DE2532981A1 - Megnetfeldfuehlvorrichtung - Google Patents

Description

Sony Corporation, Tokyo / Japan Magnetfeidfühlvorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Erzeugung eines Ausgangssignals beim Ertasten der Nähe einer Magnetfeldquelle, mit einem aus einem isolierenden Substrat und ersten und zweiten ferromagnetischen Streifen auf dem Substrat zur Bildung von ersten und zweiten jeweils zueinander senkrechten Stromführungsbahnen gebildeten Magnetowiderstandselement, wobei die ersten und zweiten Streifen in Reihe miteinander verbunden sind und eine Verbindung zwischen ihnen definieren, von der ein Ausgangssignal abgeleitet wird,und mit Stromzufuhranschlüssen.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anwendung dieses Gerätes als kontaktloser Schalter, der durch die Nähe eines magnetischen Feldes betätigt wird.

Bei vielen Anwendungen soll eine Schaltfunktion als Funktion einer mechanischen Vorrichtung erzeugt werden, ohne daß jedoch mechanische Kontakte verwendet werden, die miteinander in Eingriff gelangen müssen und somit durch die mechanische Vorrichtung körperlich geschlossen werden müssen. Ein derartiger Vorgang kann im allgemeinen von einem kontaktlosen Schalter ausgeführt werden. Das heißt, je nach der Lage der fraglichen mechanischen Vorrichtung kann eine Schaltfunktion ausgeführt werden, beispielsweise die Betätigung eines elektronischen Schaltelementes. Allgemein sind verschiedene Arten von kontaktlosen Schaltern bekannt. Darunter befinden sich photoelektrische Vorrichtungen, elektrostatische Vorrichtungen und Magnetfühlvorrichtungen, die alle verwendet werden

SO 9 8 8 6 / Π /, G"6

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können, um eine Schaltfunktion ohne tatsächliche körperliqhe Berührung von mechanischen Kontakten auszuführen.

Ein typisches kontaktloses Magnetfühlschaltelement, das bisher verwendet wurde, ist der wohlbekannte Magnetkopf, der im allgemeinen als elektromagnetischer Wandler zur Aufnahme und Wiedergabe bei der Technik der Bandaufnahme verwendet wird. Wenn er als kontaktloser Schalter verwendet wird, so wird ein elektrisches Ausgangssignal als Funktion eines Magneten erzeugt, der neben dem Magnetkopf angeordnet ist. Wenn folglich die Relativstellung zwischen dem Magnetkopf und einem magnetischen Pol geändert wird, so erzeugt diese Stellungsänderung ein elektrisches Ausgangssignal. Je nach seiner besonderen Anwendung kann der Magnetkopf zur Erzeugung von verschiedenen Schaltfunktionen entsprechend verwendet werden.

Die Verwendung des Magnetkopfes als kontaktloser Schalter weist jedoch verschiedene Nachteile auf. Ein Nachteil ist der erforderliche relativ große Aufbau. Der Magnetkopf benötigt ein elektromagnetisches Spulenelement, einen geeigneten Trägerkern und einen Vormagnetisierungssignaloszillator, damit der Kopf das Vorhandensein bzw. die Nähe eines externen magnetischen Feldes ermittelt. Ferner kann bei solchen Anwendungen, bei denen der Magnetkopf als kontaktloser Grenzschalter verwendet werden soll, kein hochempfindliches Ausgangssignal erzielt werden, es sei denn, daß der Kopf in einem sehr geringen Abstand von der Quelle des Magnetfeldes, d.h. von dem Magneten, angeordnet ist. Ein derart geringer Abstand schränkt die Anwendungen dieses Kopfes für kontaktlose Schaltanordnungen stark ein. Daher findet der Magnetkopf keine verbreitete Anwendung und war bei gewerblichen Anwendungen nicht übermäßig erfolgreich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gerät zur Erzeugung eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von der Ertastung eines Magnetfeldes anzugeben, welches geeignet ist zur Verwendung als magnetisch betätigter kontaktloser Schalter, der die Nachteile der bekannten Vorrichtungen nicht aufweist. Das erfindungsgemäße Gerät

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soll zur Verwendung als Magnetfelddetektor geeignet sein, welcher ein Magnetowiderstandselement umfaßt, das in der Lage ist, ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Nähe einer Magnetfeldquelle zu erzeugen. Der kontaktlose Schalter soll ein Magnetowiderstandselement umfassen. Das erfindungsgemäße Gerät soll geeignet sein zur Verwendung als miniaturisierte hochempfindliche Magnetfühlvorrichtung, die als kontaktloser Schalter verwendet werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Gerät soll eine Anzeige der Relativstellung eines Generatormagnets ermöglicht werden. Insbesondere soll sich durch das Gerät ermitteln lassen, wann ein bewegliches Element über zulässige Grenzen hinaus verschoben worden ist. Ferner soll mit dem erfindungsgemäßen Gerät eine kodierte Darstellung der Winkelstellung eines drehbaren Elements erzeugt werden, und es soll eine Magnetfühlerkartenlesevorrichtung für eine Informationskarte verwirklicht werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Gerät der eingangs beschriebenen Art, das gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch parallel mit den in Reihe verbundenen Streifen verbundene Impedanzeinrichtungen zur Bildung einer Brückenschaltung mit den Streifen, einen von der Verbindung gebildeten Brückenausgangsanschluß und einen Generatormagnet zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, wobei der Generatormagnet eine in einer Ebene im Abstand von dem Magnetowiderstandselement angeordnete Oberfläche aufweist zur Erzeugung eines Ausgangssignals an der Verbindung als Funktion der relativen Lage der Vorder- und Hinterkanten des Generatormagneten in Bezug auf eine Vorderkante des Magnetowiderstandselements.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Magnetowiderstandselement, das bei einer Ausführungsform der Erfindung Anwendung finden kann;

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Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Darstellung der Funktionsprinzipien eines Magnetowiderstandselements;

Fig. 3 eine Draufsicht zur Darstellung der Beziehung zwischen einer Änderung des Ausgangssignals des Magnetowiderstandselements und der Richtung eines an diesem angelegten magnetischen Feldes;

Fig. 4 ein Schaltbild entsprechend Fig. 2;

Fig. 5A schematische Darstellungen der Verwendungsart des Magnetowiderstandselements zur Erzeugung von Ausgangssignalen in Funktion eines in der Nähe befindlichen magnetischen Feldes;

Fig. 6 schematische Schaltbilder zur Darstellung der Ausgangs^un signale, die von den Magnetowiderstandselementen erzeugt und zur Erzeugung eines weiteren Ausgangssignals weiterverarbeitet werden;

Fig. 8A graphische Darstellungen der Ausgangssignale, die von ^s dem erfindungsgemäßen Gerät abgeleitet werden;

Fig. 9A weitere Anordnungen, bei denen ein Ausgangssignal er^s zeugt wird als Funktion der Nähe eines magnetischen Feldes;

Fig. 10 eine graphische Darstellung, die zeigt, wie das von dem Magnetowiderstandselement abgeleitete Ausgangssignal sich ändert, wenn ein Schaltungsparameter sich ändert;

Fig. 11A eine Verwendungsweise des Erfindungsgegenstandes zur Erzeugung eines geänderten Ausgangssignals;

Fig. 12 schematische Darstellungen von Temperaturkompensationsⁿ techniken, die gemäß der Erfindung verwendet werden können;

Fig. 14 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

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Fig. 15 ein schematisches Schaltbild, das zeigt, wie dem gemäß der Erfindung verwendbaren Magnetowiderstandselement ein zusammengesetztes Magnetfeld zugeführt wird;

Fig. 16A eine schematische Darstellung der Verwendung des Erfin^u dungsgegenstandes als kontaktloser Schalter;

Fig. 17A eine schematische Darstellung der Verwendung des Erfin^u dungsgegenstandes zur Ertastung der Rotationsverschiebung eines drehbaren Elements;

Fig. 18A eine schematische Darstellung der Verwendung des Erfin^un dungsgegenstandes zur Ermittlung der linearen Verschiebung eines bewegbaren Elementes;

Fig. 19 eine schematische Darstellung der Verwendung des Erfindungsgegenstandes zur Erzeugung einer kodierten Darstellung einer Winkeldrehung; und

Fig. 20 eine schematische Darstellung der Verwendung des Erfindungsgegenstandes zum Auslesen der kodierten Information, beispielsweise aus einer Datenkarte.

Im folgenden werden bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

In den Figuren werden für entsprechende Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Magnetowiderstandselements 10,das gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Ein dünner Film eines ferromagnetisehen Materials ist beispielsweise durch eine herkömmliche Vakuumverdampfungstechnik auf ein isolierendes Substrat mit einer Höhe von ungefähr 600 bis 1.000 S aufgetragen. Typische Beispiele für ein solches Substrat sind Diagläser, trockene Photoplatten und dergleichen. Es können jedoch andere geeignete Werkstoffe verwendet werden. Daraufhin wird der Film so geätzt, daß er ferromagnetische Streifen A und B in Zickzackform, in Schlangenform oder in Form von Streifen zusammen mit Anschlüssen

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— D ~

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5, 7A und 7B bildet. Die ferromagnetisehen Streifen A und B umfassen eine Mehrzahl von stromführenden Hauptbahnen 2A und 2B und jeweils zugeordnete Anschlußteile 3A und 3B. Die Hauptstrombahnen 2A und 2B sind im wesentlichen zueinander senkrecht. Wie aus Figur 1 ersichtlich, sind die Streifen A in der Lage, Strom hauptsächlich in senkrechter Richtung zu führen, und die Streifen B sind in der Lage, Strom hauptsächlich in horizontaler Richtung zu führen. Es leuchtet ein, daß andere zueinander senkrechte Stromführungsrichtungen verwendet werden können. Die letzte Bahn 4A der Hauptstrombahn 2A ist mit der ersten Bahn 4B der Hauptstrombahn 2B in Reihe geschaltet. Die Verbindungsstelle zwischen der letzten Bahn 4A und der ersten Bahn 4 B ist mit dem Anschluß 5 verbunden. Die Anschlüsse 7A und 7B sind so ausgelegt, daß sie als Stromzuführungsanschlüsse für das Magnetowiderstandselement dienen und sind jeweils über Teile 6A und 6B an die Bahnen 2A und 2B angeschlossen.

Das Magnetowiderstandselement 10 ist im einzelnen in der am 10. Juli 1974 eingereichten Patentanmeldung Nr. 487 282 beschrieben, welche auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen wurde. Die Verwendung dieses Magnetowiderstandselements zur Ermittlung der Richtung eines Magnetfeldes ist in einer weiteren anhängigen Anmeldung beschrieben. Wie in letzterer Anmeldung beschrieben ist, ist es vorzuziehen, das Magnetowiderstandselement 10 in einem magnetischen Feld mit ausreichender Intensität zur Sättigung der ferromagnetischeη Streifen A und B zu verwenden, so daß ein Selbstbegrenzungseffekt des Ausgangssignals erzielt wird, wodurch das Ausgangssignal im wesentlichen unempfindlich ist für Änderungen der Feldintensität.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 sind die Streifen A und B elektrisch miteinander in Serie geschaltet. Die Stromzuführungsanschlüsse 7A und 7B sind mit den entgegengesetzten Enden der Streifen A und B verbunden, und der Ausgangsanschluß 5 ist mit der durch die Serienschaltung der Streifen definierten Verbindungsstelle verbunden. Eine Stromquelle 8 ist zwischen die Stromzufüh- ■

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' ⁷ " 253298 f

rungsanschlüsse 7A und 7B geschaltet. Ein Stromzuführungsanschluß 7 ist mit einem Referenzpotential, beispielsweise Masse, verbunden. Das sich so ergebende Magnetowiderstandselement bildet eine Fühlschaltung 1 zur Ermittlung von magnetischen Feldern.

Es soll nun angenommen werden, daß ein magnetisches Feld H mit einer zur Sättigung der Streifen A und B ausreichenden Intensität an die Streifen unter einem Winkel θ zur Längsrichtung des Streifens A angelegt wird. Im allgemeinen ist der Widerstand eines gesättigten ferromagnetischen Materials anisotrop. Das heißt, der Widerstand eines solchen Materials ist in der Richtung der Magnetisierung größer als in der dazu senkrechten Richtung. Die Widerstände P _Ä und ßn der Streifen A und B können dementsprechend durch die Voight-Thomson-Formel:

f_A ^(e) = ßsin²© + £, cos²© (1)

£_Β ^(Θ) = β, cos²© +(J₁₁ sin²© (2)

dargestellt werden, worin Pi der Widerstand des ferromagnetischen Streifens A oder B ist, wenn diese von einem magnetischen Feld gesättigt sind, das zur Längsrichtung des Streifens senkrecht ist, und P„ der Widerstand des ferromagnetischen Streifens ist, wenn dieser von einem magnetischen Feld gesättigt ist, das zur Längsrichtung des Streifens parallel ist.

Fig. 4 zeigt eine äquivalente Schaltung des in Fig. 2 dargestellten Magnetowiderstandselements. Eine Spannung V(©) am Ausgangsanschluß 5 wird durch Spannungsteilung abgeleitet und ist gegeben durch

ρ_Β(θ)
■ V(©) = LS .V_n (3) ,

worin V_n die Spannung der Stromquelle 8 ist.

Durch Einsetzen der Gleichungen (1) und (2) in Gleichung (3) und durch geeignete Umordnung der Glieder erhält man

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ο_ _ Afcos2e

2 2 (ρ,, + ρ^ ) * ^Vo

In Gleichung (4) stellt das erste Glied eine konstante Spannung V dar, welche eine Funktion der Stromquelle ist (V = ), und das zweite Glied stellt eine Änderung bzw. eine Abweichung von der konstanten Spannung dar, welche auf den Einfluß des magnetischen Feldes H zurückzuführen ist. Diese Änderung der Ausgangsspannung wird als ν(θ) dargestellt. Wenn der Widerstand der ferromagnetischen Streifen A oder B in Abwesenheit des Feldes H durch ^ ausgedrückt wird und wenn 2o ⁼V,i ⁺ p* / ^so kann,AV(e) umgeschrieben werden in

Δν(θ) = j± . cos 2Θ . V . (5)

Aus Gleichung (5) ist ersichtlich, daß ν(θ) ein positiver oder negativer Maximalwert ist, d.h. der Absolutwert der Änderung der Ausgangsspannung wird bei Winkeln θ gleich 0°, 90°, 180° und 270° maximal, wenn cos 2Θ = -1.

Gleichung (4) kann wie in Fig. 4 gezeigt graphisch dargestellt werden. Es leuchtet ein, daß das^Ausgangssignal V(6) des Magnetowiderstandselements gleich ist , wenn das magnetische Feld H an die Streifen unter einem Winkel θ = 45° angelegt wird. D.h., V(O)=O, da bei Θ=45^Ο cos26=0 ist. Ferner ist die Ausgangsspannung ν(θ) jeweils bei Winkeln von θ = 0 und 90° minimal bzw. maximal.

Die Art, in der das in der Fig. 1 dargestellte vorstehend mathematisch beschriebene Magnetowiderstandselement gemäß der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangt, soll nun beschrieben werden. Die Figuren 5A-5C zeigen die räumliche Beziehung zwischen einem Generatormagneten 11, der als Quelle für ein Magnetfeld geeignet ist, und einem Magnetowiderstandselement 10. Der Generatormagnet 11 ist vorzugsweise in Richtung seiner Dicke t magnetisiert. D.h., die Oberfläche des Magneten ist mit einem Südpol S und die

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entgegengesetzte Oberfläche ist mit einem Nordpol N ausgezeichnet. Für die vorliegende Beschreibung der Erfindung soll angenommen werden, daß die Polfläche S der Figuren 5A-5C in einer Ebene liegt, die von dem Magnetowiderstandselement 10 um einen Abstand d entfernt ist. Aus Figur 5A sieht man, daß die Substratoberfläche des Magnetowiderstandselements 10, im folgenden die Ebene des Magnetowiderstandselements, im wesentlichen senkrecht ist zu der Südpolseite.

Der Generatormagnet besitzt eine Längendimension L und eine Höhendimension h. Der Magnet läßt sich in zwei Richtungen, nämlich in die —Richtung, bewegen. Bei der dargestellten Ausfuhrungsform ist ersichtlich, daß das von dem Magneten 11 erzeugte magnetische Feld H im wesentlichen parallel ist zur Ebene des Magnetowiderstandselements. Wenn die Kante des Magnetowiderstandselements, die dem Generatormagnet 11 am nächsten ist, als Vorderkante des Elements angenommen wird, und wenn die Kante auf der äußersten rechten Seite des Magneten 11 als Vorderkante und die Kante ganz links als Hinterkante angenommen werden, sieht man, daß der Magnet in der - Richtung bewegt wird, das Magnetowiderstandselement ein Signal am Ausgangsanschluß 5 erzeugt, das eine Funktion der relativen Stellung der Vorder- und Hinterkanten des Generatormagneten 11 in Beziehung auf die Vorderkante des Magnetowiderstandselements 10 ist.

Fig. 5B zeigt eine andere Anordnung, bei der das Magnetowiderstandselement 10 neben dem Generatormagnet 11 angeordnet ist. Ähnlich wie bei der Ausführung nach Fig. 5A ist das Magnetowiderstandselement 10 durch einen Abstand d von der Südpolfläche getrennt, und der Generatormagnet 11 ist in zwei Richtungen, nämlich in die - -Richtung, bewegbar. Man sieht jedoch, daß in diesem Fall das Magnetowiderstandselement 10 in Uhrzeigerrichtung um 90° gedreht wurde. Mit dieser Ausbildung kann man annehmen, daß die linke Kante des Magnetowiderstandselements 10 bei der Ausführungsform nach Fig. 5B als Vorderkante des Magnetowiderstandselements angenommen werden kann. Somit wird in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen der Vorder- und der Hinterkante des Generatormagneten 11 und der Vorderkante des Magnetowiderstandselements 10 am Ausgangs-

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anschluß 5 ein Ausgangssignal des Elements abgeleitet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5C ist die Südpolseite des Generatormagheten 11 im wesentlichen parallel zur Ebene des Magnetowiderstandselements 10 und ist von diesem durch einen Abstand d getrennt.

Wie im einzelnen nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 8A-8C beschrieben wird, erzeugt das Magnetowiderstandselement 10 nach der Ausführungsform von Fig. 5 ein Ausgangssignal als Funktion des von dem Element ermittelten magnetischen Feldes. Das von dem Generatormagneten 11 erzeugte Feld H₂ sollte eine Komponente aufweisen, die parallel zur^ Ebene des Magnetowiderstandselements ist. In den Figuren 5A und 5B ist die Hauptkomponente des Feldes H„ so parallel ausgerichtet. Bei der in Fig. 5C dargestellten Ausführungsform ist jedoch nur eine geringe Komponente des Feldes H₂ parallel zur Ebene des Elements 10. Selbst diese kleine Komponente erzeugt jedoch ein Ausgangssignal am Ausgangsanschluß 5. Die Art des erzeugten Ausgangssignals und die räumliche Beziehung zwischen dem Element 10 und dem Magnet 11, welche das Ausgangssignal bestimmt, soll im folgenden beschrieben werden.

In Fig. 6 ist ein schematisches Schaltbild dargestellt, bei dem ein Ausgangssignal e erzeugt wird, wenn das Magnetowiderstandselement 10 die Linearbewegung des Generatormagneten 11 ertastet. Es ist anzumerken, daß die räumliche Beziehung zwischen dem Element 10 und dem Magneten 11 der vorstehend'unter Bezugnahme auf Fig. 5B beschriebenen Ausführungsform entspricht.

In Serie geschaltete Widerstände R₁ und P₂ sind an die Stromzuführungsanschlüsse 7A und 7B des Magnetowiderstandselements 10 angeschlossen, um eine Brückenschaltung zu bilden, die Brückenausgangsanschlüsse 5 und 5¹ aufweist. Diese Brückenschaltung wird von der Stromversorgung 8 beaufschlagt, welche eine Steuerspannung V_o liefert.

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Die Brückenausgangsanschlüsse 5 und 5¹ sind an die Eingangsanschlüsse eines Differenzverstärkers 12 angeschlossen, dessen Ausgangsanschluß mit dem Schaltungsausgang 13 verbunden ist, von dem das Ausgangssignal e abgeleitet wird. Der Differenzverstärker 12 ist von herkömmlicher Ausführung und kann einen Operationsverstärker umfassen, dessen positiver Eingangsanschluß an den Brückenausgangsanschluß 5¹ und dessen negativer Eingangsanschluß an den Brückenausgangsanschluß 5 angeschlossen ist. Die Schaltung der Eingangsanschlüsse des Differenzverstärkers kann natürlich invertiert werden.

Das Gleichgewicht der dargestellten Brückenschaltung wird dadurch erreicht, daß der Widerstand R₂ eingestellt wird, welcher dementsprechend ein Potentiometer, einen Regelwiderstand oder dergleichen umfassen kann.

Es soll davon ausgegangen werden, daß das Magnetowiderstandselement 10 in der Lage ist, ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches eine Funktion der räumlichen Beziehung zwischen dem Generatormagneten 11 und dem Element 10 ist. Dieses von der Stellung bzw. räumlichen Lage abhängige Ausgangssignal kann als V(x) dargestellt werden. Dieses Signal V(x) ist analog dem Signal ν(θ) der obigen Gleichung (5). Man sieht, daß dementsprechend das an den Ausgangsanschluß 5 des Magnetowiderstandselements 10 angelegte Ausgangssignal e, ausgedrückt werden kann durch e, =* 1/2V + V(x) . Das am Brückenausgangsanschluß 5¹ erscheinende Ausgangssignal e- ist offensichtlich nur gleich e- = 1/2V .

Der Differenzverstärker 12 arbeitet so, daß das Signal e₂ von dem Signal e^ subtrahiert wird und daß dieses Differenzsignal in geeigneter Form verstärkt wird. Wenn angenommen wird, daß der Differenzverstärker 12 eine Spannungsverstärkung *X besitzt, so sieht man, daß das an den Anschluß 13 gelieferte Ausgangssignal gleich e_Q = <X(e^-e₂) = ^V(x) ist. Das von der dargestellten Schaltung erzeugte Ausgangssignal e ist somit eine direkte Darstellung der räumlichen bzw. der Stellungsbeziehung zwischen dem Magnetowiderstandselement 10 und dem Generatormagneten 11. Eine Relativbewegung

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zwischen diesen ergibt eine entsprechende Änderung des Ausgangssignals e . Wie im folgenden ersichtlich wird, wird es bei vielen Anwendungen vorgezogen, daß das Magnetowiderstandselement 10 stationär bleibt.

Eine andere Ausführungsform der in Fig. 6 schematisch dargestellten Schaltung ist in dem schematischen Schaltbild von Fig. 7 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß bei dieser anderen Ausführungsform der Brückenausgangsanschluß 5 über einen Widerstand R₅ mit einem Eingangsanschluß des Differenzverstärkers λ?, verbunden ist.
Ein Rückführungswiderstand Rg ist vorgesehen, um den Differenzverstärkerausgangsanschluß mit diesem Eingangsanschluß zu verbinden. Ferner ist der Brückenausgangsanschluß 5' über einen Spannungsteiler, der aus den in Serie geschalteten Widerständen R₃ und R₄
aufgebaut ist, an den anderen Eingangsanschluß des Differenzverstärkers angeschlossen.

In der Ausführungsform nach Fig. 7 wird das Brückenausgangssignal e* durch die Widerstände R₃ und R₄ geteilt, und das Brückenausgangssignal e₂ wird durch die Widerstände R₅ und R_g geteilt. Die gezeigte Anordnung des Differenzverstärkers 12 ist herkömmlich, und das Ausgangssignal e kann, wie der Fachmann weiß, dargestellt werden als:

- ^(R5 ⁺ V ^R4 _ ^R6
e — . e^ . Β* ·

(R₃ + R₄) R₅ R₅

Wenn R, gleich Rr ist und R₄ gleich R_fi ist, so wird die obige
Gleichung zu:

R₆

^eo ⁼ — * ^(e1 - ^e2> ·
^R5

Somit ist ersichtlich, daß bei der Ausführungsform nach Fig. 7
das Ausgangssignal e eine direkte Darstellung der räumlichen Beziehung zwischen dem Generatormagneten 11 und dem Magnetowiderstandselement 10 ist. .Änderungen in der Entfernung zwischen dem
Magneten und dem Element, d.h. Änderungen der jeweiligen Stellun-

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gen der Vorder- und Hinterkanten des Magneten 11 in Bezug auf die Vorderkante des Magnetowiderstandselements 10, erzeugen eine entsprechende Änderung des Ausgangssignals e .

Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf die Figuren 8A-8C, die eine graphische Darstellung des Ausgangssignals e_Q wiedergeben, das bei den Ausführungsformen nach Figuren 6 und 7 erzeugt wird, wenn die räumliche Beziehung zwischen dem Generatormagneten 11 und dem Magnetowiderstandselement 10 geändert wird. Bei jeder dieser graphischen Darstellungen soll angenommen werden, daß der Generatormagnet 11 in seiner Größe so bemessen ist, daß er eine Länge L in - -Richtung, eine Höhe h und eine Dicke t aufweist. Es soll ferner angenommen werden, daß die dem Magnetowiderstandselement am nächsten gelegene Oberfläche des Generatormagneten in einer Ebene liegt, die von dem Element durch den Abstand d entfernt ist. Schließlich soll angenommen werden, daß jeder der Streifen A und B auf dem Substrat des Magnetowiderstandselements eine gleiche Fläche mit einer Länge ti vom Mittelpunkt des Elements zu einer gegenüberliegenden Kante belegt.

Wie in Fig. 8A gezeigt, wird das Ausgangssignal e dargestellt durch die folgenden Parameter:

£ = 1 mm
L = 20 mm
h = 6 mm
d = 1 mm

Gemäß der Darstellung ist der Generatormagnet 11 in Richtung seiner Dicke t magnetisiert, und es wird angenommen, daß bei dieser Ausführungsform die S-PoIflache dem Magnetowiderstandselement 10 am nächsten liegt und die N-PoIflache auf der entgegengesetzten Oberfläche des Magneten 11 liegt. Somit geht das Magnetfeld H₂ von der N-PoIflache aus und ist auf die S-PoIflache gerichtet. Die Hauptkomponente dieses Feldes ist parallel zu dem Element 10.

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Es soll nun angenommen werden, daß anfänglich der Generatormagnet 11, welcher von dem Magnetowiderstandselement 10 durch den konstanten Abstand d getrennt ist, sehr weit links von dem Element entfernt ist. Die Entfernung -x kann somit als unendlich angesehen werden. Bei dieser Entfernung wird praktisch nichts von dem Feld H₂ von dem Magnetowiderstandselement 10 erfaßt. Folglich kann die Komponente V(x) als gleich null angenommen werden. Wenn der Magnet 11 näher an das Magnetowiderstandselement 10 in +x-Richtung bewegt wird, so wird ein Teil des von dem Magneten erzeugten Flusses bald von dem Element ertastet. Dies ist als Teil E der graphischen Darstellung gezeigt. Die Polarität dieses ertasteten Flusses kann in der Hauptsache auf den einen oder den anderen der Pole zurückgeführt werden. In jedem Falle wird der ertastete Fluß sich erhöhen und die Kurve E wird entsprechend ansteigen, wenn der Generatormagnet 11 näher an das Magnetowiderstandselement 10 heranbewegt wird. Es wird jedoch ein Punkt erreicht, an dem die überwiegende Polarität des von dem Element ertasteten Flusses invertiert wird. D.h., wenn das Element einen Fluß ertastet hatte, der auf den N-PoI zurückzuführen war, äo wird an dem Punkt G der auf den S-PoI zurückzuführende Fluß plötzlich überwiegend. Folglich wird aufgrund der plötzlichen Änderung der Flußpolarität, welche von dem Element 10 ertastet wird, das Ausgangssignal e in entsprechender Weise geändert. Wenn für die oben angenommenen Parameter die Vorderkante 11a des Generatormagneten 11 ungefähr 12 mm von der Vorderkante des Magnetowiderstandselements 10 entfernt ist, dann erfährt das Ausgangssignal e an dem Punkt G wie dargestellt eine scharfe Änderung.

Das Ausgangssignal e bleibt nun auf dem angegebenen Niveau, beispielsweise zwischen -3 und -4 Volt, bis die Hinterkante 11b des Generatormagneten 11 etwa 10 mm hinter die Kante des Magnetowiderstandselements 10 bewegt worden ist. An dieser Stelle bewirkt eine weitere plötzliche Umkehrung der ertasteten Flußpolarität ein schnelles Ansteigen des Ausgangssignals e zu einem Punkt H. Wenn der Generatormagnet 11 daraufhin weiter in +x-Richtung bewegt wird, so erscheint das Ausgangssignal e als Kurve I. Wie gezeigt sinkt diese Kurve schnell unter den Null-Wert ab und steigt dann asymptotisch an, während der Magnet noch weiter fortbewegt wird.

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Es ist ersichtlich, da/? das Ausgangssignal e mit der in Fig. 8A dargestellten Kurve als Anzeige für die Nähe des Generatormagneten 11 zu dem Magnetowiderstandselement 10 verwendet werden kann. Die dargestellte typische Kurve kann ferner als Schaltfunktion bei einem kontaktlosen Schalter verwendet werden.

Bevor typische Anwendungen des Magnetowiderstandselements 10 in Verbindung mit dem Generatormagneten 11 beschrieben werden, sollen zusätzliche Ausgangseigenschaften des erzeugten Ausgangssignals e betrachtet werden. In Fig. 8B sind graphische Darstellungen des Ausgangssignals e für die in Fig. 5B dargestellte Ausbildung gezeigt. Die folgenden Parameter wurden bei der Aufnahme der gezeigten graphischen Darstellungen verwendet:

L = 6 mm
h = 6 mm
d = 1 mm; 3 mm

Die graphischen Darstellungen des Ausgangssignals e nach Fig. 8B weisen eine gewisse Ähnlichkeit mit den vorstehend beschriebenen Darstellungen von Fig. 8A auf. Wenn der Generatormagnet 11 sich sehr weit links von dem Magnetowiderstandselement 10 befindet, so wird der von dem Magnet erzeugte Fluß praktisch keinen Einfluß auf das Element haben. Wenn jedoch der Magnet in +x-Richtung bewegt wird, so wird ein Fluß mit einer Polarität ertastet, was zu dem dargestellten Ausgangssignal e führt. Das Ausgangssignal e steigt an, während sich die Vorderkante 11a des Generatormagneten 11 der Vorderkante des Magnetowiderstandselements 10 nähert. Wie zuvor beschrieben wurde, wird ein Punkt erreicht, an dem die von dem Magnetowiderstandselement ertastete Flußpolarität plötzlich invertiert wird. Von diesem Punkt an bewirkt eine weitere Bewegung des Generatormagneten in +x-Richtung, daß das Ausgangssignal e unter die Null-Achse abfällt, bis eine maximale Spitzenspannung von etwa ■ -3,5 Volt erreicht ist. Diese maximale Spitzenspannung wird erhalten, wenn die räumliche Beziehung zwischen dem Generatormagneten 11 und dem Magnetowiderstandselement 10 im wesentlichen symmetrisch ist. Eine weitere Bewegung des Generatormagneten in +x-Richtung be-

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wirkt, daß das Ausgangssignal e über die Null-Achse ansteigt, bis ein Punkt erreicht ist, an dem die Polarität des ertasteten Flusses sich erneut ändert. Von diesem Punkt an bewirkt eine weitere Bewegung des Generatormagneten, daß das Ausgangssignal e sich asymptotisch der Null-Achse nähert.

Aus der graphischen Darstellung von Fig. 8B geht hervor, daß die von dem Ausgangssignal e erreichte maximale Spitzenspannung im wesentlichen dieselbe ist, gleich ob der Generatormagnet 11 von dem Magnetowiderstandselement 10 in einem Abstand d gleich 1 mm oder gleich 3 mm angeordnet ist. Diese Änderung des Abstandes d wirkt sich jedoch in ausgeprägter Form auf die Schnittpunkte des Ausgangssignals mit der Null-Achse aus.

Das Ausgangssignal e , welches erzeugt wird, wenn das Magnetowiderstandselement 10 und der Generatormagnet 11 die in Fig. 5C dargestellte Anordnung aufweisen, ist in Fig. 8C graphisch dargestellt. Die zur Aufnahme der dargestellten Ausgangssignale verwendeten Parameter sind:

I = 1 mm
L = 20 mm
h = 6 mm
t = 3 mm
d = 2,5 mm

Es ist ersichtlich, daß die allgemeine Form der in Fig. 8C dargestellten Kurve ähnlich derjenigen der vorstehend anhand der Fig. 8a und 8B beschriebenen ist. Die übergänge bei der Kurve von Fig. 8C sind jedoch nicht so scharf, wie bei den vorstehend beschriebenen Kurven.

Ein Vergleich zwischen all diesen Kurven zeigt, daß hei Änderung der Länge L des Generatormagneten 11 steh die Null-Schnittpunkte entsprechend ändern. Wenn der Abstand zwischen diesen Null-Schnittpunkten, d.h. der Abstand zwischen den negativen und positiven übergängen der Null-Achse, als Anzeige für den Dynamikbereich der Ertastungsfunktion des Magnetowiderstandselements 10 angenommen wird,

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so sieht man, daß dieser Dynamikbereich durch die jeweilige Länge des Generatormagneten frei gewählt werden kann. Wenn die Dicke t des Generatormagneten 11 erhöht wird, so kann der Generatormagnet ferner von dem Magnetowiderstandselement 10 in einem entsprechend größeren Abstand d angeordnet werden.

Die graphischen Darstellungen der Fig. 8A-8C zeigen an, daß der maximale Spitzenwert des Ausgangssignals e eine negative Polarität aufweist. Da jedoch dieses Ausgangssignal e von einem Differenzverstärker erzeugt wird, der seinerseits mit den Ausgangssignalen e- und e~ beaufschlagt wird, die von der Brückenschaltung erzeugt werden, ist es ersichtlich, daß der maximale Spitzenwert des Ausgangssignals e die umgekehrte Polarität aufweisen kann (beispielsweise positive Polarität), wenn die Differenzverstärkereingangsanschlüsse, an die die Brückenschaltungsausgangssignale gelegt werden, vertauscht werden. Unter Bezugnahme auf die Schaltung von Fig. 6 bedeutet dies, daß, wenn das Brückenausgangssignal e^ an den negativen Eingangsanschluß des Differenzverstärkers und das Brückenausgangssignal e~ ^an den positiven Eingangsanschluß gelegt wird, das in den Fig. 8A-8C gezeigte Differenzverstärkerausgangssignal e invertiert wird.

Bei der Aufnahme der in den Fig. 8A-8C graphisch dargestellten Kurven wurde angenommen, daß die Längsachse des Generatormagneten 11 entweder zur Längsachse des Magnetowiderstandselements 10 senkrecht (Fig. 8A) oder zu dieser parallel ist (Fig. 8B und 8C). Wenn die Anordnung nach Fig. 5B jedoch so geändert wird, daß die Längsachse des Generatormagneten so gewählt wird, daß sie einen Winkel von etwa 30° mit der Längsachse des Magnetowiderstandselements 10 bildet, wie in den Fig. 9A und 9B gezeigt, so nimmt das sich ergebende Ausgangssignal e die Form der in Fig. 9C graphisch dargestellten Kurve an. Obwohl die allgemeine Form dieser Kurve im wesentlichen gleich ist mit den vorstehend beschriebenen Kurven, wird jedoch der Dynamikbereich vergrößert. Dies ist leicht ersichtlich, indem die Kurve nach Fig. 9C mit der in Fig.8B gezeigten Kurve verglichen wird, welche beide mit derselben Magnet-Element-Konfiguration erhalten wurden, außer der bei dem Ergebnis von Fig. 9 angenommenen Winkelbeziehung.

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Die Größe/afi das Magnetowiderstandselement angelegten Spannung besitzt auf dieses einen ausgeprägten Einfluß. Dies wird durch die übereinander angeordneten Kurven gezeigt, welche in Fig. 10 dargestellt sind und die Ausgangsspannung e darstellen. Die oberste Kurve wurde beispielsweise bei der Ausführungsform nach Fiq. 5B mit einer zugeführten Spannung von 5,75 Volt aufgenommen. Bei Erniedrigung dieser Versorgungsspannung sieht man, daß die allgemeine Form der AusgangsSpannungskurve praktisch dieselbe bleibt, daß sich jedoch die effektiven Ausgangsspannungswerte ändern. Ferner sieht man, daß sich die Null-Schnittpunkte dieser Kurven entsprechend ändern. Folglich wird bei einer Änderung der Versorgungsspannung V der Dynamikbereich des Magnetowiderstandselements, und somit seine Ermittlungsempfindlichkeit, entsprechend geändert. Diese Faktoren können somit willkürlich bestimmt werden, indem einfach eine geeignete Spannung an das Magnetowiderstandselement angelegt wird.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde angenommen, daß das Magnetowiderstandselement gegenüber einer Polfläche des Generatormagneten angeordnet ist. Wenn das Element 10 jedoch gegenüber der Richtung der Dicke des Magneten angeordnet wird, aber so ausgerichtet wird, daß der von dem Magneten erzeugte Fluß im wesentlichen parallel ist zur Ebene des Magnetowiderstandselements, wie in Fig. 11A dargestellt, so ergibt sich das in Fig. 1IB gezeigte Ausgangssignal e , welches erzeugt wird, wenn der Generatormagnet in - -Richtung bewegt wird. Diese W-förmige Kurve erlaubt verschiedene Anwendungen und kann verwendet werden, um die genaue Relativstellung des Generatormagneten zu bestimmen.

Es leuchtet ein, daß bei der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Brückenschaltung die Temperaturkoeffizienten der Widerstände R^ und R₂ verschieden sind vom Temperaturkoeffizient der ferromagnetisehen Streifen A und B des Magnetowiderstandselements 10. In Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur kann somit die Brückenschaltung während des Betriebes außer Gleichgewicht geraten und somit eine Neueinstellung zur Erzielung des Gleichgewichts erforderlich machen. Ein derartiges Brückenungleichgewicht kann ferner zu fehlerhaften AusgangsSignalen führen. Um diese Möglichkeit auszuschalten, werden

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bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung zwei Magnetowiderstandselemente 10a und 10b verwendet, die, wie in Fig. 12 gezeigt, als Brückenschaltung angeschlossen sind. Wenn die typischen Widerstände dieser jeweiligen Elemente nicht gleich sind, so kann ein Einstellwiderstand, wie beispielsweise ein Potentiometer VR, verwendet werden, um das Brückengleichgewicht herzustellen. Die Versorgungsspannung 8 wird über den Einstellwiderstand VR den Magnetowiderstandselementen 10a und 10b zugeführt. Brückenausgangssignale e~ und e- werden von den jeweiligen Magnetowiderstandselement-Ausgangsanschlüssen 5a und 5b abgeleitet und werden wie vorstehend im Zusammenhang mit den Fig. 6 und 7 beschrieben verwendet, um eine Anzeige für die räumliche Beziehung bzw. für das Stellungsverhältnis zwischen dem Generatormagneten 11 und dem Magnetowiderstandselement 10a zu liefern.

Die Auswirkung des von dem Generatormagneten 11 erzeugten Flusses auf das Ausgangssignal e-, das von dem Magnetowiderstandselement 10b abgeleitet wird, kann praktisch sehr klein gemacht werden, wenn das an das Magnetowiderstandselement angelegte Feld einen Winkel von 45 mit dem Streifen A bildet. Aus den Gleichungen (4) und (5) ergibt sich, daß, wenn θ gleich 45° ist, cos 2Θ gleich 0 ist, so daß die Komponente -.jV(6) der Gleichung (5) zu Null wird. Somit wird das Ausgangssignal e.. im wesentlichen gleich ~ , unabhängig von der Bewegung des Generatormagneten 11. Folglich werden die Temperatureigenschaften des Fühlerelements nach Fig. 12 praktisch stabilisiert, so daß das Ausgangssignal e durch Temperaturänderungen nicht beeinflußt wird.

Eine andere Ausführungsform der temperaturkompensierten Magnetowiderstand-Fühlervorrichtung ist in Fig. 13 dargestellt. Wie dort dargestellt ist, sind die jeweiligen Magnetowiderstandselemente 10a und 10b auf demselben Substrat angeordnet und weisen dieselben Temperaturkoeffizienten auf. Diese Anordnung ist in der Lage, ein angelegtes Magnetfeld zu ermitteln und wurde im einzelnen in einer gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung beschrieben. Bei der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform weisen die an den Ausgangsanschlüssen 5a und 5b der Magnetowiderstandselemente erzeugten Aus-

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gangssignale entgegengesetzte Polarität auf. Wenn somit eines dieser Ausgangssignale zunächst invertiert und dann zu dem anderen Ausgangssignal addiert wird, so sieht man, daß die sich ergebende Empfindlichkeit der dargestellten Vorrichtung um einen Faktor zwei erhöht wird.

In Fig. 14 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der an das Magnetowiderstandselement 10 ein Vormagnetisierungsfeld H₁ angelegt wird, das von einer Vormagnetisierungseinrichtung 100 erzeugt wird. Die Vormagnetisierungseinrichtung besitzt vorzugsweise dieselbe Temperatürcharakteristik wie der Generatormagnet 11 und kann beispielsweise auf Barium-Ferrit magnetisiert sein. Wie gezeigt ist die Vormagnetisierungseinrichtung 100 magnetisch so polarisiert, daß das Vormagnetisierungsfeld H- hauptsächlich parallel ist zu dem Stromweg, der sich von dem Stromzuführungsanschluß 7B zu dem Anschluß 7A des Magnetowiderstandselements 10 erstreckt. Wie gezeigt ist das Vormagnetisierungsfeld H^ senkrecht zu dem Feld H₂, das von dem Generatormagneten 11 erzeugt wird.

Die Anordnung des Generatormagneten 11 und des Magnetowiderstandselements 10, wobei letzteres mit dem Vormagnetisierungsfeld H- versorgt wird, ist ähnlich der vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 5A beschriebenen Ausführungsform. Das sich ergebende zusammengesetzte Feld H ist eine Funktion des Vormagnetisierungsfeldes H- und des Feldes H₂, und es weist eine Richtung in Bezug auf beispielsweise die Streifen B auf, wie in Fig. 15 dargestellt.

Wenn das Vormagnetisierungsfeld H- im wesentlichen gleich ist dem Feld H₂, so ist ersichtlich, daß der zusammengesetzte Vektor des Feldes H , welches an das Magnetowiderstandselement 10 angelegt wird, einen Winkel θ gleich 45° aufweist, wenn die Vorderkante des Generatormagneten 11 an dem Magnetowiderstandselement vorbeibewegt wird. Das sich ergebende, von dem Ausgangsanschluß 5 abgeleitete Ausgangssignal stimmt natürlich mit den obigen Gleichungen (4) und (5) überein. Der Winkel θ kann somit eine Funktion der Intensität des ertasteten Feldes H₂ sein. Dieses ist wiederum eine

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Funktxn des Abstandes zwischen dem Magnetowiderstandselement und dem Generatormagneten.

Die in Fig. 14 dargestellte Ausführungsform bietet den Vorteil, daß das am Ausgangsanschluß 5 vom Magnetowiderstandselement abgeleitete Ausgangssignal von Änderungen der Umgebungstemperatur nicht nachteilig beeinflußt wird. Dies liegt daran, daß der Generatormagnet und die Vormagnetisierungseinrichtung praktisch dieselben Temperatureigenschaften aufweisen, wie oben erwähnt. Wenn ferner das von der Vormagnetisierungseinrichtung 100 erzeugte Vormagnetisierungsfeld H- von ausreichender Intensität ist, um das Magnetowiderstandselement zu sättigen, so wird das Ausgangssignal, das von dem Magnetowiderstandselement als Funktion der Relativstellung der Vorder- und Hinterkanten des Generatormagneten 11 in Bezug auf die Vorderkante des Magnetowiderstandselements 10 abgeleitet wird, einen größeren Dynamikbereich aufweisen. Dieser größere Dynamikbereich wird selbst dann erreicht, wenn Temperaturänderungen eine Null-Abtrift bewirken, da der zusammengesetzte Feldvektor H einen Winkel θ aufweist, welcher im weiten Maße gewählt werden kann.

Das unter Verwendung der Vormagnetisierungseinrichtüng 100 erzielte Ergebnis kann unter Bezugnahme auf Fig. 14A und 14B erläutert werden. Fig. 14A ist eine graphische Darstellung des Dynamikbereiches des Ausgangssignals e , welches als AV dargestellt ist, sowie seiner Beziehung zu dem zusammengesetzten magnetischen Feld H , welches an das Magnetowiderstandselement 10 durch den Generatormagneten 11 in Verbindung mit der Vormagnetisierungseinrichtüng 100 angelegt wird. Der Punkt H, ist die Intensität des Feldes, welche ausreicht, um die ferromagnetisehen Streifen des Magnetowiderstands elements zu sättigen. Die obere Kurve 120 stellt die Änderung des Dynamikbereiches dar, welcher allein auf das von der Vormagnetisierungseinrichtüng 100 erzeugte Vormagnetisierungsfeld H- zurückzuführen ist. In ähnlicher Weise stellt die Kurve 121 die Änderung des Dynamikbereiches dar, welche allein auf das von dem Genaratormagneten 11 erzeugte Feld H2 zurückzuführen ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 14B soll nun zunächst angenommen werden, daß der Generatormagnet 11 ziemlich weit von dem Magnetowiderstandselement 10

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entfernt ist, welches, wie in Fig. 14 dargestellt, mit der Vormagnetisierungseinrlchtung 100 verbunden ist, das Feld H₂ ist dann vernachlMssigbar im Vergleich zu dem Vormagnetisierungsfeld H-. Der zusammengesetzte Feldvektor H besitzt somit einen Winkel θ = 0°, wie in Fig. 15 dargestellt. Wenn das Vormagnetisierungsfeld ausreicht, um das Magnetowiderstandselement zu sättigen, so wird der Dynamikbereich wie im Punkt 122 der Kurve von Fig. 14A angezeigt.

Wenn der Generatormagnet wie in Fig. 14B gezeigt in +x-Richtung bewegt wird, bis die Vorderkante des Generatormagneten mit der Vorderkante des Magnetowiderstandselements 10 ausgerichtet ist, so bewegt sich der Dynamikbereich des Ausgangssignals längs der Kurve 125, bis der Punkt 123 erreicht ist. Wenn an dieser Stelle die Felder H- und H₂ gleich sind und wenn das zusammengesetzte Feld ausreicht, um das Magnetowiderstandselement zu sättigen, so liegt das zusammengesetzte Feld unter einem Winkel θ = 45° vor.

Wenn sich der Generatormagnet weiter in +x-Richtung bewegt, so wird ein Punkt erreicht, an dem der Mittelpunkt des Generatormagneten mit der Vorderkante des Magnetowiderstandselements 10 ausgerichtet ist. Wenn an diesem Punkt das von dem Generatormagneten erzeugte Feld H₂ wesentlich größer ist als das Vormagnetisierungsfeld H₁, so erreicht der Dynamikbereich den Punkt 124. An diesem Punkt bildet das zusammengesetzte Feld H₀ einen Winkel θ = 90°, wie in Fig. 15 dargestellt.

Wenn das Feld H₂ wesentlich stärker ist als das Vormagnetisierungsfeld H-, so leuchtet es ein, daß der Winkel θ sich von 0° nach etwa 90° dreht, während der Generatormagnet 11 an dem Magnetowiderstandselement 10 vorbeibewegt wird.

Wenn die Vormagnetisierungsvorrichtung 100 nicht verwendet wird, so unterliegt die Kurve 121, welche das Verhältnis zwischen dem Dynamikbereich und dem von dem Generatormagneten 11 gelieferten Feld H₂ darstellt, einer durch Temperaturänderungen verursachten Null-Abtrift. D.h., die Kurve 121 ändert sich in unerwünschter Weise

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nach oben und nach unten aus der dargestellten Stellung und schränkt in entsprechender Weise den Dynamikbereich des Ausgangssignals ein. Dieses Ergebnis wird durch Verwendung der Vormagnetisierungseinrichtung 100 vermieden.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen wird ersichtlich, daß die vorstehend beschriebenen, in den Fig. 8A-8C gezeigten Kurven neu gezeichnet werden können, indem die Abszisse proportional dem Winkel θ gewählt wird. Null-Durchgänge treten im allgemeinen auf, wenn θ gleich 45° ist, und die Ordinate kann von dem Punkt aus gezogen werden, wo θ gleich 90° ist. Auf diese Weise wird de;
stellt.

wird der Dynamikbereich als Änderung von θ von 0 bis 90° darge-

Wenn die Größm der jeweiligen Felder H^ und H- wunschgemäß gewählt oder entsprechend gesteuert werden und wenn die relativen Richtungen dieser Felder in Beziehung zueinander gleichermaßen gewählt oder gesteuert werden, so kann der Winkel θ entsprechend wunschgemäß gebildet werden. Dies bedeutet, daß der Dynamikbereich des Ausgangssignals e gleichermaßen leicht gewählt werden kann. Die magnetischen Felder H- und H₂ werden nach den Abmessungen der Magneten, ihren Temperaturkoeffizienten und dergleichen bestimmt und können somit leicht so gewählt oder geändert werden, daß die jeweiligen besonderen Betriebscharakteristika des Magnetowiderstandselements seiner jeweiligen Anwendung wunschgemäß entsprechen.

Zwar kann die Vormagnetisierungsvorrichtung 100 nach Fig. 14 an dem Magnetowiderstandselement 10 befestigt werden, bevorzugt wird jedoch die Verwendung einer Siliziumverbindung 101 oder einer Gummischeibe zur Vereinigung des Elements 10 mit der Vormagnetisierungseinrichtung 100. Der Zweck der Siliziumverbindung bzw. der Gummischeibe liegt darin, eine Beschädigung des Magnetowiderstandselements 10 oder der Vormagnetisierungseinrichtung 100 zu vermeiden, welche aufgrund der Ausdehnung des einen in Bezug auf den anderen erfolgen könnte. Wenn die Temperaturkoeffizienten dieser Vorrichtungen nicht dieselben sind, so kann sich eine mehr ausdehnen oder schneller ausdehnen als die andere. Die Siliziumverbindung

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bzw. die Guminischeibe 101 verhindert eine Beschädigung aufgrund der verschiedenen Ausdehnung.

Die Verwendung des Magnetowiderstandselements 10 in Verbindung mit dem Generatormagneten 11 zur Realisierung der Funktion eines kontaktlosen Schalters soll nun unter Bezugnahme auf die Fig. 16A und 16B beschrieben werden. Wie in Fig. 16 gezeigt, kann die Anordnung des Magnetowiderstandselements und des Generatormagneten 11 die vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 5A beschriebene sein. Das Ausgangssignal des Magnetowiderstandselements 10 wird an einen Differenzverstärker 14 gelegt, der beispielsweise ebenfalls die Brückenschaitungswiderstände R- und R« oder stattdessen ein zusätzliches Magnetowiderstandselement 10b enthalten kann, das mit dem Element 10 in Form einer Brückenschaltung verbunden ist. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers wird über eine Wellenformerschaltung 15 und einen zusätzlichen Verstärker 16 einer Betätigungsvorrichtung 17 zugeführt. Eine Stromversorgung 8 ist mit allen Schaltungselementen verbunden/um diese mit Strom zu versorgen.

Die Betätigungsvorrichtung 17 umfaßt vorzugsweise eine Anzeigeschaltung zur Anzeige der räumlichen Beziehung zwischen dem Generatormagneten 11 und dem Magnetowiderstandselement 10. Um nur ein Beispiel zu nennen, kann die Anzeigeschaltung 17 ein Relais umfassen.

Wenn sich der Generatormagnet 11 im Betrieb linear längs eines Weges an dem Magnetowiderstandselement 10 vorbeibewegt, wie beispielsweise in den Fig. 5A und 8A dargestellt, so wird das von dem Magnetowiderstandselement erzeugte Signal dem Differenzverstärker 14 zugeführt, an dem das Ausgangssignal e erzeugt wird. Zweckmäßigerweise ist die vorherige graphische Darstellung des Ausgangssignals e in Fig. 16B erneut gezeichnet. Das Ausgangssignal e_Q wird der Wellenformerschaltung zugeführt, die vorzugsweise einen Schwellwertdetektor umfaßt. Jeglicher herkömmliche Schwellenwertdetektor kann verwendet werden, beispielsweise ein Schmitt-Trigger oder dergleichen, so daß, wenn die Höhe des Ausgangssignals e den vorbestimmten Schwellwert übersteigt, wie durch die gestrichelte Linie

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in Fig. 16B dargestellt, ein Ausgangsimpuls erzeugt wird. Dieser Ausgangsimpuls P wird ferner von dem Verstärker 16 verstärkt und an die Betätigungsvorrichtung bzw. das Relais 17 angelegt. Bei diesem Beispiel wird der positive Übergang des Ausgangsimpulses P verwendet, um das Relais 17 einzuschalten, und der negative Übergang des Ausgangsimpulses wird verwendet, um das Relais auszuschalten. Natürlich kann das Relais so ausgelegt sein, daß es bei einem negativen übergang erregt wird und bei einem positiven übergang abfällt. In diesem Fall ist der Impuls P, wie in Fig. 16B dargestellt, invertiert.

Die wahlweise Betätigung der Betätigungsvorrichtungsvorrichtung bzw. des Relais 17 kann verwendet werden, um jegliche geeignete Schaltfunktion wunschgemäß auszuführen. Somit arbeitet die Schaltungsanordnung nach Fig. 16A als kontaktloser Schalter, durch den die Schaltfunktion ausgeführt wird ohne tatsächliche körperliche Berührung von Schaltkontakten, beispielsweise durch ein mechanisches Element.

Eine andere Anwendungsform des erfindungsgemäßen Gegenstandes ist in den Fig. 17A und 17B dargestellt. Bei dieser Anwendung arbeitet das Magnetowiderstandselement 10 in Verbindung mit dem Generatormagneten 11 als Lage-Detektorsonde. Der Generatormagnet 11 ist an einem drehbaren Element 18 befestigt, das eine Schwenkachse 19 aufweist. Gleiche und einander entgegengesetzte Vorspannungsfederkräfte werden auf das drehbare Element 18 von Vorspannungsfedern 20 und 21 ausgeübt, um das drehbare Element in einer stabilen, ruhigen Lage zu halten, die durch die Winkelstellung 0° angegeben ist. Die Polfläche des Generatormagneten 11 ist, wie dargestellt, in Bezug auf das MagnetowiderStandselement 10 symmetrisch angeordnet. Wenn keine externen Kräfte auf das drehbare Element 18 einwirken und sich dieses in seiner ruhigen Stellung bei 0° befindet, so besitzt das von dem Differenzverstärker 14 erzeugte Ausgangssignal e einen maximalen Spitzenwert, wie in Fig. 17B dargestellt.

Wenn das drehbare Element 18 um die Schwenkachse 19 geschwenkt wird, beispielsweise wenn eine äußere Kraft darauf ausgeübt wird,

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so bewirkt die sich daraus ergebende Bewegung des Generatormagneten 11 in Bezug auf das Magnetowiderstandselement 10,daß das Ausgangssignal e sich so ändert, wie in Fig. 17B dargestellt» Es leuchtet ein, daß das Ausgangssignal e die Null-Achse schneidet, wenn die Winkelverschiebung einen vorbestimmten Wert überschreitet. Wenn die vorstehend in Verbindung mit Fig. 16A beschriebene Schaltungsanordnung verwendet wird, so wird eine Anzeige geliefert, wenn das drehbare Element 18 aus seiner Ruhelage um mehr als einen vorbestimmten Winkelbetrag verschoben wird. Dieser Betrag kann natürlich nach Wunsch gewählt werden, indem einfach das Detektorschwellenniveau geändert wird, mit dem das Ausgangssignal e verglichen wird.

Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 14 kann an ein weiteres Gerät angelegt werden, das anders sein kann als das in Fig. 16A gezeigte, beispielsweise eine digitale Anzeigevorrichtung, ein Rechner oder dergleichen. Ein solches Gerät kann verwendet werden, um die von der Relativbewegung des drehbaren Elements 18 in Bezug auf das Magnetowiderstandselement 10 abgeleitete Information zu verarbeiten.

Die zur Realisierung der Ausführungsform gemäß Fig. 17A zugrundegelegten Prinzipien können auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 18A Anwendung finden. Bei dieser Ausführungsform wird das Magnetowiderstandselement 10 in Verbindung mit dem Generatormagneten 11 verwendet, um zu bestimmen, wann ein gradlinig bewegbares Element 22 über einen vorbestimmten Betrag hinaus bewegt worden ist. Das Element 22 kann in einem geeigneten Gehäuse mit Endstiften 18a vorgesehen sein, die sich von diesem aus erstrecken, und Vorspannungsfedern 23 und 24 aufweisen, um das Element 22 symmetrisch in Bezug auf das Magnetowiderstandselement 10 auszurichten. Insbesondere ist der Mittelpunkt des Generatormagneten 11, der mit dem bewegbaren Element 22 verbunden ist, mit dem Magnetowiderstandselement ausgerichtet. Wenn folglich das Element 22 in - -Richtung bewegt wird, so wird ein Ausgangssignal vom Differenzverstärker 14 mit der in Fig. 18B gezeigten Wellenform erzeugt. Wenn das Element

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22 über einen vorbestimmten Betrag hinaus bewegt worden ist, so schneidet die Wellenform e ein Referenz- oder Schwellenniveau.

Es kann somit eine geeignete Schwellwertdetektorvorrichtung verwendet werden, so daß eine Aussage dafür gebildet wird, daß das gradlinig bewegbare Element 22 aus seiner Ruhelage um mehr als einen vorbestimmten Betrag hinaus verschoben worden ist. Jegliche geeigneten Vorrichtungen können an einen derartigen Schwellwertdetektor angeschlossen werden, um diese Information zu verwerten und um eine geeignete Anzeige dafür zu liefern.

Es können mehrere Magnetowiderstandselemente 10 mit einer Mehrzahl von Generatormagneten verwendet werden, um ein kodiertes Ausgangssignal zu liefern, das beispielsweise eine Winkelstellung einer drehbaren Welle anzeigt. Diese Anwendung ist bei der Ausführungsform nach Fig. 19 dargestellt. Wie dort gezeigt, kann eine lineare Anordnung von Magnetowiderstandselementen 10 auf einem geeigneten Basisträger bzw. Substrat 27 gebildet werden. Gegenüber dieser linearen Anordnung von Magnetowiderstandselementen kann ein Zylinder 25 vorgesehen sein, der verschiedene Generatormagneten 26 aufweist, welche an ausgewählten Stellen von dessen Oberfläche angeordnet sind. Insbesondere definieren die Polflächen der Generatormagneten eine zylindrische Oberfläche. Um ein Beispiel anzuführen, können an der äußeren zylindrischen Oberfläche nur S-PoIflachen vorgesehen sein, während N-PoIflachen an der inneren, nicht dargestellten zylindrischen Oberfläche vorgesehen sind. Diese Polflächen sind an vorbestimmten Stellen in Spalten angeordnet, von denen jede mit einer der linearen Anordnungen der Magnetowiderstandselemente 10 ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist die Breite jeder Spalte gleich, die Größe der S-PoIflachen ändert sich jedoch von Spalte zu Spalte in Abhängigkeit von der dadurch dargestellten Information.

Der Zylinder mit den an seiner Außenfläche angeordneten Generatormagneten ist mechanisch mit einer drehbaren Welle verbunden, so daß der Zylinder gedreht wird, wenn die Welle angetrieben wird. Es leuchtet ein, daß bei Drehung des Zylinders in Bezug auf die Anordnung der Magnetowiderstandselemente verschiedene Muster von Polflächen unter den angeordneten Elementen, vorbeibewegt werden. Folglich wird ein kodiertes Ausgangssignal parallel von allen Magnetowiderstandselementen erzeugt, in Abhängigkeit von der Winkelmomentan-

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stellung des drehbaren Zylinders. Dieses kodierte Informationssignal ist eine direkte Darstellung der Winke!momentanstellung des Zylinders. Somit kann die Winkeldrehung kodiert werden, und es kann ferner digitale Information geliefert werden, um die jeweilige Stellung der drehbaren Welle darzustellen.

Typische Anwendungen des Winkelkodierers nach Fig. 19 umfassen Kanalwählschalter, wie sie beispielsweise bei Fernsehanwendungen verwendet werden können, wodurch die kodierte Information, die durch die wahlweise Anordnung der Generatormagneten auf der Oberfläche des Zylinders 25 dargestellt wird, eine direkte Anzeige für einen Fernsehkanal bilden kann. Wenn sich die Welle dreht, um den Kanal zu ändern, auf den der Fernsehempfänger eingestellt ist, so wird von dem kodierten Ausgangssignal aus den Magnetowiderstandselementen eine entsprechende Anzeige der Kanalwahl gebildet. Andere Anwendungen der dargestellten Ausfuhrungsform umfassen einen Drehschalter, der für andere Zwecke verwendet werden kann. Erneut soll betont werden, daß Schaltfunktionen ausgeführt werden, ohne daß das mechanische Schließen von Kontakten notwendig wäre.

Eine weitere Anwendung des Erfindungsgegenstandes ist in Fig. 20 dargestellt. Wie dort gezeigt ist, kann eine Matrixanordnung von Magnetowiderstandselementen 10 vorgesehen sein, um wählbare Informationsbits auszulesen, die von der Anordnung von Geraratormagneten 29 dargestellt werden, welche auf einem geeigneten Träger 28 wahlweise angeordnet sind. Beispielsweise kann der Träger 28 eine Informationskarte umfassen, und die Anordnung der Generatormagneten 29 kann Information auf dieser Karte darstellen.

Gemäß der Darstellung sind die Generatcrmagneten 29 als Matrixanordnung mit mehreren Reihen und Spalten angeordnet. Die Ausgänge aller Magnetowiderstandselemente in einer Spalte sind gemeinsam an einen Differentialverstärker angeschlossen. Bei einer Ausführungsform, bei der eine Informationskarte beispielsweise sechs lesbare Informationsspalten aufweist, umfaßt die Matrixanordnung der Magnetowiderstandselemente sechs Spalten von Elementen und mächt somit sechs Differentialverstärker 12«j - 12, erforderlich. Die zwei-

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ten Eingänge aller Differentialverstärker Λ2^ - 12_g sind gemeinsam an die durch Widerstände R₁ und R₂ definierte Verbindung angeschlossen. Es ist ersichtlich, daß diese Widerstände mit den Magnetowiderstandselementen 10 verbunden sind, um so eine Brückenschaltung mit jedem Element zu bilden.

Wenn eine Informationskarte 28 mit Informationen darauf vorgelegt wird, die von den Magnetowiderstandselementen ausgelesen werden sollen, so wird bei der in Fig. 20 dargestellten Ausführungsform die Karteninformation Reihe für Reihe ausgelesen. Dies wird erreicht durch gemeinsame Verbindung aller Stromzufuhranschlüsse einer Reihe von Magnetowiderstandselementen 10 mit einem Stromzufuhreingang. Bei dem gezeigten Beispiel, bei dem beispielsweise sechs Reihen von Magnetowiderstandselementen vorgesehen sind, werden jeweils sechs getrennte Stromzufuhreingänge 3O₁ - 30g mit sechs Reihen von Magnetowiderstandselementen verbunden. Wenn eine Karte 28 in Bezug auf die Anordnung der Magnetowiderstandselemente 10 richtig ausgerichtet ist, so wird ein Stromimpuls R zunächst an den Stromeingang 3O₁ geführt. Es leuchtet ein, daß dieser Eingangsimpuls die erste Reihe von Magnetowiderstandselementen erregt. Folglich erzeugen die entsprechenden Differentialverstärker 12.. - 12, in Abhängigkeit davon, welche Elemente neben dem Generatormagnet 29 angeordnet sind, Ausgangssignale e an ihren jeweiligen Ausgangsanschlüssen 3I₁ - 31g. Es wird somit an diesen Differenzverstärkerausgängen ein kodiertes Ausgangssignal erzeugt, das aus wählbaren Bits gebildet wird und die Informationsreihe darstellt, die in der ersten Reihe der Informationskarte 28 enthalten ist.

Wenn ein Stromimpulssignal R am Stromeingang 3O₁ zu Ende geht, so wird ein Stromimpuls signal R an den Stromeingang 3Ο2 gelegt. Zu diesem Zeitpunkt wird somit die zweite Reihe der kodierten Information auf der Informationskarte 28 von der zweiten Reihe von Magnetowiderstandselementen 10 ausgelesen. Es wird ein entsprechend kodiertes Ausgangssignal in paralleler Form an den Ausgangsanschlüssen 3I₁ - 31g der Differentialverstärker 12^ - 12g erhalten.

Der Stromimpuls R wird dann nach und nach an die übrigen Stromeingänge 30g - 30g angelegt, um die auf der Informationskarte 28 ent-

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haltene kodierte Information Reihe für Peihe auszulesen, welche durch die wahlweise Anordnung der Generatormagneten 29 dargestellt wird.

Es leuchtet ein, daß die in Fig. 20 dargestellte Informationsauslesevorrichtung so abgewandelt werden kann, daß nur eine lineare Anordnung von Magnetowiderstandselementen verwendet wird, um eine Matrixanordnung von wahlweise angeordneten Generatormagneten auszulesen. Dies wird erreicht durch Indexierung der Informationskarte 28, so daß nacheinander jede Reihe der kodierten Information unter der linearen Anordnung von Magnetowiderstandselementen so angeordnet wird, daß jede dieser Reihen nacheinander ausgelesen werden kann. Es ist zwar eine 6x6-Matrix von Magnetowiderstandselementen 10 dargestellt, es leuchtet jedoch ein, daß stattdessen ein wesentlich größerer Bereich kodierter Information auf der Informationskarte 28 ausgelesen werden kann. Somit braucht die Informationskarte nur horizontal und vertikal indexiert zu sein, um die Matrixanordnung der Magnetowiderstandselemente 10 zum Auslesen über aufeinanderfolgenden Bereichen anzuordnen.

Es ist ersichtlich, daß die Polflächen der Generatormagneten 29, beispielsweise die S-PoIflachen, auf der Oberfläche der Informationskarte 28 vorgesehen sein können, die den Magnetowiderstandselementen 10 gegenüberliegt. Die Elemente können neben diesen Generatormagneten in irgendeiner der Gestalten angeordnet sein, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 5A-5C beschrieben wurden. Im Interesse größtmöglicher Raumausnutzung und zur Erzielung einer sehr flachen Informationslesevorrichtung sollte jedoch die Anordnung gemäß Fig. 5C verwendet werden. Es wird jedoch eine befriedigende Arbeitsweise erzielt, wenn die Anordnungen nach den Fig. 5A oder 5B verwendet werden.

Die Erfindung wurde zwar anhand bestimmter bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, es können jedoch verschiedene Änderungen und Abwandlungen in der Form und in den Einzelheiten vorgenommen wer-, den. Wenn beispielsweise die das Magnetowiderstandselement 10 bildenden ferromagnetisehen Filmstreifen A und B nicht identische

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Eigenschaften aufweisen, so kann eine geeignete Kompensierung erzielt werden. Wenn die ferromagnetischen Streifen A und B auf dem Substrat aufgetragen sind, so sollten die Magnetteilchen in dem Film anfänglich in der geeigneten Richtung magnetisch ausgerichtet sein. Diese magnetische Ausrichtung beim Auftragen auf das Substrat gewährleistet im wesentlichen identische Eigenschaften der Streifen A und B.

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Claims (22)

1. Patentansprüche

   1 ./Gerät zur Erzeugung eines Ausgangssignals beim Ertasten der Nähe einer Magnetfeldquelle, mit einem aus einem isolierenden Substrat und ersten und zweiten ferromagnetischen Streifen auf dem Substrat zur Bildung von ersten und zweiten jeweils zueinander senkrechten/§rromführungsbahnen gebildeten Magnetowüerstandselement, wobei die ersten und zweiten Streifen in Reihe miteinander verbunden sind und eine Verbindung zwischen ihnen definieren, von der ein Ausgangssignal abgeleitet wird, und mit Stromzufuhranschlüssen, gekennzeichnet durch parallel mit den in Reihe verbundenen Streifen (A, B) verbundene Impedanzeinrichtungen (R₁, R2; 10b) zur Bildung einer Brückenschaltung mit den Streifen (A, B),

   einen von der Verbindung (5, 5a) gebildeten Brückenausgangsanschluß und

   einen Generatormagnet (11) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes (H2)/ wobei der Generatormagnet (11) eine in einer Ebene im Abstand (d) von dem Magnetowiderstandselement (10) angeordnete Oberfläche aufweist zur Erzeugung eines Ausgangssignals (e_?) an der Verbindung (5) als Funktion der relativen Lage der Vorder- und Hinterkanten (11a, 11b) des Generatormagneten (11) in Bezug auf eine Vorderkante des Magnetowiderstandselements (10).
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generatormagnet (11) eine als Polfläche (S oder N) ausgebildete, im wesentlichen senkrecht zu dem Substrat angeordnete Oberfläche aufweist.
3. 3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Generatormagneten (11) als Polfläche (S oder N) ausgebildet ist und im wesentlichen parallel zu dem Substrat angeordnet ist.

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4. 4. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vormagnetisierungsmagnet (100) vorgesehen ist zum Anlegen eines Vormagnetisierungsfeldes (H₁) an das Magnetowiderstandselement (10), wobei das Vormagnetisierungsfeld (H₁) im wesentlichen senkrecht zu dem von dem Generatormagnet (11) erzeugten magnetischen Feld (H₂) ist.
5. 5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vormagnetisierungsfeld (H₁) im wesentlichen parallel zu dem Substrat ausgerichtet ist, so daß das Vormagnetisierungsfeld (H₁) und das von dem Generatormagnet (11) erzeugte magnetische Feld (H₂) ein zusammengesetztes Feld (H ) unter einem Winkel (Θ) in Bezug auf eine Hauptstromleitungsbahn (A oder B) ergeben, wobei das von der Verbindung (5) abgeleitete Ausgangssignal (e₂) eine Funktion dieses Winkels (Θ) ist.
6. 6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des zusammengesetzten Feldes (I
   des Magnetowiderstandselements (10).

   sität des zusammengesetzten Feldes (H ) ausreicht zur Sättigung
7. 7. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des von dem Generatormagnet (11) erzeugten magnetischen Feldes (H₂) ausreicht zur Sättigung des Magnetowiderstandselements (10).
8. 8. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine an die Verbindung (5) angekoppelte Ausgangsschaltung (12, 14, 15, 16, 17) zur Erzeugung einer Ausgangssignaldarstellung (e_Q) des an der Verbindung (5) abgeleiteten Ausgangssignals (e₂).
9. 9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung einen Differenzverstärker (12, 14) mit einem ersten, an die Verbindung (5) angeschlossenen Eingangsanschluß (-) und einem zweiten, an die Impedanzeinrichtung (5¹, 5b) angeschlossenen Eingangsanschluß (+) umfaßt.

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10. 10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung einen mit dem Differentialverstärker (14) gekoppelten Schwellendetektor (15) umfaßt zum Ermitteln, wann das Ausgangssignal (e ) aus dem Differentialverstärker (14) einen vorbestimmten Schwellwert durchläuft und eine Anzeigeschaltung (16, 17) vorgesehen ist zum inzeigen des Durchlaufens des vorbestimmten Schwellwertes durch das Ausgangssignal (e_Q) des Differentialverstärkers .
11. 11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeschaltung ein in Abhängigkeit von dem Durchlaufen des vorbestimmten Schwellwertes durch das Ausgangssignal (e ) des Differentialverstärkers (14) betätigtes Relais (17) ist.
12. 12. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Generatormagnet (11) an einem drehbaren Element (18) mit einer Ruhestellung (0) befestigt ist, die Polfläche des Generatormagneten (11) symmetrisch in Bezug auf das Magnetowiderstandselement (10) angeordnet ist, wenn das drehbare Element (18) seine Ruhestellung (0) annimmt und ein vorbestimmtes Signal (e₂) von der Verbindung (5) abgeleitet wird, wenn das drehbare Element (18) aus seiner Ruhestellung (0) um mehr als einen vorbestimmten Betrag (-x) verschoben wird.
13. 13. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Generatorinagnet (11) in der Ebene gradlinig bewegbar ist (-χ) .
14. 14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der gradlinig bewegbare Generatorinagnet (11) eine Ruhestellung besitzt, bei der eine Polfläche (S oder N) des Generatormagneten (11) symmetrisch in Bezug auf das Magnetowiderstandselement (10) angeordnet ist, so daß ein vorbestimmtes Ausgangssignal (e^) von der Verbindung (5) abgeleitet wird, wenn der gradlinig bewegbare Generatormagnet (11) aus seiner Ruhestellung um mehr als einen vorbestimmten Betrag (-x) verschoben wird.

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15. 15. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet/ daß eine Anordnung von Magnetowiderstandselementen vorgesehen ist, von denen jedes ein isolierendes Substrat, erste und zweite ferromagnetische Streifen auf dem Substrat zur Bildung erster und zweiter jeweils zueinander senkrechter Hauptstromleitungsbahnen aufweist, die ersten und zweiten Streifen zur Bildung einer Verbindung verbunden sind und Stromzufuhranschlüsse aufweisen und die Anordnung der Magnetowiderstandselemente (10) neben einer Anordnung von in vorbestimmter Weise angeordneten Generatormagneten (26, 29) mit eine gemeinsame Oberfläche definierenden Polflächen (S oder N) angeordnet sind.
16. 16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von Magnetowiderstandselementen (10) eine fest eingerichtete lineare Anordnung (27) umfaßt, die Anordnung der Generatormagneten (26) eine zylindrische Oberfläche (25) definiert, die Generatormagneten (26) auf der zylindrischen Oberfläche in Übereinstimmung mit kodierten Darstellungen der Winkelstellung der zylindrischen Oberfläche angeordnet sind und die zylindrische Oberfläche dazu eingerichtet ist, sich an der linearen Anordnung

    (27) von Elementen vorbeizudrehen, wodurch ein kodiertes Ausgangssignal von der linearen Anordnung (27) von Elementen entsprechend der Winkelstellung der zylindrischen Oberfläche abgeleitet wird.
17. 17. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von Elementen (10) eine Matrixanordnung umfaßt, die Anordnung von Generatormagneten (29) eine ebene Oberfläche (28) definiert, die Generatormagneten (29) wahlweise auf der ebenen Oberfläche

    (28) und neben einem Element (10) in Übereinstimmung mit kodierter Information angeordnet sind, die Verbindungen von mehreren Elementen (10) gemeinsam an mehrere Ausgangs schaltungen (12..-12g) angekoppelt sind und die Stromzufuhranschlüsse von Gruppen der Elemente wahlweise gemeinsam erregt werden zur Erzeugung von Ausgangssignalen an den Ausgangsschaltungen (12..-12g) als Auslösewert der kodierten Information.

    SG988S/(U66
18. 18. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzeinrichtung in Reihe geschaltetete Widerstände (R.., R₂) umfaßt,von denen jeder einen Zweig der Brükkenschaltung bildet, und jeder der ersten und zweiten ferromagnetischen Streifen (A, B) einen Zweig der Brückenschaltung bildet.
19. 19. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzeinrichtung dritte und vierte in Reihe geschaltete ferromagnetische Streifen (1Ob) umfaßt, die dritten und vierten ferromagnetischen Streifen (1Ob) rechtwinklig angeordnete Hauptstromleitungsbahnen bilden und die ersten, zweiten, dritten und vierten ferromagnetisehen Streifen Brückenzweige der Brückenschaltung umfassen.
20. 20. Gerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten und vierten ferromagnetisehen Streifen (10b) auf einem anderen Substrat angeordnet sind als das Substrat, auf dem die ersten und zweiten ferromagnetisehen Streifen (A, B) vorgesehen sind.
21. 21. Gerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten und vierten ferromagnetisehen Streifen (10b) mit einem magnetischen Feld so versehen sind, daß ein Ausgangssignal an der durch die Reihenschaltung der dritten und vierten ferromagnetischen Streifen (10b) definierten Verbindung nicht beeinflußt wird von jeweiligen Stellungen der Vorder- und Hinterkanten des Generatormagnets (11) in Bezug auf diese.
22. 22. Gerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten, zweiten, dritten und vierten ferromagnetischen Streifen auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind.

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