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Die
Erfindung betrifft einen Magnetfelddetektor, vorzugsweise zur Erfassung
von Informationen über
die Rotation eines beweglichen Elements, beispielsweise einer Welle
in einer Brennkraftmaschine.
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Ein
Beispiel eines herkömmlichen
Magnetfelddetektors ist in 10 bis 13 der beigefügten Zeichnungen
dargestellt. Darin wird dieser Magnetfelddetektor in 10 in Seitenansicht, in 11 im Schnitt und in 12 in schematischer Darstellung gezeigt.
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Wie
aus 10 bis 12 ersichtlich ist, weist ein
Detektorkörper 1 ein
zylindrisches Gehäuse 3 aus Kunstharz
auf, eine in dem Gehäuse 3 angeordnete elektrische
Schaltungseinheit 4, einen Magneten 5 in Form
eines Parallelepipeds, der an einem vorderen Ende einer elektrischen
Schaltungseinheit vorgesehen ist, und eine Nachweiseinheit 6,
die an einer vorderen Fläche
des Magneten 5 angeordnet ist und in welche ein Magnetfeldfühler eingebaut
ist.
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Wenn
bei einem derartigen Magnetfelddetektor ein zahnradförmiges Drehteil
aus magnetischem Material 21 gedreht wird, welches nahe
an dem Magnetfelddetektor angeordnet ist, so nähern sich abwechselnd ein zurückspringender
Abschnitt 21a und ein vorspringender Abschnitt 21b des
Drehteils aus magnetischem Material 21 an die Nachweiseinheit 6 an,
wobei sich das Magnetfeld ändert,
welches von dem Magneten 5 an die Nachweiseinheit 6 angelegt
wird. Änderungen
des angelegten Magnetfeldes werden als Spannungsänderungen durch die Nachweiseinheit 6 nachgewiesen.
Die Spannungsänderungen
werden nach außen
in Form eines impulsförmigen
elektrischen Signals ausgegeben, über eine Differenzverstärkerschaltung 12,
eine Wechselstromkoppelschaltung 13, eine Vergleichsschaltung 14 und
eine Ausgangsschaltung 15 in der Nachweiseinheit 6.
Das elektrische Signal wird über
eine Anschlussklemme eines Verbinders 2 an eine (nicht
dargestellte) Computereinheit geschickt, die das elektrische Signal
so verarbeitet, dass der Drehwinkel des Drehteils aus magnetischem
Material 21 nachgewiesen oder festgestellt wird.
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Im
allgemeinen wird ein Magnetowiderstandsgerät (nachstehend als MR-Gerät bezeichnet) oder
ein Riesenmagnetowiderstandsgerät
(nachstehend als GMR-Gerät
bezeichnet) als der Magnetfeldfühler
verwendet. Der Magnetfelddetektor arbeitet in beiden Fällen, also
mit einem MR-Gerät
oder mit einem GMR-Gerät,
im wesentlichen auf dieselbe Art und Weise; daher wird nachstehend
nur der Betriebsablauf in einem Fall im einzelnen geschildert, in
welchem ein MR-Gerät
verwendet wird.
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Das
MR-Gerät
ist ein Gerät,
dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit von dem Winkel ändert, der
zwischen der Magnetisierungsrichtung und der Stromrichtung in einem
Dünnfilm
aus einem ferromagnetischen Material (beispielsweise Ni-Fe oder Ni-Co)
vorhanden ist. Das MR-Gerät zeigt
einen minimalen Widerstandswert, wenn sich die Stromrichtung und
die Magnetisierungsrichtung in rechtem Winkel kreuzen, und einen
maximalen Widerstandswert, wenn die Stromrichtung und die Magnetisierungsrichtung
einen Winkel von 0 Grad zueinander aufweisen, also wenn die beiden
Richtungen gleich oder exakt entgegengesetzt sind. Eine derartige Änderung
des Widerstandswertes wird als MR-Änderungsrate
bezeichnet, und liegt im allgemeinen im Bereich von 2 bis 3 % für Ni-Fe
und im Bereich von 5 bis 6 % für
Ni-Co.
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Wenn
sich das Drehteil aus magnetischem Material 21 dreht, ändert sich
das an das MR-Gerät angelegte
Magnetfeld, und ändert
sich auch der Widerstandswert des MR-Gerätes. Um Änderungen des Magnetfeldes
nachzuweisen kann man eine Brückenschaltung
mit MR-Geräten
aufbauen, an die Brückenschaltung
eine Konstantspannungs- und Konstantstromversorgung anschließen, und Änderungen
der Widerstandswerte der MR-Geräte
in Spannungsänderungen
umwandeln, wodurch Änderungen
des Magnetfeldes nachgewiesen werden, welches auf die MR-Geräte einwirkt.
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Ein
weiterer herkömmlicher
Magnetfelddetektor wird anhand von 14 bis 17 der Zeichnungen näher beschrieben.
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14 zeigt diesen Magnetfelddetektor
mit MR-Geräten
in schematischer Darstellung, während 15 ein Schaltbild dieses
Magnetfelddetektors zeigt.
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Dieser
herkömmliche
Magnetfelddetektor weist eine Brückenschaltung 11 auf,
welche MR-Geräte
einsetzt, eine Differenzverstärkerschaltung 12 zum
Verstärken
eines Ausgangssignals der Brückenschaltung 11,
eine Wechselstromkoppelschaltung 13 zum Entfernen einer Gleichstromkomponente
im Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 12, eine
Vergleichsschaltung 14 zum Vergleichen des Ausgangssignals
der Wechselstromkoppelschaltung 13 mit einem Bezugswert,
und zur Ausgabe eines Signals mit dem Pegel "0" oder "1", sowie eine Ausgangsschaltung 15 zum
Empfang eines Ausgangssignals der Vergleichsschaltung 14 und
zur Signalformung eines Ausgangssignals über einen Schaltvorgang.
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Die
Brückenschaltung 11 weist
MR-Geräte
A und B auf. Das MR-Gerät
A ist an einer Anschlussklemme mit einer Stromversorgungsklemme
Vcc verbunden, und das MR-Gerät
B ist an einer Anschlussklemme an Masse gelegt. Die anderen Anschlussklemmen
der MR-Geräte
A und B sind mit einem Verbindungspunkt A verbunden. Weiterhin ist
der Verbindungspunkt A der Brückenschaltung 11 an
die Anschlussklemme eines invertierenden Eingangs eines Verstärkers in
der Differenzverstärkerschaltung 12 angeschlossen.
Eine Anschlussklemme eines nichtinvertierenden Eingangs des Verstärkers ist über einen
Widerstand mit einer Spannungsteilerschaltung verbunden, welche
eine Referenzstromversorgung darstellt, und dann über einen
Widerstand an Masse gelegt. Eine Ausgangsklemme des Verstärkers ist
an die Klemme für
den invertierenden Eingang des Verstärkers über einen Widerstand angeschlossen,
und weiterhin an eine Anschlussklemme eines Kondensators der Wechselstromkoppelschaltung 13.
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Die
Wechselstromkoppelschaltung 13 weist einen Kondensator
und einen Widerstand auf. Die andere Anschlussklemme des Kondensators
ist mit einer Anschlussklemme des Widerstandes verbunden, und daraufhin
mit einer Anschlussklemme eines invertierenden Eingangs eines Verstärkers in
der Vergleichsschaltung 14. Die andere Anschlussklemme
des Widerstands ist mit einer Spannungsteilerschaltung verbunden,
welche eine Referenzstromversorgung (Referenzspannungsquelle) für die Vergleichsschaltung 14 bildet.
Eine Eingangsklemme eines nicht-invertierenden Eingangs des Verstärkers in der
Vergleichsschaltung 14 ist an eine Spannungsteilerschaltung
angeschlossen, welche eine Bezugsstromversorgung (Bezugsspannungsquelle)
bildet, und weiterhin an eine Ausgangsklemme des Verstärkers über einen
Widerstand. Eine Ausgangsklemme des Verstärkers in der Vergleichsschaltung 14 ist
mit der Stromversorgungsanschlussklemme Vcc über einen Widerstand verbunden,
und weiterhin mit einer Basis eines Transistors in der Ausgangsschaltung 15.
Der Kollektor des Transistors ist an eine Ausgangsklemme und weiterhin
an die Stromversorgungsklemme Vcc über einen Widerstand angeschlossen,
wogegen der Emitter des Transistors an Masse gelegt ist.
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16 ist ein Signalformdiagramm,
welches den Signalformverlauf beim diesem herkömmlichen Magnetfelddetektors
zeigt, wenn sich das Drehteil aus magnetischem Material 21 mit
hoher Geschwindigkeit dreht.
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Bei
Drehung des Drehteils aus magnetischem Material 21 werden
die MR-Geräte Änderungen
des Magnetfeldes ausgesetzt. Die Differenzverstärkerschaltung 12 erzeugt
ein in 16B dargestelltes
Ausgangssignal, welches sich entsprechend den abwechselnden vorspringenden
und zurückspringenden
Abschnitten des Drehteils aus magnetischem Material 21 von 16A ändert. Das Ausgangssignal der
Differenzverstärkerschaltung 12 wird
der Wechselstromkoppelschaltung 13 zugeführt, in
welcher die Gleichspannungskomponente des verstärkten Ausgangssignals entfernt
wird, und dann wird eine Bezugsspannung (1/2 Vcc) für die Vergleichsschaltung 14 als
Gleichspannungskomponente angelegt. Das Ausgangssignal der Wechselstromkoppelschaltung 13 wird
der Vergleichsschaltung 14 zugeführt und mit einem Bezugswert,
also einem Vergleichspegel, verglichen, der in der Vergleichsschaltung 14 eingestellt
ist, so dass eine Umwandlung in ein Signal erfolgt, welches den
Pegel "0" oder "1" aufweist, wie in 16C gezeigt. Mit diesem Signal wird eine
Signalformung durch die Ausgangsschaltung 15 durchgeführt. Daher
wird ein Ausgangssignal mit steil ansteigenden und abfallenden Flanken
und dem Pegel "0" oder "1" gemäß 16D an der Ausgangsklemme
der Ausgangsschaltung 15 erzeugt.
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17 ist ein Signalformdiagramm,
in welchem die Signalformverarbeitung dieses herkömmlichen
Magnetfelddetektors gezeigt ist, wenn sich das Drehteil aus magnetischem
Material 21 mit niedriger Geschwindigkeit dreht.
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Bei
der Drehung des Drehteils aus magnetischem Material 21 werden
die MR-Geräte Änderungen
des Magnetfeldes ausgesetzt, und erzeugt die Differenzverstärkerschaltung 12 ein
in 17B gezeigtes Ausgangssignal,
welche sich entsprechend den abwechselnd vorspringenden und zurückspringenden
Abschnitten des Drehteils aus magnetischem Material 21 gemäß 17A ändert. Das Ausgangssignal der
Differenzverstärkerschaltung 12 wird
der Wechselstromkoppelschaltung 13 zugeführt, in
welcher die Gleichspannungskomponente des verstärkten Ausgangssignals abgetrennt
wird, und dann als Gleichspannungskomponente eine Bezugsspannung
(1/2 Vcc) für
die Vergleichsschaltung 14 angelegt wird. Das Ausgangssignal
der Wechselstromkoppelschaltung 13 wird der Vergleichsschaltung 14 zugeführt, und
mit einem Bezugswert, also einem Vergleichspegel, verglichen, der
in der Vergleichsschaltung 14 eingestellt ist, so dass
eine Umwandlung in ein Signal erfolgt, welches den Pegel "0" oder "1" aufweist,
wie in 17C gezeigt.
Mit diesem Signal wird dann eine Signalformung durch die Ausgangsschaltung 15 durchgeführt. Daher
wird ein Ausgangssignal mit steilen Anstiegs- und Abfallflanken und
den Pegel "0" oder "1" gemäß 17D an der Ausgangsklemme
der Ausgangssignal 15 erzeugt.
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Der
voranstehend geschilderte, herkömmliche
Magnetfelddetektor weist jedoch die nachstehend geschilderten Schwierigkeiten
auf.
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Wie
aus 17 hervorgeht, kann
bei dem herkömmlichen
Magnetfelddetektor, infolge der Tatsache, dass das Ausgangssignal
einen Spitzenwert entsprechend jeder Kante des vorspringenden Abschnitts 21b des
Drehteils aus magnetischem Material 21 aufweist, ein exakter
Nachweis nicht sichergestellt werden, wenn sich das Drehteil aus
magnetischem Material 21 mit sehr niedriger Geschwindigkeit
dreht.
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Da
es bei den Signalen, die erzeugt werden, wenn einerseits der zurückspringende
Abschnitt 21a und andererseits der vorspringende Abschnitt 21b des
Drehteils aus magnetischem Material 21 den MR-Geräten gegenüberliegen,
keinen Unterschied gibt, kann darüber hinaus der herkömmliche
Magnetfelddetektor kein Signal mit Pegeln entsprechend den zurückspringenden
und vorspringenden Abschnitten ausgegeben, wenn die Stromversorgung eingeschaltet
ist, und wenn das Drehteil aus magnetischem Material angehalten
ist.
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Ein
diesen herkömmlichen
Magnetfelddetektoren im Prinzip ähnlicher
Magnetfelddetektor ist aus der
DE 196 49 400 A1 bekannt und dort vorzugsweise
für die
Verwendung in einer Brennkraftmaschine als Drehzahldetektor vorgesehen.
Dieser Magnetfelddetektor umfasst deshalb folgende Komponenten:
eine
Magnetfelderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines magnetischen
Feldes, mit einer Fläche, welche
von dem magnetischen Feld in einer Richtung im wesentlichen in senkrechter
Richtung durchdrungen wird,
ein auf einer rotierenden Welle
angeordnetes und vorzugsweise als Zahnscheibe ausgebildetes bewegliches
Element aus magnetischem Material, das in dem von der Magnetfelderzeugungseinrichtung
erzeugten magnetischen Feld beweglich ist und erste und zweite Bereiche
aufweist, welche auf das magnetische Feld unterschiedlich einwirken,
wenn sich das bewegliche Element entlang der Fläche der Magnetfelderzeugungseinrichtung
bewegt;
eine Magnetfelderfaugungseinrichtung mit einer Erfassungsebene,
die parallel zu der Fläche
der Magnetfelderzeugungseinrichtung zwischen dieser Fläche und
der Bewegungsbahn der ersten und zweiten Bereiche des beweglichen
Elementes verläuft,
und mit einem Erfassungsmuster, das sich längs der Erfassungsebene erstreckt
und eine Magnetismus-Erfassungsrichtung aufweist, welche im wesentlichen senkrecht
zu der Fläche
der Magnetfelderzeugungseinrichtung ist, so dass Änderungen
des von der Magnetfelderzeugungseinrichtung erzeugten magnetischen
Feldes erfasst werden in Abhängigkeit
von der Bewegung der ersten und zweiten Bereiche des beweglichen
Element bei dessen Bewegung längs
der Fläche
der Magnetfelderzeugungseinrichtung; und
eine mit der Magnetfelderfassungseinrichtung
verbundene Erfassungssignalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von
Erfassungssignalen in Abhängigkeit
von einer Änderung
des durch die Magnetfelderzeugungseinrichtung erzeugten magnetischen
Feldes bei der Bewegung des beweglichen Elementes.
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Teile
eines derartigen Magnetfelddetektors sind auch aus der
DE 195 23 322 A1 bekannt.
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Bei
einem Magnetfelddetektor nach der
DE 195 80 095 C2 sind zwei Detektorelemente
einer Magnetfelderfassungseinrichtung nebeneinander längs einer
Ebene angeordnet, die sich senkrecht zu einer Polebene einer durch
einen Permanentmagneten gebildeten Magnetfelderzeugungseinrichtung
erstreckt. Eine zur Erfassungsebene senkrechte Mittellinie zwischen
den beiden Detektorelementen hat von der Bewegungsbahn eines beweglichen
Elementes einen deutlich geringeren Abstand als die Polfläche der
Magnetfelderzeugungseinrichtung.
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Aus
der
DE 39 29 452 A1 ist
es bekannt, bei einem Magnetfelddetektor mit Hilfe von Potentiometern
unterschiedliche Pegel bzw. unterschiedliche Referenzspannungen
einzustellen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetfelddetektor
zu schaffen, der bei einem einfachen Aufbau eine sehr genaue Erfassung
eines sich ändernden
Magnetfeldes ermöglicht, selbst
bei einer geringen Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Elementes
aus magnetischem Material.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einem Magnetfelddetektor nach dem Patentanspruch 1 gelöst.
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Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden im folgenden anhand von 1 bis 9 der
Zeichnungen näher
beschrieben.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 ein Schaltbild eines Magnetfelddetektors
gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Signalformdiagramm
mit einer Darstellung der Signalformverarbeitungsvorgänge des
Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung;
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3 ein Signalformdiagramm
mit einer Darstellung der Signalformverarbeitungsvorgänge des
Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung;
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4 ein Schaltbild eines Magnetfelddetektors
gemäß Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung;
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5 ein Signalformdiagramm
mit einer Darstellung der Signalformverarbeitungsvorgänge des
Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung;
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6 eine schematische Darstellung
einer magnetischen Schaltung eines Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung;
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7 eine Schnittansicht des
Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung;
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8 eine schematische Darstellung
einer magnetischen Schaltung eines Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung;
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9 eine schematische Darstellung
einer magnetischen Schaltung eines Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform
5 der vorliegenden Erfindung;
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10 eine Seitenansicht eines
herkömmlichen
Magnetfelddetektors;
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11 eine Seitenschnittansicht
des herkömmlichen
Magnetfelddetektors;
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12 eine schematische Darstellung
einer magnetischen Schaltung des herkömmlichen Magnetfelddetektors;
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13 ein Schaltbild des herkömmlichen Magnetfelddetektors;
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14 eine schematische Darstellung
einer magnetischen Schaltung eines herkömmlichen Magnetfelddetektors,
bei welchem MR-Geräte
eingesetzt werden,
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15 ein Schaltbild eines
herkömmlichen Magnetfelddetektors,
welcher MR-Geräte
verwendet;
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16 ein Signalformdiagramm
mit einer Darstellung der Signalformverarbeitungsvorgänge des
herkömmlichen
Magnetfelddetektors, welcher MR-Geräte verwendet, während einer
Drehung mit hoher Geschwindigkeit; und
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17 ein Signalformdiagramm
mit einer Darstellung der Signalverarbeitungsvorgänge des herkömmlichen
Magnetfelddetektors, welcher MR-Geräte verwendet, während einer
Drehung mit niedriger Geschwindigkeit.
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AUSFÜHRUNGSFORM 1
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1 ist ein Schaltbild eines
Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung, und 2 ist
ein Signalformdiagramm mit einer Darstellung der Signalformverarbeitungsvorgänge des
Magnetfelddetektors.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist der Aufbau des Magnetfelddetektors im wesentlichen ebenso wie
bei dem in 12 gezeigten,
herkömmlichen Magnetfelddetektor,
mit Ausnahme der Tatsache, dass ein Hall-Gerät als Magnetfeldfühler verwendet wird.
Ein Hall-Gerät
ist ein Gerät,
welches nur auf ein Magnetfeld reagiert, welches vertikal zur Oberfläche des
Gerätes
verläuft,
und eine Spannung proportional zum magnetischen Fluss ausgibt, der
durch die Oberfläche
des Gerätes
hindurchgeht.
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Eine
Nachweiseinheit 6 ist zwischen einem Magneten 5 als
Magnetfelderzeugungsvorrichtung, der in Richtung gegenüberliegend
einem Drehteil aus magnetischem Material 21 als Drehteil
aus magnetischem Material magnetisiert ist, und dem Drehteil aus
magnetischem Material 21 angeordnet, so dass die Magnetismusabfühlrichtung
des Hall-Geräts
und die Magnetisierungsrichtung des Magneten zueinander ausgerichtet
sind. Infolge dieser Anordnung kann der Magnetfelddetektor ein Signal
erzeugen, welches einen Maximalpegel entsprechend einem vorspringenden
Abschnitt 21b des Drehteils aus magnetischem Material 21 und
einen Minimalpegel entsprechend einem zurückspringenden Abschnitt 21a des Drehteils
aufweist, jedoch keinen Spitzenwert entsprechend jeder Kante des
vorspringenden Abschnitts 21b zeigt.
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Wenn
im einzelnen der zurückspringende Abschnitt 21a des
Drehteils aus magnetischem Material 21 dem Magnetfelddetektor
gegenüberliegt, geht
ein geringerer magnetischer Fluss durch das Hall-Gerät hindurch,
und daher erzeugt das Hall-Gerät
eine kleinere Ausgangsspannung. Wenn der vorspringende Abschnitt 21b des
Drehteils aus magnetischem Material 21 dem Magnetfelddetektor gegenüberliegt,
so wird der magnetische Fluss durch den vorspringenden Abschnitt 21b angezogen,
so dass der magnetische Fluss ansteigt, der durch das Hall-Gerät hindurchgeht,
und daher erzeugt das Hall-Gerät
eine höhere
Ausgangsspannung.
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Weiterhin
sind bei der vorliegenden Ausführungsform
die Widerstandswerte einstellbarer Widerstände R1a, R1b, die in einer
Differenzverstärkerschaltung 12 als
Einstellvorrichtung vorgesehen sind, so eingestellt, dass der Vergleichspegel
einer Vergleichsschaltung 14, die als Wandlervorrichtung stromabwärts der
Differenzverstärkerschaltung 12 über einen
Wechselstromkoppelschaltung 13 als Vorrichtung zum Entfernen
einer Gleichspannungskomponente vorgesehen ist, auf einen Signalpegel
zwischen dem Signalpegel entsprechend dem vorspringenden Abschnitt 21b und
dem Signalpegel entsprechend dem zurückspringenden Abschnitt 21a eingestellt
ist.
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Durch
diese Einstellung des Vergleichspegels kann der Magnetfelddetektor
einen exakten Nachweist selbst dann durchführen, wenn sich das Drehteil
aus magnetischem Material 21 mit sehr niedriger Geschwindigkeit
dreht, und kann ein Signal mit Pegeln entsprechend den zurückspringenden
und vorspringenden Abschnitten abgeben, wenn die Stromversorgung
eingeschaltet ist, und wenn das Drehteil aus magnetischem Material
angehalten ist.
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Das
Hall-Gerät
kann durch ein Halbleiter-Magnetowiderstandsgerät ersetzt
werden, wobei im wesentlichen dieselben Vorteile wie voranstehend geschildert
erzielt werden.
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Abhängig von
der Positionsbeziehung zwischen dem Magnetfeldfühler und dem Magneten 5, kann
wie in 3 gezeigt, ein
Spitzenwert entsprechend jeder Kante des vorspringenden Abschnitts 21b des
Drehteils aus magnetischem Material 21 auftreten. Selbst
in einem derartigen Fall können
jedoch ähnliche
Vorteile wie voranstehend geschildert dadurch erzielt werden, dass
die Anordnung so gewählt wird,
dass zwischen dem Pegel entsprechend dem vorspringenden Abschnitt 21b und
dem Pegel entsprechend dem zurückspringenden
Abschnitt 21a ein Unterschied vorhanden ist.
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AUSFÜHRUNGSFORM 2
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4 ist ein Schaltbild eines
Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung, und 5 ist
ein Signalformdiagramm mit einer Darstellung der Signalformverarbeitungsvorgänge des
Magnetfelddetektors. In 4 sind
entsprechende Bauteile wie in 1 mit
gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet, und erfolgt
insoweit nicht unbedingt eine erneute Beschreibung.
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Bei
der voranstehend geschilderten Ausführungsform 1 wird der Vergleichspegel
dadurch eingestellt, dass die Widerstandswerte der einstellbaren Widerstände R1 der
Differenzverstärkerschaltung 12 entsprechend
eingestellt werden. Andererseits wird bei der vorliegenden Ausführungsform
2 der Vergleichspegel auf einen Pegel zwischen dem Signalpegel entsprechend
dem vorspringenden Abschnitt 21b und dem Signalpegel entsprechend
dem zurückspringenden
Abschnitt 21a eingestellt, durch entsprechende Einstellung
der Widerstandswerte einstellbarer Widerstände R2 als Einstellvorrichtungen für die Vergleichsschaltung 14.
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Infolge
einer derartigen Einstellung können bei
der vorliegenden Ausführungsform ähnliche
Vorteile wie bei der Ausführungsform
1 erzielt werden.
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AUSFÜHRUNGSFORM 3
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6 zeigt schematisch eine
magnetische Schaltung eines Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung; im einzelnen ist 6A eine Seitenansicht, 6B eine Perspektivansicht, und 6C eine Aufsicht.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist das Schaltbild ebenso wie bei den voranstehend geschilderten
Ausführungsformen
1 und 2, mit Ausnahme der Tatsache, dass statt eines Hall-Geräts ein MR-Gerät eingesetzt
wird, und ergibt sich dasselbe Signalformdiagramm mit einer Darstellung
der Signalformverarbeitungsvorgänge
wie bei den voranstehenden Ausführungsformen
1 und 2; daher sind hier das Schaltbild bzw. Signalformdiagramm
weggelassen.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird als Magnetfeldfühler
ein MR-Gerät
eingesetzt, welches ein in der Ebene. empfindliches Magnetowiderstandsgerät darstellt.
Eine Nachweiseinheit 6 mit zwei darin vorgesehenen MR-Geräten ist
auf einer ersten Oberfläche
des Magneten 5 vorgesehen, der in der Richtung des Gegenüberliegens
des Drehteils aus magnetischem Material 21 magnetisiert
ist, und ist so ausgebildet, dass die beiden MR-Geräte Seite an
Seite in der Richtung des Gegenüberliegens
in Bezug auf das Drehteil aus magnetischem Material 21 angeordnet
sind, und eine zweite Zentrumsachse der beiden MR-Geräte im wesentlichen
zur Endoberfläche
des Magneten 5 ausgerichtet ist, der dem Drehteil aus magnetischem
Material 21 gegenüberliegt.
Weiterhin ist das Muster jedes MR-Gerätes so ausgebildet, dass die
Magnetismusnachweisrichtung zur Magnetisierungsrichtung des Magneten 5 ausgerichtet
ist.
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Infolge
dieser Anordnung kann der Magnetfelddetektor ein Signal erzeugen,
welches einen Maximalpegel entsprechend dem vorspringenden Abschnitt 21b des
Drehteils aus magnetischem Material und einen Minimalpegel entsprechend
dem zurückspringenden
Abschnitt 21a des Drehteils aufweist, jedoch keinen Spitzenwert
entsprechend jeder Kante des vorspringenden Abschnitts 21b aufweist.
Die Vorrichtung zur Einstellung des Vergleichspegels der Vergleichsschaltung 14 ist
ebenso wie bei den Ausführungsformen
1 und 2 ausgebildet. Daher kann der Magnetfelddetektor einen exakten
Nachweis selbst dann durchführen,
wenn sich das Drehteil aus magnetischem Material 21 mit
sehr niedriger Geschwindigkeit dreht, und kann ein Signal mit Pegeln
entsprechend den zurückspringenden
und vorspringenden Abschnitten ausgeben, wenn die Stromversorgung eingeschaltet
ist, und wenn das Drehteil aus magnetischem Material angehalten
ist.
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In
diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass das MR-Gerät eine Anisotropie
zeigt. Anders ausgedrückt
muss das MR-Gerät
so angeordnet werden, dass die Richtung seines Musters so verläuft, dass
die Magnetismusabfühlrichtung
mit der Magnetisierungsrichtung des Magneten 5 zusammenfällt, wie
in 6 gezeigt ist.
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7 ist eine Schnittansicht
des Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform
3.
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Bei
den voranstehend geschilderten Ausführungsformen 1 und 2 sind
die Montageoberfläche
der Nachweiseinheit 6 und die Montageoberfläche der elektronischen
Bauteile, welche die elektrische Schaltungseinheit 4 bilden,
senkrecht zueinander angeordnet. Diese Art von Magnetfelddetektor
muss daher von zwei Richtungen aus montiert werden, oder muss zuerst
von einer Richtung aus montiert werden, und dann senkrecht zur Montagerichtung abgebogen
werden.
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Da
jedoch bei der vorliegenden Ausführungsform
die Nachweiseinheit 6 auf der ersten (oberen) Oberfläche des
Magneten 5 vorgesehen ist, der in der Richtung des Gegenüberliegens
in Bezug auf das Drehteil aus magnetischem Material 21 magnetisiert
ist, und so angeordnet ist, dass die ersten Zentrumsachsen des MR-Gerätes und
des Magneten 5 im wesentlichen zueinander ausgerichtet
sind, kann die Montage der Nachweiseinheit 6 und die Montage der
die elektrische Schaltungseinheit 4 bildenden elektronischen
Bauteile in derselben Richtung erfolgen, was zu einer vereinfachten
Herstellung führt.
Da es nicht erforderlich ist, nach der Montage in einer Richtung
einen zusätzlichen
Biegevorgang durchzuführen,
wird darüber
hinaus die Position der Nachweiseinheit 6 in Bezug auf
den Magneten 5 stabiler, und verbessern sich die Eigenschaften
des Magnetfelddetektors entsprechend.
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AUSFÜHRUNGSFORM 4
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8 zeigt schematisch eine
magnetische Schaltung eines Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung; hierbei ist 8A eine Seitenansicht, 8B eine Perspektivansicht, und 8C eine Aufsicht.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist das Schaltbild ebenso wie bei den voranstehend geschilderten
Ausführungsformen
1 und 2, mit Ausnahme der Tatsache, dass ein MR-Gerät als Magnetfeldfühler statt
eines Hall-Gerätes
verwendet wird, und ist auch das Signalformdiagramm mit einer Darstellung der
Signalformverarbeitungsvorgänge
ebenso wie bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen
1 und 2; daher sind hier das Schaltbild und das Signalformdiagramm
weggelassen. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden
Ausführungsform
ein Festwiderstand als ein MR-Gerät verwendet wird.
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Die
vorliegende Ausführungsform
verwendet als Magnetfeldfühler
ein MR-Gerät,
welches ein in der Ebene empfindliches Magnetowiderstandsgerät darstellt.
Eine Nachweiseinheit 6 mit einem eingebauten MR-Gerät ist auf
einer ersten Oberfläche
des Magneten 5 vorgesehen, der in der Richtung des Gegenüberliegens
in Bezug auf das Drehteil aus magnetischem Material 21 magnetisiert
ist, und ist so angeordnet, dass das MR-Gerät in der Drehrichtung des Drehteils
aus magnetischem Material 21 liegt, und eine zweite Zentrumsachse
des MR-Geräts
hinter einer Endoberfläche
des Magneten 5 angeordnet ist, welcher dem Drehteil aus
magnetischem Material 21 gegenüberliegt. Weiterhin ist das
Muster des MR-Geräts
so ausgebildet, dass seine Magnetismusnachweisrichtung zur Magnetisierungsrichtung
des Magneten 5 ausgerichtet ist.
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Infolge
dieser Anordnung kann der Magnetfelddetektor ein Signal erzeugen,
welches einen Maximalpegel entsprechend dem vorspringenden Abschnitt 21b des
Drehteils aus magnetischem Material 21 und einen Minimalpegel
entsprechend dem zurückspringenden
Abschnitt 21a des Drehteils aufweist, jedoch keinen Spitzenwert
entsprechend jeder Kante des vorspringenden Abschnitts 21b zeigt.
Die Vorrichtung zur Einstellung des Vergleichspegels der Vergleichsschaltung 14 ist
ebenso wie bei den voranstehend geschilderten Ausführungsform
1 und z.
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Daher
kann der Magnetfelddetektor einen exakten Nachweis selbst dann durchführen, wenn sich
das Drehteil aus magnetischem Material 21 mit sehr niedriger
Geschwindigkeit dreht, und kann ein Signal mit Pegeln entsprechend
den zurückspringenden
und vorspringenden Abschnitten ausgeben, wenn die Stromversorgung
eingeschaltet ist, und wenn das Drehteil aus magnetischem Material
angehalten ist.
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In
diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass das MR-Gerät eine Anisotropie
zeigt. Anders ausgedrückt
muss das MR-Gerät
so angeordnet werden, dass die Richtung seines Musters so verläuft, dass
die Magnetismusabfühlrichtung
mit er Magnetisierungsrichtung des Magneten 5 übereinstimmt,
wie dies in 8 gezeigt
ist.
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Wie
bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform 3 kann die Montage
der Nachweiseinheit 6 und die Montage elektronischer Bauteile
der elektrischen Schaltungseinheit 4 in derselben Richtung
erfolgen, was die Herstellung erleichtert. Da kein zusätzlicher
Biegevorgang nach der Montage in einer Richtung erforderlich ist,
erhält
man eine stabilere Position der Nachweiseinheit 6 in Bezug
auf den Magneten 5, und werden die Eigenschaften des Magnetfelddetektors
entsprechend verbessert.
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AUSFÜHRUNGSFORM 5
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9 zeigt schematisch eine
magnetische Schaltung eines Magnetfelddetektors gemäß Ausführungsform
5 der vorliegenden Erfindung; hierbei ist 9A eine Seitenansicht, 9B eine Perspektivansicht, und 9C eine Aufsicht.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist das Schaltbild ebenso wie bei den voranstehend geschilderten
Ausführungsformen
1 und 2, mit Ausnahme der Tatsache, dass statt eines Hall-Geräts ein MR-Gerät als Magnetfeldfühler verwendet
wird, und ist das Signalformdiagramm mit der Darstellung der Signalformverarbeitungsvorgänge ebenso
wie bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen 1 und 2; im vorliegenden
Fall sind daher das Schaltbild und das Signalformdiagramm weggelassen.
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Die
vorliegende Ausführungsform
verwendet als Magnetfeldfühler
ein MR-Gerät,
welches ein in der Ebene empfindliches Magnetowiderstandsgerät darstellt.
Eine Nachweiseinheit 6 mit zwei eingebauten MR-Geräten ist
auf einer zweiten Oberfläche
des Magneten 5 angeordnet, der in der Richtung des Gegenüberliegens
in Bezug auf das Drehteil aus magnetischem Material 21 magnetisiert
ist, und ist so ausgebildet, dass die beiden MR-Geräte Seite
an Seite in Richtung des Gegenüberliegens
in Bezug auf das Drehteil aus magnetischem Material 21 angeordnet
sind, und eine zweite Zentrumsachse der beiden MR-Geräte im wesentlichen
zu einer Endoberfläche des
Magneten 5 ausgerichtet ist, welcher dem Drehteil aus magnetischem
Material 21 gegenüberliegt. Weiterhin
ist das Muster der MR-Geräte
so ausgebildet, dass die Magnetismusnachweisrichtung zur Magnetisierungsrichtung
des Magneten 5 ausgerichtet ist.
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Infolge
dieser Anordnung kann der Magnetfelddetektor ein Signal erzeugen,
welches einen Maximalpegel entsprechend dem vorspringenden Abschnitt 21b des
Drehteils aus magnetischem Material 21 und einen Minimalpegel
entsprechend dem zurückspringenden
Abschnitt 21a des Drehteils aufweist, jedoch keinen Spitzenwert
entsprechend jeder Kante des vorspringenden Abschnitts 21b zeigt.
Die Vorrichtung zur Einstellung des Vergleichspegels der Vergleichsschaltung 14 ist
ebenso wie bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen
1 und z.
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Der
Magnetfelddetektor kann daher einen exakten Nachweis selbst dann
durchführen,
wenn sich das Drehteil aus magnetischem Material 21 mit sehr
niedriger Geschwindigkeit dreht, und kann ein Signal mit Pegeln
entsprechend den zurückspringenden
und vorspringenden Abschnitten ausgeben, wenn die Stromversorgung
eingeschaltet ist, und wenn das Drehteil aus magnetischem Material
angehalten ist. Da das MR-Gerät
größere Widerstandsänderungen
bei der vorliegenden Ausführungsform zeigt
als bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform 3, erhöht sich
die Ausgangsspannung der Brückenschaltung 11,
und verbessern sich die Eigenschaften des Magnetfelddetektors entsprechend.
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AUSFÜHRUNGSFORM 6
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Während bei
jeder der voranstehend geschilderten Ausführungsformen 3 bis 5 ein MR-Gerät als Magnetfeldfühler verwendet
wird, wird bei der vorliegenden Ausführungsform 6 ein MR-Gerät (Riesenmagnetowiderstandsgerät) eingesetzt.
Durch Verwendung eines MR-Gerätes
ist es möglich,
ein höheres
Ausgangssignal zu erzeugen, und entsprechend bessere Eigenschaften
des Magnetfelddetektors als bei Verwendung des MR-Gerätes zu erzielen.
Da das MR-Gerät
keine Anisotropie zeigt, kann darüber hinaus der Magnetfelddetektor
flexibler konstruiert werden, wobei es insbesondere für die Richtung
des Musters keine Einschränkung
gibt.
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AUSFÜHRUNGSFORM 7
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Bei
den voranstehend geschilderten Ausführungsformen wurde das bewegliche
Teil aus magnetischem Material als Drehteil aus magnetischem Material
dargestellt, welches synchron mit einer Drehwelle gedreht wird,
jedoch lässt
sich die vorliegende Erfindung ebenso bei einem beweglichen Teil
aus magnetischem Material einsetzen, welches in Linearrichtung verschoben
wird, und lassen sich auch dann entsprechende Vorteile erzielen.
Eine mögliche
Anwendung für
eine derartige Ausführungsform
ist der Nachweis beispielsweise der Öffnung eines Auspuffgasrückführventils,
welches in Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung verwendet
wird.