DE19643183C2

DE19643183C2 - Messgerät zur Feststellung der Änderung eines Magnetfeldes, hervorgerufen durch die Bewegung eines sich bewegenden magnetischen Teils

Info

Publication number: DE19643183C2
Application number: DE19643183A
Authority: DE
Inventors: Hideki Umemoto; Naoki Hiraoka; Wataru Fukui; Yutaka Ohashi; Masahiro Yokotani
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 2001-09-20
Anticipated expiration: 2016-10-19
Also published as: DE19643183A1; JPH09311135A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Feststellung der Änderung eines Magnetfeldes, die durch die Bewegung eines sich bewegenden Teils aus magnetischem Material hervorgerufen wird, und betrifft insbesondere ein Meßgerät, welches besonders gut dazu geeignet ist, Information in Bezug auf die Drehung beispielsweise einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung festzustellen.

Magnetowiderstandsgeräte sind allgemein derartige Geräte, deren Widerstand sich in Reaktion auf die Richtung eines Magnetfeldes ändert, welches auf einen dünnen ferromagnetischen Film einwirkt, in Bezug auf die Richtung eines Stroms, der durch den dünnen ferromagnetischen Film fließt.

Magnetowiderstandsgeräte weisen einen minimalen Widerstand auf, wenn ein Magnetfeld in der Richtung in rechtem Winkel zur Stromrichtung angelegt wird. Wenn andererseits der Winkel zwischen der Richtung des Stroms und der Richtung des angelegten Magnetfelds 0 ist, also wenn ein Magnetfeld in derselben Richtung zur Stromrichtung oder in entgegengesetzter Richtung angelegt wird, weist der Widerstand einen Maximalwert auf. Die Änderung des Widerstands wird allgemein als der Magnetowiderstandseffekt bezeichnet, und die Größe der Änderung des Widerstands wird als Magnetowiderstandsänderungsverhältnis bezeichnet. Ein typischer Wert für das Magnetowiderstandsänderungsverhältnis beträgt 2% bis 3% für Ni-Fe und 5% bis 6% für Ni-Co.

Aus der US 5 134 371 ist ein Messgerät mit normalen Magnetowiderstandselementen bekannt, deren Muster mit einem geringfügigen Offset gegen das Zentrum eines Magneten verschoben ist.

In der DE 44 27 495 A1 wird beschrieben, dass sich mit Riesen-Magnetowiderstandselementen (GMR) eine sehr hohe Widerstandsänderung in der Größenordnung bis zu 70% erreichen lässt, verglichen mit herkömmlichen Magnetowiderstandselementen, bei denen die Widerstandsänderung nur einige Prozent des normalen isotropen (ohmschen) Widerstands beträgt.

Die EP 0 484 259 A2 beschreibt ein Messgerät zur Verwendung bei Drehteilen in Kraftfahrzeugen. Zur Verbesserung eines vorbekannten Geräts, das einen Magneten zur Erzeugung eines Magnetfeldes aufweist, ein Substrat mit darauf angeordneten Magnetowiderstandselementen, und ein Drehrad, das aus magnetischem Material besteht und an seinem Umfang mit Zähnen versehen ist, wird vorgeschlagen, sowohl die Magnetwiderstandselemente als auch Festwiderstände aus der selben Art von Magnetowiderstandsmaterial herzustellen. Hierbei kann eine Brückenschaltung beispielsweise vier Magnetowiderstandselemente aufweisen, oder aber zwei derartige Elemente und zwei Festwiderstände.

In dem Artikel von A. Petersen "Drehzahlmessung mit magnetoresistiven Sensormodulen" in "Elektronik", Heft 2, 1991, Seiten 78-81, wird die Drehzahlmessung mit magnetoresistiven Sensormodulen beschrieben, die besonders einfach ist, wenn das bewegliche Teil ein Magnet ist oder mit Magneten versehen ist, da dann größere Messsignale erhalten werden. Allerdings ist dies in den meisten Fällen unter Temperatur- und Kostengesichtspunkten nicht durchführbar, so dass dann als Messobjekt Eisenteile wie Zahnräder, Stifte oder Nuten in Eisen dienen müssen. In diesen Fällen wird der Sensor fest mit einem Magneten verbunden, und detektiert der Sensor die durch Eisenteile verursachten Veränderungen des Magnetfelds. Hierzu kann eine Zahnstange oder ein Zahnrad in Bezug auf einen an einem Magneten angebrachter Sensor bewegt werden. Es sind radiale und tangentiale Anordnungen eines Sensormoduls in Bezug auf ein Zahnrad (Pulsrad) möglich.

Fig. 31 zeigt schematisch den Aufbau eines konventionellen Meßgerätes, wobei Fig. 31a eine Seitenansicht und Fig. 31b eine Perspektivansicht darstellt.

Das in Fig. 31 gezeigte Meßgerät weist auf: eine Drehwelle 1; ein Drehteil aus magnetischem Material 2, welches zumindest einen vorspringenden oder ausgenommenen Abschnitt aufweist, und welches dazu ausgebildet ist, sich synchron zur Drehung der Drehwelle 1 zu drehen; ein Magnetowiderstandsgerät 3, das an einem Ort angeordnet ist, der um eine vorbestimmte Entfernung von dem Drehteil aus magnetischem Material beabstandet ist; und einen Magneten 4 zum Anlegen eines Magnetfeldes an das Magnetowiderstandsgerät 3. Bei dem voranstehend geschilderten Aufbau weist das Magnetowiderstandsgerät 3 ein Magnetowiderstandsmuster 3a und eine Dünnfilmoberfläche 3b (Magnetfeldmeßebene) auf.

Wenn sich das Drehteil aus magnetischem Material 2 dreht, ändert sich das an die Magnetfeldmeßebene 3b des Magnetowiderstandsgeräts 3 angelegte Magnetfeld in Reaktion auf die Drehung des Drehteils aus magnetischem Material 2, und dies führt dazu, daß sich der Widerstand des Magnetowiderstandsmusters 3a entsprechend ändert.

Fig. 32 zeigt ein Schaltbild des konventionellen Meßgerätes. Das an eine Konstantstromquelle angeschlossene Magnetowiderstandsgerät 3 erzeugt ein Spannungssignal SVV, welches sich in Reaktion auf den Durchgang der vorspringenden und ausgenommenen Abschnitte des Drehteils aus magnetischem Material 2 ändert. Das sich ändernde Spannungssignal SVV wird durch einen Differenzverstärker (nicht gezeigt) oder dergleichen verstärkt. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers wird durch die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie "a" in Fig. 5d dargestellt, wobei Fig. 5a die vorspringenden und ausgenommenen Abschnitte des Drehteils aus magnetischem Material 2 zeigt. Wie aus den Fig. 5a und 5b hervorgeht, ändert sich die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers in Reaktion auf den Durchgang der vorspringenden und ausgenommenen Abschnitte des Drehteils aus magnetischem Material 2.

Das konventionelle Meßgerät weist verschiedene Nachteile auf, die nachstehend geschildert werden.

Das Magnetowiderstandsgerät, welches in dem konventionellen Meßgerät eingesetzt wird, weist im allgemeinen eine Einzelschichtstruktur auf, die aus einem dünnen ferromagnetischen Film besteht. Bei dieser Anordnung ändert sich der Widerstand in Abhängigkeit von dem Winkel zwischen dem angelegten Magnetfeld und dem Strom. Anders ausgedrückt ist die Empfindlichkeit der Magnetfeldmeßebene anisotrop in Bezug auf das Magnetfeld.

Die voranstehend erwähnte anisotrope Empfindlichkeit führt zu Beschränkungen bezüglich der Relativpositionen in einer Richtung entlang der Drehachse, wenn es um die Anordnung des Drehteils aus magnetischem Material, des Magnetowiderstandsgerätes und des Magneten geht. Um ein exaktes Meßsignal zu erhalten ist es erforderlich, daß die Zentren des Drehteils aus magnetischem Material, des Magnetowiderstandsgerätes und des Magneten zusammenfallen. Da der Magnetowiderstandseffekt bei dem konventionellen Gerät klein ist, ist darüber hinaus der Ausgangssignalpegel klein. Dies führt dazu, daß der Meßbetrieb häufig durch Rauschen gestört wird. Es ist daher schwierig, ein hohes Signal/Rauschverhältnis zu erzielen.

Darüber hinaus haben Änderungen des Spaltes zwischen dem Drehteil aus magnetischem Material und dem Magnetowiderstandsgerät einen großen Einfluß auf das Ausgangssignal des Magnetowiderstandsgeräts. Daher ist eine präzise Kontrolle des Spaltes nötig, so daß die Abmessungen des Spaltes innerhalb eines kleinen zulässigen Bereiches liegen. Wie voranstehend erwähnt beruht der Betriebsablauf des Magnetowiderstandsgeräts auf der Änderung seines Widerstands in Reaktion auf den Winkel zwischen dem durch den dünnen Film fließenden Strom und dem angelegten Magnetfeld. Um daher ein hochempfindliches Magnetowiderstandsgerät zur exakten Feststellung einer Änderung des Magnetfelds zu erhalten, ist es erforderlich, daß das Magnetowiderstandsgerät ein Magnetfeldmeßmuster in Form eines Dünnfilms aufweist. Ein derartiges Dünnfilmmuster wird normalerweise durch Ätzen hergestellt. Um kleine vorspringende und ausgenommene Abschnitte des Drehteils aus magnetischem Material festzustellen ist es erforderlich, daß die Abmessungen des Magnetowiderstandsgeräts ausreichend klein sind, in Bezug auf die Abmessungen der vorspringenden und ausgenommenen Abschnitte. Allerdings ist die Untergrenze für die Musterabmessungen, die durch das Ätzverfahren ausgebildet werden können, nicht klein genug. Daher wird die Meßgenauigkeit durch die Untergrenze für die Abmessungen des Musters begrenzt, welches durch ein Ätzverfahren hergestellt wird.

Bei den konventionellen Meßgeräten ist ein Magnet auf einem Magnetowiderstandsgerät angeordnet, so daß ein Magnetfeld an das Magnetowiderstandsgerät angelegt werden kann. Wenn sich das Drehteil aus magnetischem Material, welches mit vorspringenden und ausgenommenen Abschnitten versehen ist, dreht, ändert sich das an das Magnetowiderstandsgerät angelegte Magnetfeld in Reaktion auf die Drehung des Drehteils aus magnetischem Material, und daher wird die Änderung des Magnetfeldes von dem Magnetowiderstandsgerät festgestellt. Um bei einem derartigen Aufbau Störungen infolge äußeren Rauschens auf einen möglichst niedrigen Pegel zu verringern, sollte die Änderung des Magnetfelds, die von dem Magnetowiderstandsgeräts festgestellt wird, so groß wie möglich sein. Daher sollten die relativen Positionen des Magnetowiderstandsgeräts und des Magneten, und die Form der vorspringenden und ausgenommenen Abschnitte des Drehteils aus magnetischem Material, sorgfältig optimiert werden. Wenn der Spalt zwischem dem Drehteil aus magnetischem Material und dem Magnetowiderstandsgerät und dem Magneten groß ist, wird die Änderung des Magnetfeldes klein. Daher sollten die Abmessungen des Spaltes in einem kleinen zulässigen Bereich liegen. Wenn bei dem voranstehend geschilderten Aufbau die Stromversorgung des Meßgerätes eingeschaltet wird, ist es darüber hinaus schwierig, sofort ein korrektes Signal zur Verfügung zu stellen, welches genau dem Ort des beweglichen Teils aus magnetischem Material entspricht, also dem Ort der vorspringenden und ausgenommenen Abschnitte (dem Drehwinkel) des Drehteils aus magnetischem Material in diesem Fall. Um ein genaues Meßsignal zu erhalten ist es darüber hinaus erforderlich, daß die Zentren des Drehteils aus magnetischem Material und des Magnetowiderstandsgerätes zusammenfallen.

Wie voranstehend geschildert weist das konventionelle Meßgerät folgende Nachteile auf: enge Montagetoleranzen; eine kleine Änderung des Widerstands infolge des Einsatzes eines einzelnen Magnetowiderstandsgerätes, und daher geringe Empfindlichkeit auf eine Änderung des Magnetfelds; eine entsprechend niedrige Ausgangsspannung; einen wenig verläßlichen Betrieb infolge der einfachen Störbarkeit durch externes Rauschen, welches häufig eine Signalkomponente überschreitet, welche die Bewegung der vorspringenden und ausgenommenen Abschnitte des Drehteils aus magnetischem Material repräsentiert; und die Unmöglichkeit, den Meßvorgang sofort dann zu beginnen, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Lösung der voranstehend geschilderten Probleme. Genauer gesagt besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Meßgerät mit kleinen Abmessungen und geringem Kostenaufwand zur Verfügung zu stellen, welches weniger empfindlich auf die Montagegenauigkeit ist, und welches exakt eine Änderung des Magnetfelds feststellen kann, ohne durch externes Rauschen leicht gestört werden zu können. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung, eines Meßgerätes, welches ein Ausgangssignal erzeugen kann, welches exakt einem vorbestimmten Ort -(Winkel) eines Drehteils aus magnetischem Material entspricht, und welches einen exakten Meßvorgang unmittelbar dann beginnen kann, wenn die elektrische Stromversorgung eingeschaltet wird.

Das vorgenannte Ziel wird mit einen Meßgerät mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen erreicht. Bei dieser Anordnung weist die Empfindlichkeit der Magnetfeldmeßebene des Riesen-Magnetowiderstandsgeräts keine Anisotropie auf. Dies verringert die Einschränkungen bezüglich der Montagegenauigkeit der Magnetfeldänderungserzeugungsvorrichtung, und ermöglicht es, eine verläßliche und exakte Messung der Änderung des Magnetfeldes durchzuführen. Darüber hinaus läßt sich bei dieser Anordnung eine starke Änderung des Widerstands des Riesen-Magnetowiderstandsgeräts erzielen, wodurch es möglich wird, ein entsprechend hohes Signal zu erhalten, was zu einer Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber externem Rauschen führt. Weiterhin ist das Riesen-Magnetowiderstandsgerät nur auf ein Magnetfeld in der Ebene empfindlich. Anders als bei den konventionellen Magnetowiderstandsgeräten ist es nicht erforderlich, ein Magnetfeldmeßmuster durch Ätzen herzustellen. Weiterhin ist es möglich, ein Meßgerät zur Verfügung zu stellen, welches kleine Abmessungen hat und kostengünstig herzustellen ist.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Magnetfeldänderungserzeugungsvorrichtung ein bewegliches Teil aus magnetischem Material auf, welches mit zumindest einem vorspringenden oder ausgenommenen Abschnitt versehen ist. Bei einer derartigen Anordnung wird es möglich, kleinere vorspringende oder ausgenommene Abschnitte festzustellen, und ist es daher möglich, ein kostengünstiges Meßgerät mit kleinen Abmessungen mit verbesserter Meßgenauigkeit zur Verfügung zu stellen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Magnetfelderzeugungsvorrichtung und die Magnetfeldänderungserzeugungsvorrichtung als bewegliches Teil aus magnetischem Material ausgebildet, welches mit zumindest einem Magnetpol versehen ist, so daß das bewegliche Teil aus magnetischem Material ein Magnetfeld erzeugt und das Magnetfeld ändert. Bei einer derartigen Anordnung wird es möglich, unmittelbar nach Einschalten der Stromversorgung für das Meßgerät ein korrektes Ausgangssignal zur Verfügung zu stellen, welches exakt dem Ort des Magnetpols des Magneten entspricht, der auf dem beweglichen Teil aus magnetischem Material vorgesehen ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Meßgerät weiterhin auf: eine Brückenschaltung, bei welcher zumindest ein Zweig der Brückenschaltung das Riesen- Magnetowiderstandsgerät aufweist; sowie eine Signalverarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung des von der Brückenschaltung ausgegebenen Signals. Bei dieser Anordnung weist die Magnetfeldmeßebene des Riesen- Magnetowiderstandsgerätes keine Anisotropie bezüglich der Empfindlichkeit auf. Dies ermöglicht es, eine verläßliche Feststellung einer Änderung des Magnetfelds durchzuführen. Darüber hinaus kann eine starke Änderung des Widerstands des Riesen-Magnetowiderstandsgeräts erzielt werden, wodurch es ermöglicht wird, ein entsprechend starkes Signal am Ausgang einer Signalverarbeitungsschaltung zu erzielen, wodurch ein großer Toleranzbereich für das Signal in Bezug auf den Bezugspegel bei der Operation der Umwandlung des Signals in einen Pegel "0" oder "1" erzielt wird, was die Widerstandsfähigkeit in Bezug auf externes Rauschen erhöht, und daher sicherstellt, daß die Signalverarbeitungsschaltung ein verläßliches Ausgangssignal zur Verfügung stellen kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen zwei Zweige der Brückenschaltung jeweils ein Riesen- Magnetowiderstandsgerät auf, und weisen die übrigen zwei Zweige einen Festwiderstand auf. Bei einer derartigen Anordnung wird es möglich, ein kostengünstiges Meßgerät zu erzielen, welches ein verläßliches und exaktes Ausgangssignal unabhängig von externem Rauschen zur Verfügung stellen kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Riesen-Magnetowiderstandsgeräte in gegenüberliegenden Zweigen der Brückenschaltung angeordnet. Auch bei dieser Anordnung wird es möglich, ein kostengünstiges Meßgerät zu erreichen, welches ein verläßliches und exaktes Ausgangssignal unabhängig von externem Rauschen bereitstellen kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das bewegliche Teil aus magnetischem Material als Drehteil ausgebildet, welches sich synchron zu einer Drehwelle dreht. Diese Anordnung stellt sicher, daß das Meßgerät exakt die Änderung des Magnetfelds feststellen kann, die durch die Drehung des Drehteils aus magnetischem Material hervorgerufen wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Drehteil auf einer Drehwelle, etwa einer Kurbelwelle oder Nockenwelle einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung angebracht ist, und ist das Hauptteil, welches das Riesen- Magnetowiderstandsgerät aufweist, des Meßgerätes neben der Brennkraftmaschine angeordnet ist, so daß das Drehteil dem Riesen-Magnetowiderstandsgerät gegenüberliegt. Diese Anordnung ermöglicht es, ein hochgenaues Meßgerät mit geringen Abmessungen zu erzielen, welches exakt den Drehwinkel (die Drehzahl) der Kurbelwelle oder der Nockenwelle einer derartigen Brennkraftmaschine feststellen kann. Daher wird eine genaue Steuerung oder Regelung der Brennkraftmaschine ermöglicht. Darüber hinaus kann das Meßgerät auf äußerst sichere Weise auf der Brennkraftmaschine angebracht werden, ohne daß ein großer Montageraum erforderlich ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Hauptteil des Meßgeräts an einem Ort angeordnet, der gegenüber dem Drehteil in der Richtung entlang der Drehachse der Drehwelle verschoben ist. Bei dieser Anordnung kann der Raum nahe der Drehwelle wirksam dazu genutzt werden, das Hauptteil des Meßgerätes zu installieren. Dies bedeutet, daß kein zusätzlicher Raum in Radialrichtung dazu erforderlich ist, das Hauptteil des Meßgerätes zu installieren, und es daher möglich ist, die Abmessungen des Meßgerätes weiter zu verringern.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Hauptteil der Meßvorrichtung ein Gehäuse auf, in welchem zumindest das Riesen-Magnetowiderstandsgerät angeordnet ist, und ist das Drehteil in einem Raum an der Seite des Gehäuses so angeordnet, daß zumindest der Umfang des Drehteils dem Riesen-Magnetowiderstandsgerät gegenüberliegt. Bei dieser Anordnung wird ein magnetischer Pfad durch das Drehteil und das Riesen-Magnetowiderstandsgerät ausgebildet. Diese Anordnung weist daher im Effekt dieselbe Funktion auf wie das Drehteil aus magnetischem Material, das zumindest teilweise als Magnet ausgebildet ist. Daher wird es bei einer derartigen Anordnung möglich, mit der Ausgabe eines korrekten Ausgangssignals, welches exakt dem Drehwinkel des Drehteils entspricht, unmittelbar dann zu beginnen, wenn die Stromversorgung des Meßgerätes eingeschaltet wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Meßgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Meßgerätes gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Schaltbild zur Erläuterung eines spezifischen Beispiels für die Schaltung von Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Darstellung von vier Riesen- Magnetowiderstandsgeräten, die auf einem Substrat vorgesehen sind, wobei diese Riesen- Magnetowiderstandsgeräte die in der Fig. 3 gezeigten Schaltung dargestellte Wheatstone- Brückenschaltung bilden;

Fig. 5 ein Signalformdiagramm zur Erläuterung des Betriebs in Bezug auf Fig. 4;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Meßgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine schematische Darstellung von zwei Riesen- Magnetowiderstandsgeräten, die auf einem Substrat vorgesehen sind, wobei diese zwei Riesen- Magnetowiderstandsgeräte die Wheatstone- Brückenschaltung bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden;

Fig. 8 ein Signalformdiagramm zur Erläuterung des Betriebsablaufs bei der in Fig. 7 gezeigten Anordnung;

Fig. 9 eine schematische Darstellung von zwei Riesen- Magnetowiderstandsgeräten, die auf einem Substrat vorgesehen sind, wobei diese zwei Riesen- Magnetowiderstandsgeräte die Wheatstone- Brückenschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden;

Fig. 10 ein Signalformdiagramm zur Erläuterung des Betriebsablaufs bei der in Fig. 9 gezeigten Anordnung;

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines Meßgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 ein Blockschaltbild des Schaltungsaufbaus der vierten Ausführungsform des Meßgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 ein Signalformdiagramm zur Erläuterung des Betriebs bei der in Fig. 12 gezeigten Anordnung;

Fig. 14 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines Meßgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 15 ein Signalformdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der in Fig. 14 gezeigten Anordnung;

Fig. 16 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform eines Meßgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 17 eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform eines Meßgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 18 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Relativpositionen des Hauptteils des Meßgeräts und eines Drehteils aus magnetischem Material bei der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 19 eine Perspektivansicht des Haupttels des Meßgeräts bei der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 20 eine Explosionsdarstellung des inneren Aufbaus des Hauptteils des Meßgeräts gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 21 eine Seitenschnittansicht eines abgeänderten Beispiels für das Hauptteil des Meßgeräts auf der Grundlage der siebten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 22 eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform eines Meßgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 23 eine Explosionsdarstellung des Innenaufbaus des Hauptteils des Meßgeräts bei der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 24 eine Seitenschnittansicht eines abgeänderten Beispiels für das Hauptteil des Meßgeräts auf der Grundlage der neunten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 25 eine schematische Darstellung einer neunten Ausführungsform eines Meßgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 26 eine schematische Darstellung einer zehnten Ausführungsform eines Meßgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 27 eine Seitenschnittansicht einer elften Ausführungsform eines Meßgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 28 eine Perspektivansicht des Hauptteils des Meßgeräts der elften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 29 eine Seitenschnittansicht eines abgeänderten Beispiels für das Hauptteil des Meßgeräts auf der Grundlage der elften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 30 eine Seitenschnittansicht einer zwölften Ausführungsform eines Meßgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 31 eine schematische Darstellung eines konventionellen Meßgeräts; und

Fig. 32 ein vereinfachtes Schaltbild des konventionellen Meßgeräts.

Fig. 1 zeigt schematisch den allgemeinen Aufbau eines Meßgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 1a eine Seitenansicht und Fig. 1b eine Perspektivansicht dieses Meßgeräts ist.

Das Meßgerät weist auf: eine Drehwelle 1; ein Drehteil aus magnetischem Material 2, welches als Magnetfeldänderungsvorrichtung dient, wobei das Drehteil aus magnetischem Material 2 zumindest einen vorspringenden oder ausgenommenen Abschnitt aufweist, und dazu ausgebildet ist, sich synchron zur Drehung der Drehwelle 1 zu drehen; ein Riesen-Magnetowiderstandsgerät 10, welches in Radialrichtung von dem Drehteil aus magnetischem Material um eine vorbestimmte Entfernung entfernt von dem Drehteil aus magnetischem Material 2 angeordnet ist; sowie einen Magneten 4, der als Magnetfelderzeugungsvorrichtung dient, um an das Riesen-Magnetowiderstandsgerät 10 ein Magnetfeld anzulegen, wobei das Riesen-Magnetowiderstandsgerät 10 ein Magnetowiderstandsmuster 10a aufweist, welches als Magnetfeldmeßmuster dient, und eine Dünnfilmebene 10b (Magnetfeldmeßebene).

Wenn sich das Drehteil aus magnetischem Material 2 dreht, ändert sich das Magnetfeld, welches an die Magnetfeldmeßebene 10b des Riesen-Magnetowiderstandsgerätes 10 angelegt wird, und daher ändert sich entsprechend der Widerstand des Magnetowiderstandsmusters 10a.

Bei diesem Meßgerät weist das Riesen-Magnetowiderstandsgerät 10 einen Mehrschichtaufbau auf, der aus abwechselnd aufgewachsenen magnetischen Schichten und unmagnetischen Schichten besteht, die jeweils eine Dicke im Bereich von einigen wenigen Å bis zu einigen zehn Å aufweisen. Eine derartige Mehrschichtanordnung ist als Supergitteranordnung bekannt, und ein spezifisches Beispiel für diese wird in einer Veröffentlichung mit folgendem Titel beschrieben: "Magnetoresistance effect of superlattice", in: Journal of Magnetics Society of Japan, Vol. 15, No. 51991, Seiten 813 bis 821. Spezifische Anordnungen umfassen (Fe/Cr)n, (Permalloy/Cu/Co/Cu/n), (Co/Cu/)n, usw. Derartige Supergitteranordnungen zeigen einen erheblich höheren Magnetowiderstandseffekt (einen Riesen- Magnetowiderstandseffekt) als konventionelle Magnetowiderstandsgeräte. Bei derartigen Riesen- Magnetowiderstandsgeräten mit Übergitteranordnung hängt der Magnetowiderstandseffekt nur von dem Relativwinkel zwischen der Magnetisierung benachbarter magnetischer Schichten ab, und daher hängt die Änderung des Widerstands nicht von der Richtung des angelegten, externen magnetischen Feldes in Bezug auf die Richtung des Stroms ab (diese Eigenschaft wird bezeichnet als "Magnetfeldempfindlichkeit in der Ebene").

Angesichts der voranstehenden Ausführungen wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Magnetfeldmeßebene zur Feststellung der Änderung des Magnetfeldes im wesentlichen durch Riesen-Magnetowiderstandsgeräte 10 gebildet, wobei Elektroden auf solche Art und Weise vorgesehen sind, daß die Riesen-Magnetowiderstandsgeräte zur Ausbildung einer Brückenschaltung verbunden sind. Zwei gegenüberliegende Schaltungsknoten der Brückenschaltung sind an einer Konstantspannungsquelle bzw. eine Konstantstromquelle angeschlossen, so daß die Änderung des Widerstands der Riesen-Magnetowiderstandsgeräte 10 in eine Spannungsänderung umgewandelt wird, wodurch die Änderung des Magnetfelds festgestellt wird, welches auf die Riesen- Magnetowiderstandsgeräte 10 einwirkt.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Meßgeräts, welches die voranstehend geschilderten Riesen- Magnetowiderstandsgeräte verwendet.

Das Meßgerät weist auf: eine Wheatstone-Brückenschaltung 11, die Riesen-Magnetowiderstandsgeräte enthält, die in einer vorbestimmten Entfernung von dem Drehteil aus magnetischem Material 2 angeordnet sind, so daß ein Magnetfeld von einem Magneten 4 an die Riesen-Magnetowiderstandsgeräte angelegt wird; einen Differenzverstärker 12 zum Verstärken des Ausgangssignals der Wheatstone-Brückenschaltung; einen Komparator 13 zum Vergleichen des Differenzverstärkers 12 mit einem Bezugswert, und zur Ausgabe eines Signals "0" oder "1" in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis; eine Signalformschaltung 14 zum Formen der Signalform des Ausgangssignals des Komparators 13, und zum Liefern eines Signals "0" oder "1", welches steile Anstiegs- und Abfallflanken aufweist, an eine Ausgangsklemme 15. Der Differenzverstärker 12, der Komparator 13 und die Signalformschaltung 14 bilden eine Signalverarbeitungsvorrichtung.

Fig. 3 ist ein Schaltbild, welches ein spezifisches Beispiel für die in Fig. 2 dargestellte Schaltung zeigt.

Die Wheatstone-Brückenschaltung 11 weist Zweige 10A, 10B 10C und 10D auf, die jeweils ein Riesen-Magnetowiderstandsgerät enthalten. Ein Ende des Riesen-Magnetowiderstandsgerätes 10A und ein Ende des Riesen-Magnetowiderstandsgerätes 10C sind miteinander verbunden, und der Schaltungsknoten 10 zwischen diesen Geräten 10A und 10C ist an die Stromversorgungsquelle Vcc angeschlossen. Ein Ende des Riesen- Magnetowiderstandsgerätes 10B und ein Ende des Riesen- Magnetowiderstandsgerätes 10D sind miteinander verbunden, und der Schaltungsknoten 17 zwischen diesen Geräten 10B und 10D ist an Masse gelegt. Die anderen Enden der Riesen- Magnetowiderstandsgeräte 10A und 10B sind an einen Schaltungsknoten 18 angeschlossen, wogegen die anderen Enden der Riesen-Magnetowiderstandsgeräte 10C und 10D mit einem Schaltungsknoten 18 verbunden sind.

Der Schaltungsknoten 18 der Wheatstone-Brückenschaltung 11 ist über einen Widerstand an den invertierenden Eingang des Verstärkers 12a angeschlossen, der den Differenzverstärker 12 bildet. Der Schaltungsknoten 19 ist über einen Widerstand mit dem nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 12a verbunden, wobei der nicht-invertierende Eingang des Verstärkers 12a weiterhin über einen Widerstand mit einem Spannungsteiler verbunden ist, der eine Bezugsstromversorgung bildet. Die Ausgangsklemme des Verstärkers 12a ist mit der invertierenden Eingangsklemme des Komparators 13 verbunden. Die nicht-invertierende Eingangsklemme des Komparators 13 ist an einen Spannungsteiler angeschlossen, der eine Bezugsstromversorgung bildet, und weiterhin über einen Widerstand mit der Ausgangsklemme des Komparators 13 verbunden.

Der Ausgang des Komparators 13 ist weiterhin mit der Basis eines Transistors 14a verbunden. Der Kollektor des Transistors 14a ist an die Ausgangsklemme 15 und weiterhin über einen Widerstand an eine Stromversorgungsklemme Vcc angeschlossen. Der Emitter des Transistors 14a liegt an Masse.

Fig. 4 zeigt schematisch Riesen-Magnetowiderstandsgeräte 10A, 10B, 10C und 10D, die so auf einem Substrat 20 vorgesehen sind, daß eine Wheatstone-Brückenschaltung 11 durch diese Geräte gebildet wird.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 der Betriebsablauf geschildert.

Wenn sich das Drehteil aus magnetischem Material 2 dreht, ändert sich das an die Riesen-Magnetowiderstandsgeräte 10A bis 10D angelegte Magnetfeld in Reaktion auf den Durchgang der vorspringenden und ausgenommenen Abschnitte des Drehteils aus magnetischem Material 2, wie in Fig. 5a gezeigt, wobei das Magnetfeld, welches auf die Magnetowiderstandsgeräte 10A und 10D einwirkt, im Effekt eine entgegengesetzte Phase zu jenem Magnetfeld aufweist, welches auf die Magnetowiderstandsgeräte 10B und 10C einwirkt. Die voranstehend erwähnte Änderung des Magnetfeldes wird durch die Magnetowiderstandsgeräte 10A und 10D, und ebenfalls durch die Magnetowiderstandsgeräte 10B und 10C festgestellt, wobei die Phase des Magnetfeldes, welches von den Magnetowiderstandsgeräten 10A und 10D festgestellt wird, entgegengesetzt zur Phase des Magnetfeldes wird, welches von den Magnetowiderstandsgeräten 10B und 10C festgestellt wird, wie in Fig. 5b gezeigt ist. Die Gesamtstärke der Änderung des Magnetfeldes wird daher viermal so groß wie jene, die von einem einzelnen Riesen-Magnetowiderstandsgerät gemessen werden kann.

Eine entsprechende Änderung des Widerstands tritt in jedem Riesen-Magnetowiderstandsgerät auf. Die Riesen- Magnetowiderstandsgeräte 10A und 10D weisen daher einen maximalen bzw. minimalen Widerstand an Orten auf, deren Phase entgegengesetzt zu den Orten ist, an welchen die Riesen- Magnetowiderstandselemente 10B und 10C einen maximalen bzw. minimalen Widerstand zeigen. Daher ändern sich die Spannungen an den Schaltungsknoten 18 und 19 (Mittelpunktspannungen) der Wheatstone-Brückenschaltung ebenfalls auf entsprechende Weise, wie in Fig. 5c gezeigt ist.

Die Differenz zwischen den Mittelpunktspannungen wird von dem Differenzverstärker 12 verstärkt. Daher gibt, wie durch die durchgezogene Linie "b" in Fig. 5d gezeigt, der Differenzverstärker 12 ein Signal aus, welches dem Durchgang der vorspringenden und ausgenommenen Abschnitte des Drehteils aus magnetischem Material 2 entspricht, das in Fig. 5a gezeigt ist. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 12 ist im wesentlichen viermal so groß wie jenes, das von einem einzelnen Riesen-Magnetowiderstandsgerät erhalten werden kann.

Der Komparator 13 vergleicht das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 12 mit dem Bezugswert und gibt in Reaktion auf das Vergleichsergebnis ein Signal "0" oder "1" aus. Das Ausgangssignal des Komparators 13 wird durch die Signalformschaltung 14 so geformt, daß ein Ausgangssignal von "0" oder "1", welches steile Anstiegs- und Abfallsflanken aufweist, der Ausgangsklemme 15 zugeführt wird, wie in Fig. 5e gezeigt.

Bei dem voranstehend geschilderten Aufbau wird die Differenz zwischen den Mittelpunktspannungen differentiell verstärkt, und wird die Änderung des Magnetfeldes, die von den jeweiligen Magnetowiderstandsgeräten festgestellt wird, im wesentlichen auf einen Pegel erhöht, der viermal so groß ist wie in dem Fall, in welchem ein einzelnes Magnetowiderstandsgerät verwendet wird. Die Anordnung, welche die Brückenschaltung verwendet, kann daher eine verläßliche Vorrichtung zur Umwandlung der Änderung des Magnetfeldes, die durch die Drehung des Drehteils aus magnetischem Material 2 hervorgerufen wird, in eine starke Änderung des Widerstands zur Verfügung stellen.

Daher ist es möglich, ein entsprechend hohes Signal am Ausgang des Differenzverstärkers 12 zu erhalten, wodurch man einen großen Toleranzbereich für das Signal in Bezug auf den Bezugspegel bei dem Vergleichsvorgang erhält, der von dem Komparator 13 durchgeführt wird, wodurch die Widerstandsfähigkeit gegenüber Störungen infolge externen Rauschens erhöht wird, und so sichergestellt wird, daß der Komparator ein verläßlicheres Ausgangssignal mit einem Pegel "0" oder "1" ausgeben kann.

Obwohl wie voranstehend geschildert eine Wheatstone- Brückenschaltung verwendet wird, die durch Riesen- Magnetowiderstandsgeräte gebildet wird, können auch andere Brückenschaltungen eingesetzt werden.

Bei der geschilderten Anordnung schaltet die Wheatstone- Brücke, welche durch Riesen-Magnetowiderstandsgeräte gebildet wird, die Anisotropie der Empfindlichkeit der Magnetfeldmeßebene der Riesen-Magnetowiderstandsgeräte aus. Die Riesen-Magnetowiderstandsgeräte reagieren nämlich nur auf den Relativwinkel der Magnetisierung benachbarter Schichten aus magnetischem Material. Dies verringert die Einschränkungen in Bezug auf die Montagegenauigkeit des Drehteils aus magnetischem Material in einer Richtung entlang seiner Drehachse. Daher wird es möglich, eine verläßliche Feststellung der Änderung des Magnetfelds durchzuführen, welche durch die Drehung des Drehteils aus magnetischem Material hervorgerufen wird. Darüber hinaus können, wie voranstehend geschildert, starke Änderungen des Widerstands der Riesen-Magnetowiderstandsgeräte erhalten werden. Daher kann man ein entsprechend hohes Signal am Ausgang des Differenzverstärkers erzielen, wodurch ein breiter Toleranzbereich für das Signal in Bezug auf den Bezugspegel bei dem Vergleichsvorgang erzielt wird, der von dem Komparator durchgeführt wird, wodurch die Beständigkeit gegen externes Rauschen erhöht wird, und daher sichergestellt wird, daß der Komparator ein verläßlicheres Ausgangssignal mit einem Pegel "0" oder "1" ausgeben kann.

Darüber hinaus sind die Riesen-Magnetowiderstandsgeräte nur auf ein Magnetfeld in der Ebene empfindlich. Anders als bei konventionellen Magnetowiderstandsgeräten ist es nicht erforderlich, ein für das Magnetfeld empfindliches Muster durch Ätzung herzustellen. Weiterhin ist es möglich, ein kleines und kostengünstigs Meßgerät zur Verfügung zu stellen, welches kleinere Vorsprünge und Ausnehmungen feststellen kann. Bei dem voranstehend geschilderten Ausführungsbeispiel sind Riesen-Magnetowiderstandsgeräte in sämtlichen vier Zweigen der Wheatstone-Brücke vorgesehen. Stattdessen kann auch ein Riesen-Magnetowiderstandsgerät in einem oder mehreren Zweigen angeordnet werden, um einen ähnlichen Effekt zu erreichen.

AUSFÜHRUNGSFORM 1

Bei der voranstehend geschilderten Anordnung wird die Wheatstone-Brückenschaltung, die durch Riesen- Magnetowiderstandsgeräte 10 gebildet wird, dazu verwendet, die Änderung des Magnetfeldes festzustellen, die durch die Drehung des Drehteils aus magnetischem Material 2 hervorgerufen wird. Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung werden die Abmessungen der Riesen- Magnetowiderstandsgeräte in der Richtung entlang der Drehachse erhöht, um so die Einschränkungen bezüglich der Montagegenauigkeit des Drehteils aus magnetischem Material in der Richtung entlang der Drehachse noch weiter auszuschalten.

Fig. 6 zeigt schematisch die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur werden gleiche Elemente und Abschnitte wie in Fig. 1 durch entsprechende Bezugszeichen bezeichnet.

Das Meßgerät weist auf: eine Drehwelle 1; ein Drehteil aus magnetischem Material 2, welches zumindest einen vorspringenden oder ausgenommenen Abschnitt aufweist, und welches dazu ausgebildet ist, sich synchron zur Drehung der Drehwelle 1 zu drehen; ein Riesen-Magnetowiderstandsgerät 30, welches an einem Ort angeordnet ist, der um eine vorbestimmte Entfernung von dem Drehteil aus magnetischem Material 2 entfernt ist; und einen Magneten 31 zum Anlegen eines Magnetfeldes an das Riesen-Magnetowiderstandsgerät 30, welches ein Magnetowiderstandsmuster 30a und eine Dünnfilmebene 30b (Magnetfeldmeßebene) aufweist.

Bei dieser Ausführungsform weist die Magnetfeldmeßebene 30b des Riesen-Magnetowiderstandsgeräts 30 Abmessungen auf, die in der Richtung entlang der Achse der Welle 1 des Drehteils aus magnetischem Material 2 vergrößert sind. Genauer gesagt sind die Abmessungen der Magnetfeldmeßebene 30b größer als die Dicke des Drehteils aus magnetischem Material 2 in der Richtung entlang der Achse der Drehwelle 1.

Auch die Abmessungen des Magneten 31 sind entsprechend zu jenen des Riesen-Magnetowiderstandsgeräts 30 vergrößert. Allerdings kann auch ein kleinerer Magnet verwendet werden, der ähnliche Abmessungen aufweist wie der Magnet 4, der bei der voranstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 geschilderten ersten Ausführungsform verwendet wurde, insoweit der Magnet das erforderliche Magnetfeld zur Verfügung stellen kann.

Bei dem voranstehend geschilderten Aufbau ändert sich das an die Magnetfeldmeßebene 30b des Riesen- Magnetowiderstandsgeräts 30 angelegte Magnetfeld in Reaktion auf die Drehung des Drehteils aus magnetischem Material 2, und ändert sich entsprechend der Widerstand des Magnetowiderstandsmusters 30a.

Daher stellt die vorliegende Ausführungsform nicht nur ähnliche Auswirkungen wie die voranstehend geschilderte Anordnung zur Verfügung, sondern erzielt den zusätzlichen Vorteil, nämlich daß die Einschränkungen bezüglich der Montagegenauigkeit der Teile in der Richtung entlang der Drehachse des Drehteils aus magnetischem Material abgemildert werden, infolge der vergrößerten Abmessungen der Magnetfeldmeßebene in Bezug auf die Dicke des Drehteils aus magnetischem Material. Dies führt zu einer weiteren Verbesserung bezüglich der Verläßlichkeit und Wiederholbarkeit des Ausgangssignals.

AUSFÜHRUNGSFORM 2

Fig. 7 zeigt schematisch die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur sind ähnliche Elemente und Abschnitte wie in Fig. 4 mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Zur Vereinfachung ist der in Fig. 4 dargestellte Magnet 4 in Fig. 7 weggelassen.

Bei der voranstehend geschilderten Anordnung weisen sämtliche vier Zweige der Wheatstone-Brücke ein Riesen- Magnetowiderstandsgerät auf. Stattdessen wird bei der vorliegenden, zweiten Ausführungsform die Brückenschaltung durch eine Kombination aus Riesen-Magnetowiderstandsgeräten und Festwiderständen gebildet.

Wie nämlich in Fig. 7 dargestellt ist, ist ein Paar aus gegenüberliegenden Zweigen 10A und 10D der Brückenschaltung mit Riesen-Magnetowiderstandsgeräten auf einem Substrat 20 versehen, wogegen das andere Paar aus gegenüberliegenden Zweigen 10B und 10C (nicht gezeigt) mit Festwiderständen versehen ist, welche denselben Widerstandswert aufweisen wie die Riesen-Magnetowiderstandsgeräte.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8 der Betriebsablauf geschildert.

Wenn sich das Drehteil aus magnetischem Material 2 dreht, wird ein Magnetfeld, das sich in Reaktion auf die vorstehenden und ausgenommenen Abschnitte des Drehteils aus magnetischem Material 2 gemäß Fig. 8a ändert, in gleicher Weise an beide Riesen-Magnetowiderstandselemente 10A und 10D angelegt, welche die Wheatstone-Brückenschaltung 11 bilden. Dies führt dazu, daß sich das an die Magnetfeldmeßebene der Magnetowiderstandsgeräte 10A und 10D angelegte Magnetfeld in Reaktion auf die vorspringenden und ausgenommenen Abschnitte des Drehteils aus magnetischem Material 2 ändert, wie in Fig. 8b gezeigt ist. Die Stärke der Änderung des Magnetfelds wird daher zweimal so groß wie jene, die von einem einzelnen Riesen-Magnetowiderstandsgerät gemessen werden kann, und der Widerstand jedes Magnetowiderstandsgerätes ändert sich in Reaktion auf diese Änderung des Magnetfelds. Dies führt dazu, daß sich die Mittelpunktspannungen an den Schaltungsknoten 18 und 19 der Wheatstone-Brücke auf die in Fig. 8c gezeigte Art und Weise ändern. In diesem Fall treten, wie in Fig. 8c gezeigt ist, Maximal- und Minimalspannungen an den Schaltungsknoten 18 und 19 an Punkten auf, die aneinander gegenüberliegen.

Die Differenz zwischen den Mittelpunktspannungen wird durch den Differenzverstärker 12 verstärkt. Wie aus Fig. 8d hervorgeht, gibt daher der Differenzverstärker 12 ein Signal aus, welches den vorspringenden und ausgenommenen Abschnitten des Drehteils aus magnetischem Material 2 entspricht, die in Fig. 8a gezeigt sind. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 12 ist im wesentlichen zweimal größer als jenes, welches von einem einzelnen Riesen- Magnetowiderstandsgerät erhalten wird.

In dem Komparator 13 wird das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 12 mit dem Bezugswert verglichen, und wird ein Signal auf dem Pegel "0" oder "1" entsprechend dem Ergebnis des Vergleiches ausgegeben. Das Ausgangssignal des Komparators 13 wird durch die Signalformschaltung 14 geformt, so daß ein Ausgangssignal "0" oder "1", welches steile Anstiegs- und Abfallflanken aufweist, über die Ausgangsklemme 15 zur Verfügung gestellt wird, wie in Fig. 8e gezeigt ist.

Hierbei wird die Differenz zwischen den Mittelpunktspannungen durch einen Differenzverstärker verstärkt, und wird die Änderung des Magnetfeldes, die von den jeweiligen Magnetowiderstandsgeräten gemessen wird, in der Auswirkung auf einen Pegel erhöht, der zweimal so groß ist wie jener, der durch ein einzelnes Magnetowiderstandsgerät erhalten werden kann. Die Anordnung mit einer Brückenschaltung kann daher eine verläßliche Vorrichtung zur Umwandlung der Änderung des Magnetfeldes, hervorgerufen durch die Drehung des Drehteils aus magnetischem Material 2, in eine erhebliche Änderung des Widerstands zur Verfügung stellen.

Es ist daher möglich, ein entsprechend starkes Signal am Ausgang des Differenzverstärkers 12 zu erhalten, was zu einem breiten Verträglichkeitsbereich des Signals in Bezug auf den Bezugspegel beim Vergleichsvorgang führt, der von dem Komparator 13 durchgeführt wird, wodurch das Widerstandsvermögen in Bezug auf externes Rauschen erhöht wird, und daher sichergestellt wird, daß der Komparator ein verläßlicheres Ausgangssignal mit einem Pegel "0" oder "1" ausgeben kann.

Zwar wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine Wheatstone-Brückenschaltung verwendet, welche Riesen- Magnetowiderstandsgeräte eingesetzt, jedoch lassen sich auch andere Brückenschaltungen verwenden.

Zwar führt bei der vorliegenden Ausführungsform die Verringerung der Anzahl an Riesen-Magnetowiderstandsgeräten zu einer entsprechenden Verringerung des endgültigen Ausgangssignalpegels führt. Jedoch führt die Verringerung der Anzahl an Riesen-Magnetowiderstandsgeräten zu einer Kostenersparnis.

AUSFÜHRUNGSFORM 3

Fig. 9 zeigt schematisch die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur werden gleiche oder entsprechende Elemente und Abschnitte wie in Fig. 4 durch gleiche oder entsprechende Bezugszeichen bezeichnet. Auch in diesem Fall ist zur Vereinfachung der in Fig. 4 dargestellte Magnet 4 nicht in Fig. 7 dargestellt.

Bei der voranstehend geschilderten zweiten Ausführungsform ist ein Paar aus gegenüberliegenden Zweigen 10A und 10D der Wheatstone-Brückenschaltung mit Riesen- Magnetowiderstandsgeräten versehen, und ist das andere Paar aus gegenüberliegenden Zweigen 10B und 10C mit Festwiderständen versehen, welche denselben Widerstandswert aufweisen wie die Riesen-Magnetowiderstandsgeräte. Im Gegensatz hierzu ist bei der dritten Ausführungsform ein Paar von Zweigen auf einer Seite mit Riesen- Magnetowiderstandsgeräten versehen, und sind die anderen Zweige auf der anderen Seite mit Festwiderständen versehen.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, weist daher ein Paar von Zweigen 10A und 10B Riesen-Magnetowiderstandsgeräte auf einem Substrat 20 auf, und weist das andere Paar an Zweigen 10B und 10D (nicht gezeigt) Festwiderstände auf, welche denselben Widerstandswert haben wie die Riesen- Magnetowiderstandsgeräte.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 10 der Betriebsablauf geschildert.

Wenn sich das Drehteil aus magnetischem Material 2 dreht, wird ein Magnetfeld, das sich gemäß Figut 10A in Reaktion auf die vorspringenden und ausgenommenen Abschnitte des Drehteils aus magnetischem Material 2 ändert, an die Riesen- Magnetowiderstandsgeräte 10A und 10B angelegt, welche die Wheatstone-Brückenschaltung 11 bilden. Dies führt dazu, daß sich gemäß Fig. 10b das Magnetfeld, welches an die Magnetfeldmeßebene der Magnetowiderstandsgeräte 10A und 10B angelegt wird, in Reaktion auf die vorspringenden und ausgenommenen Abschnitte des Drehteils aus magnetischem Material 2 ändert, wobei das Magnetfeld in der Phase entgegengesetzte Auswirkungen auf die Magnetowiderstandsgeräte 10A und 10B hat. Die Stärke der Änderung des Magnetfeldes wird daher im Ergebnis zweimal so groß wie jene, die von einem einzelnen Riesen- Magnetowiderstandsgerät gemessen werden kann, und der Widerstand jedes Magnetowiderstandsgerätes ändert sich in Reaktion auf diese Änderung des Magnetfeldes. Daher ändern sich die Mittelpunktspannungen an den Knoten 18 und 19 der Wheatstone-Brücke auf die in Fig. 10c gezeigte Art und Weise.

Die Widerstandswerte der Festwiderstände 10C und 10D der Wheatstone-Brückenschaltung sind so gewählt, daß die Änderung der Spannung an dem Schaltungsknoten 18 die Hälfte der Änderung der Spannung an dem Schaltungsknotenpunkt 19 beträgt.

Die Differenz zwischen den Mittelpunktspannungen wird von dem Differenzverstärker 12 verstärkt. Daher gibt der Differenzverstärker 12 ein Signal aus, welches den vorstehenden und ausgenommenen Abschnitten des Drehteils aus magnetischem Material 2 von Fig. 10a entspricht. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 12 ist im wesentlichen zweimal so groß wie jenes, welches von einem einzelnen Riesen-Magnetowiderstandsgerät erhalten wird.

In dem Komparator 13 wird das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 12 mit dem Bezugssignal verglichen, und ein Signal "0" oder "1" entsprechend dem Ergebnis der Vergleiches ausgegeben. Das Ausgangssignal der Komparators 13 wird durch die Signalformschaltung 14 so geformt, daß wie in Fig. 10d gezeigt über die Ausgangsklemme 15 ein Ausgangssignal "0" oder "1" ausgegeben wird, welches steile Anstiegs- und Abfallflanken aufweist.

Bei der voranstehend geschilderten Anordnung wird die Differenz zwischen dem Mittelpunktspannungen differentiell verstärkt, und wird die Änderung des Magnetfeldes, welche von dem jeweiligen Magnetowiderstandsgerät erfaßt wird, in der Auswirkung so vergrößert, daß sie das doppelte der Änderung beträgt im Vergleich zu jener Änderung, die von einem einzelnen Magnetowiderstandsgerät erhalten werden kann. Die Anordnung unter Verwendung der Brückenschaltung kann daher eine verläßliche Vorrichtung zum Umwandeln der Änderung des magnetischen Feldes, die durch die Drehung des Drehteils aus magnetischem Material 2 hervorgerufen wird, in eine starke Änderung des Widerstandswertes zur Verfügung stellen.

Daher ist es möglich, ein entsprechend starkes Signal am Ausgang des Differenzverstärkers 12 zu erhalten, wodurch ein großer Toleranzbereich für das Signal in Relation zum Bezugspegel bei dem Vergleichsvorgang erzielt wird, der von dem Komparator 13 durchgeführt wird, wodurch das Widerstandsvermögen in Bezug auf externes Rauschen erhöht wird und so sichergestellt wird, daß der Komparator ein verläßlicheres Ausgangssignal mit dem Pegel "0" oder "1" ausgeben kann.

Obwohl bei dieser Ausführungsform die Wheatstone- Brückenschaltung mit Riesen-Magnetowiderstandsgeräten verwendet wird, lassen sich auch andere Brückenschaltungen einsetzen.

Wie voranstehend erwähnt kann die dritte Ausführungsform ähnliche Effekte wie die zweite Ausführungsform zur Verfügung stellen.

AUSFÜHRUNGSFORM 4

Fig. 11 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur sind gleiche oder entsprechende Elemente und Abschnitte wie in Fig. 1 durch gleiche oder entsprechende Bezugszeichen bezeichnet.

Das Meßgerät weist auf: eine Drehwelle 1; einen Magneten 40, der als Magnetfelderzeugungsvorrichtung dient, die zumindest einen Magnetpol aufweist; ein Drehteil aus magnetischem Material 41, welches als Magnetfeldänderungsvorrichtung dient, die mit dem voranstehend erwähnten Magneten 40 versehen ist, wobei das Drehteil aus magnetischem Material 41 dazu ausgebildet ist, synchron zur Drehung der Drehwelle 1 gedreht zu werden; und ein Riesen-Magnetowiderstandsgerät 10, welches an einem Ort angeordnet ist, der um eine vorbestimmte Entfernung von dem Drehteil aus magnetischem Material 41 entfernt angeordnet ist.

Wenn sich das Drehteil aus magnetischem Material 41 dreht, ändert sich das Magnetfeld, welches von einem Magnetpol des auf dem Drehteil 41 vorgesehenen Magneten 40 an die Magnetfeldmeßebene 10b des Riesen-Magnetowiderstandsgerätes 10 angelegt wird, und daher ändert sich entsprechend der Widerstand des Magnetowiderstandsmusters 10a.

Fig. 12 zeigt schematisch als Blockschaltbild die Konstruktion eines Meßgeräts, welches das Riesen- Magnetowiderstandsgerät verwendet, welches voranstehend geschildert wurde.

Das Meßgerät weist auf: eine Wheatstone-Brückenschaltung 11 mit einem Riesen-Magnetowiderstandsgerät, welches an einem Ort um eine vorbestimmte Entfernung beabstandet von dem Drehteil aus magnetischem Material 41 angeordnet ist, so daß es ein Magnetfeld empfangen kann, welches von einem Magneten 40 ausgeht, der auf dem Drehteil aus magnetischem Material 41 angeordnet ist; einen Differenzverstärker 12 zur Verstärkung des Ausgangssignals der Wheatstone-Brückenschaltung 11; einen Komparator 13 zum Vergleichen des Ausgangssignals des Differenzverstärkers 12 mit einem Bezugswert, und zur Ausgabe eines Signals "0" oder eines Signals "1" abhängig vom Vergleichsergebnis; und eine Signalformschaltung 14 zum Formen der Signalform des Ausgangssignals des Komparators 13, und zum Liefern eines Signals "0" oder "1", welches steile Anstiegs- und Abfallflanken aufweist, an die Ausgangsklemme 15.

Die in dem Blockschaltbild von Fig. 12 dargestellte Schaltung kann auf verschiedene Arten und Weisen verwirklicht werden. Beispielsweise kann die in Fig. 3 dargestellte Schaltung auch im vorliegenden Fall für diesen Zweck eingesetzt werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 13 wird der Betrieb einer Wheatstone-Brückenschaltung wie in Fig. 3 gezeigt beschrieben, welche Riesen-Magnetowiderstandsgeräte 10 aufweist, die an einem Ort um eine vorbestimmte Entfernung beabstandet von dem Drehteil aus magnetischem Material 41 angeordnet sind, welches mit einem Magneten 40 versehen ist.

Wenn sich das Drehteil aus magnetischem Material 41 dreht, ändert sich das Magnetfeld, welches von einem Magnetpol (Fig. 13a) des Magneten 40, der auf dem Teil 41 vorgesehen ist, an die Magnetfeldmeßebene 10b der Riesen- Magnetowiderstandsgeräte 10 (10A, 10B, 10C, 10D) angelegt wird, und daher ändert sich entsprechend der Widerstand dieser Riesen-Magnetowiderstandsgeräte. Dies führt dazu, daß sich auch die Spannungen an den Schaltungsknoten 18 und 19 in Reaktion auf die voranstehend geschilderte Änderung des Magnetfeldes ändern. Die Differenz zwischen den Spannungen an den Schaltungsknoten 18 und 19 wird von dem Differenzverstärker 12 verstärkt. Daher gibt der Differenzverstärker 12 ein Signal aus, welches dem Ort des Magnetpols (beim vorliegenden Beispiel: des Nordpols) des Magneten 40 entspricht, der auf dem Drehteil aus magnetischem Material 41 angeordnet ist, wie in Fig. 13b gezeigt ist.

Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 12 wird dem Komparator 13 zugeführt, und mit dem Bezugswert verglichen. Der Komparator 13 gibt ein Signal "0" oder "1" entsprechend dem Vergleichsergebnis aus. Das Ausgangssignal des Komparators 13 wird von der Signalformschaltung 14 so geformt, daß wie in Fig. 13c gezeigt über die Ausgangsklemme 15 ein Ausgangssignal ausgegeben wird, welches steile Anstiegs- und Abfallflanken aufweist, und den Pegel "0" oder "1" entsprechend dem Relativort des Magnetpols des Magneten 40 aufweist.

Wie voranstehend geschildert sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Riesen-Magnetowiderstandselemente dazu ausgebildet, die Änderung des Magnetfeldes zu erfassen, welches von dem Magnetpol des Magneten angelegt wird, der auf dem Drehteil aus magnetischem Material vorgesehen ist. Sobald die elektrische Stromversorgung eingeschaltet wird, kann daher das Meßgerät mit der Ausgabe eines korrekten Signals beginnen, welches exakt dem Ort des Magnetpols des Magneten entspricht, der auf dem Drehteil aus magnetischem Material angeordnet ist.

Da bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung die Wheatstone-Brücke mit Riesen-Magnetowiderstandsgeräten gebildet wird, weist die Magnetfeldmeßebene keine Anisotropie der Empfindlichkeit auf. Dies verringert die Einschränkungen bezüglich der Montagegenauigkeit des Drehteils aus magnetischem Material in der Richtung entlang seiner Drehachse. Daher wird es möglich, eine verläßliche Messung der Änderung des Magnetfeldes durchzuführen, welche durch die Drehung des Drehteils aus magnetischem Material hervorgerufen wird.

Weiterhin können bei der vorliegenden Ausführungsform, wie voranstehend geschildert, starke Änderungen des Widerstands der Riesen-Magnetowiderstandsgeräte erzielt werden. Daher erhält man ein entsprechend starkes Signal am Ausgang des Differenzverstärkers, was zu einem großen Toleranzbereich für das Signal im Verhältnis zum Bezugspegel bei dem Vergleichsvorgang führt, der von dem Komparator durchgeführt wird, wodurch das Widerstandsvermögen gegenüber externem Rauschen erhöht und so sichergestellt wird, daß der Komparator ein verläßlicheres Ausgangssignal mit einem Pegel "0" oder "1" ausgeben kann.

Das Meßgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung kann ein endgültiges Ausgangssignal zur Verfügung stellen, welches einen Pegel "0" oder "1" aufweist, welcher exakt dem Ort des Magnetpols des Magneten entspricht, der auf dem Drehteil aus magnetischem Material vorgesehen ist. Wie voranstehend erwähnt ist der Pegel des von der Wheatstone- Brückenschaltung ausgegebenen Signals hoch, verglichen mit einer konventionellen Vorrichtung. Dies ermöglicht es, ein verläßliches Ausgangssignal entsprechend dem Ort des Magnetpols unabhängig von externem Rauschen zu erhalten.

Weiterhin sind die Riesen-Magnetowiderstandsgeräte nur auf ein Magnetfeld in derselben Ebene empfindlich. Anders als bei konventionellen Magnetowiderstandsgeräten ist es nicht erforderlich, durch Ätzung ein auf ein Magnetfeld empfindliches Muster zu erzeugen. Weiterhin kann ein Meßgerät verwirklicht werden, welches bei geringerem Kostenaufwand kleinere Abmessungen aufweist.

AUSFÜHRUNGSFORM 5

Bei der voranstehend geschilderten vierten Ausführungsform wird die Änderung des Magnetfeldes, das von einem oder mehreren Magnetpolen des auf dem Drehteil aus magnetischem Material vorgesehenen Magneten erzeugt wird, durch Riesen- Magnetowiderstandsgeräte festgestellt. Im Gegensatz hierzu wird bei der vorliegenden fünften Ausführungsform das Drehteil aus magnetischem Material selbst mit einem Magneten versehen, so daß das Drehteil Magnetpole zur Erzeugung eines erforderlichen Magnetfeldes aufweist.

Fig. 14 zeigt schematisch die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur sind gleiche Elemente und Abschnitte wie in Fig. 1 durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.

Das Meßgerät weist auf: eine Drehwelle 1; ein Drehteil aus magnetischem Material 2, welches als Magnetfeldänderungsvorrichtung dient, die aus einem Magneten besteht, wobei das Drehteil aus magnetischem Material 42 dazu ausgebildet ist, sich synchron zur Drehung der Drehwelle 1 zu drehen; sowie Riesen-Magnetowiderstandsgeräte 10, die an einem Ort angeordnet sind, der um eine vorbestimmte Entfernung von dem Drehteil aus magnetischem Material 42 beabstandet ist.

Wenn sich das Drehteil aus magnetischem Material 42 dreht, ändert sich das Magnetfeld, welches von Magnetpolen des Magneten an die Magnetfeldmeßebene 10b der Riesen- Magnetowiderstandsgeräte 10 angelegt wird, und daher ändert sich entsprechend der Widerstand des Magnetowiderstandsmusters 10a.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 15 der Betriebsablauf einer Wheatstone-Brückenschaltung, beispielsweise wie in Fig. 3 gezeigt, beschrieben, welche Riesen-Magnetowiderstandsgeräte 10 aufweist, die an einem Ort angeordnet sind, der um eine vorbestimmte Entfernung von dem Drehteil aus magnetischem Material 42 beabstandet ist, welches aus dem Magneten besteht.

Wenn sich das Drehteil aus magnetischem Material 42 dreht, ändert sich das Magnetfeld, welches von den Magnetpolen (Fig. 15a) des Magneten, welcher das Teil 42 bildet, an die Magnetfeldmeßebene der Riesen-Magnetowiderstandsgeräte 10 angelegt wird (10A, 10B, 10C, 10D), und daher ändert sich entsprechend der Widerstand dieser Riesen- Magnetowiderstandsgeräte. Dies führt dazu, daß sich auch die Spannungen an den Schaltungsknoten 18 und 19 in Reaktion auf diese Änderung des Magnetfeldes ändern. Die Differenz zwischen den Spannungen an den Schaltungsknoten 18 und 19 werden durch den Differenzverstärker 12 verstärkt. Daher gibt der Differenzverstärker 12 ein Signal aus, welches den Magnetpolen des Magneten entspricht, der das Drehteil aus magnetischem Material 42 bildet, wie in Fig. 15b gezeigt ist.

Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 12 wird an den Komparator 13 angelegt, und wird mit dem Bezugswert verglichen. Der Komparator 13 gibt ein Signal "0" oder "1" entsprechend dem Vergleichsergebnis aus. Das Ausgangssignal des Komparators 13 wird durch die Signalformschaltung 14 geformt, so daß ein Ausgangssignal, welches steile Anstiegs- und Abfallflanke aufweist, und welches auf dem Pegel "0" oder "1" liegt, in Reaktion auf die Bewegung der Magnetpole des Magneten, welcher das Drehteil aus magnetischem Material 42 bildet, über die Ausgangsklemme 15 zur Verfügung gestellt wird, wie in Fig. 15c gezeigt ist.

Da bei der vorliegenden Ausführungsform wie voranstehend geschildert die Riesen-Magnetowiderstandselemente die Änderung des Magnetfeldes feststellen, welches von den Magnetpolen des das Drehteil aus magnetischem Material bildenden Magneten angelegt wird, kann das Meßgerät in dem Moment, in welchem die elektrische Stromversorgung eingeschaltet wird, mit der Ausgabe eines korrekten Signals beginnen, welches der Bewegung der Magnetpole des Magneten entspricht, der das Drehteil aus magnetischem Material bildet.

Weiterhin kann bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung das Magnetfeld von den Magnetpolen des Magneten, der das Drehteil aus magnetischem Material bildet, erfaßt oder gemessen werden, ohne leicht durch externes Rauschen gestört zu werden, und daher ist es möglich, einen verläßlichen Betrieb zu erzielen, so daß man ein Signal erhält, welches exakt der Bewegung der Magnetpole entspricht.

Weiterhin tauchen bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung, wenn sich das Drehteil aus magnetischem Material dreht, die Nord- und Südpole von Magneten, welche das Drehteil aus magnetischem Material bilden, abwechselnd an dem Ort auf, welcher der Magnetfeldmeßebene des Riesen- Magnetowiderstandsgerätes gegenüberliegt, so daß daher die Magnetflußrichtung, die von der Magnetfeldmeßebene der Riesen-Magnetowiderstandsgeräte gemessen wird, periodisch umgedreht wird. Dies ermöglicht es dem Differenzverstärker, ein Signal mit vergrößerter Amplitude auszugeben. Weiterhin ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Herstellungsschritt der Befestigung eines Magneten an dem Drehteil aus magnetischem Material nicht mehr erforderlich.

AUSFÜHRUNGSFORM 6

Bei der vierten und fünften Ausführungsform, die voranstehend beschrieben wurden, wird die Wheatstone-Brückenschaltung, welche mit Riesen-Magnetowiderstandsgeräten 10 aufgebaut ist, zur Feststellung der Änderung des Magnetfeldes verwendet, welche durch die Drehung des Drehteils aus magnetischem Material 41 hervorgerufen wird, das einen Magneten aufweist, oder durch die Drehung des Drehteils aus magnetischem Material 42, welches selbst als Magnet ausgebildet ist. Wenn allerdings das Drehteil aus magnetischem Material gegenüber der korrekten Position in der Richtung entlang der Drehachse verschoben ist, so nimmt der Ausgangssignalpegel ab, und wird die Meßgenauigkeit verringert. Angesichts dieser Umstände werden bei der sechsten Ausführungsform die Abmessungen der Riesen-Magnetowiderstandsgeräte in der Richtung entlang der Drehachse vergrößert, um so die Einschränkungen bezüglich der Montagegenauigkeit des Drehteils aus magnetischem Material in der Richtung entlang seiner Drehachse weiter zu verringern.

Fig. 16 zeigt schematisch die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur werden gleiche Elemente und Abschnitte wie in Fig. 6 oder 11 durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.

Das Meßgerät weist auf: eine Drehwelle 1; einen Magneten 40, welcher zumindest einen Magnetpol hat; ein Drehteil aus magnetischem Material 41, welches mit dem voranstehend geschilderten Magneten 40 versehen ist, wobei das Drehteil aus magnetischem Material 41 dazu ausgebildet ist, sich synchron zur Drehung der Drehwelle 1 zu drehen; sowie Riesen- Magnetowiderstandsgeräte 30, die um eine vorbestimmte Entfernung von dem Drehteil aus magnetischem Material 41 beabstandet angeordnet sind.

Bei der voranstehend geschilderten Konstruktion sind die Abmessungen der Magnetfeldmeßebene 30b der Riesen- Magnetowiderstandsgeräte 30 auf einen großen Wert in der Richtung entlang der Drehachse 1 des Drehteils aus magnetischem Material 41 eingestellt. Genauer gesagt sind die Abmessungen der Magnetfeldmeßebene 30b vorzugsweise größer als die Dicke des Drehteils aus magnetischem Material 14 in der Richtung entlang der Achse der Drehwelle 1.

Wenn sich das Drehteil aus magnetischem Material 41 dreht, ändert sich das Magnetfeld, welches von einem Magnetpol eines Magneten 40, der auf dem Teil 41 angebracht ist, an die Magnetfeldmeßebene 30b der Riesen-Magnetowiderstandsgeräte 30 angelegt wird, und daher ändert sich entsprechend der Widerstand des Magnetowiderstandsmusters 30a.

Daher sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Abmessungen der Magnetfeldmeßebene auf einen Wert erhöht, der größer ist als die Dicke des Drehteils aus magnetischem Material in der Richtung entlang der Drehachse, um so die Beschränkungen bezüglich der Montagegenauigkeit der Teile in der Richtung entlang der Drehachse des Drehteils aus magnetischem Material abzumildern. Die voranstehend geschilderte Anordnung verringert daher die Auswirkungen von Montagefehlern in der Richtung entlang der Drehachse auf die Leistung. Dies ermöglicht es, auf einfache Weise ein verläßliches Signal zu erhalten.

Daher können bei der vorliegenden Ausführungsform die Riesen- Magnetowiderstandsgeräte exakt die Änderung des Magnetfeldes erfassen, welche durch die Drehung des Drehteils aus magnetischem Material hervorgerufen wird, das mit dem Magneten versehen ist, der zumindest einen Magnetpol aufweist, wodurch ein Signal erzeugt wird, welches exakt dem Magnetpol des Drehteils aus magnetischem Material entspricht. Weiterhin ermöglicht es die voranstehend geschilderte Anordnung, einen Meßvorgang zu dem Moment zu beginnen, in welchem die elektrische Stromversorgung eingeschaltet wird.

AUSFÜHRUNGSFORM 7

Die Fig. 17 bis 20 zeigen eine siebte Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Erfindung bei einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung eingesetzt wird. Fig. 17 zeigt schematisch den Aufbau des gesamten Systems bei dieser Ausführungsform. Fig. 18 ist eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Relativpositionen des Hauptteils eines Meßgerätes und eines Drehteils aus magnetischem Material. Fig. 19 ist eine Perspektivansicht des Hauptteils des Meßgerätes, und Fig. 20 zeigt dessen Innenaufbau. Wie aus diesen Figuren hervorgeht, ist das Hauptteil des Meßgerätes 50 an einem Ort angeordnet, der neben der Brennkraftmaschine 60 liegt. Ein Drehteil aus magnetischem Material 52, welches als eine Signalplatte dient, ist auf einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine 60 angeordnet, die als Drehwelle 51 dient, so daß sich das Drehteil aus magnetischem Material 52 synchron zur Drehwelle 51 drehen kann, wobei das Drehteil aus magnetischem Material 52 zumindest einen vorspringenden oder ausgenommenen Abschnitt aufweist, wie bei dem voranstehend geschilderten Drehteil aus magnetischem Material 2.

Eine Steuereinheit 61 ist an eine Schaltungseinheit des Hauptteils des Meßgeräts 50 angeschlossen. Die Steuereinheit 61 ist weiterhin mit einem Drosselventil verbunden, welches im Ansaugrohr 62 der Brennkraftmaschine 60 angeordnet ist.

Das Hauptteil des Meßgeräts 50 ist nahe der Brennkraftmaschine 60 auf solche Weise angeordnet, daß die Magnetfeldmeßebene der Riesen-Magnetowiderstandsgeräte des Hauptteils des Meßgerätes 50 dem Drehteil aus magnetischem Material 52 gegenüberliegt.

Wie aus Fig. 19 hervorgeht, weist das Hauptteil des Meßgerätes 50 auf: ein Gehäuse 53, welches aus Kunstharz oder einem nichtmagnetischen Material besteht; ein Befestigungsteil 54; und Eingangs-/Ausgangs-Leitungsklemmen 55, beispielsweise eine Stromversorgungsklemme, eine Masseklemme, und eine Ausgangsklemme, die vom Bodenabschnitt des Gehäuses 53 ausgehen.

Wie in Fig. 20 gezeigt ist, befindet sich innerhalb des Gehäuses 53 ein Substrat 56, auf welchem eine Schaltung angeordnet ist wie beispielsweise jene, die voranstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 geschildert wurde. Weiterhin sind auf dem Substrat 56 Riesen-Magnetowiderstandsgeräte 57 und ein Magnet 58 vorgesehen, die beispielsweise dem voranstehend geschilderten Magnetowiderstandsgerät 10 bzw. dem voranstehend beschriebenen Magneten 4 entsprechen.

Nachstehend wird der Betriebsablauf erläutert.

Wenn die Brennkraftmaschine 60 angelassen wird, und daher das Drehteil aus magnetischem Material 52 sich synchron zur Drehung der Drehwelle 51 zu drehen beginnt, ändert sich das Magnetfeld, welches an die Magnetfeldmeßebene der Riesen- Magnetowiderstandsgeräte 57 des Hauptteils des Meßgeräts 50 angelegt wird, in Reaktion auf die vorstehenden und ausgenommenen Abschnitte, und tritt eine entsprechende Änderung bei dem Widerstand der Riesen- Magnetowiderstandsgeräte 57 auf. Dies führt dazu, daß sich die Differenzspannung zwischen den Mittelpunktspannungen einer Wheatstone-Brückenschaltung entsprechend ändert, welche die Riesen-Magnetowiderstandsgeräte 57 enthält. Die Differenzspannung wird von einem Differenzverstärker verstärkt, und das Ausgangssignal des Differenzverstärkers wird einem Komparator zugeführt, der wiederum das Ausgangssignal des Differenzverstärkers mit einer Bezugsspannung vergleicht, und in Reaktion auf das Ergebnis des Vergleiches ein Signal "0" oder "1" ausgibt. Das Ausgangssignal des Komparators wird dann von einer Signalformschaltung geformt. Das sich ergebende Signal mit dem Pegel "0" oder "1" wird der Steuereinheit 61 zugeführt.

Aus diesem Signal kann die Steuereinheit 61 die Information in Bezug auf den Drehwinkel und die Umdrehungsgeschwindigkeit oder Drehzahl der Kurbelwelle und der Nockenwelle für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine 60 erhalten.

Auf der Grundlage des Ausgangssignals des Meßgerätes, welches entweder den Pegel "0" oder den Pegel "1" aufweist, und auf der Grundlage der Information in Bezug auf das Öffnungsverhältnis des Drosselventils 63 erzeugt die Steuereinheit 61 Steuersignale, durch welche der Zündzeitpunkt von Zündkerzen (nicht gezeigt) und der Einspritzzeitpunkt von Kraftstoffeinspritzventilen gesteuert oder geregelt werden.

Obwohl bei dem voranstehend geschilderten speziellen Beispiel das Hauptteil des Meßgerätes 50 Eingangs-/Ausgangsklemmen 55 in Form von Leitungen aufweist, kann auch ein Verbinder 59 verwendet werden, wie er in Fig. 21 gezeigt ist, welcher abnehmbar an dem Gehäuse 53 angebracht werden kann.

In diesem Fall sind die Anschlußklemmen 55 in dem Verbinder 59 vorgesehen, so daß dann, wenn der Verbinder 59 in das Gehäuse 53 eingesetzt wird, die Anschlußklemmen 55 in Kontakt mit der auf dem Substrat 56 angeordneten Schaltung kommen. Dieser Verbinder 59 ermöglicht es, das Meßgerät mit einem einfachen Mechanismus handzuhaben, und ermöglicht es darüber hinaus, das Meßgerät einfach auf einer Brennkraftmaschine anzubringen.

Wie voranstehend geschildert, stellt die vorliegende Ausführungsform ein Meßgerät mit kleinen Abmessungen und hoher Genauigkeit zur Verfügung, welches genau den Drehwinkel (die Drehzahl) der Kurbelwelle oder der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine feststellen kann. Dies ermöglicht eine exakte Steuerung oder Regelung der Brennkraftmaschine. Darüber hinaus kann das Meßgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform einfach auf sehr verläßliche Weise an einer Brennkraftmaschine angebracht werden, ohne daß ein großer Raum für die Anbringung erforderlich ist.

AUSFÜHRUNGSFORM 8

Die Fig. 22 und 23 zeigen eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher die Erfindung ebenfalls bei einer Brennkraftmaschine mit innerer. Verbrennung eingesetzt wird. Fig. 22 ist eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Relativpositionen des Hauptteils eines Meßgerätes und eines Drehteils aus magnetischem Material. Fig. 23 zeigt den inneren Aufbau des Meßgerätes.

In den Fig. 22 und 23 werden entsprechende Elemente und Teile wie in Fig. 18 oder 20 durch entsprechende Bezugszeichen bezeichnet, und werden hier insoweit nicht erneut beschrieben. Der Aufbau des Gesamtsystems und der Aufbau des Hauptteils des Meßgerätes sind ähnlich wie in Fig. 17 bzw. 19.

Ein Drehteil aus magnetischem Material 52A, welches als Signalplatte dient, ist auf einer Kurbelwelle oder Nockenwelle des Motors (Brennkraftmaschine) 60 angeordnet, die als Drehwelle 51 dient, so daß sich das Drehteil aus magnetischem Material 52A synchron zur Drehwelle 51 drehen kann, wobei das Drehteil aus magnetischem Material 52A einen ähnlichen Aufbau aufweist wie das voranstehend geschilderte Drehteil aus magnetischem Material 42. Wie bei dem Drehteil aus magnetischem Material 42 weist auch das Drehteil aus magnetischem Material 52A Magneten auf, die durch Magnetisierung hergestellt wurden, so daß das Drehteil aus magnetischem Material 52A die gewünschten Magnetpole aufweist.

Das Hauptteil des Meßgerätes 50 ist nahe der Brennkraftmaschine 60 angeordnet (vergleiche Fig. 17), und zwar auf solche Weise, daß die Magnetfeldmeßebene der Riesen- Magnetowiderstandsgeräte des Hauptteils des Meßgerätes 50 dem Drehteil aus magnetischem Material 52A gegenüberliegt.

Das Hauptteil des Meßgerätes 50 umfaßt: ein aus Kunstharz oder einem unmagnetischen Material bestehendes Gehäuse 53; ein Befestigungsteil 54; und Eingangs-/Ausgangsleitungsklemmen 55, beispielsweise eine Stromversorgungsklemme, eine Masseklemme und eine Ausgangsklemme, die von dem Bodenabschnitt des Gehäuses 53 aus ausgehen (vergleiche Fig. 19).

Innerhalb des Gehäuses 53 befindet sich ein Substrat 56, auf welchem eine Schaltung angeordnet ist, etwa jene, die voranstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert wurde. Weiterhin sind auf dem Substrat 56 Riesen- Magnetowiderstandsgeräte 57 vorgesehen, beispielsweise entsprechend den voranstehend geschilderten Riesen- Magnetowiderstandsgeräten 10.

Nachstehend wird der Betriebsablauf erläutert.

Wenn die Brennkraftmaschine 60 angelassen wird, und daher sich das Drehteil aus magnetischem Material 52A synchron zur Drehung der Drehwelle 51 zu drehen beginnt, ändert sich das Magnetfeld, welches an die Magnetfeldmeßebene der Riesen- Magnetowiderstandsgeräte 57 des Hauptteils des Meßgerätes 50 angelegt wird, in Reaktion auf die vorstehenden und ausgenommenen Abschnitte, und tritt eine entsprechende Änderung des Widerstands der Riesen-Magnetowiderstandsgeräte 57 auf. Dies führt dazu, daß sich die Differenzspannung zwischen den Mittelpunktspannungen einer Wheatstone- Brückenschaltung entsprechend ändert, welche die Riesen- Magnetowiderstandsgeräte 57 enthält. Die Differenzspannung wird von einem Differenzverstärker verstärkt, und das Ausgangssignal des Differenzverstärkers wird einem Komparator zugeführt, der wiederum das Ausgangssignal des Differenzverstärkers mit einer Bezugsspannung vergleicht, und in Reaktion auf das Ergebnis des Vergleiches ein Signal "0" oder "1" ausgibt. Das Ausgangssignal des Komparators wird dann von einer Signalformschaltung geformt. Das sich ergebende Signal mit dem Pegel "0" oder "1" wird der Steuereinheit 61 (vgl. Fig. 17) zugeführt.

Aus diesem Signal kann die Steuereinheit 61 Information über den Drehwinkel und die Umdrehungsgeschwindigkeit oder Drehzahl der Kurbelwelle und der Nockenwelle für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine 60 erhalten.

Auf der Grundlage des Ausgangssignals des Meßgerätes mit entweder dem Pegel "0" oder "1", sowie auf der Grundlage der Information bezüglich des Öffnungsverhältnisses des Drosselventils 63 erzeugt die Steuereinheit 61 Steuersignale, durch welche der Zündzeitpunkt von Zündkerzen (nicht gezeigt) und der Einspritzzeitpunkt von Kraftstoffeinspritzventilen gesteuert oder geregelt werden.

Zwar weist bei dem voranstehend geschilderten, speziellen Beispiel das Hauptteil des Meßgerätes 50 Eingangs/Anschlußklemmen 55 in Form von Leitungen auf, jedoch kann auch ein Verbinder 59 verwendet werden, wie er beispielsweise in Fig. 24 gezeigt ist, und der abnehmbar an dem Gehäuse 53 angebracht werden kann. In diesem Falle sind die Anschlußklemmen 55 so in dem Verbinder 59 angeordnet, daß bei Anbringung des Verbinders 59 in dem Gehäuse 53 die Anschlußklemmen 55 in Kontakt mit der auf dem Substrat 56 angeordneten Schaltung gelangen. Dieser Verbinder 59 erleichtert die Handhabung des Meßgerätes durch einen einfachen Mechanismus, und erleichtert darüber hinaus die Montage des Meßgerätes auf einer Brennkraftmaschine.

Wie voranstehend geschildert kann die vorliegende Ausführungsform ebenfalls ein Meßgerät zur Verfügung stellen, welches kleine Abmessungen, hoher Genauigkeit und geringen Kostenaufwand miteinander verbindet, und welches exakt den Drehwinkel (die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl) der Kurbelwelle oder der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine feststellen kann. Dies ermöglicht eine exakte Steuerung oder Regelung der Brennkraftmaschine. Darüber hinaus kann das Meßgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform einfach auf äußerst verläßliche Weise auf einer Brennkraftmaschine angebracht werden, ohne einen großen Montageraum zu erfordern.

Darüber hinaus kann, sobald die elektrische Stromversorgung eingeschaltet wird, das Meßgerät mit der Bereitstellung eines verläßlichen Ausgangssignals beginnen, welches exakt den Magnetpolen der Magneten des Drehteils aus magnetischem Material entspricht. Dies ermöglicht die Feststellung des Kurbelwinkels der Brennkraftmaschine ohne eine Verzögerungszeit, und ermöglicht es daher, exakt den Zündzeitpunkt und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt ohne Verzögerungszeit zu steuern oder zu regeln. Daher ermöglicht es diese Vorgehensweise, eine Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, welche die Anforderungen erfüllt, die sich aus den Vorschriften bezüglich des Zustands der Auspuffgase ergeben.

AUSFÜHRUNGSFORM 9

Fig. 25 zeigt eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 25a eine Perspektivansicht der Relativpositionen des Hauptteils eines Meßgeräts und eines Drehteils aus magnetischem Material ist, und Fig. 25b eine entsprechende Seitenansicht. In Fig. 25 sind entsprechende Elemente und Teile wie in Fig. 18 mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet, und werden hier daher nicht mit weiteren Einzelheiten beschrieben.

Bei allen vorherigen Ausführungsformen ist das Hauptteil des Meßgerätes an einem Ort senkrecht zur Drehachse angeordnet. Im Gegensatz hierzu ist bei der neunten Ausführungsform das Hauptteil des Meßgerätes an einem Ort parallel zur Drehachse angeordnet.

Wie aus Fig. 25a hervorgeht, ist daher das Hauptteil des Meßgerätes 50 in der Richtung entlang der Drehachse 51 verschoben angeordnet, so daß die Magnetfeldmeßebene des Riesen-Magnetowiderstandsgerätes des Hauptteils des Meßgerätes 50 den vorstehenden und ausgenommenen Abschnitten 52A des Drehteils aus magnetischem Material 52 gegenüberliegt.

Die vorliegende Ausführungsform stellt nicht nur entsprechende Auswirkungen wie bei der voranstehend geschilderten achten Ausführungsform zur Verfügung, sondern hat auch den zusätzlichen Vorteil, daß der Raum in der Nähe der Drehwelle wirksam zum Anordnen des Hauptteils des Meßgerätes verwendet werden kann. Bei dieser Anordnung ist kein zusätzlicher Raum in Radialrichtung dazu erforderlich, das Hauptteil des Meßgerätes zu installieren, wodurch die Abmessungen des Meßgerätes weiter verringert werden können.

AUSFÜHRUNGSFORM 10

Fig. 26 zeigt eine zehnte Ausführungsform der Erfindung. Fig. 26a ist eine Perspektivansicht der Relativpositionen des Hauptteils eines Meßgerätes und eines Drehteils aus magnetischem Material, und Fig. 26b ist eine entsprechende Seitenansicht. In Fig. 26 werden entsprechende Elemente und Teile wie in Fig. 22 durch entsprechende Bezugszeichen bezeichnet, und werden hier daher nicht mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Bei dieser Ausführungsform ist, wie im Falle der voranstehend geschilderten neunten Ausführungsform, das Hauptteil des Meßgerätes an einem Ort parallel zur Drehachse angeordnet.

Wie aus Fig. 26a hervorgeht, befindet sich daher das Hauptteil des Meßgerätes 50 an einem Ort parallel zur Drehachse 51, so daß die Magnetfeldmeßebene des Riesen- Magnetowiderstandsgerätes des Hauptteils des Meßgerätes 50 den Magnetpolen des Drehteiles aus magnetischem Material 52A gegenüberliegt.

Die vorliegende Ausführungsform stellt nicht nur ähnliche Effekte zur Verfügung wie bei der voranstehend geschilderten achten Ausführungsform, sondern hat noch den zusätzlichen Vorteil, daß der Raum in der Nähe der Drehwelle wirksam dazu genutzt werden kann, das Hauptteil des Meßgerätes anzuordnen. Auch bei dieser Anordnung ist daher kein zusätzlicher Raum in Radialrichtung dazu erforderlich, das Hauptteil des Meßgerätes zu installieren, wodurch die Abmessungen des Meßgerätes weiter verringert werden können.

Selbstverständlich kann das Drehteil aus magnetischem Material 52A durch das Drehteil aus magnetischem Material 41 ersetzt werden, welches mit dem Magneten 40 versehen ist.

AUSFÜHRUNGSFORM 11

Die Fig. 27 und 28 zeigen eine elfte Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 28 eine schematische Darstellung des Hauptteils eines Meßgerätes ist, und Fig. 27 eine entsprechende Seitenansicht.

In diesen Figuren werden entsprechende Elemente und Teile wie in den Fig. 18 oder 20 durch entsprechende Bezugszeichen bezeichnet, und werden daher hier nicht mit weiteren Einzelheiten geschildert.

Bei allen vorherigen Ausführungsformen liegt das Riesen- Magnetowiderstandsgerät des Hauptteils des Meßgerätes in einer vorbestimmten Entfernung von dem Drehteil aus magnetischem Material. Im Gegensatz hierzu ist bei der elften Ausführungsform das Drehteil aus magnetischem Material zwischen einem Magneten und dem Riesen- Magnetowiderstandsgerät des Hauptteils des Meßgerätes auf solche Weise angeordnet, daß das Drehteil aus magnetischem Material in einem vorbestimmten Abstand von dem Magneten und dem Riesen-Magnetowiderstandsgerät liegt.

Das Hauptteil des Meßgerätes 50A weist auf: ein Gehäuse 70, welches beispielsweise aus Kunstharz oder einem unmagnetischen Material besteht; einen Deckel 71 zum Schutz eines Riesen-Magnetowiderstandsgerätes 57, welches ähnlich wie das voranstehend geschilderte Riesen- Magnetowiderstandsgerät 10 ausgebildet ist, wobei das Riesen- Magnetowiderstandsgerät 57 in einem Hohlraum 70a innerhalb des Gehäuses 70 angeordnet ist; und ein Befestigungsteil 74. In dem Hohlraum 70a innerhalb des Gehäuses 70 ist ein (nicht gezeigtes) Substrat vorgesehen, auf welchem eine Schaltung ähnlich jener Schaltung angebracht ist, die voranstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert wurde. Das Riesen- Magnetowiderstandsgerät 57 ist auf dem voranstehend erwähnten Substrat angebracht. Das Riesen-Magnetowiderstandsgerät 57 ist elektrisch mit Anschlußklemmen 72 verbunden, die zu seinem Bodenabschnitt über das Innere des Hauptteils des Meßgerätes 50A verlaufen. Die anderen Enden der Anschlußklemmen 72 sind an Eingangs/Ausgangsleitungsklemmen 73 angeschlossen, welche eine Stromversorgungsklemme, eine Masseklemme und eine Ausgangsklemme umfassen, und sich nach außen hin zum Anschluß an eine externe Schaltung erstrecken.

Ein Magnet 58 ist am Boden des Raums 70b an einer Seiten des Gehäuses 70 so angeordnet, daß der Magnet 58 der Magnetfeldmeßebene des Riesen-Magnetowiderstandsgerätes 57 gegenüberliegt, welches in dem Hohlraum 70a angeordnet ist. Das Drehteil aus magnetischem Material 52, welches so ausgebildet ist, daß es sich synchron zur Drehwelle 51 dreht, ist so angeordnet, daß zumindest seine vorstehenden und ausgenommenen Abschnitte durch den Spalt zwischen dem Riesen- Magnetowiderstandsgerät 57 und dem Magneten 58 gelangen.

Bei dieser Anordnung wird ein magnetischer Pfad durch den Magneten 58, das Drehteil aus magnetischem Material 52 und das Riesen-Magnetowiderstandsgerät 57 gebildet. Wenn sich ein ausgenommener Abschnitt des Drehteils aus magnetischem Material 52 zwischen dem Riesen-Magnetowiderstandsgerät 57 und dem Magneten 58 befindet, wirkt das von dem Magneten 58 ausgehenden Magnetfeld direkt auf die Magnetfeldmeßebene des Riesen-Magnetowiderstandsgerätes 57 ein. Befindet sich andererseits ein vorspringender Abschnitt des Drehteils aus magnetischem Material 52 zwischen dem Riesen- Magnetowiderstandsgerät 57 und dem Magneten 58, so wird das von dem Magneten 58 ausgehenden Magnetfeld von dem Drehteil aus magnetischem Material 52 abgefangen, was dazu führt, daß praktisch kein Magnetfeld auf die Magnetfeldmeßebene des Riesen-Magnetowiderstandsgerätes 57 einwirkt.

Die voranstehend geschilderte Anordnung hat daher in der Auswirkung dieselbe Funktion wie das Drehteil aus magnetischem Material 52, bei dem zumindest ein Teil mit einem Magneten versehen ist, wie bei den Ausführungsformen, die voranstehend im Zusammenhang mit den Fig. 11 und 14 beschrieben wurden. Dies führt dazu, daß es auch mit dem vorliegenden Aufbau möglich ist, sofort nach Einschalten der elektrischen Stromversorgung mit einem Meßvorgang zu beginnen.

Bei dem voranstehend geschilderten speziellen Beispiel ist der Magnet 58 am Boden des Raums 70b auf der Seite des Gehäuses 70 angeordnet, so daß der Magnet 58 der Magnetfeldmeßebene des Riesen-Magnetowiderstandsgeräts 57 gegenüberliegt, welches in dem Hohlraum 70a angeordnet ist. Allerdings kann zusätzlich ein Kern 75 zwischen dem Boden des Raums 70b und dem Magneten 58 vorgesehen sein, wie in Fig. 29 gezeigt ist, wodurch eine magnetische Schaltung ausgebildet wird. In diesem Falle wird ein geschlossener magnetischer Pfad ausgebildet, der bei dem Magneten 58 beginnt und durch das Drehteil aus magnetischem Material 52, das Riesen-Magnetowiderstandsgerät 57, das Drehteil aus magnetischem Material 52 und den Kern 75 geht und schließlich an dem Magneten 58 endet. Diese magnetische Schaltung führt zu einer Verbesserung der Verläßlichkeit des Meßvorgangs.

Daher stellt die vorliegende Ausführungsform nicht nur ähnliche Auswirkungen wie bei der voranstehend geschilderten siebten Ausführungsform zur Verfügung, sondern sorgt in der Hinsicht noch für einen zusätzlichen Vorteil, daß es möglich ist, unmittelbar dann mit einem Meßvorgang zu beginnen, wenn die elektrische Stromversorgung eingeschaltet wird, obwohl sich natürlich das Drehteil aus magnetischem Material ordnungsgemäß zwischen dem Riesen-Magnetowiderstandsgerät und dem Magneten befinden sollte.

AUSFÜHRUNGSFORM 12

Fig. 30 zeigt als Seitensschnittansicht eine zwölfte Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 30 sind entsprechende Elemente und Teile wie in den Fig. 22 oder 27 durch entsprechende Bezugszeichen bezeichnet, und werden daher hier nicht mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Bei der voranstehend geschilderten zwölften Ausführungsform ist das Drehteil aus magnetischem Material auf übliche Art und Weise ausgebildet, bei welcher vorstehende und ausgenommene Abschnitte vorgesehen sind, wie beispielsweise in Fig. 28 gezeigt. Stattdessen kann auch als Drehteil aus magnetischem Material ein Drehteil eingesetzt werden, welches aus Magneten besteht (Fig. 14 oder 22), oder ein Drehteil, auf welchem ein Magnet angebracht ist (Fig. 11). Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht das Drehteil aus magnetischem Material aus Magneten. Daher ist in diesem Fall der Magnet 58 nicht mehr erforderlich, der bei der voranstehend im Zusammenhang mit Fig. 27 geschilderten Ausführungsform eingesetzt wurde. Die anderen Teile entsprechen denen von Fig. 27.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Drehteil aus magnetischem Material 52A so angeordnet, daß zumindest der Umfangsabschnitt des Drehteils aus magnetischem Material 52A durch den Raum 70b hindurchgeht, der auf der Seite des Gehäuses 70 des Hauptt 01724 00070 552 001000280000000200012000285910161300040 0002019643183 00004 01605eils des Meßgerätes 50B vorgesehen ist, und darüber hinaus so, daß das Drehteil aus magnetischem Material 52A der Magnetfeldmeßebene des Riesen- Magnetowiderstandsgerätes 57 gegenüberliegt, welches in dem Hohlraum 70a angeordnet ist.

Wie aus der voranstehenden Beschreibung deutlich wird, wird auch bei der vorliegenden Ausführungsform ein magnetischer Pfad eingerichtet, der durch das Drehteil aus magnetischem Material 52A und das Riesen-Magnetowiderstandsgerät 57 geht, was zu einer Verbesserung der Meßleistung führt.

Selbstverständlich wird es auch hier möglich, mit einem Meßvorgang beim Einschalten der elektrischen Stromversorgung zu beginnen.

Die vorliegende Ausführungsform stellt daher nicht nur entsprechende Effekte zur Verfügung wie bei der voranstehend geschilderten neunten Ausführungsform, sondern hat auch den zusätzlichen Vorteil, daß die Verläßlichkeit und die Leistung des Meßvorgangs verbessert sind.

AUSFÜHRUNGSFORM 13

Bei allen vorherigen Ausführungsformen ist das bewegliche Teil aus magnetischem Material, welches als Magnetfeldänderungserzeugungsvorrichtung dient, so ausgebildet, daß es sich synchron zur Drehwelle dreht. Allerdings kann das bewegliche Teil aus magnetischem Material auch so ausgebildet sein, daß es sich entlang einer geraden Linie bewegt. Ein derartiges, bewegliches Teil ist beispielsweise dazu einsetzbar, den Öffnungsgrad des Abgasrückführventils einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung festzustellen.

Claims

1. Meßgerät mit

a) einer Magnetfelderzeugungsvorrichtung (31) zur Erzeugung eines Magnetfelds;
b) einer Magnetfeldänderungsvorrichtung (2), die in einer vorbestimmten Entfernung von der Magnetfelderzeugungsvorrichtung (31) angeordnet ist und das von dieser erzeugte Magnetfeld ändert; und
c) einem Riesen-Magnetowiderstandsgerät (30), dessen Widerstandswert sich in Reaktion auf das sich ändernde Magnetfeld ändert;
d) wobei die Abmessungen der Magnetfeldmessebene (30b)des Riesen-Magnetowiderstandsgeräts (30) in einer Richtung (1) senkrecht zur Bewegungsrichtung (Pfeil in Fig. 6) der Magnetfeldänderungsvorrichtung (2) größer sind als die Abmessungen der Magnetfeldänderungsvorrichtung (2) in der Richtung (1).

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldänderungsvorrichtung (2) ein bewegliches Teil aus magnetischem Material aufweist, welches mit zumindest einem vorstehenden oder ausgenommenen Abschnitt versehen ist.

3. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeugungsvorrichtung und die Magnetfeldänderungsvorrichtung als bewegliches Teil (41) aus magnetischem Material, welches mit zumindest einem Magnetpol (40) versehen ist, ausgebildet sind, so daß das bewegliche Teil aus magnetischem Material ein Magnetfeld erzeugt und dieses Magnetfeld ändert.

4. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Brückenschaltung, bei welcher zumindest ein Zweig der Brückenschaltung (11) das Riesen-Magnetowiderstandsgerät aufweist, sowie eine Signalverarbeitungsvorrichtung (12-14) zur Verarbeitung des von der Brückenschaltung (11) ausgegebenen Signals.

5. Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zweige (10A, 10D) der Brückenschaltung (11) jeweils das Riesen- Magnetowiderstandsgerät aufweisen, und daß die übrigen beiden Zweige (10B, 10C) jeweils einen Festwiderstand aufweisen.

6. Meßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Riesen- Magnetowiderstandsgeräte in gegenüberliegenden Zweigen (10A, 10D) der Brückenschaltung angeordnet sind.

7. Meßgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil aus magnetischem Material ein Drehteil (2) ist, welches sich synchron mit einer Drehwelle (1) dreht.

8. Meßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehteil (52) auf einer Drehwelle (51), etwa einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine (60) angebracht ist, und daß ein Hauptteil, welches das Riesen-Magnetwiderstandsgerät (57) aufweist, des Meßgerätes (50) neben der Brennkraftmaschine (60) angeordnet ist, so daß das Drehteil (52) dem Riesen- Magnetowiderstandsgerät (57) gegenüberliegt.

9. Meßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptteil des Meßgerätes (50) an einem Ort angeordnet ist, der gegenüber dem Drehteil (52) in einer Richtung entlang der Drehachse (51) der Drehwelle verschoben ist.

10. Meßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptteil des Meßgerätes (50b) ein Gehäuse (70) aufweist, in welchem zumindest die Riesen- Magnetowiderstandsgeräte (57) angeordnet sind, und daß das Drehteil (52A) in einem Raum (70b) an einer Seite des Gehäuses (70) so angeordnet ist, daß zumindest der Umfang des Drehteils (52A) den Riesen- Magnetowiderstandsgeräten (57) gegenüberliegt.