DE19738361C2 - Magnetischer Detektor - Google Patents

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 Signalformen 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.

Aus der DE 195 80 095 C2 ist eine Anordnung zum Erfassen eines Magnetfelds bekannt, die einen Magneten, der in der Nähe eines zu erfassenden, drehbaren magnetischen Gegenstands angeordnet ist, und ein Magnetwiderstandselement, dessen Substratebene um 90° gekippt und daher parallel zu der Magnetisierungsrichtung des Magnets angeordnet ist, aufweist. Das Magnetwiderstandselement weist ein erstes und ein zweites Paar von Widerständen auf, wobei eine Mittellinie zwischen den beiden Paaren senkrecht zur Drehrichtung des magnetischen Gegenstands verläuft.

DE 195 07 304 A1 beschreibt einen Magnetfelddetektor, bei dem magnetoresistiven Elemente in einer Ebene verschwenkt werden, die parallel zu der Drehrichtung eines zu erfassenden magnetischen Gegenstands ist. Die magnetoreistiven Elemente sind rechtwinklig bezüglich der Drehrichtung ausgerichtet, so dass die Ebene des den Elementen zugeordneten Substrats parallel zu der Drehrichtung ist.

In DE 34 26 784 A1 weist ein Detektorsubstrat Meßstreifen, die von einem Magnetfeld schräg durchsetzt werden und um einen vorgegebenen Winkel gedreht werden können. Der Magnet, der das Magnetfeld erzeugt, ist hingegen unkippbar angeordnet, so dass die Magnetisierungsrichtung des Magnets immer parallel zur Drehrichtung des zu erfassenden magnetischen Gegenstands verläuft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen magnetischen Detektor bereitzustellen, bei dem unabhängig von der Drehrichtung des zu erfassenden drehbaren magnetischen Gegenstands der gleiche Signalverlauf am Ausgang der Erfassungsschaltung erhalten werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einem magnetischen Detektor gemäß Anspruch 1 oder 2 gelöst. Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein magnetischer Detektor bereitgestellt, umfassend: ein Magnetwiderstandselement mit einem ersten und einem zweiten Paar von auf einer Substratoberfläche angebrachten Magnetwiderständen, welche eine Hysterese aufweisen, wobei die Paare in einem vorgegebenen Abstand symmetrisch zu einer in der Substratoberfläche liegenden Mittellinie des Substrats angeordnet sind; einen Magneten, der in der Nähe eines zu erfassenden, drehbaren magnetischen Gegenstands so angeordnet ist, dass die Magnetisierungsrichtung des Magneten im wesentlichen parallel zu einer Verbindungslinie ist, die zwischen der Drehachse des drehbaren magnetischen Gegenstands und der Mittellinie des Substrats verläuft und senkrecht zu der Drehachse bzw. der Mittellinie ist, wobei das Magnetwiderstandelement zwischen dem Magneten und dem drehbaren magnetischen Gegenstand angeordnet ist; wobei die Mittellinie parallel zu der Drehachse angeordnet ist und die Substratoberfläche um die Mittellinie zu einer durch die Drehachse verlaufende Ebene, die senkrecht zu der Verbindungslinie ist, um einen vorgegebenen Winkel gekippt ist.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein magnetischer Detektor: ein Magnetwiderstandselement mit einem ersten und einem zweiten Paar von auf einer Substratoberfläche angebrachten Magnetwiderständen, welche eine Hysterese aufweisen, wobei die Paare in einem vorgegebenen Abstand symmetrisch zu einer in der Substratoberfläche liegenden Mittellinie des Substrats angeordnet sind; einen Magneten, der in der Nähe eines zu erfassenden, drehbaren magnetischen Gegenstands so angeordnet ist, dass das Magnetwiderstandelement zwischen dem Magneten und dem drehbaren magnetischen Gegenstand angeordnet ist; wobei die Mittellinie des Substrats parallel zu der Drehachse des drehbaren magnetischen Gegenstands ist und die Substratoberfläche parallel zu einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene ist, die senkrecht zu einer Verbindungslinie ist, die zwischen der Drehachse des drehbaren magnetischen Gegenstands und der Mittellinie des Substrats verläuft und senkrecht zu der Drehachse bzw. der Mittellinie ist; und wobei der Magnet so angeordnet ist, dass seine Magnetisierungsrichtung zu der Ebene, die durch die Mittellinie und die Verbindungslinie definiert wird, um einen vorgegebenen Winkel gekippt ist.

Gemäß einer bevorzugten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung liegt der vorgegebene Kippwinkel im Bereich zwischen 10° und 40°.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung liegt der vorgegebene Kippwinkel 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 Gegentands;

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.

AUSFÜHRUNGSFORM 1

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 de 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 entgegengesetzer 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.

AUSFÜHRUNGSFORM 2

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 zumidenst 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 (4)

1. Magnetischer Detektor, umfassend:

• a) ein Magnetwiderstandselement (M) mit einem ersten und einem zweiten Paar (A, B) von auf einer Substratoberfläche angebrachten Magnetwiderständen (1, 3; 2, 4), welche eine Hysterese aufweisen, wobei die Paare (A, B) in einem vorgegebenen Abstand (P) symmetrisch zu einer in der Substratoberfläche liegenden Mittellinie (C) des Substrats angeordnet sind;
• b) einen Magneten (11), der in der Nähe eines zu erfassenden, drehbaren magnetischen Gegenstands (10) so angeordnet ist, dass die Magnetisierungsrichtung des Magneten (11) im wesentlichen parallel zu einer Verbindungslinie (L) ist, die zwischen der Drehachse (O) des drehbaren magnetischen Gegenstands (10) und der Mittellinie (C) des Substrats verläuft und senkrecht zu der Drehachse (O) bzw. der Mittellinie (C) ist, wobei das Magnetwiderstandselement (M) zwischen dem Magneten (11) und dem drehbaren magnetischen Gegenstand (10) angeordnet ist; wobei
• c) die Mittellinie (C) parallel zu der Drehachse (O) angeordnet ist und die Substratoberfläche um die Mittellinie (C) zu einer durch die Drehachse (O) verlautende Ebene, die senkrecht zu der Verbindungslinie (L) ist, um einen vorgegebenen Winkel (θ) gekippt ist.

2. Magnetischer Detektor, umfassend:

• a) ein Magnetwiderstandselement (M) mit einem ersten und einem zweiten Paar (A, B) von auf einer Substratoberfläche angebrachten Magnetwiderständen (1, 3; 2, 4), welche eine Hysterese aufweisen, wobei die Paare (A, B) in einem vorgegebenen Abstand (P) symmetrisch zu einer in der Substratoberfläche liegenden Mittellinie (C) des Substrats angeordnet sind;
• b) einen Magneten (11), der in der Nähe eines zu erfassenden, drehbaren magnetischen Gegenstands (10) so angeordnet ist, dass das Magnetwiderstandselement (M) zwischen dem Magneten (11) und dem drehbaren magnetischen Gegenstand (10) angeordnet ist; wobei
• c) die Mittellinie (C) des Substrats parallel zu der Drehachse (O) des drehbaren magnetischen Gegenstands ist und die Substratoberfläche parallel zu einer durch die Drehachse (O) verlaufenden Ebene ist, die senkrecht zu einer Verbindungslinie (L) ist, die zwischen der Drehachse (O) des drehbaren magnetischen Gegenstands (10) und der Mittellinie (C) des Substrats verläuft und senkrecht zu der Drehachse (O) bzw. der Mittellinie (C) ist; und wobei
• d) der Magnet (11) so angeordnet ist, dass seine Magnetisierungsrichtung zu der Ebene, die durch die Mittellinie (C) und die Verbindungslinie (L) definiert wird, um einen vorgegebenen Winkel (θ) gekippt ist.

3. Magnetischer Detektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Kippwinkel (θ) im Bereich zwischen 10° und 40° liegt.

4. Magnetischer Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Kippwinkel (θ) im Bereich zwischen 20° und 25° liegt.