DE2705439A1

DE2705439A1 - Magnetfuehler

Info

Publication number: DE2705439A1
Application number: DE19772705439
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Kase; Noboru Masuda; Yu Nishino
Original assignee: Denki Onkyo Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1976-02-10
Filing date: 1977-02-09
Publication date: 1977-08-11
Also published as: DE2705439C2; US4117523A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetfühler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und insbesondere auf einen Magnetfühler, der zum Lesen einer durch auf eine Druckunterlage magnetisch gedruckte Buchstaben oder Symbole dargestellten magnetischen Vorlage verwendet werden kann.

Zum Lesen eines magnetischen Musters bzw. einer Vorlage, die unter Verwendung einer magnetischen Tinte bzw. Farbe oder eines anderen eine magnetisierbare Komponente enthaltenen Materials aufgeprägt oder aufgedruckt ist, stehen sowohl Fühler mit elektromagnetischer Spule als auch solche mit magnetischem Wandler zur Verfügung. Ein Fühler mit einer elektromagnetischen Spule wird an seinem Ausgang einer groPen Änderung als Reaktion auf eine Änderung im Spalt zwischen der bedruckten Oberfläche und der Fühleroberfläche oder bei Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit unterworfen, was einen Zuführmechanismus hoher Genauigkeit für den bedruckten Gegenstand bzw. die Druckvorlage erforderlich

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macht. Ferner macht es ein solcher Fühler erforderlich, daß der bedruckte Gegenstand in einer solchen Weise zugeführt wird, daß die bedruckte Fläche der Fühleroberflache zugewandt ist. Auch müssen beide Seiten des bedruckten Gegenstandes bestimmt sein und es rauK die Zuführrichtung vorgeschrieben sein.

Ein Fühler mit einem magnetoelektrischen Wandler unterliegt am Ausgang einer kleinen Änderung, wenn sich der Spalt zwischen der bedruckten Fläche und der Fühleroberfläche ändert, so daß es möglich ist, einen vereinfachten Zuführmechanismus zu verwenden. Es ist nicht notwendig, beide Seiten des bedruckten Gegenstandes zu bestimmen,oder die Zuführrichtung vorzuschreiben. Ferner braucht auch die Bewegungsgeschwindigkeit des bedruckten Gegenstandes bzw. der Vorlage nicht in Betracht gezogen zu werden. Magnetoelektrische Wandlerelemente, die aus Halbleitermaterial gebildet sind, reagieren jedoch auf einen Streufluß hoher Frequenz, wie er beispielsweise von einem Elektromotor oder dgl. ausgestrahlt wird, derart, daß ein Rauschen erzeugt wird, mit dem der Ausgang durchsetzt ist. Eine schnelle Temperaturänderung der Elemente ergint eine geringe Frequenzabweichung am Ausgang, so daß das Erreichen eines hohen S/N-Verhältnisses verhindert wird» Wenn die Elemente einem externen Druck oder Stoß ausgesetzt sind, erzeugt der piezoelektrische Effekt der Elemente ein Rauschen, das im Ausgangsimpuls überlagert wird, was eine falsche Betriebsweise des Fühlerkreises verursachen kann.

Solche Magnetfühler finden eine breite Anwednung und werden infolge dessen unter den verschiedensten Bedingungen verwendet. Insbesondere sind die magnetoelektrischen Wandlerelemente empfindlich gegenüber einer schnellen Temperaturänderung, gegenüber der Ablagerung von magnetischem Staub, gegenüber von außen kommendem Druck oder Stoß und gegenüber dem Einfluß von Feuchtigkeit, Wasser oder Salz, das alles eine Änderung in der Ausgangsspannung, das Erzeugen eines Rauschens und eine Verringerung der Lebensdauer

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bewirken kann. Um eine Anordnung zu schaffen, die es ermöglicht, einen Magnetfühler unter den o.g. Bedingungen zu verwenden, ist es notwendig, einen abgeschlossenen Aufbau zu verwenden. Magnetoelektrische Wandlerelemente können jedoch nicht in einem Gehäuse untergebracht werden, das eine dicke Wand besitzt, da das auf die Elemente angewendete Magnetfeld so groß wie möglich gemacht werden soll. Man sieht daraus, dai* diese Elemente nahe der AuPenfläche des Gehäuses angeordnet werden sollten. Deshalb ist bei einem bekannten Meßfühler das Gehäuse mit einer Durchgangsöffnung versehen, in der die Elemente angeordnet und beispielsweise durch Harz versiegelt bzw. eingeschlossen sind. Das bekannte Gehäuse war jedoch nicht genügend dicht abgeschlossen, um den oben beschriebenen Umwelteinflüssen Stand zu halten, so daP mit der Zeit die o.g. Anfälligkeit zunahm.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Magnetfühler der eingangs genannten Art zu schaffen, der die o.g. Nachteile vermeidet und der selbst bei einer magnetischen Vorlage mit niedrigem Pegel mit einem hohen Auflösevermögen unterscheiden kann, der von einem abgetasteten Element eine stabile Ausgangsspannung unabhängig von äußeren Einflüssen jeglicher Art selbst bei Vorhandensein einer schnellen Temperaturänderung erzeugt, der eine erhöhte magnetsiche Ansprechempfindlichkeit besitzt, um auch eine minimale Änderung in der Flußdichte genau lesen zu können, der mit seiner Ausgangsspannung eingestreute Impulse auf ein Minimum begrenzt oder eliminiert und der einen stabilisierten Betrieb über eine längere Zeitdauer ermöglicht, ohne daP dieser den Umgebungseinflüssen und Wetterbedingungen unterworfen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäP· durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der vorliegenden Erfindung ist also ein Paar magnetoelektri-

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scher Wandlerelemente wie beispielsweise Hall-Elemente oder magnetische Widerstandselemente, die dadurch auf ein Magnetfeld reagieren bzw. ansprechen, indem sie eine Ausgangsspannung erzeugen, klebend an einer einen Magnetpol darstellenden Stirnfläche eines einen FIuP erzeugenden Bauteils befestigt, wie beispielsweise an einem Elektromagnteen oder an einem Permanentmagneten, und ist in einem dicht abgeschlossenen Gehäuse aufgenommen. Das Gehäuse ist mit einer Durchgangsöffnung versehen, die durch eine Schutz- bzw. Abdeckkappe verschlossen ist, deren Dicke gegenüber derjenigen der Gehäusewand verringert ist. Die magnetoelektrischen Wandlerelemente sind im Bereich der Durchgangsöffnung angeordnet, um ihre Ansprechempfindlichkeit auf eine Änderung am magnetischen FIuP von einem eine Information tragenden, abzutastenden Glied, wie beispielsweise von Magnetfilmen, Magnetkarten, Magnetblättern oder bedruckten Gegenständen zu erhöhen, die mit einer Tinte, Farbe oder Lack geprägt oder bedruckt sind, die bzw. der eine magnetisierbare Komponente enthält, wobei gleichzeitig die Elemente cor den Temperatureinflüssen des Gliedes und vor dem Druck des Gliedes und vor magnetischem Staub oder Feuchtigkeit geschützt sind. Das den Fluß erzeugende Bauteil kann mit einer termischen Isolierung und mit einem Element versehen sein, das Schwankungen oder Stöße aufnehmen oder absorbieren kann, um so eine schnelle Temperaturänderung zu verhindern bzw. ferner zu verhindern, daß· Schwankungen und Stöße unmittelbar auf die magnetoelektrischen Wandlerelemente gelangen. Auf diese Weise ist auch sichergestellt, daf die magnetsiche Vorlage geringen Niveaus mit einem hohen Auflösevermögen unterschieden werden kann.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigen:

Fig. 1 Einen Querschnitt durch einen Magnetfühler

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gemäP einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

die Draufsicht auf die Fühleroberfläche,

Fig. 3 einen Teilschnitt in vergrößertem Maf-stab

längs der Linie III-III der Fig. 1,

Fig. 4 die vergrößerte Darstellung des Schnittes

nach Fig. 1 mit der Spulenhülse und der Magnetsäule,

Fig. 5 die Draufsicht auch die Anordnung der magneto-

elektrischen Wandlerelemente der Fig. 1,

Fig. G in schematischer Darstellung die Anordnung und

die Verdrahtung des magnetischen Widerstandselementenpaares,

Fig. 7 die Darstellung einer auf einem Papier aufge

druckten, repräsentative Magnetvorlage,

Fig. 8 eine schematische Darstellung, die die Verwen

dung des erfindungsgemäPen Gerätes zeigt,

Fig. 9 -eine Schaltungsanordnung gemäP. einem Ausfüh-

rungsbesipiel vorliegender Erfindung, bei der ein Paar von Hall-Elementen verwendet sind,

Fig. 10 einen abgebrochenen Schnitt durch eine Abwand

lung der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, längs der Linie X-X der Fig. 1, und

Fig. 11-13 Teilquerschnitte weiterer Abwandlungen der

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Anordnung nach Fig. 1 lungs der Linie III-III in Fig. 1 entsprechenden Schnittlinien.

Gemäß Fig. 1 besitzt der im Querschnitt dargestellte, erfindungsgemä^pe Magnetfiihler ein kastenförmiges Gehäuse 10 aus einem Kastenteil und einem Deckel, die einen abgeschlossenen mit einer dicken V/and versehenen Aufbau bilden. Ein zylindrischer Spulenkörper 11 ist auf einer gedruckten Leiter- bzw. Schaltungsplatte 12 innerhalb des Gehäuses 10 befestigt. Das Gehäuse 10 besitzt eine Fühleroberfläche 13, die mit einer Durchgangsöffnung 15 versehen ist, mit welcher ein auf dem Spulenkörper 11 versehenes Paar von Führungsrippen IHa, 14b eine Feinpassung bilden. Das Gehäuse ist innenseitig mit einem Trägerelernent 17 versehen, das die Lage des Spulenkörpers 11 dadurch steuert, indem es einen am unteren Ende des Spulenkörpers 11 versehenen Flansch 16a aufnimmt. Die gedruckte Schaltungsplatte 12 ist am Gehäuse 10 dersrt befestigt, daß sie sich in eine Richtung senkrecht zur Lage des Spulenkörpers 11 erstreckt. Eine Magnetsäule 18 zylindrischer Gestalt ist im Spulenkörper 11 aufgenommen, überragt ein klein wenig die Oberseite eines weiteren Flansches 16b, der nahe dem oberen Ende des Spulenkörpers 11 vorgesehen ist, und kommt an den Führungsrippen IUa, 14b zur Anlage. Eine Schraube 19, die in die Platte 12 eingreift und mit einer der Klemmen 44 zur elektrischen Erdverbindung und zur termischen Verbindung verbunden ist, liegt am unteren Ende der Säule IP an und drückt diese zur Durcjgangsöffnung 15 hin, wodurch sie sie in einer Stellung für eine optimale Ansprechempfindlichkeit hält. Eine elektromagnetsiche Spule 20 zum Magnetisieren der Magnetsäule 18 ist auf den Spulenkörper 11 angeordnet. Im Bereich der Führungsrippen 14a, 14b ist ein Paar von magnetoelektrischen Wandlerelementen 21a, ?lb an der Stirnfläche der Magnetsäule 18 klebens befestigt, und durch eine Schutz- bzw. Abdeckkappe 23 geschützt, die die Durchgangsöffnung 15 abdeckt. In der folgenden Beschreibung sei angenommen, daß die Elemente 21a, 21b solche Elemente sind, die die Wirkung eines magnetischen Widerstandes besitzen, also sog. magne-

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tische Widerstandselemente sind. Die Schutzkappe 22 ist aus einem unmagnetischen Material, liegt in derselben Ebene wie die Fühleroberfläche 13 und versiegelt bzw. verschließt die Durchgangsöffnung 15 dicht, um so die Elemente 21a und 21b vor dem Einflu^ der Temperatur eines abzutastenden Gliedes , äußerer Stöße , von Magnetstaub, von Feuchtigkeit oder Wasser und von Salzschaden zu schützen. Die Wärmeschutzwirkung wird dadurch vergrö^aert, daß die Schutzkappe aus einem gut wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Keramik, hergestellt ist, und dadurch, daß ein Weg für die Wärmeableitung vorgesehen ist. Beispielsweise kann die Schutzkappe aus einem elektrischen Material wie beispielsweise Phosphorbronce , Berylliumkupfer, Messing, Nickelsilber oder dgl. hergestellt und über eine Leitung mit Erde verbunden sein, um eine elektrostatische Schutzwirkung zu erreichen.

Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, besitzt die Schutzkappe 72 die Form eines umgekehrten bzw. auf den Kopf gestellten Aschenbechers, der einen Flansch 22b besitzt, welcher in die obere Wand des Gehäuses 10 eingebettet wird, während das letztere dadurch gegossen bzw. geformt wird, daß es in einen Prägestempel eingesetzt wird. Auf diese V/eise wird sowohl eine perfekte Versiegelung der öffnung 15 als auch eine hermetische Abdichtung des Gehäuseinneren sichergestellt. Die Schutzkappe 22 ist ferner mit einem AnschluPklemmenstück 22a versehen, das von der Wand aus ins Innere des Gehäuses vorsteht und das mit einer der Klemmen 4 4 über eine Leitung verbunden ist.

Mit der beschriebenen Anordnung wird verhindert, daß sich die Schutzkappe 2 2 bei einem Stoß oder bei termischer Frequenz bzw. Schwankung von der öffnung 15 lösen kann. Das Anordnen der Elemente 21a und 21b nahe an der Außenfläche des Gehäuses 10 ermöglicht es, daß sie sehr gut auf eine Änderung in der Flußdichte ansprechen. Das Vorhandensein der Kappe verhindert Magnetstaubablagerungen auf den Elementen 21a, 21b oder daß diese Elemente mit Feuchtigkeit in Be-

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rührung kommen. Der Schutz der magnetoelektrischen Wand 1 erelemente durch die Schutzkappe verhindert einen direkten Kontakt bei Unebenheiten oder Falten am abzutastenden Glied mit diesen Elementen, und verhindert auch eine direkte Übertragung von Stößen auf die Elemente, die sich aus dem Aufprallen einer Zuführrolle gegen die Schutzkappe ergeben könnten, so daß das Auftreten vom impulsförmigen Geräuschen vermieden ist.

Wenn das abzutastende Glied, das in gleitender Verbindung mit oder nahe an der Fühleroberflache 13 sich entlang bewegt, eine örtliche Änderung in seiner Oberflächentemperatur besitzt oder wenn das Glied eine erhöhte Temperaturdifferenz zu den Elementen besitzt, verhindert eine höhere Wärmekapazität der Schutzkappe 22 oder des damit verbundenen Wärmeableitweges ihren nachteiligen Einfluß auf die Elemente. Die Führungsrippen IUa und IUb sind aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt, wie beispielsweise Nylon, Polyacetal, Kunstharz o. dgl., wodurch die Elemente von einer Temperaturschwankung des abzutastenden Gliedes isoliert sind. Da ferner die Elemente ?la, 21b unmittelbar klebend an der Magnetsäule oder einem Magneten fest verbunden sind, stehen sie grundsätzlich unter dem termischen Einfluß der Säule oder des Magneten, der eine erhöhte Wärmekapazität besitzt, so daß sich eine örtliche Temperaturändrung des abzutastenden Gliedes nicht in einer schenllen Änderung der Temperatur der Elemente niederschlägt, selbst wenn die Anordnung so getroffen ist, daß eine solche Temperaturänderung des Gliedes zugelassen würde, die sich auf die Elemente übertragen könnte. Dadurch ergibt sich weder eine geringe Frequenzabweichung noch ein impulsförmiges Rauschen am Ausgang. Die Zuleitung von der elektromagnetischen Spule 20 und den magnetoelektrischen Wandlerelementen 21a, 21b sind mit geeigneten Bereichen auf der gedruckten Schaltungsplatte 12 verbunden, die wiederum mit den betreffenden Klemmen UU verbunden ist, welche in einer unteren Wand des Gehäuses 10 eingebettet sind.

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Die Schutzkappe 2 2 isoliert die magnetsichen Widerstandselemente 21a, 21b von den äußeren Einflüssen der verschiedensten Art, wie oben dargelegt ist, und die Führungsrippen IUa und 14b und der Flansch 16b des Spulenkörpers 11 halten die Elemente 21a, 21b in einem bestimmten Abstand von der Schutzkappe 22, was wiederum eine termische Isolierung gegenüber der Schutzkappe 22 bedeutet. Durch Wahl einer geeigneten Abmessung bzw. Größe des Flansches 22b kann die Schutzkappe 2 2 mit jeder gewpnschten Wärmekapazität versehen werden, so daß man verhindern kann, daß eine schnelle Temperaturänderung, die in dem abzutastenden Glied auftritt, auf die Elemente 21a, 21b übertragen wird.

Die Fig. 4 und 5 stellen einen vergrößerten Querschnitt bzw. eine Draufsicht auf die Spulenkörper-Einheit dar. Teile, die denen in Fig. 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern versehen. Wie oben erwähnt, wird die Magnetsäule 18 in Anschlagverbindung mit dem Paar halbkreisförmiger Führungsrippen 14a, 14b gehalten, wobei ihre Stirnfläche teilweise durch den Spalt zwischen den Führungsrippen 14a, 14b zugängig ist. Das Paar magnetsicher Widerstandselemente 21a, 21b ist mit diesem freiliegenden bzw. zupäpgigen Bereich der Stirnfläche der Säule derart klebend befestigt, daß sie parallel zu den Führungsrippen 14a, 14b angeordnet sind. Die Führungsrippen 14a, 14b und der Spulenkörper 11 sind aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise einem geeigneten Kunstharz, geformt bzw. gegossen; die Führungsrippen 14a, 14b besitzen eine Höhe, die ein wenig größer ist als die Dicke der magnetischen Widerstandselemente 21a, 21b. Wenn also diese Elemente in der öffnung 15 des Gehäuses 10, wie in Fig. 3 dargestellt ist, angeordnet sind, werden die Elemente in einem bestimmten Abstand von der Schutzkappe 22 gehalten, wodurch sie vor Wärme oder Stoß geschützt sind, die oder der von einem abzutastenden Glied 23 kommen kann, das in beiden durch die Pfeile 2 3a, 2 3b angezeigten Richtungen relativ zur Schutzkappe 2 2 geführt wird.

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Die Magnetsäule 18 enthält ein magnetisch anisotropes Material, d.h. ein hartes oder halbhartes magnetisches Material. Da ein magnetisch hartes Material zu seiner Magnetisierung eine Amperewindung erfordert, die etwa gleich dem fünffachen der Koerzitivkraft ist, wird ein Material verwendet, das eine Koerzitivkraft im Bereich von 300 bis 800 Oersted besitzt, um ein Erwärmen der elektromagnetischen Spule auf ein Minimum zu begrenzen. Ein magnetisch halbhartes Material kann einer Entmagnetisierung bei Stoß unterworfen sein, und deshalb muß es, wenn es einmal magnetisiert ist, so verwendet werden, daß dabei das Auftreten von Stößen vermieden ist. Sonst kann es nach einem Stoß magnetisiert werden.

In Betrieb gelangt ein Stromimpuls durch die Spule 20 und magnetisiert die Magnetsäule 18, wenn das abzutastende Glied 2 3 über den magnetischen Widerstandselementen 21a, 21b vorbeibewegt wird. Demzufolge werden diese Elemente unter der Wirkung des Magnetfeldes gehalten, auch wenn die Spule 20 entregt ist. Nach dem Durchgang des abzutastenden Gliedes 2 3 gelangt ein Wechselstrom durch die Spule 20 zur Entmagnetisierung. Dadurch wird verglichen mit einer Anordnung, bei der ein StromfluR durch die Spule kontinuierlich aufrecht erhalten wird, der Temperaturanstieg verringert. Ferner verhindert die Entmagnetisierung eine Ablagerung von Magnetstaub während der Zeit, in der ein abzutastendes Glied nicht über die Vorrichtung hinausbewegt wird.

Das Paar magnetischer Widerstandselemente 21a, 21b, die parallel zueinander angeordnet sind, ist so elektrisch verbunden, da£ jegliches erzeugte Rauschen gelöscht wird. Als Beispiel zeigt Fig. 6 eine bevorzugte Anordnung der Elemente ?la, 21b. Die Elektroden 24, 25, 26, 27 und Leiterteile 28, 29 sind schraffiert und die magnetisch ansprechenden Abschnitte 30, 31 gepunktet dargestellt. Die Elemente ?la und 21b sine symmetrisch angeordnet und einstückig ausgebildet, so daP sie gleiche Fläche besitzen. Eine Leitung 32, die mit der Elektrode 24 verbunden ist, ist im wesentlichen symme-

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trisch zu einer Leitung 33 angeordnet, die eine Zwischenverbindung zwischen den Elektroden 2 5 und 26 schafft; ferner ist eine Spannungsquelle zwischen der Leitung 3 2 und der Elektrode 27 angeordnet. Diese Leitungen können durch Verdampfen hergestellt werden. Somit wird eine Spannung, die als Antwort auf ein externes Magnetfeld erzeugt wird, innerhalb der Elemente ?la, 21b entsprechend·" dem Verhältnis ihrer Widerstandswerte gelöscht, wobei der Rauschpegel, der an der Ausgangsklemme 34 erscheint, auf ein Minimum begrenzt ist.

Das abzutastende Glied 23 ist so ausgerichtet, daT es in einer Richtung senkrecht zur parallelen Anordnung der magnetischen Widerstandselemente 21a, 21b bewegt wird; der Abstand zwischen den magnetisch ansprechenden Bereichen 30, 31 und ihre Weite sind so gewählt, da!²) jedes bei 35 in Fig. 7 dargestellte geradlinige Element der magnetischen Vorlage bzw. Musters auf dem Glied 7 3 abwechselnd die magnetisch ansprechenden Bereiche 30, 31 der magnetischen Widerstandselemente 21a, 21b aktiviert. Durch diese Anordnung erhält man an der Ausgangsklemme 34 ein Ausgangssignal mit einem hohen Spitzenwert.

Im Betrieb ist die Spule 20 über einer Serienkombination aus Impulsquelle 36 und Schalter 36a geschaltet und ist ferner parallel zu einer weiteren Serienkombination aus einer Wechselspannungsquelle 49 und einem Schalter 49a angeordnet. Die Elektroden 2U, 27 der in Reihe geschalteten magnetischen Widerstandselementenpaares 21a, 21b sind über einen Schalter 37a mit einer Gleichspannungsquelle 37 parallel geschaltet. Wenn das Glied 2 3 über den Elementen 21a, 21b hinweggeführt wird, wird der Schalter 37a geschlossen, um einen Stromfluß zu bewirken; nach dem Vorbeibewegen des Gliedes 2 3 wird der Schalter 37a geöffnet und der Stromfluß unterbrochen. Der Schalter 36a wird geschlossen, damit ein Strom von der Quelle 36 durch die Spule 20 fliessen kann, um die Magnetsäule 18 zu magnetisieren, wenn das abzutastende Glied 23 in die Vorrichtung

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eingeführt wird. Der Schalter 49a ist geschlossen, nachdem das Glied 23 die Fühleroberfläche 13 passiert hat, so daf ein StromfIuP von der Wechselspannungsquelle U9 bewirkt wird , um die Magnetsäule 18 zu entmagnetisieren. Auf diese Weise wirkt ein Magnetfeld auf die Elemente 21a, 21b und ein Stromflufl wird in ihnen aufgebaut, wenn das Glied 23 zugeführt wird. Der Durchgang bzw. der Durchlauf der magnetischen Vorlage, das die Elemente 35 enthält, ändert das Magnetfeld, das auf die Elemente 21a, 21b wirkt, und deshalb wird als Ausgangsspannung an der Klemme 3U eine resultierende Änderung abgeleitet.

Dort wo das Entfernen von Magnetstaub oder -pulver leicht erreicht werden kann, kann die Magnetsäule 18 auch durch einen Permanentmagneten ersetzt werden. In diesem Falle kann man auch die Spule 20 entbehren.

Werden Hall-Elemente als magnetoelektrsiche Wandlerelemente verwendet , kann statt der magnetischen Widerstandselemente ein Paar Hall-Elemente angeordnet sein. Da ein Hall-Element einen ziemlich linearen Ausgang abgibt, kann die angewendete Flußdichte gegenüber der bei einem magnetischen Widerstandselement angewendeten reduziert werden. Eine bevorzugte Anordnung ist in Fig. 9 dargestellt, wo ein Paar von Hall-Elementen 38, 39 parallel zueinander und zu einer konstanten Gleichspannungsquelle UO geschaltet ist, wobei ihre Ausgangsspannungen von Operationsverstärkern Ul, U2, U3 verarbeitet werden.

Wenn man einen Nahfühler schaffen möchte, kann ein einziges Hall-Element als magnetelektrisches Wandlerelernent verwendet werden.

Fig. 10 zeigt einen Querschnitt durch eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 1, und zwar längs einer der Linie X-X in Fig. 1 entsprechenden Schnittlinie. Die MagnetsMule 18 ist in den Spulenkörper 11 als dessen Kern eingepaPt, um eine Relativbewegung

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zwischen ihnen zu vermeiden und eine Deformation des Spulenkörpers 11 als Ergebnis einer durch die Aufheizung der erregten Spule 20 bewirkten Expansion zu verhindern, wodurch die Abmessungsgenauigkeit und Stabilität des Spulenkörpers aufrecht erhalten bleibt. Der Flansch 16a am unteren Ende des Pulenkörpers 11 ist teilweise konisch verjüngt, wobei der verjüngte Bereich in das Trägerelement.17 eingepaßt ist, um ein Verdrehen des Spulenkörpers zu verhindern. Mit dieser Anordnung werden die magnetoelektrischen Wandlerelemente 21a, 21b in ihrer optimalen Stellung gehalten, so daß die resultierende Ausgangsspannung ein hohes Auflösevermögen besitzt und innerhalb des vorgegebenen GröP-enbereichs liegt.

Fig. 11 zeigt eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 1 und stellt einen Querschnitt längs einer der Linie III-III in Fig. 1 entsprechenden Schnittlinie dar. Wenn eine Magnetkarte oder - scheck, die bzw. der das abzutastende Glied 2 3 darstellt, Kniffe, Falten, Vorsprünge oder Staubablagerungen besitzt, kann dies bewirken, daß eine Zuführrolle für das abzutastende Glied 2 3 ein Stoßen oder Prellen verursachen kann, oder es werden diese Unregelmäßigkeiten unmittelbar als Stöße oder Schwingungen an das Gehäuse 10 weitergegeben, wodurch ein.piezoelektrischer Effekt der magnetelektrischen Elemente bewirkt wird, so daß eine impulsförmige Spannung oder eine geringe Frequenzabweichung erzeugt wird, die in der Ausgangsspannung erscheint. Insbesondere dort, wo die Laufgeschwindigkeit des abzutastenden Gliedes gering ist und keine Absorbtion von mechanischen Schwingungen vorgesehen sind, kann eine Impulsspannung differenzierter Wellenform vom Magnetfühler erzeugt werden, was dessen Fehlfunktion bzw. schlechtes Arbeiten verursacht. Andererseits kann dort, wo die Laufgeschwindigkeit des abzutastenden Gliedes relativ groß ist und ein mechanischer Integrationsfaktor nicht wirksam ist, eine integrierte Wellenform oder eine sog. Niederfrequenzabweichung die Folge sein, was ein Verschieben im Niveau der Signalspannung bewirkt und ein geeignetes Funktionieren des Fühlerkreises verhindert.

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Um dieses Problem zu beseitigen, ist es notwendig, mechanische Filter vorzusehen, die Stöße oder Schwingungen wesentlich reduzieren oder absorbieren. In Fig. 11 ist ein ringförmiger Stoßdämpfer 45 dargestellt, der zwischen dem Gehäuse 10 und dem Flansch 16b des Spulenkörpers angeordnet ist, wobei die Rippen IHa, 14b, die innerhalb der Durchgangsöffnung 15 angeordnet sind, kontaktfrei mit der Schutzkappe 2 2 und der Innenwand der Öffnung 15 gehalten sind. In diesem Falle wirkt der Stoßdämpfer 45 als ein mechanisches Filter, das eine Integrationskonstante besitzt, die für eine Dämpfung mechanischer Frequenzen sorgt.

Fig. 12 zeigt ein anderes Beispiel eines mechanischen Filters. Der Flansch 16b des Spulenkörpers 11 iat mit einem zylindrischen Bereich 46 versehen, der sich zur Fühlerfläche 13 hin erstreckt und der in eine kreisförmige Nut 47 eingesetzt ist, die in der Innenwand des Gehäuses 10 gebildet ist. Der zylindrische Bereich 46 hält die Führungsrippen 14a, 14b räumlich frei von der Schutzkappe 2 2 und der Innenwand der Öffnung 15. Die Dicke des Flansches 16b und des zylindrischen Bereiches 46 ist derart gewählt, daP sie die erwünschte Federwirkung schaffen. Mit dieser Konstruktion wird jeder äußere StoP oder Schwingung über einen Übertragungsweg erheblicher Länge auf das magnetoelektrische Wandlerelement übertragen, wodurch der StoP bzw. die Schwingung wesentlich reduziert wird.

Fig. 13 zeigt eine weitere Verbesserung der Konstruktion nach Fig. 12, bei der ein elastisches Dämpferelement 48, das aus einem ringförmigen Gummi oder einer Schnecken- bzw. Wendlerfeder gebildet ist, innerhalb des zylindrischen Bereiches 46 angeordnet ist. Die Größe, die Dicke und der Elastizitätskoeffizient des Dämpferelementes sind derart gewählt, daß die Oberflächenschwingungen absorbiert werden. Der beschriebene Aufbau macht es möglich, die Wirkungsweise eines mechanischen Filters im Zusammenwirken mit der Geschwindigkeit des abzutastenden Gliedes zu verbessern. Da-

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mit sind die Schwingungen, die auf den Spulenkörper übertragen werden können, weiter reduziert, um das piezoelektrische Rauschen, das dann erzeugt werden kann, wenn die Laufgeschwindigkeit des abzutastenden Gliedes sehr klein ist, kann vernachlässigt werden.

Wenn auch verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben wurden, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist , sondern daf? verschiedene Änderungen und Abwandlungen innerhalb des Rahmens der Erfindung möglich sind. Beispielsweise kann man die Schutzkappe, anstatt sie in das Gehäuse einzubetten, auch in die Durchgangsöffnung genauestens einpassen oder man kann sie durch Kleben befestigen.

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Claims

Patentansprüche

Magnet fühler mit einem eine Durchgangsöffnung aufweisenden Gehäuse, in dem ein einen Magnetfluß erzeugendes Bauteil und mindestens ein magnetoelektrisches_/vorzugsweise Halbleiter-Wandlerelement angeordnet ist, und mit aus dem Gehäuse herausführenden Anschlußklemmen, dadurch gekennzeichnet, da f. im Rereich der Durchgangsöffnung (15) eine als Magnetpol ausgebildete Stirnfläche des den Magnetflu^p erzeugenden Bauteils (IR, 20) angeordnet ist, an dem das magnetoelektrische Wandlerelement (21a, 21b) derart befestigt ist, daP es innerhalb der Durchgangsöffnung (15) angeordnet ist, und dal?, eine Schutzkappe (22) die Durchgangsöffnung (15) dicht abschließt.
2. Magnetfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Ränder der Schutzkappe (22) in eine Wand des Gehäuses (10) eingebettet sind.

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OPlGlNAL. INSPECTED

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3. Magnetfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schutzkappe (22) aus einem Material hergestellt ist, das ein guter Wärmeleiter ist, und eine Dicke besitzt, die gegenüber der Wanddicke des Gehäuses (10) reduziert ist.
4. Heffühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das den Magnetfluß erzeugende Bauteil einen Permanentmagneten aufweist.
5. Magnetfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das den Magnetfluß erzeugende Bauteil einen Elektromagneten (18, 20) besitzt.
6. Magnetfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet eine Säule (IR) aus magnetisierbarem Material, einen Spulenkörper (11) und eine elektrische Wicklung (20) aufweist.
7. Magnetfühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (11) mit Führungsrippen (14a, 14b) versehen ist, die den magnetoelektrischen Wandlerelementen (21a, 21b) benachbart angeordnet sind.
8. Magnetfühler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e k e η η zeichne t, daß der Spulenkörper (11) mit einem Flansch (IRa) versehen ist, der zur Bestimmung der Lage der Spule und zum Positionieren des Spulenkörpers innerhalb des Gehäuses (10) dient.
9. Magnetfühler nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Säule (IR) aus einem magnetischen Material gebildet und die Spule (20) zu einer Impulsquelle (36) und zu einer Wechselspannungsquelle (49) parallel geschaltet ist.

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10. Magnetfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß er ein mechanisches Filter (45, 46, 48) aufweist, das zwischen dem Gehäuse (10) und dem den Magnetfluß erzeugenden Bauteil (13, ?0) angeordnet ist.
11. Magnetfühler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Filter (4 5, 4 8) Gummimaterial enthält.
12. Magnetfühler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dai³ das mechanische Filter (48) eine Feder enthält.
13. Magentfühler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daB das mechanische Filter (45, 46) elastisches Kunststoffmaterial enthält.

Beschreibung

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