich5. Device according to one of claims 1 5 ° is present, further parallel to the two coils fcis 4, characterized by a capacitor connected to a parallel resonant circuit for the second harmonic of the frequency of the excitation current and finally
. > . „ .. ,,.. -j , ... .. Meßelemente an den Resonanzkreis geschaltet sind,. >. ".. ,, .. -j, ... .. measuring elements are connected to the resonance circuit,
b) einen Erregerteil (6) der den in Reihe ge- 55 um die phase der zweiten harmoni|chen Kompo.b) an excitation part (6) which is connected in series to the phase of the second harmonic chen compo .
schalteten plattierten Drahten gleichzeitig e.n nente m ^^ dje im Resonanzkreis erzeugt Jhd switched clad wires simultaneously en nente m ^^ dje in the resonance circuit generated J hd
und eine der beiden möglichen Phasen in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder NichtVorhandenseinand one of the two possible phases depending on the presence or absence
_ r . . f , eines ungleichmäßig auf die beiden magnetischen_ r . . f , one unevenly on the two magnetic
zum Erfassen des Auftretens mehrerer von- 6o Drähte wirkenden magnetischen Feldes einnimmt, einander unabhängiger äußerer Magnetfelder Nachteing an dieser bekannten Vorrichtung ist dieto detect the occurrence of several von- 6o wires acting magnetic field occupies, mutually independent external magnetic fields Nights in g on this known device is the
instabile Arbeitsweise der Meßeinrichtung zufolge eines kleinen Erregerstroms, die differenzielle Arbeitsweise bei Verwendung von zwei Spulen und die Verwendung als temäres Steuersystem an den 65 zu hohe Empfindlichkeit.unstable operation of the measuring device due to a small excitation current, the differential operation when using two coils and using them as a temporary control system on the 65 too high sensitivity.
Ausgang des Erregerleils (6) ein Vcrdoppler (31) Aufgabe dieser Erfindung ist es, bei einer Vor-Output of the exciter part (6) a doubler (31) The object of this invention is to
zur Erzeugung eines Ausgangssignals der Bezugs- richtung zum Erfassen eines Magnetflusses diese phase und der Frequenz 2 / angeschlossen ist, daß Nachteile zu eliminieren und eine Vorrichtung mitfor generating an output signal of the reference direction for detecting a magnetic flux this phase and the frequency 2 / is connected to eliminate that disadvantages and a device with
{Hk) des plattierten Drahtes (1, 2) ist, und daß das Meßteil (10, 13, 14) so ausgelegt ist, daß es ein Ausgangssignal der Frequenz 2 / der Spule (3) trfaßt, das sprunghaft auftritt, wenn die Feld-Stärke (Hy) des äußeren Magnetfeldes in Richtung <ler schwer magnetisierbaren Achse einei! vorgegebenen, oberhalb Null liegenden Schwellwert Überschreitet. {H k ) of the clad wire (1, 2), and that the measuring part (10, 13, 14) is designed so that it hits an output signal of the frequency 2 / the coil (3) which occurs suddenly when the Field strength (H y ) of the external magnetic field in the direction of the difficult-to-magnetize axis! Exceeds predetermined threshold value lying above zero.
Spule (3) parallelgeschalteten Kondensator (5), Jessen Kapazität zusammen mit der Induktivität ier Spule eine Resonanz bei der Frequenz 2 / ergibt. Coil (3) capacitor (5) connected in parallel, Jessen capacitance together with the inductance ier coil gives a resonance at frequency 2 /.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch anisotrope Dünnschicht (2) eine Dicke von etwa 1 μ, der Draht (1) einen Durchmesser von etwa3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the magnetically anisotropic thin layer (2) has a thickness of approximately 1 μ, the wire (1) has a diameter of about
•usgang angeschlossenen Zähler (13) aufweist, um tu erfassen, wie oft das äußere Magnetfeld den Schwellwert überschreitet (Fi g. 6).• output connected counter (13) has to tu record how often the external magnetic field exceeds the threshold value (Fig. 6).
a) mehrere Elemente (10), deren plattierte Drähte (1, 2) in Reihe geschaltet sind,a) several elements (10), the clad wires (1, 2) of which are connected in series,
Erregersignal der Frequenz / zuführt,Excitation signal of frequency / supplies,
c) mehrere jeweils an den Ausgang der Spulenc) several each to the output of the coils
(3) angeschlossene Verstärker (20 a, 20 b ...)(3) connected amplifiers (20 a, 20 b. ..)
(Fig. 7).(Fig. 7).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei seiner6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that at his
ingemessener Empfindlichkeit und einfachem Aufbau Fig. 2 zeigt die Wellenformen des Magnetfeldesof adequate sensitivity and simple structure Fig. 2 shows the waveforms of the magnetic field
m schaffen, die bei einem Schaltelement verwendet und die Ausgangsspannung;m create which is used in a switching element and the output voltage;
werden kann, dessen Arbeitsweise durch äußere ma- Fig.3 (A) und 3 (B) stellen den Wechsel der Mainetische Störfelder nicht beeinflußt wird. Mit der gnetisierung dar;can be whose mode of operation by external ma- Fig.3 (A) and 3 (B) represent the change of the main tables Interfering fields is not influenced. With the gnetisierung dar;
Vorrichtung soll eine Signalgabe als Folge einer 5 Fig.4 ist eine Astiroidkurve und zeigt die GrenzeThe device is intended to give a signal as a result of a 5 Fig.4 is an Astiroid curve and shows the limit
Änderung des Magnetflusses auf Grund einer me- des magnetischen Wechsels;Change in magnetic flux due to a median magnetic change;
chanischen Verschiebung möglich sein. Die Vor- Fig.5(A)zeigteinStromkreisdiagrammemes EIe-chanical shift be possible. The previous Fig. 5 (A) shows a circuit diagram of EI-
richtung soll als kontaktloser Schalter oder als Ruhe- ments zum Erfassen des Magnetflusses gemäß derdirection should be used as a contactless switch or as a resting moment for detecting the magnetic flux according to the
kontaktschalter verwendet werden können. Sie soll Erfindung;contact switches can be used. She is supposed to be invention;
außerdem in einem ternären Steuersystem verwendet io F i g. 5 (B) zeigt eine weitere Ausführungsform einesalso used in a ternary control system io F i g. 5 (B) shows another embodiment of a
werden können, das ja nach Vorhandensein und Po- Stromkreisdiagramms eines Elements zum Erfassencan be, depending on the presence and Po circuit diagram of an element to detect
larität eines Magnetfeldes arbeitet des Magnetflusses gemäß der Erfindung;larity of a magnetic field works of the magnetic flux according to the invention;
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch ge- F i g. 6 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausfüh-The device according to the invention is thereby shown. 6 shows a block diagram of an embodiment
kennzeicb.net, daß die Amplitude des von dem Er- rungsform und stellt ein binäres Steuersystem gemäßkennzeicb.net that the amplitude of the form and represents a binary control system according to
regerteii zugeführten Signals der Frequenz / auf einen 15 der Erfindung dar;Regerteii supplied signal of the frequency / on a 15 of the invention;
solchen Wert begrenzt ist, daß das hierdurch erzeugte Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild einer weiterenis limited to such a value that FIG. 7 generated thereby shows a block diagram of another
Magnetfeld Hx schwächer, vorzugsweise nur etwas Ausführungsform und stellt ein binäres SteuersystemMagnetic field H x weaker, preferably just some embodiment and represents a binary control system
schwächer als das anisotrope Magnetfeld Hk des gemäß der Erfindung dar;weaker than the anisotropic magnetic field H k according to the invention;
plattierten Drahtes ist, und daß das Meßteil so aus- Fig. 8(A) bis 8(C) zeigen Diagramme, die dasclad wire, and that the measuring part is so formed- Figs. 8 (A) to 8 (C) are diagrams showing the
gelegt ist, daß es ein Ausgangssignal der Frequenz »o Prinzip eines ternären Steuersystems erklären, undis placed that there is an output signal of the frequency »o explain the principle of a ternary control system, and
2/ der Spule erfaßt, das sprunghaft auftritt, wenn Fig.9 zeigt das Blockschaltbild einer Ausfüh-2 / the coil is detected, which occurs suddenly when Fig. 9 shows the block diagram of an embodiment
die Feldstärke Hx des äußeren Magnetfeldes in Rieh- rungsform des ternären Steuersystems gemäß der Er-the field strength H x of the external magnetic field in the shape of the ternary control system according to the
tung der schwer magnetisierbaren Achse einen vor- findung.The hard-to-magnetize axis is a presence.
gegebenen, oberhalb Null liegenden Schwellwert F i g. 1 zeigt eine typische Magnetisierungskurvegiven, above zero threshold value F i g. 1 shows a typical magnetization curve
überschreitet. *5 eines ferromagnetisch-plattierten Drahtes mit ein-exceeds. * 5 of a ferromagnetic-plated wire with one
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vor- achsiger, magnetischer Anisotropie. In F i g. 1 ist mitA further development of the axial, magnetic anisotropy according to the invention. In Fig. 1 is with
richtung weist einen zum Ausgang der Spule parallel- »α« die Magnetisierungskurve entlang der leicht ma-direction shows a parallel to the exit of the coil- »α« the magnetization curve along the slightly ma-
geschalteten Kondensator auf, dessen Kapazität zu- gnetisierbaren Achse, z. B. in Umfangsrichtung undswitched capacitor, the capacity of which can be assigned axis, z. B. in the circumferential direction and
sammen mit der Induktivität der Spule eine Resonanz mit »6« die Magnetisierungskurve entlang der schwertogether with the inductance of the coil a resonance with "6" the magnetization curve along the difficult
bei der Frequenz 2 / ergibt. 3° magnetisierbaien Achse, z. B. in axialer Richtungat frequency 2 / results. 3 ° magnetizable axis, e.g. B. in the axial direction
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemä- bezeichnet. Zur besseren Verständlichkeit ist die ßen Vorrichtung sieht vor, daß die magnetisch an- Richtung der leicht magnetisierbaren Achse mit * und isotrope Dünnschicht eine Dicke von etwa 1 um, der die Richtung der schwer magnetisierbaren Achse Draht einen Durchmesser von etwa 0,2 mm, die mit y bezeichnet. Die Stärke der Magnetisierung, die Spule eine Windungszahl von 60 aufweist und die 35 bei der Sättigung oder an der Stelle des Wechsels aufAmplitude des Signals der Frequenz / etwa 70 Muli- tritt, d. h. das anisotrope Magnetfeld H,., ist in beiampere beträgt. den Richtungen gleich. Die Koerzitivkraft Hc istA further embodiment of the invention-referred. For better understanding, the device provides that the magnetic direction of the easily magnetizable axis with * and isotropic thin film has a thickness of about 1 μm, the direction of the hard-to-magnetize axis wire has a diameter of about 0.2 mm, the denoted by y. The strength of the magnetization, the coil has a number of turns of 60 and which 35 occurs at saturation or at the point of change to the amplitude of the signal of the frequency / approximately 70 multiples, ie the anisotropic magnetic field H,., Is in amps. the same in the directions. The coercive force H c is
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfin- normalerweise geringfügig kleiner als das anisotrope
dungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeich- Magnetfeld Hk. Wenn der magnetische Film des
net, daß das Meßteil einen an den Spulenausgang ♦» plattierten Drahtes so dünn ist, daß das Magnetfeld
angeschlossenen Verstärker und einen an den Ver- nur in einer flachen Ebene liegt, genügt es, die Mastärkerausgang
angeschlossenen Zähler aufweist, um gnetisierung nur zweidimensional zu untersuchen,
zu erfassen, wie oft das äußere Magnetfeld den Wenn durch den plattierten Draht ein Eingangs-Schwellenwert
überschreitet. Erregerstrom fließt, tritt in einer zweidimensionaienA further advantageous embodiment of the device according to the invention, normally slightly smaller than the anisotropic device according to the invention, is characterized by the magnetic field H k . If the magnetic film of the net, that the measuring part has a wire clad to the coil output, is so thin that the magnetic field is connected to the amplifier and a counter connected to the output is only in a flat plane, it is sufficient to have the counter connected to the master output to examine gnetization only two-dimensionally,
to detect how often the external magnetic field exceeds an input threshold when passing through the clad wire. Excitation current flows, occurs in a two-dimensional
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen 45 Ebene das in F i g. 2 (a) dargestellte Magnetfeld auf.
Vorrichtung ist gekennzeichnet durch mehrere EIe- Wenn längs der y-Achse des plattierten Drahtes kein
mente, deren plattierte Drähte in Reihe geschaltet Magnetfeld verursacht wird, muß die Magnetisierung
sind, einen Erregerteil, der den in Reihe geschalteten gering sein, damit an der Wicklung keine Ausgangsplattierten
Drähten gleichzeitig ein Erregersignal der spannung auftritt, wie dies in F i g. 2 (b) dargestellt
Frequenz / zuführt, und mehrere jeweils an den Aus- 5° ist. F i g. 2 (c) zeigt die Wellenform der Ausgangsgang
der Spulen angeschlossene Verstärker zum Er- spannung E, wenn längs der y-Achse ein Magnetfassen
des Auftretens mehrerer voneinander unab- feld vorhanden ist.
hängiger äußerer Magnetfelder. F i g. 3 zeigt den Vorgang der Magnetisierung inAnother embodiment of the 45 plane according to the invention shown in FIG. 2 (a). Device is characterized by several EIe- If along the y-axis of the clad wire no mente, the clad wires of which are connected in series magnetic field is caused, the magnetization must be, an excitation part that is low in the series connected so that none on the winding Output plated wires at the same time an excitation signal of the voltage occurs, as shown in FIG. 2 (b) illustrated frequency / feeds, and several are each at the output 5 °. F i g. 2 (c) shows the waveform of the output response of the amplifiers connected to the coil for voltage E when there is a magnetic detection of the occurrence of several independent of one another along the y-axis.
pending external magnetic fields. F i g. 3 shows the process of magnetization in FIG
Ferner kann bei einer Verwendung der erfindungs- einer zweidimensionalen Ebene. Wenn sich das Ma-Furthermore, when using the invention, a two-dimensional plane. When the ma-
gemäßen Vorrichtung als ternäres Steuersystem an 55 gnetfeld Hx, wie in F i g. 2 dargestellt, zum Zeit-according to the device as a ternary control system on 55 gnetfeld H x , as in F i g. 2, at the time
den Ausgang des Erregerteils ein Verdoppler zur punkt t, vom Positiven zum Negativen verschiebt.the output of the exciter part a doubler at point t, shifts from positive to negative.
Erzeugung eines Ausgangssignals der Bezugsphase geht der magnetische Vektor M entweder durcl"To generate an output signal for the reference phase, the magnetic vector M either goes through
und der Frequenz 2 / angeschlossen und eine Ver- Bahn (1) oder durch Bahn (2) der F i g. 3 (A). Dieand the frequency 2 / connected and a connection path (1) or through path (2) of FIG. 3 (A). the
gleichsschaltung zum Vergleichen der Phase zwi- Eahn des Vektors M wird zu den Zeitpunkten /equalization for comparing the phase between Eahn the vector M is at the times /
sehen dem Verdopplerausgangssignal und dem Spu- 60 und Λ, durch das schwache Magnetfeld |//,,| in Riehsee the doubler output and the spu- 60 and Λ, through the weak magnetic field | // ,, | in Rieh
lenausgangssignal und zum Erfassen der Amplitude tung der y-Achse bestimmt. Je nach der Bahn de:len output signal and determined for detecting the amplitude device of the y-axis. Depending on the train:
des Ausgangssignals des Elementes zum Erfassen des Vektors M kann die in F i g. 3 (B) dargestellte Ausof the output signal of the element for detecting the vector M can be the one shown in FIG. 3 (B)
Magnetflusses vorgesehen sein. gangsspannung zu diesen Zeitpunkten E1 oder E Magnetic flux be provided. output voltage at these times E 1 or E
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden sein. Die Spannungen E1 und E2 haben die gleichiOther features and advantages of the present will be. The voltages E 1 and E 2 have the same
Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung 65 Amplitude und Wellenform und entgegengesetztiInvention go from the following description 65 amplitude and waveform and opposite
und den Zeichnungen hervor. Polarität.and the drawings. Polarity.
Fig. 1 zeigt die Hysteresislinie einer dünnen ferro- Fig.4 zeigt eine Astroidkurve, die das VerhältniFig. 1 shows the hysteresis line of a thin ferro- Fig.4 shows an astroid curve showing the ratio
maoneiischen Schicht mit einachsiger Anisotropie; zwischen dem Wechsel der Magnetisierung und deMaoneian layer with uniaxial anisotropy; between the change of magnetization and de
jeweiligen Stärke der Magnetfelder \HX\ und |//,.| in Magnetflusses 10' zwischen die Klemmen 4 und 4'
Richtung der leicht und der schwer magnctisierbarcn der Spule 3 ein Kondensator 5 geschaltet. Die Kapa-Achse
wiedergibt. Wenn, wie aus F i g. 4 ersichtlich, zilät dieses Kondensators 5 ist so ausgelegt, daß der
das magnetische Wechsclfeld |//J in Richtung der Resonanzkreis aus diesem Kondensators und der
.v-Achse schwächer als das anisotrope Feld \Hk\ und 5 Spule 3 eine Resonanzfrequenz von 2 / hat. In der
das Magnetfeld in Richtung der y-Achse Null ist, Ausführungsform gemäß Fig.5(B) besitzt die Auslicgt
der Magnetisierungsvektor M im Bereich (1), so gangsspannung zwischen den Klemmen 4 und 4'
daß die Magnetisierung nicht wechselt. Wenn der eine große Amplitude, z. B. 0,3 V.
plattierte Draht mit dem Magnetfeld \Hy\, dessen Die Ausgangsspannung der Schaltung gemäß
Stärke außerhalb der Grenzlinie von F i g. 4 in den io F i g. 5 (A) oder 5 (B) wird durch das Prozeßteil verBereichen
(3) oder (4) liegt, in Richtung der y-Achse arbeitet, welches an die Spule angeschlossen und so
beaufschlagt wird, wechselt die Magnetisierung des ausgebildet ist, daß es ein in der Spule induziertes
plattierten Drahtes je nach der Polarität des Magnet- Sprungsignal der Frequenz 2 / verarbeitet. Das Profeldes
in der Richtung der y-Achse, und es wird die zeßteil stellt das Vorhandensein und die Polarität des
in Fig. 3(B) dargestellte Ausgangsspannung in der 15 externen magnetischen Feldes fest und verarbeitet
Spule induziert. Wenn \HX\ gleich oder geringfügig diese Informationen zu für die Auswertung odei
schwächer als Hlr ist, d. h. die Stärke des Magnet- Steuerung geeigneten, den Informationen entsprefeldes
im Bereich (2) von F i g. 4 liegt, erfolgt auf chenden elektrischen Signalen.
Grund der Bewegung der Blochwände ein Wechsel Die Vorrichtung zum Erfassen des Magnetflusses
der Magnetisierung, obwohl in Richtung der y-Achse 20 gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei einem
nur ein sehr kleines Magnetfeld vorhanden ist. Wenn binären Ix)gikelement verwendet werden. F i g. 6
jedoch der Wert von \HX\ zunimmt und größer wird zeigt das Blockschaltbild einer Ausführungsform der
als der Wert von Hk\ und in Richtung der y-Achse Erfindung, bei der unter Verwendung dieses Logikkein
Magnetfeld vorhanden ist, wird die Phase der elements die Drehzahl erfaßt wird. In F i g. 6 ist der
Ausgangsspannung instabil, weil Bereich (3) oder (4) 35 Magnet M16 auf einer Drehscheibe 15 so in der
willkürlich von dem magnetischen Streufeld erfaßt Nähe ihres Umfangs angeordnet, daß in Längsrichwird.
tung des Meßelements DET10 ein konstantes magne-respective strength of the magnetic fields \ H X \ and | // ,. | A capacitor 5 is connected in the magnetic flux 10 'between the terminals 4 and 4' in the direction of the easy and difficult to magnetize coil 3. The Kapa axis reproduces. If, as shown in FIG. 4, this capacitor 5 is designed in such a way that the alternating magnetic field | // J in the direction of the resonance circuit from this capacitor and the .v-axis is weaker than the anisotropic field \ H k \ and coil 3 has a resonance frequency of 2 / has. In which the magnetic field in the direction of the y-axis is zero, embodiment according to FIG. 5 (B), the magnetization vector M in area (1) is balanced so that the output voltage between terminals 4 and 4 'does not change. If the has a large amplitude, e.g. B. 0.3 V.
clad wire with the magnetic field \ H y \, whose output voltage of the circuit according to strength outside the borderline of F i g. 4 in the io F i g. 5 (A) or 5 (B) is located by the process part (3) or (4), works in the direction of the y-axis, which is connected to the coil and acted upon in such a way that the magnetization of the is designed so that it changes a clad wire induced in the coil depending on the polarity of the magnetic hopping signal of frequency 2 / processed. The profeldes in the direction of the y-axis, and it is the zeßteil represents the presence and polarity of the output voltage shown in Fig. 3 (B) in the 15 external magnetic field and processed coil induced. If \ H X \ is equal or slightly to this information for the evaluation odei weaker than H lr , ie the strength of the magnet control suitable, the information corresponding field in area (2) of FIG. 4 is carried out on corresponding electrical signals.
The reason for the movement of the Bloch walls is a change. The device for detecting the magnetic flux of the magnetization, although in the direction of the y-axis 20 according to the present invention, can only be a very small magnetic field. If binary Ix) gik elements are used. F i g. 6, however, the value of \ H X \ increases and becomes larger shows the block diagram of an embodiment of the invention as the value of H k \ and in the direction of the y-axis where, using this logic, there is no magnetic field, the phase of the elements the speed is detected. In Fig. 6, the output voltage is unstable because area (3) or (4) 35 magnet M 16 is arranged on a turntable 15 in the vicinity of its circumference, arbitrarily detected by the magnetic stray field, that in the longitudinal direction. device of the measuring element DET 10 a constant magnetic
F i g. 5 (A) und 5 (B) zeigen zwei Ausführungs- tisches Gleichfeld erzeugt wird. Das durch das Ma-F i g. 5 (A) and 5 (B) show two execution tables that generate a constant field. That through the Ma-
beispiele eines Stromkreisdiagramms der vorliegen- gnetfeld des Magnets M 16 in der Spule 3 induzierteExamples of a circuit diagram of the magnetic field induced by the magnet M 16 in the coil 3
den Erfindung. 30 Ausgangssignal wird einem Verstärker AMP 12 zu-the invention. 30 output signal is fed to an amplifier AMP 12
In F i g. 5 (A) ist das Element zum Erfassen des geführt, dessen Ausgangssignal nach der Gleichrich-Magnetflusses
mit dem Bezugszeichen 10 versehen. tung in einen Zähler COU13 eingegeben wird. Das
Das Element zum Erfassen des Magnetflusses 10 be- Ausgangssignal dieses Zählers COU13 wird einem
steht aus einem plattierten Draht mit einem Leiter- Anzeigegerät WD14 zugeführt, das die Anzahl der
kern 1, auf dessen Oberfläche ein dünner Film 2 35 Umdrehungen der Scheibe 15 anzeigt. Der Aufbau
durch elektrolytische Fällung aufgebracht wurde und gemäß F i g. 6 kann auch für die automatische Aneiner
auf den Draht gewickelten Spule 3. Bei einer zeige eines Meßgerätes verwendet werden, indem das
bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung wird am Anzeigegerät /ND14 angezeigte Signal durch
für den dünnen magnetischen Film 2 Permalloy ver- Datenübertragungsleitungen einem fernliegenden
wendet, bei dem die leicht magnetisierbare Achse in 40 Prozeßsystem zugeleitet wird.
Umfangsrichtung und die schwer magnetisierbare Bei der Schaltung nach F i g. 6 wird das AusAchse
in Richtung der Achse des plattierten Drah- gangssignal des Meßelementes DET10 durch einen
tes oder aber die schwer magnetisierbare Achse in Verstärker AMP 12, einen Zähler COU13 und ein
Umfangsrichtung und die leicht magnetisierbare Anzeigegerät IND14 verarbeitet, so daß jedes dieser
Achse in Richtung der Achse des plattierten Drahtes 45 Teile 12, 13 und 14 ein Element des Prozeßteils ist.
verläuft. Zum Beispiel beträgt die Dicke des dünnen F i g. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der
Films 1 μ, der Durchmesser des Leiterkerns 1 0,2 mm, Erfindung, bei der mehrere Meßelemente 10 odei
und es hat die Spule 3 sechzig Windungen. Es sei 10' gemäß F i g. 5 (A) oder 5 (B) verwendet werden,
angenommen, daß von dem Erregerteil 6 ein Strom In F i g. 7 sind die Leiterkerne der magnetisch platvcwi
bestimmter Amplitude und Frequenz, z. B. 50 tierten Drähte 10 α, 10 b, 10 c und 10 d in Serie ge-70 mA und 1 MHz, durch den Leiterkern 1 ge- schaltet und werden durch ein einziges Erregerteil ί
schickt wird, am ein Magnetfeld zu erzeugen, das gleichzeitig erregt Das in der Spule 3 induzierte Ausschwächer als das anisotrope Feld Ht in dem plat- gangssignal eines jeden Meßelements wird durch den
tierten Draht ist und daB somit der plattierte Draht jeweiligen Verstärker AMP 20 α, 206, 20 c oder 20 £
im Bereich (1) der Fig. 4 erregt wird- Zu diesem 5s verstärkt In diesem Fall stellen die Verstärker AMl
Zeitpunkt ist das spnmgförmige Ausgangssignal zwi- 20 a, 206, 20 c bzw. 20 a* das Prozeßteil dar, welschen den Ausgangsklemmen 4 und 4' der Spule 3 ches das Ausgangssignal der Spule 3 verarbeitet Di<
HoIl, wenn das äußere Magnetfeld in der Längsrich- Ausführungsform gemäß F i g. 7 kann bei einem kon
tong NnO ist Wenn das äußere Magnetfeld z. B. mehr taktlosen Schalter oder auch bei einem Ruhekontakt
als 2 Gajiß beträgt, erscheint zwischen den Ausgangs- 60 schalter verwendet weiden, wenn in Längsrichtunj
klemmen 4 and 4' ein sprungförmiges Aasgangs- vormagnetisiert wurde and ein zusätzliches Magnet
signal. Die Frequenz dieses Aasgangssignals beträgt Seid von entgegengesetzter Richtung und gleiche
2/(2 MHz) sad seine Phase ist (0) oder (α), je nach Stärke wie der Vormagnetisierung ankriegt wild. Ii
der Polarität des äußeren Magnetfeldes, wie vor- diesem Fail wird normalerweise eine Ausgangsspan
stehend in F i g. 3 erklärt 65 nung erreicht, die bei Anlegung des zusätzlichen Ma In Fig. 5 (A) is the element for detecting the out, the output signal of which is provided with the reference numeral 10 after the rectifying magnetic flux. device is input to a counter COU 13. The element for detecting the magnetic flux 10 output signal of this counter COU 13 is fed to a stand of a plated wire with a conductor display device WD14, which shows the number of cores 1, on the surface of which a thin film 2 35 revolutions of the disk 15 is displayed . The structure was applied by electrolytic precipitation and according to FIG. 6 can also be used for the automatic on a reel 3 wound on the wire. In the case of a display of a measuring device, the preferred embodiment of this invention is turned over the signal displayed on the display device / ND14 by means of data transmission lines for the thin magnetic film 2 permalloy to a remote, in which the easily magnetizable axis is fed into the process system.
Circumferential direction and the difficult to magnetize When the circuit according to F i g. 6, the off axis in the direction of the axis of the plated wire output signal of the measuring element DET 10 is processed by a tes or the difficultly magnetizable axis in amplifier AMP 12, a counter COU 13 and a circumferential direction and the easily magnetizable display device IND 14, so that each this axis in the direction of the axis of the clad wire 45 parts 12, 13 and 14 is an element of the process part. runs. For example, the thickness of the thin F i g. 7 shows a further embodiment of the film 1 μ, the diameter of the conductor core 1 0.2 mm, invention in which several measuring elements 10 or 10 and the coil 3 has sixty turns. Let g 10 'according to F i. 5 (A) or 5 (B) can be used, assuming that a current In F i g. 7 are the conductor cores of the magnetic platvcwi certain amplitude and frequency, z. B. 50 oriented wires 10 α, 10 b, 10 c and 10 d in series ge 70 mA and 1 MHz, switched through the conductor core 1 and are sent through a single exciter part ί to generate a magnetic field that The attenuator induced in the coil 3 as the anisotropic field H t in the plateau signal of each measuring element is generated by the wire and thus the plated wire is in the range of the respective amplifier AMP 20 α, 206, 20 c or 20 £ (1) of FIG. 4 is amplified - amplified at this 5s. In this case, the amplifiers represent the time, the voltage-shaped output signal between 20 a, 206, 20 c or 20 a * represents the process part, which is output terminals 4 and 4 'of the coil 3 ches the output signal of the coil 3 processed Di <HoIl when the external magnetic field in the longitudinal embodiment according to FIG. 7 can be at a kon tong NnO. B. is more tactless switch or with a break contact than 2 Gajiss, appears between the output switches 60 used, if in the longitudinal direction terminals 4 and 4 'an abrupt output was pre-magnetized and an additional magnet signal. The frequency of this output signal is from the opposite direction and the same 2 / (2 MHz) sad its phase is (0) or (α), depending on the strength of the premagnetization. Ii the polarity of the external magnetic field, as before this fail, an output voltage is normally shown in FIG. 3 explains 65 tion reached, which when applying the additional measure
weiteren Ausführungsform der Erfindung. In Eine Vorrichtung zum Erfassen des Magnetflassefurther embodiment of the invention. In a device for detecting the magnetic flasse
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mit drei Zuständen bzw. einem ternären Steuersystem verwendet werden, und zwar als Phasendetektor, der den Ausgang der Doppelfrequenz von Verdoppler und Meßelement vergleicht. Das Prinzip dieses dreiwertigen Elements ist aus F i g. 8 (A) bis 8 (C) ersichtlich. Das dreiwertige Element besitzt entsprechend seinen drei Zuständen drei Arten von Ausgangssignalen, (O)-Phase, (?i)-Phase und Nullspannung. In Fig. 3(B) z.B. stellt das Signal E1 ( + ) die (0)-Phase und das Signal E2{ —) die (.-i)-Phasc dar. Es sei angenommen, daß für das äußere Magnetfeld ein Stabmagnet M verwendet wird, wie dies in den F i g. 8 (A) bis 8 (C) dargestellt ist. F i g. 8 (A) zeigt, daß die Spule 3 ein Ausgangssignal der (O)-Phase abgib'i, wenn der Magnet M in Längsrichtung mit dem Nordpol zur Spule zeigt; Fig. 8(B) zeigt, daß die Ausgangsspannung der Spule 3 Null ist, wenn in Längsrichtung zu ihr kein Magnetfeld anliegt, und F i g. 8 (C) zeigt, daß die Spule 3 ein Ausgangssignal der (Tr)-Phase abgibt, wenn der Südpol des Magneten M in Längsrichtung der Spule zeigt.with three states or a ternary control system can be used as a phase detector which compares the output of the double frequency of the doubler and the measuring element. The principle of this trivalent element is from FIG. 8 (A) to 8 (C) can be seen. The trivalent element has three types of output signals, (O) phase, (? I) phase and zero voltage, corresponding to its three states. In Fig. 3 (B), for example, the signal E 1 (+) represents the (0) phase and the signal E 2 {- ) represents the (.-I) phase. It is assumed that a for the external magnetic field Bar magnet M is used, as shown in FIGS. 8 (A) through 8 (C) is shown. F i g. Fig. 8 (A) shows that the coil 3 gives an output of the (O) -phase when the magnet M points in the longitudinal direction with the north pole to the coil; Fig. 8 (B) shows that the output voltage of the coil 3 is zero when there is no magnetic field in the longitudinal direction to it, and F i g. Fig. 8 (C) shows that the coil 3 gives an output of the (Tr) phase when the south pole of the magnet M points in the longitudinal direction of the coil.
F i g. 9 zeigt die Unterscheidung zwischen der (O)-Phase und der (^)-Phasc. Ein nach F i g. 9 an den Ausgang des Erregerteils 6 angeschlossener Verdoppler DUB 31 gibt ein Bezugssignal einer Standard- »5 phase und einer Frequenz 2/ ab. Eine Vergleichsschaltung COM 32 vergleicht die Phase zwischen der Bezugsphase des Verdopplet DUB 31 und der veränderlichen Phase eines Elements 10 und gibt entsprechend der drei Zustände des Magnetfeldes in Längsrichtung des Elements 10 drei Arten von Ausgangssignalen ab. Ein Anzeigegerät IND 33 gibt einen der drei Werte als sichtbares oder als elektrisches Signal an. In diesem Fall stellen der Verdoppler DUB 31, die Vergleichsschaltung COM 32 und das Anzeigegerät IND 33 die Elemente des Prozeßteils dar. Ein ternäres Steuersystem gemäß diese: Erfindung arbeitet somit abhängig vom Vorhandensein und von der Polarität eines Magnetfeldes in Längsrichtung. Dieses ternäre Steuersystem kann z. B. für einen Rechner verwendet werden, der mil drei Werten f 1, 0 und — 1 arbeitet, während die bekannte Vorrichtung in binären Systemen lediglich mit den Werten 1 und 0 arbeitet. Das ternäre System kann z. B. für einen automatischen Abgleich verwendet werden.F i g. 9 shows the distinction between the (O) phase and the (^) phase. A according to FIG. 9 doubler DUB 31 connected to the output of the exciter part 6 emits a reference signal of a standard »5 phase and a frequency 2 /. A comparison circuit COM 32 compares the phase between the reference phase of the doubler DUB 31 and the variable phase of an element 10 and outputs three types of output signals corresponding to the three states of the magnetic field in the longitudinal direction of the element 10. A display device IND 33 indicates one of the three values as a visible or as an electrical signal. In this case, the doubler DUB 31, the comparison circuit COM 32 and the display device IND 33 represent the elements of the process part. A ternary control system according to this invention thus works depending on the presence and on the polarity of a magnetic field in the longitudinal direction. This ternary tax system can e.g. B. can be used for a computer that works with three values f 1, 0 and -1, while the known device only works with the values 1 and 0 in binary systems. The ternary system can e.g. B. can be used for an automatic adjustment.
Aus dem Obigen geht hervor, daß eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen des Magnetflusses nicht durch äußere schwache Magnetfelder beeinflußt wird, da im Bereich (1) der Fig. 4 gearbeitei wird, so daß keine magnetische Abschirmung des Elements erforderlich ist. Der Aufbau und die Prozeßeinrichtungen sind einfach und die Kosten gering, weil die Ausgangsspannung direkt und nicht wie bei den bekannten Vorrichtungen — die Phase erfaßt wird; es wird auch darauf hingewiesen, daß Wärmeableitung und Stromverbrauch auf Grund von Energieverlust durch den magnetischen Werkstoff gering sind, da das Element 10 keine kontinuierliche Ausgangsspannung abgibt und nur einen schwachen Erregerstrom benötigt. Da das Prinzip dieser Erfindung, wie vorstehend erläutert, von den Eigenschaften des magnetischen Werkstoffes abhängt, schafft diese Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen des Magnetflusses von großer Zuverlässigkeit und langer Lebensdauer. From the above it can be seen that a device according to the invention for detecting the magnetic flux is not influenced by external weak magnetic fields, since in the area (1) of FIG so that no magnetic shielding of the element is required. The structure and the process facilities are simple and the cost is low because the output voltage is direct and not as with the known devices - the phase is detected; it should also be noted that heat dissipation and low power consumption due to energy loss due to the magnetic material because the element 10 does not provide a continuous output voltage and only a weak excitation current needed. Since the principle of this invention, as explained above, depends on the properties of the Depending on the magnetic material, this invention provides an apparatus for detecting magnetic flux of great reliability and long service life.
Eine Vorrichtung zum Erfassen des Magnetflusses gemäß der Erfindung kann als Meßfühler oder Schaltelement von geringer Empfindlichkeit nicht nur bei den genannten binären oder ternären Steuersystemen verwendet werden, sondern auch generell bei üblichen Schaltsystemen.A device for detecting the magnetic flux according to the invention can be used as a sensor or Switching element of low sensitivity not only in the binary or ternary control systems mentioned can be used, but also generally in conventional switching systems.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP46037590A JPS5138548B1 (en) | 1971-05-31 | 1971-05-31 | |
JP3759071 | 1971-05-31 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2226639A1 DE2226639A1 (en) | 1972-12-07 |
DE2226639B2 DE2226639B2 (en) | 1976-03-04 |
DE2226639C3 true DE2226639C3 (en) | 1976-10-28 |
Family
ID=
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