DE10222468A1

DE10222468A1 - Voltage generation device for generating output voltage, uses a variable giant magnetic resistor to determine positions of parts moving in relation to each other

Info

Publication number: DE10222468A1
Application number: DE10222468A
Authority: DE
Inventors: Peter Apel; Klaus Wilczek
Original assignee: AB Elektronik GmbH
Current assignee: AB Elektronik GmbH
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-12-11

Abstract

A variable giant magnetic resistor (GMR) (R10) has a GMR cell (10'), towards which a magnetic element (5) moves with a clearance gap (6). The GMR fits in a resistance network (RN) and has an evaluating device. The RN links with the GMR to a linkage device as an evaluating device for providing values with an output voltage generated by the GMR as a linearized first output voltage.

Description

Vorrichtung zur Erzeugung von Ausgangsspannungen, mit der die Stellung sich relativ zueinander bewegter Teile festzustellen ist,

a) unter Verwendung wenigstens eines veränderlichen Giant- Magnetic-Resistor-(GMR-)Widerstandes mit einer Giant- Magnetic-Resistor-(GMR-)Zelle, zu der sich in wenigstens einem Spaltabstand wenigstens ein Magnetelement bewegt, wobei der GMR-Widerstand in wenigstens einem Widerstandsnetzwerk angeordnet ist, und
b) unter Verwendung einer Auswerteeinheit.

Device for generating output voltages, with which the position of parts that move relative to one another can be determined,

a) using at least one variable Giant Magnetic Resistor (GMR) resistor with a Giant Magnetic Resistor (GMR) cell to which at least one gap moves at least one magnetic element, the GMR resistor in at least one resistor network is arranged, and
b) using an evaluation unit.

Aus der WO 95 14 911 A ist ein Drehwinkelsensor bekannt, der in Abhängigkeit vom eingenommenen Drehwinkel eine Ausgangsspannung abgibt. From WO 95 14 911 A a rotation angle sensor is known which depending on the angle of rotation taken Output voltage.

Er besteht aus einer stationären und einer rotierenden Formation. Die stationäre Formation enthält zwei halbmondförmige Statorelemente, zwischen denen sich eine Abstandsausnehmung befindet, in der ein Hallelement angeordnet ist. Die rotierende Formation weist ein ringförmig ausgebildetes Magnetelement auf, das von einer Halteeinheit gehalten wird und unter Belassung einer Luftspalts um die Statorelemente zu bewegen ist. It consists of a stationary and a rotating one Formation. The stationary formation contains two crescent-shaped stator elements, between which there is one Distance recess is located in which a Hall element is arranged. The rotating formation has a ring-shaped formation Magnetic element that is held by a holding unit and leaving an air gap around the stator elements is moving.

Ein derartiger Drehwinkelsensor ist darüber hinaus aus der WO 98 25 102 A1, DE 197 16 985 A1, DE 199 03 490 A1 bzw. der EP 1 024 267 A2 der Anmelderin bekannt. Such a rotation angle sensor is also from the WO 98 25 102 A1, DE 197 16 985 A1, DE 199 03 490 A1 and the EP 1 024 267 A2 of the applicant is known.

Diese Ausführungsformen des Drehwinkelsensors haben sich bewährt. Allerdings erfordern sie eine genaue Justage. Eine Möglichkeit der Justierung der Ausgangswerte der bekannten Sensoren wird in der WO 98 22 781 A1 angegeben. Der Vorteil dieser Justierung besteht darin, dass die Ausgangswerte zu Ausgangsspannungen justiert werden können, wenn der Sensor bereits gekapselt ist. Darüber hinaus können die Justierungen beliebig oft wiederholt werden. These embodiments of the rotation angle sensor have proven. However, they require precise adjustment. A Possibility of adjusting the initial values of the known ones Sensors are specified in WO 98 22 781 A1. The advantage this adjustment is that the initial values too Output voltages can be adjusted when the sensor is already encapsulated. In addition, the Adjustments can be repeated any number of times.

Aus der DE 197 16 985 A1 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung der Position rotierender Wellen bekannt. Durch in zwei nebeneinander angeordneten Luftspalten angeordnete Hall-IC- Elemente wird in die bei der Bewegung des Rotors erzeugten Hall-Spannungen eine Auswerteeinheit zugeführt, die hieraus eine Ausgangsspannung erzeugt, bei der jedem Stellungswinkel zwischen 0 und 360° ein Ausgangssignal zugeordnet werden kann. DE 197 16 985 A1 describes a device for determination the position of rotating shafts. Through in two Hall ICs arranged side by side Elements is generated in the movement of the rotor Hall voltages are fed to an evaluation unit, which results from this generates an output voltage at any position angle an output signal can be assigned between 0 and 360 ° can.

Die Erfassung des Betätigungsgrades von Drosselklappen oder Fahrpedalen ist auch durch Sensoren nach dem Widerstandsprinzip möglich. The detection of the degree of actuation of throttle valves or Accelerator pedals is also made by sensors after the Resistance principle possible.

Aus der EP 0 457 033 B1 ist es bekannt, hierfür ein Doppel- Potentiometer einzusetzen, das Ausgangsspannungen unterschiedlicher Steigung abgibt. From EP 0 457 033 B1 it is known to use a double Use potentiometer, the output voltages gives different slope.

Nachteilig ist, dass durch die im Motorraum herrschenden Betriebstemperaturen sich die Widerstandswerte verändern und zu ungenauen Messwerten führen. The disadvantage is that the prevailing in the engine compartment Operating temperatures, the resistance values change and lead to inaccurate readings.

Aus der DE 40 04 085 A1 ist es bekannt, mit Hilfe eines Doppel-Potentiometers in Abhängigkeit von der Stellungsänderung der Drosselklappe oder des Fahrpedals zwei Ausgangskurven mit gegenläufiger Steigung zu erzeugen. From DE 40 04 085 A1 it is known to use a Double potentiometers depending on the change in position the throttle valve or the accelerator pedal have two exit curves to produce with opposite slope.

Allerdings können mit den Ausgangskurven durch die stark schwankenden Widerstandswerte bedingt durch die hohen Betriebstemperaturen im Motorraum nicht die geforderten Fehleranzeigen vorgenommen werden. However, with the exit curves through the strong fluctuating resistance values due to the high Operating temperatures in the engine compartment are not the required Error displays are made.

Aus der DE 38 20 475 C1 ist ein Magnetfeldsensor mit ferromagnetischer, dünner Schicht mit dazugehörigen Strom- und Spannungskontakten zum Auslesen magnetisch gespeicherter Daten bekannt. Bei diesem sind zwei über eine Zwischenschicht benachbarte ferromagnetische Schichten vorgesehen. Diese bestehen aus Materialien, die bewirken, dass ohne Mitwirkung eines äußeren Magnetfeldes die Magnetisierung der einen ferromagnetischen Schicht antiparallel zu der anliegenden oder benachbarten ferromagnetischen Schicht ausgerichtet ist. Die Zwischenschicht besteht aus nichtmagnetischem Metall. Bei dem bekannten Magnetfeldsensor sollten die Änderung des Magnetwiderstands und damit das Mess-Signal größer sein als bei den bisher bekannten Magnetfeldsensoren. Die Lösung hierfür besteht darin, dass die Zwischenschicht eine Dicke aufweist, die unterhalb der mittleren freien Weglänge der Elektronen liegt. A magnetic field sensor is known from DE 38 20 475 C1 ferromagnetic, thin layer with associated current and Voltage contacts for reading magnetically stored Data known. In this case there are two over an intermediate layer adjacent ferromagnetic layers are provided. This are made of materials that cause no involvement of an external magnetic field the magnetization of one ferromagnetic layer antiparallel to the adjacent or adjacent ferromagnetic layer is aligned. The The intermediate layer consists of non-magnetic metal. at the known magnetic field sensor should change the Magnet resistance and thus the measurement signal can be greater than at the previously known magnetic field sensors. The solution to this is that the intermediate layer has a thickness those below the mean free path of the electrons lies.

Ein magnetischer Sensor zur Abgabe von elektrischen Signalen ist aus der DE 36 39 208 A1 bekannt. Hierbei befinden sich mehrere um 90° zueinander angeordnete Widerstände auf einem Substrat. Der Sensor wird relativ zu einem Permanentmagneten in dessen homogenem Magnetfeld bewegt. A magnetic sensor for the delivery of electrical signals is known from DE 36 39 208 A1. Here are several resistors arranged at 90 ° to each other on one Substrate. The sensor becomes relative to a permanent magnet moved in its homogeneous magnetic field.

Aus der EP 1 089 056 A1 ist eine Anordnung mit einem Bewegungsgeberelement bekannt, die eine zwei magnetempfindliche Halbbrücken umfassende Wheatstonebrücke umfasst. Hierdurch soll eine einfache Bestimmung der Bewegungsrichtung des Bewegungsgeberelements erreicht werden. EP 1 089 056 A1 describes an arrangement with a Motion sensor element known, which is a two magnetically sensitive Half-bridge encompassing Wheatstone Bridge. hereby a simple determination of the direction of movement of the Movement sensor element can be achieved.

Ein nach dem magnetoresistiven Prinzip arbeitender Linearsensor ist aus der EP 1 046 021 A1 bzw. der EP 1 046 022 A1 bekannt, der gleichfalls eine Brückenschaltung verwendet. One working according to the magnetoresistive principle Linear sensor is from EP 1 046 021 A1 and EP 1 046 022 A1 known who also uses a bridge circuit.

Aus Philips Semiconductors, General part 2, November 1994, S. 141-143, ist eine Drehwinkelmesseinrichtung mit einem magnetorresistiven Sensor bekannt. Sie kann Winkel von ±90° messen. Allerdings ist die Ausgangsspannung temperaturanfällig. From Philips Semiconductors, General part 2, November 1994, S. 141-143, is a rotation angle measuring device with a known magnetoresistive sensor. It can have an angle of ± 90 ° measure up. However, the output voltage sensitive to temperature.

Bekannt sind sogenannte Giant-Magnetic-Resistoren_ (GMR-)Zellen. Werden die Zellen einem Magnetfeld ausgesetzt, geben sie zwei V-förmig zueinanderliegende Abgabespannungen ab. Verwendet werden die GMR-Zellen allerdings nur als Schalter oder als Leseköpfe für Festplatten. So-called giant magnetic resistors are known. (GMR) cells. If the cells are exposed to a magnetic field, give from two V-shaped output voltages. However, the GMR cells are only used as switches or as read heads for hard drives.

Es stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ausgangsspannungen zu schaffen, die einfach und genau die gewünschten Ausgangsspannungen regeneriert und die sie für den gewünschten Einsatz verwenden lassen. The task is to create a device of creating output voltages that are simple and accurate the desired output voltages are regenerated and they let it be used for the desired application.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 3 oder 5 oder 6 gelöst. According to the invention, this object is achieved through the features of Claim 1 or 3 or 5 or 6 solved.

Die hiermit erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die unter Verwendung wenigstens eine GMR-Zelle zur Verfügung gestellten Abgabespannungen bei der Bewegung des Magnetelements durch die spezielle Auswerteeinheit zu einer oder mehreren Ausgangsspannungen umgeformt wird, die sich für die unterschiedlichsten Einsatzfälle verwenden lässt. Die sehr aussagekräftigen Abgabespannungen lassen sich zu Ausgangsspannungen umformen, die sich ausgezeichnet einsetzen und auswerten lassen. Hierdurch ist es möglich, die Stellungen von rotierenden Elementen im KFZ-Bereich zu dedektieren, Teile oder ganze Objektteile genau zu überwachen, sowie die Überwachungsvorrichtung selbst zu überwachen, um das Auftreten von Fehlern schnellstens feststellen und diese beseitigen zu können. The advantages achieved with this are in particular: that using at least one GMR cell Output voltages provided when moving the Magnet element through the special evaluation unit to a or several output voltages that are suitable for can be used in a wide variety of applications. The very meaningful output voltages are possible Form output voltages that make excellent use and have it evaluated. This makes it possible to Detect positions of rotating elements in the automotive sector, Monitor parts or entire parts of objects precisely, as well as the Monitor itself to monitor the Find out the occurrence of errors as quickly as possible to be able to eliminate.

Mit den Unteransprüchen sind die jeweiligen Merkmale der Hauptansprüche entsprechend vorteilhaft weiter ausbildbar und zu vervollkommnen. With the subclaims are the respective characteristics of Main claims can be advantageously further developed accordingly and perfect it.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen: The invention is illustrated in the drawing and is in Described in more detail below. Show it:

Fig. 1 einen GMR-Widerstand eines GMR-Drehwinkelsensors in einer schematischen, perspektivischen Darstellung, Fig. 1 is a GMR-resistance of a GMR angle of rotation sensor in a schematic, perspective view,

Fig. 2 eine Abgabespannung eines GMR-Drehwinkelsensors mit einem GMR-Widerstand gemäß Fig. 1, Fig. 2 is an output voltage of a GMR angle of rotation sensor having a GMR resistor shown in FIG. 1,

Fig. 3 einen GMR-Sensor mit einer in einer Spannungsteiler-Schaltung angeordneten GMR-Zelle gemäß Fig. 1, Fig. 3 is a GMR sensor having a voltage dividing circuit in an arranged GMR cell of FIG. 1,

Fig. 4 einen GMR-Drehwinkelsensor mit zwei mit einer Brückenverknüpfungseinheit verbundene GMR-Zellen gemäß Fig. 1, Fig. 4 is a GMR angle sensor with two connected with a bridge linking unit GMR cells according to Fig. 1,

Fig. 5 einen GMR-Widerstand eines GMR-Drehwinkelsensors gemäß Fig. 1 in einer schematisch dargestellten Draufsicht, Fig. 5 is a GMR-resistance of a GMR angle of rotation sensor according to FIG. 1 in a schematically illustrated plan view,

Fig. 6 einen GMR-Widerstand eines GMR-Drehwinkelsensors gemäß Fig. 1 und Fig. 3 mit einer redundanten GMR- Zelle, Fig. 6 is a GMR-resistance of a GMR angle of rotation sensor according to Fig. 1 and Fig. 3 with a redundant GMR cell,

Fig. 7 bis 9b verschiedene Anordnungsvarianten von GMR- Zellen eines GMR-Drehwinkelsensors in schematischer Darstellung, FIGS. 7 to 9b different assembly variants of GMR cells of a GMR angle of rotation sensor in a schematic representation;

Fig. 10a einen GMR-Drehwinkelsensor gemäß Fig. 1 und 3 mit angeschlossener Verknüpfungseinheit, Fig. 10a a GMR angle sensor shown in FIG. 1 and 3 with attached linking unit,

Fig. 10b eine von einer Verknüpfungseinheit gemäß Fig. 10a abgegebene Ausgangsspannung, Fig. 10b is a metric of a link unit of Fig. 10 given output voltage,

Fig. 11 mit vier GMR-Widerständen gemäß Fig. 5 bzw. 9 abgegebene Abgabespannungen, Fig. 11 with four GMR resistors according to Fig. 5 and 9 given output voltages,

Fig. 12a vier mit einer 360°-Verknüpfungseinheit verbundene GMR-Zellen gemäß Fig. 5 bzw. 9, FIG. 12a four connected with a 360 ° -Verknüpfungseinheit GMR cells according to Fig. 5 or 9,

Fig. 12b eine von einer 360°-Verknüpfungseinheit gemäß Fig. 10 abgegebene Ausgangsspannung, Fig. 12b is a ° of a 360 -Verknüpfungseinheit FIG. 10 output voltage supplied,

Fig. 13 ein Blockschaltbild einer PIN-Justiereinheit für GMR-Drehwinkelsensoren, Fig. 13 is a block diagram of a PIN-adjusting unit for GMR angle of rotation sensors,

Fig. 14 eine Signalwandungseinheit einer PIN- Justiereinheit gemäß Fig. 13, Fig. 14 is a Signalwandungseinheit a PIN adjustment unit according to FIG. 13,

Fig. 15 eine weitere Ausführungsform einer Abgabeeinrichtung einer PIN-Justiereinheit, Fig. 15 shows a further embodiment of a dispensing device of a PIN-adjusting unit,

Fig. 16 eine Arbeitseinheit einer PIN-Justiereinheit gemäß Fig. 13, Fig. 16 is a work unit of a PIN-adjusting unit shown in FIG. 13,

Fig. 17a Abgabespannungen eines GMR-Drehwinkelsensors, wie sie bereits in der Fig. 2 dargestellt sind, FIG. 17a output voltages of a GMR angle of rotation sensor, as shown already in Fig. 2,

Fig. 17b von der PIN-Justiereinheit gemäß Fig. 13 bis 16 justierte Abgabespannungen zu justierten Ausgangsspannungen und Fig. 17b of the PIN adjustment unit according to Fig. 13 to 16 adjusted output voltages to adjusted output voltages and

Fig. 17c von der PIN-Justiereinheit gemäß Fig. 13 bis 16 justierte Abgabespannungen zu weiteren Ausgangsspannungen. FIG. 17c output voltages adjusted by the PIN adjustment unit according to FIGS . 13 to 16 to further output voltages.

In Fig. 1 ist ein GMR-Widerstand R10 gezeigt. Er besteht aus einer stationären Einheit, die durch eine Giant-Magnetic- Resistor-(GMR-)Zelle 10' gebildet wird. Diese GMR-Zelle 10' kann mit einem Drosselklappengehäuse verbunden sein. A GMR resistor R10 is shown in FIG . It consists of a stationary unit, which is formed by a Giant Magnetic Resistor (GMR) cell 10 '. This GMR cell 10 'can be connected to a throttle valve housing.

Die GMR-Zelle 10' selbst besteht aus zwei sehr dünnen ferromagnetischen Schichten 1, 2, zwischen denen eine ebenfalls sehr dünne Schicht 4 aus einem nicht ferromagnetischen Material angeordnet ist. Die ferromagnetischen Schichten 1, 2 werden aus dünnen Eisenschichtelementen gebildet, zwischen denen als nicht-ferromagnetische Schicht 4 ein Kupferschichtelement angeordnet ist. Die Dicke der einzelnen Schichten 1, 2 und 4 beträgt zwischen 0,2 und 5 nm. The GMR cell 10 'itself consists of two very thin ferromagnetic layers 1 , 2 , between which a likewise very thin layer 4 made of a non-ferromagnetic material is arranged. The ferromagnetic layers 1 , 2 are formed from thin iron layer elements, between which a copper layer element is arranged as the non-ferromagnetic layer 4 . The thickness of the individual layers 1 , 2 and 4 is between 0.2 and 5 nm.

Unterhalb der GMR-Zelle 10' ist in einem Spaltabstand 6 ein Magnetelement 5 angeordnet, das aus einer Nordhälfte N und einer Südhälfte S besteht. Der Spaltabstand 6 beträgt zwischen 2 und 3 mm. Das Magnetelement 5 rotiert um eine Rotorachse 7 und kann mit einer Drosselklappenwelle 8 einer Drosselklappe verbunden sein. A magnetic element 5 , which consists of a north half N and a south half S, is arranged below the GMR cell 10 ′ in a gap distance 6 . The gap distance 6 is between 2 and 3 mm. The magnetic element 5 rotates about a rotor axis 7 and can be connected to a throttle valve shaft 8 of a throttle valve.

Dreht sich die Drosselklappenwelle 8 in dem Drosselklappengehäuse, wird dabei das Magnetelement 5 gegenüber der GMR- Zelle 10' mit der Drehbewegung R bewegt. Hierbei durchflutet ein magnetisches Feld mit einer Feldstärke H in der entsprechenden Richtung die beiden Eisenschichtelemente 1,2. Der Spinn der freien Elektronen in den Eisenschichtelementen richtet sich durch die magnetische Kopplung antiparallel aus. Durch diese antiparallele Polarisation der Spins entstehen an den Grenzschichten der Eisenschichtelemente 1,2 häufige Zerstreuungen der Elektronen. Diese Elektronenbewegung resultiert in einem elektrischen Widerstand des Systems. Wird das sich selbst aufbauende magnetische Feld durch ein äußeres Feld überfahren, so dass alle Elektronspins parallel polarisiert werden, verringert sich der Widerstand. If the throttle valve shaft 8 rotates in the throttle valve housing, the magnetic element 5 is moved with respect to the GMR cell 10 ′ with the rotary movement R. Here, a magnetic field with a field strength H flows through the two iron layer elements 1 , 2 in the corresponding direction. The spinning of the free electrons in the iron layer elements is antiparallel due to the magnetic coupling. This antiparallel polarization of the spins causes frequent scattering of the electrons at the boundary layers of the iron layer elements 1 , 2 . This electron movement results in an electrical resistance of the system. If the self-building magnetic field is run over by an external field, so that all electron spins are polarized in parallel, the resistance is reduced.

Das magnetische Feld mit der Feldstärke H in den einzelnen Eisenschichtelementen 1, 2 erzeugt hierdurch zwei entgegengesetzt gerichtete Ströme I1, I2. The magnetic field with the field strength H in the individual iron layer elements 1 , 2 thereby generates two oppositely directed currents I1, I2.

Letztendlich entsteht ein veränderlicher magnetischer Widerstand R10, . . . der mit der Bewegung des Magnetelements 5 seinen Widerstandswert ändert. Dieser Widerstand R10, . . . wird zur Erzeugung einer Abgabespannung U in einem Widerstandsnetzwerk angeordnet. Ultimately, a variable magnetic resistance R10,. , , which changes its resistance value with the movement of the magnetic element 5 . This resistor R10,. , , is arranged to generate an output voltage U in a resistance network.

Ein solches Widerstandsnetzwerk ist insbesondere ein Spannungsteiler, wie er in Fig. 3 gezeigt ist. Der Spannungsteiler besteht dabei aus der Reihenschaltung eines Widerstands R1 und dem veränderlichen magnetischen Widerstand R10, . . .. Am Widerstand R10 liegt eine Versorgungsspannung Wo von zum Beispiel +5 Volt an, am Widerstand R10 Masse GND. Am Teilerpunkt zwischen R1 und R10 wird eine GMR-Spannung U_GMR abgegeben, die aus zwei Abgabespannungen U1, U2 besteht, und die in Fig. 2 gezeigt ist. Such a resistance network is in particular a voltage divider, as shown in FIG. 3. The voltage divider consists of the series connection of a resistor R1 and the variable magnetic resistor R10,. , .. There is a supply voltage Wo of, for example, +5 volts at resistor R10, ground GND at resistor R10. At the dividing point between R1 and R10, a GMR voltage U _{GMR is} output, which consists of two output voltages U1, U2, and which is shown in FIG. 2.

Durch den Nordanteil N des Magnetelements 5 wird der rechte Zweig, d. h. die Abgabespannung U1 erzeugt. Durch den linken Südblock S des Magnetelements 5 hingegen wird die linke Abgabespannung U2, die spiegelbildlich zu U1 liegt, erzeugt. In der Ansicht entsteht eine V-förmige Spannungskonfiguration U_GMR. The right branch, ie the output voltage U1, is generated by the north component N of the magnetic element 5 . By contrast, the left output block U2, which is mirror image of U1, is generated by the left south block S of the magnetic element 5 . A V-shaped voltage _{configuration} U _GMR is created in the view.

Beide Abgabespannungen U1, U2 repräsentieren einen bestimmten Winkel α der Drosselklappenwelle 8 gegenüber dem Drosselklappengehäuse. Wie Fig. 2 zeigt, kann den einzelnen Abgabespannungswerten ein Winkelwert zugeordnet werden. Von besonderem Vorteil ist, dass zwei bis zu 80% weitgehend lineare Spannungsverläufe entstehen, die für weitere Auswertungen bereitstehen kann. Both output voltages U1, U2 represent a certain angle α of the throttle valve shaft 8 with respect to the throttle valve housing. As FIG. 2 shows, an angular value can be assigned to the individual output voltage values. It is particularly advantageous that two up to 80% largely linear voltage curves are created, which can be available for further evaluations.

Für einen GMR-Widerstand reicht ein einziger Widerstand R10 mit einer GMR-Zelle 10' aus, wie in den Fig. 1 und 5 dargestellt, der Teil eines Widerstandsnetzwerks ist, das als Spannungsteiler, wie an Hand der Fig. 3 erläutert wurde, ausgebildet sein kann. Da die GMR-Zelle 10' repräsentativ für den GMR-Widerstand ist, mit dem in dem Widerstandsnetzwerk die Abgabespannung U_GMR erzeugt wird, wird im Folgenden auf die GMR-Zellen abgestellt, ohne dabei das Netzwerk jeweils nochmals genau zu erwähnen bzw. zu erläutern. For a GMR resistor, a single resistor R10 with a GMR cell 10 'is sufficient, as shown in FIGS. 1 and 5, which is part of a resistor network which is designed as a voltage divider, as explained with reference to FIG. 3 can be. Since the GMR cell 10 'is representative of the GMR resistor with which the output voltage U _{GMR is} generated in the resistor network, reference is made below to the GMR cells without mentioning or explaining the network again in each case ,

Um eine Redundanz zu schaffen, kann der GMR-Zelle R10 eine weitere GMR-Zelle zugeordnet werden (vgl. Fig. 6). Beide Zellen können übereinander, hintereinander und nebeneinander liegen. Das Magnetelement kann entsprechend dazu positioniert werden. In order to create redundancy, another GMR cell can be assigned to the GMR cell R10 (cf. FIG. 6). Both cells can lie one above the other, one behind the other and next to each other. The magnetic element can be positioned accordingly.

Der GMR-Widerstand kann aber auch aus vier in einem Winkel von 90° zueinander angeordneten GMR-Zellen R10, R11, R12, R13 bestehen (vgl. Fig. 7), gegenüber denen sich das Magnetelement 5 bewegt. Diese vier GMR-Zellen können zueinander angeordnet sein, wie hier in der Ebene gezeigt. Die entsprechende Gradzahl zueinander kann aber auch dadurch realisiert werden, dass alle vier GMR-Zellen in einer Ebene übereinander positioniert werden. However, the GMR resistor can also consist of four GMR cells R10, R11, R12, R13 arranged at an angle of 90 ° to one another (cf. FIG. 7), against which the magnetic element 5 moves. These four GMR cells can be arranged to each other, as shown here in the plane. The corresponding number of degrees to each other can also be achieved by positioning all four GMR cells one above the other in one plane.

Um eine Redundanz zu schaffen, können den vier GMR-Zellen R10, . . ., R13 vier weitere GMR-Zellen R14, R15, R16, R17 zugeordnet werden (vg. Fig. 8). Auch diese acht GMR-Zellen können in unterschiedlichen Ebenen zueinander positioniert werden, d. h. hintereinander, übereinander, nebeneinander und dergleichen. In order to create redundancy, the four GMR cells R10,. , ., R13 four further GMR cells R14, R15, R16, R17 are assigned (see FIG. 8). These eight GMR cells can also be positioned in different planes to one another, ie one behind the other, one above the other, next to one another and the like.

Aufgabe des GMR-Widerstands ist es aber nicht nur, die jeweiligen Abgabespannungen U1, U2 zu erzeugen, sondern Ausgangsspannungen zu regenerieren, wobei jedem Ausgangspannungswert ein genauer Winkelwert α zugeordnet werden soll. However, the task of the GMR resistance is not just that to generate respective output voltages U1, U2, but Regenerate output voltages, each Output voltage value should be assigned a precise angle value α.

In Fig. 10a ist eine erste Möglichkeit hierfür angegeben. Hierbei ist der GMR-widerstand R10 gemäß den Fig. 1 und 3 durch eine Verknüpfungseinheit 21 ergänzt. Die Verknüpfungseinheit 21 verknüpft hierbei logisch die Werte der beiden Abgabespannungen U1 und U2 so miteinander, dass aus den beiden gekrümmten Kurven, eine gerade, d. h. lineare Ausgangsspannung U_A1 abgegeben wird, wie in Fig. 10b dargestellt. Durch programmtechnische Maßnahmen ist es möglich, die Steigung der Ausgangsspannung U_A1 so zu verändern, dass sie für die jeweiligen Einsatzbedingungen sehr genaue Werte anzeigt. A first possibility for this is indicated in FIG. 10a. The GMR resistor R10 according to FIGS. 1 and 3 is supplemented by a linking unit 21 . The logic unit 21 logically combines the values of the two output voltages U1 and U2 with one another in such a way that a straight, ie linear output voltage U _{A1 is} output from the two curved curves, as shown in FIG. 10b. Program-related measures make it possible to change the slope of the output voltage U _{A1 in} such a way that it displays very precise values for the respective operating conditions.

Der besondere Vorteil der Schaltung gemäß Fig. 10a besteht darin, dass die eine der Abgabespannungen U1, U2 benutzt wird, um die andere entsprechend zu begradigen und entsprechend zu neigen. Hierdurch werden zusätzliche Kompensationseinheiten eingespart. Durch diese sehr einfache, aber sehr genaue Form der Generierung einer sehr geraden Ausgangsspannung U_A1 werden die Einsatzkosten gesenkt. The particular advantage of the circuit shown in FIG. 10a is that one of the output voltages U1, U2 is used to straighten and incline the other accordingly. This saves additional compensation units. This very simple but very precise form of generating a very straight output voltage U _A1 reduces the operating costs.

Eine wesentlich komfortableres Widerstandsnetzwerk 22 ist in Fig. 4 gezeigt. Es umfasst zwei Wheatstone-Vollbrücken 22.1, 22.2. Die Wheatstone-Brücke 22.1 ist aus den Brückenwiderständen R11, R21, R31 und R41 aufgebaut. Hierbei kann der Widerstand R21 der Wheatstone-Brücke 22.1 als GMR-Widerstand R10 ausgebildet sein. Die Wheatstone-Brücke 22.2 besteht aus den Brückenwiderständen R12, R22, R32 und R42. Hier kann der Widerstand R22 als GMR-Widerstand ausgebildet sein. Durch die Rotation eines oder zweier Magnetelemente 5 werden in bekannter Art und Weise von der Wheatstone-Brücke 22.1 und 22.2 die Abgabespannungen U1, U2 erzeugt. Die Anschlüsse T31, T41 der Wheatstone-Brücke 22.1 und die Anschlüsse T32, T42 der Wheatstone-Brücke 22.2 sind über Anschlusselemente V- und V+ zu Verstärkergliedern 23, 24 und einem Mehrfachverstärkerglied 25 geführt. Der Ausgang der Verstärkerglieder 23, 24, 25 ist sowohl direkt auf ein Endglied 28 als auch über NOR-Glieder 26, 27, 33 auf ein AND-Glied 29 geführt. Der Ausgang des AND-Glieds 28 und der Ausgang des AND-Glieds 29 ist mit einem Flip-Flop 31 verbunden, der an eine Ausgangsklemme 32 angeschlossen ist. Mit einem Flip- Flop 30 ist der Ausgang des AND-Glieds 28 und der Ausgang der Verstärkerglieder 23, 24 verbunden. A much more convenient resistor network 22 is shown in FIG. 4. It comprises two Wheatstone full bridges 22.1 , 22.2 . The Wheatstone bridge 22.1 is constructed from the bridge resistors R11, R21, R31 and R41. The resistor R21 of the Wheatstone bridge 22.1 can be designed as a GMR resistor R10. Wheatstone bridge 22.2 consists of bridge resistors R12, R22, R32 and R42. The resistor R22 can be designed here as a GMR resistor. Through the rotation of one or two magnetic elements 5 U2 are prepared in known manner from the Wheatstone bridge 22.1 and 22.2 the output voltages U1, generated. The connections T31, T41 of the Wheatstone bridge 22.1 and the connections T32, T42 of the Wheatstone bridge 22.2 are led via connection elements V- and V + to amplifier elements 23 , 24 and a multiple amplifier element 25 . The output of the amplifier elements 23 , 24 , 25 is fed both directly to an end element 28 and to an AND element 29 via NOR elements 26 , 27 , 33 . The output of the AND gate 28 and the output of the AND gate 29 is connected to a flip-flop 31, which is connected to an output terminal 32 . The output of the AND element 28 and the output of the amplifier elements 23 , 24 are connected to a flip-flop 30 .

Bewegt sich das Magnetelement 5 vor den beiden GMR-Zellen, die die Widerstände R21, R22 bilden (vgl. Fig. 6), wird durch die Abgabespannungen U1, U2 in den Anschlüssen T31, . . ., T42 ein Summensignal erzeugt, das durch die Verstärkerglieder 23, 24, 25 und die NOR-Glieder 26, 27, 33 mit Hilfe des Flip-Flops als eine Ausgangsspannung U_A2 ausgegeben wird. Durch den Vergleich bzw. die Differenzbildung der Abgabespannungen U1, U2 beider GMR-Widerstände kann ein entsprechend konfiguriertes Ausgangssignal regeneriert werden. If the magnetic element 5 moves in front of the two GMR cells which form the resistors R21, R22 (cf. FIG. 6), the output voltages U1, U2 in the terminals T31,. , ., T42 generates a sum signal which is output by the amplifier elements 23 , 24 , 25 and the NOR elements 26 , 27 , 33 with the aid of the flip-flop as an output voltage U _A2 . A correspondingly configured output signal can be regenerated by comparing or forming the difference between the output voltages U1, U2 of the two GMR resistors.

Anstelle des sich bewegenden Magnetelements ist es möglich, dass durch ein stehendes Magnetelement ein Magnetfeld erzeugt wird, das die GMR-Zellen durchfließt. Vor den beiden GMR-Zellen kann dann eine Welle mit einem aufgesetzten Signalklotz oder ein Zahnrad rotieren, die durch die Magnetfeldveränderungen die entsprechenden Abgabespannungen erzeugen. Instead of the moving magnetic element, it is possible that a standing magnetic element creates a magnetic field is generated that flows through the GMR cells. In front of the two GMR cells can then be attached to a wave with a Signal block or a gear rotating through the Magnetic field changes the corresponding output voltages produce.

Der besondere Vorteil dieser Art der Signalaufbereitung besteht darin, dass eine Differential-Signal-Ausfederung zur Verfügung steht. Diese ist zur Erfassung einer Drehzahl einer rotierenden Welle oder dergleichen möglich. Der Einsatz zweier Wheatstone-Brücken 22.1, 22.2 erlaubt es darüber hinaus, die Drehrichtung R und zugleich die Stellung der Welle 8 festzustellen. The particular advantage of this type of signal processing is that a differential signal suspension is available. This is possible for detecting a rotational speed of a rotating shaft or the like. The use of two Wheatstone bridges 22.1 , 22.2 also makes it possible to determine the direction of rotation R and at the same time the position of the shaft 8 .

In Fig. 11 sind die Ausgangsspannungen von vier GMR- Widerständen dargestellt. In Fig. 11, the output voltages of four GMR resistors are shown.

Räumlich sind die vier GMR-Widerstände R11, . . ., R14 so angeordnet, wie in Fig. 7 gezeigt. Im Zentrum der Vierer-GMR- Anordnung rotiert das Magnetelement 5. The four GMR resistors R11,. , ., R14 arranged as shown in FIG. 7. The magnetic element 5 rotates in the center of the four GMR arrangement.

Wie Fig. 12a zeigt, sind diese vier GMR-Widerstände R11, R12, R13, R14 mit einer 360°-Verknüpfungseinrichtung 40 verbunden. Der GMR-Widerstand R11 eines Widerstandsnetzwerks ist über einen A/D-Wandler 41, der GMR-Widerstand R12 über einen A/D-Wandler 42, der GMR-Widerstand R13 über einen A/D- Wandler 43 und der GMR-Widerstand R14 über einen A/D- Wandler 44 mit einer CPU 45 verbunden (vgl. Fig. 12a). An der CPU 45 ist ein Feststellspeicher 47 angeschlossen, der als E²PROM ausgebildet ist. Ein Ausgang der CPU 45 führt über einen D/A-Wandler 46, der andere Ausgang direkt nach außen, so dass an einem Ausgang ein Analog-Signal und am anderen Ausgang ein Digital-Signal für eine entsprechende Auswertung ansteht. As FIG. 12 a shows, these four GMR resistors R11, R12, R13, R14 are connected to a 360 ° linkage device 40 . The GMR resistor R11 of a resistor network is via an A / D converter 41 , the GMR resistor R12 via an A / D converter 42 , the GMR resistor R13 via an A / D converter 43 and the GMR resistor R14 connected to a CPU 45 via an A / D converter 44 (see FIG. 12a). A locking memory 47 , which is designed as an E ² PROM, is connected to the CPU 45 . One output of the CPU 45 leads via a D / A converter 46 , the other output directly to the outside, so that an analog signal is present at one output and a digital signal at the other output for a corresponding evaluation.

In dem E²PPROM 47 ist das Bedienprogramm der 360°- Verknüpfungseinrichtung 40 abgelegt, das wie folgt abläuft:

a) Aufnahme der mit Hilfe der GMR-Widerstände R11, R12, R13, R14 erzeugten Abgabespannungen U1, U2;
b) Zuordnen der einzelnen Werte der Abgabespannungen U1, U2 zu einem Stellungswinkel; und
c) Errechnen einer Ausgangsspannung U_A3 aus den einzelnen Abgabespannungen der GMR-Widerstände R11 bis R14 und Abgabe der Ausgangsspannung U_A3.

The operating program of the 360 ° linking device 40 is stored in the E ² PPROM 47 and proceeds as follows:

a) Recording of the output voltages U1, U2 generated with the help of the GMR resistors R11, R12, R13, R14;
b) assigning the individual values of the output voltages U1, U2 to an attitude angle; and
c) Calculation of an output voltage U _A3 from the individual output voltages of the GMR resistors R11 to R14 and output of the output voltage U _A3 .

Dreht sich das Magnetelement 5 gegenüber den GMR-Zellen der Widerstände R11, R12, R13 und R14 gemäß Fig. 7 werden die in Fig. 11 gezeigten Abgabespannungsverläufe U1, U2 für jede GMR-Zelle erzeugt. If the magnetic element 5 rotates with respect to the GMR cells of the resistors R11, R12, R13 and R14 according to FIG. 7, the output voltage profiles U1, U2 shown in FIG. 11 are generated for each GMR cell.

Die CPU 45 greift aus dem positiven Zweig die gerade Strecke der Abgabespannung U1 jeder GMR-Zelle ab und fügt sie so aneinander, dass die Ausgangsspannung U_A3 in Form einer Geraden gemäß Fig. 12b abgegeben wird. Die Form der Abgabespannung U_A3 sichert, dass jeder Stellung zwischen -180° und +180° ein genauer und präziser Wert der Ausgangsspannung U_A3 entspricht. The CPU 45 taps the straight path of the output voltage U1 of each GMR cell from the positive branch and joins them together in such a way that the output voltage U _{A3 is} output in the form of a straight line according to FIG. 12b. The form of the output voltage U _A3 ensures that each position between -180 ° and + 180 ° corresponds to a precise and precise value of the output voltage U _A3 .

Die Kurvenverläufe in Fig. 11 machen deutlich, dass es für die Aufnahme der Drehbewegungen des Winkels α zwischen 0 und 360° ausreicht, wenn die GMR-Zelle 10 und die um 90° zu dieser versetzt angeordnete GMR-Zelle 11 installiert wird. The curves in FIG. 11 make it clear that it is sufficient for the recording of the rotary movements of the angle α between 0 and 360 ° if the GMR cell 10 and the GMR cell 11 which is offset by 90 ° to it are installed.

Dreht sich vor diesen beiden GMR-Zellen das Magnetelement 5, wird für die Drehung zwischen 0 und 90° die positive Abgabespannung U1 der GMR-Zelle 10 aufgenommen und hieraus das gerade Stück der Ausgangsspannung U_A3 zwischen 0 und 90° regeneriert. If the magnetic element 5 rotates in front of these two GMR cells, the positive output voltage U1 of the GMR cell 10 is recorded for the rotation between 0 and 90 ° and the straight piece of the output voltage U _{A3 is} regenerated therefrom between 0 and 90 °.

Bei einem Drehen des Magnetelements 5 zwischen -180° und -90° wird der entsprechende Abgabezweig der GMR-Zelle R10 5 und bei einem weiteren Drehen von -90° bis 0° der entsprechende Zweig der Abgabespannung der GMR-Zelle R11 genommen und hieraus die ersten beiden geraden Abschnitte der Ausgangsspannung U_A3 zwischen -180° und 0° errechnet und abgegeben. Upon rotation of the magnetic element 5 between -180 ° and -90 °, the corresponding output branch of the GMR cell R10 5 and at a further rotation of -90 ° to 0 °, the corresponding branch of the output voltage of the GMR cell is taken R11 and from this the the first two straight sections of the output voltage U _A3 between -180 ° and 0 ° are calculated and output.

Hei einem Weiterdrehen von 90° bis 180° wird aus dem positiven Zweig U1 der GMR-Zelle 11 der gerade Signalverlauf zwischen 90° und 180° der Abgabespannung U_A3 erzeugt. When turning 90 ° to 180 ° further, the straight signal curve between 90 ° and 180 ° of the output voltage U _{A3 is} generated from the positive branch U1 of the GMR cell 11 .

In den Fig. 13 bis 16 ist eine PIN-Justiereinheit 51 angegeben, die die Möglichkeit bietet, ein Justieren der Ausgangsspannung bei einem bereits gekapselten GMR-Widerstand vorzunehmen. In Figs. 13 to 16, a PIN-adjusting unit 51 is indicated, which offers the possibility of an adjustment of the output voltage to make on an already encapsulated GMR resistor.

Die PIN-Justiereinheit 51 besteht aus der Reihenschaltung einer Veränderungseinheit 52, eines Permanentspeichers 53, einer Arbeitseinheit 54 und einer Ausgabeeinrichtung 56. Parallel zum Permanentspeicher 53 ist ein Temporärspeicher 55 angeordnet, der mit der Veränderungseinheit 52 und der Arbeitseinheit 54 verbunden ist. Die Veränderungseinheit 52 ist darüber hinaus direkt mit der Arbeitseinheit 54 verbunden. Die Arbeitseinheit 54 ist dabei an einer GMR-Zelle R10, . . . angeordnet. The PIN adjustment unit 51 consists of the series connection of a change unit 52 , a permanent memory 53 , a work unit 54 and an output device 56 . A temporary memory 55 , which is connected to the change unit 52 and the work unit 54 , is arranged parallel to the permanent memory 53 . The change unit 52 is also connected directly to the work unit 54 . The working unit 54 is connected to a GMR cell R10,. , , arranged.

Die Ausgabeeinrichtung 56 besteht aus der Hintereinanderschaltung einer Signalwandlungseinheit 57 und einer Ausgabeeinheit 58. The output device 56 consists of the series connection of a signal conversion unit 57 and an output unit 58 .

An der Veränderungseinheit 52 ist eine Steckerleiste angeordnet, die wenigstens einen Spannungsstift Vcc, einen Massestift E und einen Ausgangsstift OUT aufweist. Der Ausgangsstift OUT ist mit der Ausgabeeinheit 58 verbunden. Die Veränderungseinheit ist ein digitales Rechenwerk oder ein Einschubrechner mit einer Zentralprozessoreinheit, in den ein Justier- und Arbeitsprogramm eingeschrieben ist. A connector strip is arranged on the change unit 52 and has at least one voltage pin Vcc, a ground pin E and an output pin OUT. The output pin OUT is connected to the output unit 58 . The change unit is a digital arithmetic unit or a plug-in computer with a central processor unit, in which an adjustment and work program is written.

Die Signalwandlungseinheit 57 besteht gemäß Fig. 14 aus einer Reihenschaltung eines Digital-Analog-Wandlers 571 und eines Verstärkers 572. The signal conversion unit 57 is shown in FIG. 14 by a series circuit of a digital-to-analog converter 571 and an amplifier 572nd

Eine andere Ausführungsform der Signalwandlungseinheit 57 ist in Fig. 15 dargestellt, die aus der Reihenschaltung eines Optokopplers 573, eines Referenzspannungsglieds 574 und eines Komparators 575 besteht. Another embodiment of the signal conversion unit 57 is shown in FIG. 15, which consists of the series connection of an optocoupler 573 , a reference voltage element 574 and a comparator 575 .

In Fig. 16 ist ein Blockschaltbild der Arbeitseinheit 54 dargestellt. Ihr gegenüber liegen die Veränderungseinheit 52, der Permanentspeicher 53 und der Temporärspeicher 55. Die Weiterverarbeitung der Ausgabeeinrichtung 56 ist mit einem Pfeil angezeigt. In Fig. 16 is a block diagram of the working unit 54 is shown. The change unit 52 , the permanent memory 53 and the temporary memory 55 lie opposite it. The further processing of the output device 56 is indicated by an arrow.

Der Spannungsquelle mit Temperatur-Kompensation 547 gegenüberliegend sind in Reihe folgende Teile angeordnet:

- ein Vorverstärker 541.1
- ein Offsetverstärker 541.2, der mit einem Offset- Digital/Analog-Konverter verbunden ist
- eine Schaltkondensatorstufe 542,
- eine Sample & Hold-Einheit 543,
- ein Verstärker 544.1, der mit einem Gainbit- Digital/Analog-Konverter verbunden ist,
- ein Kennlinienbegrenzer 544.2 und
- eine Endstufe 545.

The following parts are arranged in series opposite the voltage source with temperature compensation 547 :

- a preamplifier 541.1
- An offset amplifier 541.2 , which is connected to an offset digital / analog converter
a switching capacitor stage 542 ,
a sample and hold unit 543 ,
an amplifier 544.1 which is connected to a gain bit digital / analog converter,
- A characteristic limiter 544.2 and
- an amplifier 545 .

Die Schaltkondensatorstufe 542 dient der automatischen Kompensation des Offsets der jeweiligen GMR-Zelle. The switching capacitor stage 542 is used for the automatic compensation of the offset of the respective GMR cell.

Die Sample & Hold-Einheit 543 übernimmt die Aufgabe, die Spannungswerte während der Erzeugung des Folgewertes zwischenzuspeichern. The sample and hold unit 543 takes on the task of temporarily storing the voltage values during the generation of the subsequent value.

Zur Arbeitseinheit 54 gehört ein Taktgenerator 546, der mit der GMR-Zelle, dem Vorverstärker 541.1, der Schaltkondensatorstufe 542 und der Sample & Hold-Einheit 543 verbunden ist. The work unit 54 includes a clock generator 546 , which is connected to the GMR cell, the preamplifier 541.1 , the switched capacitor stage 542 and the sample and hold unit 543 .

Die Veränderungseinheit 52, der Permanentspeicher und der Temporärspeicher 55 sind mit einem Bus-System Bus verbunden. Das Bus-System Bus weist bekannterweise einen Daten-Adress- und einen Steuer-Bus auf. Im speziellen Fall handelt es sich um einen reinen Datenbus. The change unit 52 , the permanent memory and the temporary memory 55 are connected to a bus system bus. The bus system bus is known to have a data address and a control bus. In the special case, it is a pure data bus.

Vom Bus-System Bus zweigt ein Grobjustierpegel GSC ab, der zum Vorverstärker 541.1 führt. Daneben liegt eine Abzweigung Grob-Bits Offset-Bits, die zum Offset-Digital/Analog- Konverter 541.3 führt. A rough adjustment level GSC branches off from the bus system bus and leads to the preamplifier 541.1 . Next to it is a junction of coarse bits offset bits, which leads to the offset digital / analog converter 541.3 .

Vom Bus-System Bus führt darüber hinaus ein Abzweig- Feinjustierpegel FGB zum Gainbits-Digital-Analog-Konverter. Daneben liegt ein Abzweig-Fein-Bit-Feinbits, der zum Kennlinienbegrenzer 544.2 führt. In addition, a branch fine adjustment level FGB leads from the bus system bus to the gain bits digital-to-analog converter. Next to it is a branch fine bit fine bit that leads to the characteristic limiter 544.2 .

Der Grobjustierpegel GSC mit den Grob-Bits Offset-Bits ist eine Grobjustiereinstellung. Der danebenliegende Feinjustierpegel FGB mit den Kennlinien-Begrenzungs-Bits Fin-Bis hingegen stellt eine Feinjustiereinstellung dar. The coarse adjustment level GSC with the coarse bits is offset bits a rough adjustment. The next to it Fine adjustment level FGB with the characteristic limitation bits Fin-Bis on the other hand represents a fine adjustment.

Das Bus-System BUS kann darüber hinaus eine Abzweigung- Temperatur-Koeffizienz-Bits TCB aufweisen, mit der der Temperaturgradient der Spannungsquelle 547 z. B. von der Veränderungseinheit 52 gesteuert werden kann. The bus system BUS can also have a tap temperature coefficient bits TCB, with which the temperature gradient of the voltage source 547 z. B. can be controlled by the change unit 52 .

Zur Einjustierung der Abgabespannung U1, U2 werden über den Ausgangsstift OUT und die Veränderungs-Einheit 52 Justierdaten in den Temporärspeicher 55 eingegeben. Hierbei wird zuerst die Grobeinstellung mit dem Grobjustierpegel GSC zwischen 2 und 4 Bits, z. B. 3 Bits und den Grob-Bits Offset- Bits zwischen 8 und 15 Bits, z. b. 10 Bits, und danach die Feineinstellung mit dem Feinjustier-Pegel FGP zwischen 7 und 14 Bits, z. B. 9 Bits und den Kennlinien-Begrenzungs-Bits Fin-Bits zwischen 1 und 4 Bits, z. B. 2 Bits, vorgenommen. Die Veränderungs-Einheit sorgt dafür, dass diese Daten für die Grob- und Feinjustiereinstellung aus dem Temporärspeicher 55 abgerufen werden. In order to adjust the output voltage U1, U2, adjustment data are entered into the temporary memory 55 via the output pin OUT and the change unit 52 . First the coarse adjustment with the coarse adjustment level GSC between 2 and 4 bits, e.g. B. 3 bits and the coarse bits offset bits between 8 and 15 bits, for example 10 bits, and then the fine adjustment with the fine adjustment level FGP between 7 and 14 bits, for. B. 9 bits and the characteristic limit bits fin bits between 1 and 4 bits, z. B. 2 bits. The change unit ensures that these data for the rough and fine adjustment settings are called up from the temporary memory 55 .

Durch das Eingeben von Justierdaten wird eine der Abgabespannungen U1, U2 soweit angehoben oder geneigt, dass sie den gewünschten Verlauf einnimmt. By entering adjustment data one of the Output voltages U1, U2 raised or inclined so far that they takes the desired course.

Ergibt die protokollarische Auswertung der Justierung, dass die Abgabespannung der Normlinie entspricht, werden deren Justierdaten von dem Temporärspeicher 55 in den Permanentspeicher 53 durch die Veränderungs-Einheit 53 eingeschrieben. Der Permanentspeicher 53 ist ein ROM-Speicher, ein PROM-Speicher, ein E²PROM-Speicher oder ein anderer Festwertspeicher, während dessen der Temporärspeicher 55 ein RAM-Speicher oder ein ähnlich ausgebildeter Schreib-/Lesespeicher ist. If the protocol evaluation of the adjustment reveals that the output voltage corresponds to the standard line, its adjustment data are written from the temporary memory 55 into the permanent memory 53 by the change unit 53 . The permanent memory 53 is a ROM memory, a PROM memory, an E ² PROM memory or another read-only memory, during which the temporary memory 55 is a RAM memory or a similarly designed read / write memory.

Der in der PIN-Justiereinheit 51 einjustierte GMR-Drehwinkelsensor greift bei laufendem Betrieb die in dem Permanentspeicher 53 eingeschriebenen Grob-Bits Offset-Bits und Fein-Bits Feinbits als Justierdaten ab. Insbesondere der Offset-Verstärker 541.2, die Schaltkondensator-Stufe 542 und die Sample & Hold-Einheit 543, sowie der Kennlinienbegrenzer 544.2 sorgen dafür, dass die eingegebenen Bits in einen gleichbleibenden Spannungspegel umgesetzt werden, und der abgegebenen Abgabespannung ständig zugegeben werden. The einjustierte in the PIN-adjusting unit 51 GMR angle sensor accesses from the data written in the permanent memory 53 bits coarse offset bits and precision bits as fine bits adjustment data during operation. In particular, the offset amplifier 541.2 , the switching capacitor stage 542 and the sample and hold unit 543 , as well as the characteristic limiter 544.2 ensure that the input bits are converted into a constant voltage level and that the output voltage is continuously added.

In den Fig. 17a bis 17c ist gezeigt, wie aus den beiden Abgabespannungen U1 und U2 Ausgangsspannungen regeneriert werden können, die unterschiedliche Steigungen aufweisen:
Mit Hilfe der PIN-Justiereinheit 51 und der vorgenommenen Justierung wird die Abgabespannung U1 zu der Ausgangsspannung U_A5 regeneriert. Aus der Abgabespannung U2 hingegen wird die Abgabespannung U_A4 erzeugt, die gegenläufig zur Abgabespannung U_A5 verläuft. Beide Kurven können bei der Betätigung eines Gaspedals oder einer Drosselklappe erzeugt werden. Die beiden Ausgangsspannungen können zur Detektierung von Fehlern in den Versorgungsleitungen, bei der Versorgungsspannung sowie auf das Vorliegen von Einzelfehlern verwendet werden. Dadurch, dass beide Ausgangsspannungen U_A4, U_A5 eine starke Steigung aufweisen, ist eine Fehlerdetektierung auch im Kreuzungsbereich beider Kennlinien noch gegeben, wenn der resultierende Wert zwischen beiden Kennlinien als Ausgangssignal ausgewertet werden soll. In FIGS. 17a to 17c shows how output voltages U1 and U2 can be regenerated from the two output voltages having different pitches as:
With the help of the PIN adjustment unit 51 and the adjustment made, the output voltage U1 is regenerated to the output voltage U _A5 . On the other hand, the output voltage U _{A4 is} generated from the output voltage U2 and runs in the opposite direction to the output voltage U _A5 . Both curves can be generated by operating an accelerator pedal or a throttle valve. The two output voltages can be used to detect errors in the supply lines, in the supply voltage and for the presence of individual errors. The fact that both output voltages U _A4 , U _{A5 have} a steep slope means that error detection is still possible even in the area where the two characteristic curves intersect if the resulting value between the two characteristic curves is to be evaluated as an output signal.

Der erfindungsgemäße GMR-Widerstand ist nicht nur auf die Überwachung des Fahrpedals und deren Versorgung sowie die Überwachung der Drosselklappe, und deren Versorgung beschränkt. Vielmehr können auch alle anderen Teile im Fahrzeug wirkungsvoll überwacht werden. The GMR resistor according to the invention is not only based on the Monitoring the accelerator pedal and its supply as well as the Monitoring the throttle valve and its supply limited. Rather, all other parts in the Vehicle can be monitored effectively.

Durch die PIN-Justiereinheit 52 ist es aber auch möglich, die beiden Abgabespannungen U1 und U2 in Ausgangsspannungen U_A6 und U_A7 umzuformen (vgl. Fig. 17c), die linear verlaufen und eine unterschiedliche Steigung zwischen einem unteren und einem oberen Maximalwert aufweisen. Die sehr geraden und kräftigen Signalverläufe gestatten es, sehr wirkungsvoll die Überwachungsaufgaben aufzugreifen, die zur weiteren Verbesserung der Betriebssicherheit der Versorgungssysteme notwendig und erforderlich sind. However, the PIN adjustment unit 52 also makes it possible to convert the two output voltages U1 and U2 into output voltages U _A6 and U _A7 (see FIG. 17c), which run linearly and have a different gradient between a lower and an upper maximum value. The very straight and powerful signal curves allow the monitoring tasks to be taken up very effectively, which are necessary and necessary to further improve the operational safety of the supply systems.

Ist z. B. die Spannungsversorgung für das Fahrpedal oder die Drosselklappe gestört oder unterbrochen, wird mit Hilfe der beiden unterschiedlich verlaufenden Ausgangsspannungen U_A6 und U_A7 mit Hilfe eines Plausibilitätsvergleichs diese Störung festgestellt, einer Auswerteeinheit das Ergebnis zugeführt und entsprechende Meldungen durchgeführt. Mit Hilfe der Meldungen lassen sich dann die entsprechenden Maßnahmen zur Behebung des Fehlers einleiten. Is z. B. the voltage supply for the accelerator pedal or the throttle valve is disturbed or interrupted, this fault is determined with the aid of the two differently running output voltages U _A6 and U _A7 with the aid of a plausibility comparison, the evaluation unit is fed the result and appropriate messages are carried out. With the help of the messages, the appropriate measures to correct the error can then be initiated.

Claims

1. Device for generating output voltages, with which the position of parts that move relative to one another can be determined,

a) using at least one variable Giant Magnetic Risistor (GMR) resistor (R10,...) with a Giant Magnetic Risistor (GMR) cell ( 10 '), which is at least one gap apart ( 6 ) moves at least one magnetic element ( 5 ), the GMR resistor (R10,...) Being arranged in at least one resistor network, and

b) using an evaluation unit, such

- That the resistor network with the GMR resistor (R10,...) is connected to a logic unit ( 21 ) as an evaluation unit and

- That the linking unit ( 21 ) outputs the values with the output voltage (U _GMR , U1, U2) generated by the GMR resistor (R10,...) as a linearized first output voltage (U _A1 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the slope of the first output voltage (U _A1 ) can be linearized or changed by a logical combination of the two output voltages (U1, U2).

3. Device for generating output voltages with which the position of parts ( 8 , 9 ) moving relative to one another can be determined.

a) using at least one variable Giant Magnetic Resistor (GMR) resistor (R10,...) with a Giant Magnetic Resistor (GMR) cell ( 10 '), to which there is at least one gap distance ( 6 ) moves at least one magnet element ( 5 ), the GMR resistor (R10,...) Being arranged in at least one resistor network.

b) using an evaluation unit, such

- That at least two resistance networks ( 22.1 , 22.2 ), each with at least one GMR resistor (R10,...) are connected to a 360 ° link unit ( 40 ) as an evaluation unit and

- That the 360 ° linking unit ( 40 )

- absorbs the output voltages (U _GMR , U1, U2),

- assigns a position angle (α) to each output voltage value,

- from the output voltage values assigned to the position angles, the position angles (α) are assigned and

- Calculates the actual position angle (α) from 0 to 360 ° and outputs it as a third output voltage (U _A3 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that with the 360 ° linking unit ( 40 ) 4 networks, each with at least one GMR resistor (R10,...) Are connected.

5. Device for generating output voltages, which represents the position of parts moving relative to one another,

a) using at least one variable Giant Magnetic Risistor (GMR) resistor (R10,...) with a Giant Magnetic Risistor (GMR) cell ( 10 '), which is at least one gap apart ( 6 ) moves at least one magnet element ( 5 ), the GMR resistor (R10,...) Being arranged in at least one resistor network, and

b) using an evaluation unit, such

- That at least one resistance network with a GMR resistor (R10,...) is connected to at least one PIN adjustment unit ( 51 ) as an evaluation unit and

- That via an output pin (OUT) via a change unit ( 52 ) adjustment data are temporarily stored in a temporary memory ( 55 ), with which a work unit ( 54 ) via a delivery device ( 56 ) outputs changed output voltages (U _A4 , U _A5 ) with opposite slope the adjustment data are then written into a permanent memory ( 53 ) by a change unit ( 52 ) when the fourth and fifth output voltage (U _A4 , U _A5 ) have reached their adjustment position.

6. Device for generating output voltages, with which the position of parts that move relative to one another can be determined,

b) using an evaluation unit, such

- That via an output pin (OUT) via a change unit ( 52 ) adjustment data are temporarily stored in a temporary memory ( 55 ), with which a sixth and seventh output voltage (U _A6 , U _A7 ) are sent to a work unit ( 54 ) via an output device ( 56 ) ) that are essentially linear between two extreme values and have a different slope,
the adjustment data being written into a permanent memory ( 53 ) by the change unit ( 52 ) when the sixth and seventh output voltages (U _A6 , U _A7 ) have reached their adjustment position.

7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that each GMR resistor (R10,...) Is assigned a PIN adjustment unit ( 51 ).

8. The device according to claim 5 or 6, characterized in that two GMR resistors (R10,...) Are connected to a PIN adjustment unit ( 51 ).

9. Device according to one of claims 1 or 8, characterized characterized that the resistor network as Voltage divider is formed from the Series connection of a resistor (R1) and a GMR resistor (R10) exists between which one Output voltage tap is arranged.

10. Device according to one of claims 1 or 8, characterized in that the resistance network is designed as at least one Wheatstone bridge ( 22.1 , 22.2 ), in each of which one of the bridge resistors (R21, R22) a variable GMR resistor (R10, ., R14).

11. The device according to claim 10, characterized in that

- That the connections (T31, T41, T32, T42) of the first and the second Wheatstone bridge ( 22.1 , 22.2 ) via connection elements (V +, V-) with the inputs of a first and a second amplifier element ( 23 , 24 ) and Inputs of a multiple amplifier element ( 25 ) are connected,

- That the outputs of the first and second amplifier element ( 23 , 24 ) and the multiple amplifier element ( 25 ) both on a first AND element ( 28 ) and an associated NOR element ( 26 , 27 , 33 ) on a second AND element ( 29 )

- That the output of the first and the second AND gate ( 28 , 29 ) are connected to a first flip-flop ( 31 ), at whose output terminal ( 32 ) the second output voltage (U _A2 ) is output and

- That the output of the first AND gate ( 28 ) and the output of the second amplifier element ( 24 ) are connected to a second flip-flop ( 30 ).