DE19738361A1 - Magnetischer Detektor - Google Patents
Magnetischer DetektorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetischen
Detektor, der einen Hysterese aufweisenden Widerstand zur
Feststellung einer Drehung und Bewegung eines magnetischen
Körpers verwendet.
Fig. 16 ist eine Aufsicht auf ein Magnetwiderstandselement
(magnetoresistives Element), welches auf einem
Siliziumsubstrat ausgebildet ist, und bei einem
konventionellen magnetischen Detektor verwendet werden kann.
Fig. 17 ist ein Schaltbild des Magnetwiderstandselements in
Fig. 16. Wie aus den Fig. 16 und 17 hervorgeht, ist ein
Magnetwiderstandselement M so ausgebildet, daß es die
Spannungsdifferenz zwischen Mittelpunkten (Schaltungsknoten)
5 und 6 dadurch verstärkt und erzeugt, daß vier gleiche
Widerstände 1 bis 4 in Brückenschaltung geschaltet werden,
wobei zwei gegenüberliegende Ecken an eine
Spannungsversorgung B bzw. an Masse (GND) angeschlossen sind,
und der Mittelpunkt (Schaltungsknoten) 5 zwischen den
Widerständen 1 und 4 sowie der Mittelpunkt (Schaltungsknoten)
6 zwischen den Widerständen 2 und 3 über einen Widerstand 7
bzw. 8 an zwei Eingangsklemmen eines Differenzverstärkers 9
angeschlossen sind.
Der Widerstandswert jedes der Widerstände 1 bis 4 eines
Magnetwiderstandselements M ändert sich symmetrisch, wenn man
die Y-Achse oder die X-Achse als Symmetrieachse entsprechend
in der Richtung der X- bzw. der Y-Achse angelegten
Magnetfeldern festlegt, wie in Fig. 18 gezeigt ist, und
zeigt denselben Verlauf, es sei denn, daß das
Magnetwiderstandselement M bei einer Magnetfeldänderung eine
Hysterese aufweist. Im Falle eines Magnetwiderstandselements
mit Hysterese bei einer Magnetfeldänderung ändert sich jedoch
der Widerstandswert in Abhängigkeit von der Richtung des
angelegten Magnetfeldes, wie in Fig. 19 gezeigt ist.
Die magnetische Schaltung eines konventionellen magnetischen
Detektors, bei welchem das voranstehend geschilderte
Magnetwiderstandselement verwendet wird, weist im allgemeinen
das Magnetwiderstandselement M auf, ein zu erfassendes
magnetisches Objekt 10, und einen Magneten 11, wie in Fig.
20 gezeigt ist. In diesem Fall wird angenommen, daß ein
konventioneller magnetischer Detektor Unregelmäßigkeiten
eines sich drehenden Objekts feststellt, welches als der zu
überwachende magnetische Gegenstand 10 dient. Der zu
überwachende magnetische Gegenstand 10 weist ein Drehteil
auf, welches einen konkaven Abschnitt 10b und einen konvexen
Abschnitt 10a am Außenumfang aufweist, und der Magnet 11 ist
so angeordnet, daß er dem konkaven Abschnitt 10b und dem
konvexen Abschnitt 10a am Außenumfang des Drehteils 10
gegenüberliegt. Ein Magnetwiderstandselement M ist zwischen
dem Drehteil 10 und dem Magneten 11 angeordnet.
Wenn sich das Drehteil 10 dreht, ändert sich die
Magnetflußdichte, die durch das Magnetwiderstandselement M
hindurchgeht, in der Nähe der Grenze zwischen dem konvexen
Abschnitt 10a und dem konkaven Abschnitt 10b, also am Rand
des konvexen Abschnitts 10a, wenn sich der konvexe Abschnitt
10a des Drehteils 10 dem Magneten 11 nähert, und dann nehmen
die Widerstandswerte der Widerstände 1 und 3 an der Seite A
des Magnetwiderstandselements M zu, und nehmen die
Widerstandswerte der Widerstände 2 und 4 an der Seite B des
Magnetwiderstandselements M zu. Das Differenz-Ausgangssignal
eines Magnetwiderstandselements M ohne Hysterese nimmt daher
die in Fig. 21 gezeigte Signalform an, und die Signal formen
entsprechend dem konkaven Abschnitt 10b und dem konvexen
Abschnitt 10a werden gleich. Daher besteht das Problem, daß
es unmöglich ist, den konkaven Abschnitt 10b und den konvexen
Abschnitt 10a des Drehteils 10 zu erfassen.
Darüber hinaus erzeugt ein Magnetwiderstandselement M mit
Hysterese ein Signal entsprechend den Abmessungen (der
Entfernung) D eines Spaltes zwischen dem Drehteil 10 und dem
Magnetwiderstandselement M, während sich das Element M in
konstanter Richtung dreht. Wenn jedoch die Drehrichtung des
Drehteils 10 umgekehrt wird, tritt das Problem auf, daß man
einen invertierten Signalpegel erhält, wie in Fig. 22
gezeigt ist.
Weiterhin nimmt im Falle der voranstehend geschilderten,
konventionellen magnetischen Schaltung die
Widerstandswertänderung eines Magnetwiderstandselements M bei
hoher Temperatur ab. Wie in Fig. 23 dargestellt ist, tritt
daher in der Hinsicht ein Problem auf, daß ein Signal,
welches infolge der Drehung des Drehteils 10 erhalten wird,
das als zu erfassender Gegenstand dient, und ebenso die
Genauigkeit des Signals eine Temperaturabhängigkeit aufweist.
Zur Lösung der Schwierigkeiten bei dem voranstehend
geschilderten Beispiel für den herkömmlichen Stand der
Technik besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung daher in
der Bereitstellung eines magnetischen Detektors, welcher ein
Signal entsprechend den Abmessungen des Spaltes zwischen
einem zu erfassenden magnetischen Gegenstand und einem
Widerstand zur Verfügung stellen kann, ohne Abhängigkeit von
der Bewegungsrichtung oder der Bewegungsgeschwindigkeit eines
zu erfassenden magnetischen Gegenstands.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der
Bereitstellung eines magnetischen Detektors, welcher die
Temperaturabhängigkeit eines Ausgangssignals (der
Signalamplitude) eines Magnetwiderstandselements verringern
kann.
Ein magnetischer Detektor gemäß der vorliegenden Erfindung
weist einen Magneten auf, der in der Nähe eines drehbaren
magnetischen Gegenstands angeordnet ist, der erfaßt werden
soll, und ein Hysterese aufweisendes
Magnetwiderstandselement, welches zwischen dem zu erfassenden
magnetischen Gegenstand und dem Magneten so angeordnet ist,
daß es gegenüber der Magnetisierungsrichtung des Magneten bis
zu einem vorbestimmten Winkel hin verkippt ist.
Bei dem voranstehend geschilderten Aufbau kann der
magnetische Detektor ein Signal entsprechend der Entfernung
zwischen dem zu erfassenden magnetischen Gegenstand und dem
Magnetwiderstandselement mit hoher Genauigkeit erzeugen,
unabhängig von der Bewegungsrichtung oder der
Bewegungsgeschwindigkeit des zu erfassenden magnetischen
Gegenstands.
Gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ist der
magnetische Detektor mit zumindest einem Paar von
Widerständen versehen, die Hysterese aufweisen, und getrennt
voneinander in Drehrichtung des zu erfassenden magnetischen
Gegenstands angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
ist der Magnet so angeordnet, daß seine
Magnetisierungsrichtung parallel zu einer Linie verläuft, die
durch das Drehzentrum des zu erfassenden magnetischen
Gegenstands geht, und durch das Zentrum von den zumindest
zwei Widerständen, und sind die zumindest zwei Widerstände so
angeordnet, daß sie gegenüber der Linie in Drehrichtung des
zu erfassenden magnetischen Gegenstands verkippt sind.
Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
ist der Magnet so angeordnet, daß seine
Magnetisierungsrichtung gegenüber der Linie verkippt ist, die
durch das Drehzentrum des zu erfassenden magnetischen
Gegenstands geht, und durch das Zentrum der zumindest zwei
Widerstände in Drehrichtung des zu erfassenden magnetischen
Objekts, und sind die zumindest zwei Widerstände senkrecht zu
dieser Linie angeordnet.
Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
wird die Temperaturabhängigkeit der Ausgangsamplitude des
Magnetwiderstandselements dadurch verringert, daß der
Kippwinkel des Magnetwiderstandselements geändert wird.
Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
wird die Temperaturabhängigkeit der Ausgangsamplitude der
zumindest zwei Widerstände dadurch verringert, daß der
Abstand zwischen den Widerständen in Drehrichtung des zu
erfassenden magnetischen Gegenstands geändert wird.
Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
wird die Temperaturabhängigkeit der Ausgangsamplitude der
beiden Widerstände dadurch verringert, daß der Kippwinkel des
Magnetwiderstandselements geändert wird, und darüber hinaus
der Abstand zwischen den beiden Widerständen in Drehrichtung
des zu erfassenden magnetischen Gegenstands geändert wird.
Gemäß einer bevorzugten Zielrichtung der vorliegenden
Erfindung liegt der Kippwinkel des Magnetwiderstandselements
im Bereich zwischen 10° und 40°.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Zielrichtung der
vorliegenden Erfindung liegt der Kippwinkel des
Magnetwiderstandselements im Bereich zwischen 20° und 25°.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines
magnetischen Detektors gemäß einer
Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Darstellung von Ausgangssignalformen des
magnetischen Detektors gemäß Ausführungsform 1
bei der normalen und umgekehrten Drehung eines
Gegenstands;
Fig. 3 eine Darstellung von Betriebsabläufen eines
Magnetwiderstandselements, welches Hysterese
aufweist, und von Arbeitspunktschleifen;
Fig. 4 eine Darstellung der Bewegungszustände von
Arbeitspunktschleifen infolge der Änderung des
Elementabstands eines Magnetwiderstandselements
mit Hysterese;
Fig. 5 eine Darstellung der Arbeitspunkte von
Widerständen auf der Seite A und B eines
Hysterese aufweisenden Magnetwiderstandselements
bei normaler Drehung eines zu erfassenden
Gegenstands;
Fig. 6 eine Darstellung der Arbeitspunkte der
Widerstände an der Seite A und B eines
Magnetwiderstandselements mit Hysterese bei
entgegengesetzter Drehung eines zu erfassenden
Objekts;
Fig. 7 eine Darstellung von Ausgangssignalformen eines
Hysterese aufweisenden Magnetwiderstandselements
bei normaler und entgegengesetzter Drehung eines
zu erfassenden Gegenstands;
Fig. 8 eine Darstellung des Bewegungszustands eines
Arbeitspunkts infolge der Änderung des
Kippwinkels eines Hysterese aufweisenden
Magnetwiderstandselements;
Fig. 9 eine Darstellung der Positionen von
Arbeitspunktschleifen, wenn ein Hysterese
aufweisendes Magnetwiderstandselement um einen
vorbestimmten Winkel verkippt wird;
Fig. 10 eine Darstellung von Ausgangssignalformen eines
Hysterese aufweisenden Magnetwiderstandselements
bei normaler und entgegengesetzter Drehung, wenn
das Magnetwiderstandselement um einen
vorbestimmten Winkel verkippt wird;
Fig. 11 eine Darstellung der Schwankungen von
Widerstandswerten (Widerstandswerten bei normaler
Temperatur und hoher Temperatur) eines Hysterese
aufweisenden Magnetwiderstandselements infolge
einer Temperaturänderung und der
Bewegungszustände von Arbeitspunktschleifen;
Fig. 12A bis 12K Darstellungen von Ausgangssignalformen,
wenn der Kippwinkel eines
Magnetwiderstandselements jeweils um 5° von 0°
bis 50° bei entgegengesetzter Drehung eines zu
erfassenden Gegenstands geändert wird;
Fig. 13A bis 13K Darstellungen von Ausgangssignalformen,
wenn der Kippwinkel eines
Magnetwiderstandselements um jeweils 5° von 0°
bis 50° bei entgegengesetzter Drehung eines zu
erfassenden Gegenstands geändert wird;
Fig. 14 ein Signalformdiagramm in einem Fall, in welchem
der höchste/niedrigste Wert erfaßt wird, gemäß
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 eine schematische Seitenansicht der Anordnung
eines magnetischen Detektors gemäß einer
Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16 eine Aufsicht auf ein Magnetwiderstandselement;
Fig. 17 eine Darstellung der elektrischen Verbindungen
des in Fig. 16 gezeigten
Magnetwiderstandselements;
Fig. 18 eine Darstellung zur Erläuterung des
Betriebsablaufs eines kein Hysterese aufweisenden
Widerstands;
Fig. 19 eine Darstellung zur Erläuterung des
Betriebsablaufs eines Hysterese aufweisenden
Widerstands;
Fig. 20 eine schematische Seitenansicht der Ausbildung
eines konventionellen magnetischen Detektors;
Fig. 21 eine Darstellung einer Ausgangssignalform eines
keine Hysterese aufweisenden
Magnetwiderstandselements in Bezug auf einen
unregelmäßigen Abschnitt eines zu erfassenden
Gegenstands;
Fig. 22 eine Darstellung von Ausgangssignalformen eines
Hysterese aufweisenden, konventionellen
Magnetwiderstandselements in Bezug auf den
unregelmäßigen Abschnitt eines zu erfassenden
Gegenstands; und
Fig. 23 eine Darstellung der Temperaturabhängigkeit des
Ausgangssignals eines Magnetwiderstandselements.
Fig. 1 ist eine schematische Aufsicht auf den magnetischen
Detektor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
Im Falle der Ausführungsform 1 ist, wie in Fig. 1 gezeigt,
der aus einem Permanentmagneten oder dergleichen bestehende
Magnet 11 getrennt vom Außenumfang des Drehteils 10
angeordnet, welches aus einem magnetischen Körper besteht,
der als zu erfassender magnetischer Gegenstand dient, und
zwar getrennt in Radialrichtung des Drehteils 10, und ist ein
Hysterese aufweisendes Magnetwiderstandselement M zwischen
dem Außenumfang des Drehteils 10 und dem Magneten 11
angeordnet. Das Magnetwiderstandselement M weist denselben
Aufbau auf wie das in Fig. 16 gezeigte, konventionelle
Beispiel. Im Falle der vorliegenden Ausführungsform ist der
Magnet 11 so angeordnet, daß die Magnetisierungsrichtung des
Magneten 11 parallel zu einer Linie L verläuft, die durch das
Drehzentrum O des Drehteils 10 und das Zentrum (Schnittpunkt)
C der Widerstände 1 und 3 an der Seite A und der Widerstände
2 und 4 an der Seite B des Magnetwiderstandselements M geht,
und ist das Magnetwiderstandselement M so angeordnet, daß die
Oberfläche, auf welcher die Widerstände 1 und 3 sowie die
Widerstände 2 und 4 angeordnet sind, gegenüber einer Linie H
senkrecht zur Linie L um einen vorbestimmten Winkel Θ
verkippt ist.
Mit der voranstehend geschilderten Anordnung wird die in
Fig. 2 dargestellte Beziehung zwischen der Form des zu
erfassenden magnetischen Gegenstands und der
Ausgangssignalform des Magnetwiderstandselements M erreicht.
Führt man eine Signalformung der Ausgangssignalform bei einem
vorbestimmten Vergleichspegel durch, so ist es möglich, ein
Signal entsprechend den Abmessungen des Spaltes
(Minimalentfernung zwischen dem Außenumfang des zu
erfassenden magnetischen Gegenstands 10 und dem mittleren
Punkt C zwischen den Widerständen an der Seite A und B)
zwischen dem zu erfassenden magnetischen Gegenstand 10 und
dem Magnetwiderstandselement M zu erhalten, ohne eine
Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung oder
Bewegungsgeschwindigkeit des zu erfassenden magnetischen
Gegenstands 10.
Für den vorliegenden Fall wird die Beziehung zwischen der
Anordnung des Drehteils 10, des Magneten 11, und des
Magnetwiderstandselements M einerseits und der
Ausgangssignalform des Magnetwiderstandselements M
andererseits nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 3
bis 10 erläutert.
Wenn das Magnetwiderstandselement M senkrecht zur
Magnetisierungsrichtung des Magneten 11 angeordnet wird (wenn
das Element M nicht verkippt ist), ebenso wie im Falle des in
Fig. 18 gezeigten konventionellen Beispiels, ändert sich der
Widerstandswert R jedes der Hysterese aufweisenden
Widerstände 1 bis 4 entsprechend der Änderung eines
Magnetfeldes, wie in Fig. 3 gezeigt ist. In den Fig. 3
bis 10 zeigt die linke Schleife L1 die Arbeitspunkte der
Widerstände 1 und 3 auf der Seite A, und zeigt die rechte
Schleife Lr die Arbeitspunkte der Widerstände 2 und 4 auf der
Seite B.
Der Arbeitspunkt jedes der Widerstände 1 bis 4 bewegt sich
entsprechend dem Abstand zwischen den Widerständen 1 und 3
auf der Seite A und den Widerständen 2 und 4 auf der Seite B
(dem Abstand zwischen der Mitte zwischen dem äußersten
innersten Abschnitt der Widerstände 1 und 3 auf der Seite A
einerseits und der Mitte zwischen den äußersten und innersten
Abschnitten der Widerstände 2 und 4 auf der Seite B
andererseits), wobei der Abstand mit P bezeichnet ist (vgl.
Fig. 16), und entsprechend der Position und der Form des
Magneten 11, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Der Arbeitspunkt
jedes Elements bewegt sich daher nach oben und innen
(diagonal nach oben), wenn der Abstand P zwischen Elementen
abnimmt, und bewegt sich nach unten und außen (diagonal nach
unten), wenn der Abstand P zunimmt.
Darüber hinaus erzeugt in Fig. 20 eine normale Drehung des
Drehteils 10 den in Fig. 5 gezeigten Elementwiderstand, wenn
jeder Widerstand dem konvexen Abschnitt 10a und dem konkaven
Abschnitt 10b gegenüberliegt (wenn jeder Widerstand nicht dem
konvexen Abschnitt 10a gegenüberliegt), und erzeugt eine
entgegengesetzte Drehung des Drehteils den in Fig. 6
gezeigten Widerstand des Elements. Wie aus Fig. 5
hervorgeht, liegen daher im Falle der normalen Drehung des
Drehteils 10 die Arbeitspunkte der Elemente 1 und 3 auf der
Seite A innerhalb bzw. außerhalb der Hauptachse der
elliptischen Schleife Ll, wenn die Elemente 1 und 3 dem
konvexen Abschnitt gegenüberliegen bzw. nicht
gegenüberliegen, jedoch liegen die Arbeitspunkte der Elemente
2 und 4 auf der Seite B außerhalb bzw. innerhalb der
Hauptachse der elliptischen Schleife Lr, wenn die Elemente 2
und 4 dem konvexen Abschnitt gegenüberliegen bzw. nicht
gegenüberliegen. Darüber hinaus liegen, wie in Fig. 6
gezeigt, im Falle der entgegengesetzten Drehung des Drehteils
10 die Arbeitspunkte der Elemente 1 und 3 auf der Seite A
außerhalb bzw. der innerhalb der Hauptachse der elliptischen
Schleife Ll, wenn die Elemente dem konvexen Abschnitt
gegenüberliegen bzw. nicht gegenüberliegen, jedoch liegen die
Arbeitspunkte der Elemente 2 und 4 auf der Seite B innerhalb
bzw. außerhalb der Hauptachse der elliptischen Schleife Lr,
wenn die Elemente dem konvexen Abschnitt gegenüberliegen bzw.
nicht gegenüberliegen. Der Widerstandswert R jedes der
Widerstände 1 und 3 auf der Seite A und der Widerstände 2 und
4 auf der Seite B bei normaler und entgegengesetzter Drehung
ändert sich daher, wie in Fig. 7 gezeigt ist, entsprechend
der Beziehung zwischen den unregelmäßigen Abschnitten 10a und
10b auf der Oberfläche des Drehteils 10. In Fig. 7
bezeichnet eine durchgezogene Linie die Widerstandsänderung
eines Widerstands auf der Seite A, dagegen eine gestrichelte
Linie die Widerstandsänderung eines Widerstands auf der Seite
B. Da die Größenbeziehung zwischen Ra und Rb sowie zwischen
Ra' und Rb' in den Fig. 5 und 6 bei normaler und
entgegengesetzter Umdrehung des Drehteils 10 umgekehrt ist,
ist daher das Ausgangssignal eines eine Brückenschaltung
aufweisenden Magnetwiderstandselements M bei normaler und
entgegengesetzter Drehung umgekehrt.
Als nächstes wird nachstehend ein Fall beschrieben, in
welchem ein Magnetwiderstandselement M aus der
Magnetisierungsrichtung verkippt wird.
Wenn wie in Fig. 1 gezeigt das Magnetwiderstandselement M
verkippt wird, bewegt sich der Arbeitspunkt jedes der
Widerstände 1 und 3 auf der Seite A und der Widerstände 2 und
4 auf der Seite B wie in Fig. 8 und 9 gezeigt, und ändert
sich der Widerstandswert R jedes der Widerstände, wie dies in
Fig. 10 dargestellt ist. In diesem Fall ändert sich die
Größenbeziehung zwischen Ra und Rb sowie jene zwischen Ra'
und Rb' nicht, ist also unabhängig von der normalen und
entgegengesetzten Drehung. Daher wird eine Signalform nicht
bei normaler und entgegengesetzter Drehung umgekehrt, wie im
Falle des voranstehend geschilderten konventionellen
Beispiels, bei welchem das Magnetwiderstandselement M nicht
verkippt ist.
Da im allgemeinen ein Magnetwiderstandselement einen für
jeden Arbeitspunkt unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten
aufweist, ändert sich der Gesamtwiderstand (die Differenz
zwischen dem Widerstandswert bei einem Magnetfeld von Null
und dem Widerstandswert bei der Sättigung) bei hoher
Temperatur. Im Falle eines tatsächlichen Arbeitsbereiches
gibt es jedoch einen Punkt, an welchem die
Widerstandsänderungsrate zunimmt. Daher ist es möglich, den
Temperaturkoeffizienten zu negieren, und die
Temperaturabhängigkeit der Ausgangsamplitude eines Elements
dadurch zu verringern, daß der Kippwinkel Θ eines
Magnetwiderstandselements M oder der Abstand P zwischen
Elementen geändert wird, und ein Arbeitspunkt eines Elements
bewegt und eingestellt wird. Daher ist es möglich, die
Signalgenauigkeit dadurch zu verbessern, daß die
Temperaturabhängigkeit des Ausgangssignals eines Elements
eingestellt wird, und die Temperaturcharakteristik eines
Magneten oder einer Signalverarbeitungsschaltung ausgeglichen
wird.
Die Fig. 12A bis 12K zeigen Ausgangssignalformen eines
Magnetwiderstandselements M in Bezug auf die unregelmäßigen
Abschnitte 10a und 10d des magnetischen Drehteils 10 bei
dessen normaler Drehung, wenn der Kippwinkel Θ eines
Magnetwiderstandselements M jeweils um 5° von 0° bis 50°
geändert wird. Entsprechend zeigen die Fig. 13A bis 13K
Ausgangssignalformen eines Magnetwiderstandselements M in
Bezug auf die unregelmäßigen Abschnitte 10a und 10b des
magnetischen Drehteils 10 bei dessen entgegengesetzter
Drehung, wenn der Kippwinkel Θ des Magnetwiderstandselements
M jeweils um 5° von 0° bis 50° geändert wird.
Obwohl dies nicht im einzelnen dargestellt ist, liegt als
Ergebnis der Untersuchung von Ausgangssignalformen eines
Magnetwiderstandselements M durch Änderung von dessen
Kippwinkel jeweils um einen Grad von 0° bis 50° durch
Versuche der praktisch einsetzbare Bereich des Kippwinkels
zwischen etwa 10° und 40°, und ist der Bereich von 20° bis
25° besonders vorzuziehen.
Wenn eine Signalformung der Ausgangssignalformen des
Differenzverstärkers 9 von Fig. 2 über die
Spitzenwert/Minimalwertmessung zur abwechselnden Erfassung
eines Spitzenwertes und eines Minimalwertes der
Ausgangssignalformen gemäß Fig. 14 durchgeführt wird, dienen
diese Signalformen als vorteilhafte Signalformen, bei welchen
der Spalt zwischen einem zu erfassenden Element und einem
magnetischen Drehteil vergrößert werden kann.
Bei der voranstehenden Beschreibung war ein
Magnetwiderstandselement M so verkippt, daß die Widerstände 2
und 4 einer Seite B sich an das magnetische Drehteil 10
annähern. Jedoch ist es ebenfalls möglich, die Widerstände 1
und 3 an der Seite A sich an das magnetische Drehteil 10
annähern zu lassen.
Fig. 15 zeigt einen Fall, in welchem der Magnet 11 bis zu
einem bestimmten Winkel Θ gegenüber einem
Magnetwiderstandselement M verkippt ist. In diesem Fall ist
die Oberfläche des Magnetwiderstandselements M, für welches
die Widerstände 1 und 4 vorgesehen sind, senkrecht zur Linie
L eingestellt, die durch das Zentrum O des magnetischen
Drehteils 10 und dem Mittelpunkt C zwischen den Widerständen
einer Seite A und B hindurchgeht, und ist der Magnet 11 so
eingestellt, daß seine Magnetisierungsrichtung bis zu einem
bestimmten Winkel Θ gegenüber der Oberfläche des
Magnetwiderstandselements M verkippt ist, also gegenüber der
Linie H. Auch im vorliegenden Falle ist es möglich, dieselben
Vorteile wie bei der Ausführungsform 1 zu erzielen.
Wie voranstehend geschildert ermöglicht es ein magnetischer
Detektor gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Signal
entsprechend der Entfernung zwischen einem zu erfassenden
magnetischen Gegenstand und einem Magnetwiderstandselement zu
erhalten, ohne daß eine Abhängigkeit von der
Bewegungsrichtung oder der Bewegungsgeschwindigkeit des zu
erfassenden magnetischen Gegenstands besteht, nämlich durch
Einstellung des Hysterese aufweisenden
Magnetwiderstandselements auf solche Weise, daß es bis zu
einem vorbestimmten Winkel gegenüber der
Magnetisierungsrichtung eines Magneten verkippt ist.
Darüber hinaus ist es durch Änderung des Kippwinkels des
Magnetwiderstandselements möglich, den Arbeitspunkt des
Magnetwiderstandselements zu ändern, und die
Temperaturabhängigkeit der Ausgangsamplitude des
Magnetwiderstandselements zu verringern.
Durch Änderung des Abstands zwischen zumindest einem Paar von
Widerständen, welche ein Magnetwiderstandselement bilden, in
Drehrichtung eines zu erfassenden magnetischen Gegenstands
ist es möglich, die Arbeitspunkte der Widerstände zu ändern,
und die Temperaturabhängigkeit der Ausgangsamplitude der
Widerstände zu verringern.
Durch Änderung des Kippwinkels eines
Magnetwiderstandselements und durch Änderung des Abstands
zwischen zumindest einem Paar von Widerständen, welche das
Magnetwiderstandselement bilden, in Drehrichtung eines zu
erfassenden magnetischen Gegenstands ist es möglich, die
Temperaturabhängigkeit der Ausgangsamplitude der Widerstände
zu verringern.
Claims (9)
1. Magnetischer Detektor, welcher aufweist:
einen Magneten (11), der in der Nähe eines zu erfassenden, drehbaren magnetischen Gegenstands (10) angeordnet ist; und
ein Magnetwiderstandselement (M), welches Hysterese aufweist und so angeordnet ist, daß es um einen vorbestimmten Winkel (Θ) gegenüber der Magnetisierungsrichtung des Magneten verkippt ist.
einen Magneten (11), der in der Nähe eines zu erfassenden, drehbaren magnetischen Gegenstands (10) angeordnet ist; und
ein Magnetwiderstandselement (M), welches Hysterese aufweist und so angeordnet ist, daß es um einen vorbestimmten Winkel (Θ) gegenüber der Magnetisierungsrichtung des Magneten verkippt ist.
2. Magnetischer Detektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Magnetwiderstandselement mit zumindest einem Paar von
Widerständen (1, 3; 2, 4) versehen ist, die Hysterese
aufweisen und getrennt voneinander in Drehrichtung des
zu erfassenden magnetischen Gegenstands angeordnet sind.
3. Magnetischer Detektor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet
so eingestellt ist, daß seine Magnetisierungsrichtung
parallel zu einer Linie (H) verläuft, die durch das
Drehzentrum (O) des zu erfassenden magnetischen
Gegenstands und das Zentrum (C) der zumindest zwei
Widerstände geht, und
die zumindest zwei Widerstände so angeordnet sind, daß
sie gegenüber der Linie in Drehrichtung des zu
erfassenden magnetischen Gegenstands verkippt sind.
4. Magnetischer Detektor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet
so eingestellt ist, daß seine Magnetisierungsrichtung
gegenüber der Linie verkippt ist, die durch das
Drehzentrum des zu erfassenden magnetischen Gegenstands
und das Zentrum der zumindest zwei Widerstände in
Drehrichtung des zu erfassenden magnetischen Gegenstands
geht, und daß die zumindest zwei Widerstände senkrecht
zu der Linie angeordnet sind.
5. Magnetischer Detektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Temperaturabhängigkeit der Ausgangsamplitude des
Magnetwiderstandselements dadurch verringert ist, daß
der Kippwinkel des Magnetwiderstandselements geändert
ist.
6. Magnetischer Detektor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Temperaturabhängigkeit der Ausgangsamplitude der
zumindest zwei Widerstände dadurch verringert ist, daß
der Abstand zwischen den beiden Widerständen in
Drehrichtung des zu erfassenden magnetischen Gegenstands
geändert ist.
7. Magnetischer Detektor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Temperaturabhängigkeit der Ausgangsamplitude des
Magnetwiderstandselements dadurch verringert ist, daß
der Kippwinkel des Magnetwiderstandselements geändert
ist, und darüber hinaus der Abstand zwischen den
zumindest zwei Widerständen in Drehrichtung des zu
erfassenden magnetischen Gegenstands geändert ist.
8. Magnetischer Detektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Kippwinkel des Magnetwiderstandselements im Bereich
zwischen 10° und 40° liegt.
9. Magnetischer Detektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Kippwinkel des Magnetwiderstandselements im Bereich
zwischen 20° und 25° liegt.
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