DE2911733A1 - Messfuehler zum messen eines aeusseren magnetfeldes - Google Patents

Description

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Dipl.-Ing. H. «ΊΤΟΟΜΕΠΙΙΟΗ Dipl.-Inn- K. GU₁VJCHMAiIM

Dr. rcr. nat. VV. K Π Γ, ECH Dipl.-Ing. J. SCil.'.ÜÜf - EVI-RS Steinsdcrfsir.iG, 3C00 !,!IiK! \ΏΙ 22

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SONY CORTOItATION 7-35 Nitashinagawa, 6-Chome Shinagawa-Ku

Tokyo "/ JAPAN

Beschreibung

Messfühler zum Messen eines äusseren Magnetfeldes

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf einen Magnet— messfühler zum Messen eines äusseren Magnetfeldes und insbesondere auf einen Messfühler, welcher aus magnetoresistiven Elementen oder Magnetwiderstandselementen gebildet und auf die bestimmte Richtung, in welcher das äussere Magnetfeld zugeführt wird, im wesentlichen unempfindlich ist.

Die Verwendung magnetoresistiver Elemente zum Messen· oder Erfassen eines Magnetfeldes ist in den US-PS_n Nr. 3 928 836, 4 053 829 und 4 079 360 der Anmelderin offenbart. Bei diesen Magnetmessfühlern ist ferromagnetisch.es Material in Schlangenform auf einem isolierenden Träger vorgesehen,

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ORIGINAL INSPECTED

Tim zwei in Reihe geschaltete magnetoresistive Elemente zu "bilden, welche entsprechende Hauptstromleitpfade haben, die zueinander senkrecht sind. Falls ein sättigendes Vormagnetisierungsfeld bei den magnetoresistLven Elementen zugeführt wird, so wird ein vorbestimmtes Ausgangssignal erzeugt. In der Anwesenheit eines äusseren Magnetfeldes wird das resultierende Feld durch die magnetoresistiven Elemente, d. h. die Vektorsumme des Vormagnetisierungsfeldes und des äusseren Magnetfeldes eine Änderung des vorbestimmten Ausgangssignals in Abhängigkeit von dem Winkel ergeben, welche zwischen den Hauptstromleitpfaden und dem resultierenden Magnetfeld gebildet ist.

Bei den oben erwähnten Patentschriften ist eine mathematische Beziehung zwischen der Änderung des vorbestimmten Ausgangssignals und der Winkelrichtung offenbart, in welcher das äussere Magnetfeld zugeführt wird. Dieser Ausdruck ist wie folgt:

cos 2Θ

worin V die durch den Magnetmessfühler erzeugte Ausgangsspannung, V die als Funktion der Sättigungsvormagnetisierungsfelder erzeugte vorbestimmte Ausgangsspannung, ρ der anisotrope Widerstand der magnetoresistiven Elemente und proportional zur Summe des Widerstandes derselben ist, wenn ein sättigendes Magnetfeld parallel zum Hauptstromleitpfad zugeführt wird, und des Widerstandes derselben, wenn das sättigende Feld in einer Richtung senkrecht zum Hauptstromleitpfad (2f_o = p....- + p..) wird, wobei dem Unterschied zwischen dem Widerstand des magneto

resistiven Elementes, wenn das Sättigungsfeld in einer Richtung parallel zum Hauptstromleitpfad zugeführt wird, und dem Widerstand derselben ist, wenn das sättigende

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Magnetfeld in einer Richtung senkrecht zum Hauptstromleitpfad (ΔΡ = P₁₁ "Pi) wi^d, während 0 der Winkel zwischen einem ausgewählten Ueitpfad der HauptstromleitpJade und dem resultierenden Magnetbild ist. Angesichts dieser Gleichung ist ersichtlich,dass dann, wenn die Vormagnetisierungsfelder eine feststehende Stärke haben und in einer vorbestimmten Richtung zugeführt werden, so ändert sich der Winkel θ entsprechend dem Winkel, unter welchem das äussere Magnetfeld dem Magnetmessfühler zugeführt wird.

Während der in den oben erwähnten Patentschriften offenbarte Magnetmessfühler zum Erfassen der Richtung, in welcher ein äusseres Magnetfeld zugefihrt wird, zufriedenstellend arbeitet und auch zum Erfassen der Annäherung eines magnetisch durchlässigen Gliedes (wie in der US-PS Nr. 4 021 offenbart) zufriedenstellend fungiert, gibt es nichtsdestoweniger gewisse Anwendungsgebiete, in Bezug auf- welche es wünschenswert ist, die Stärke des äusseren Magnetfeldes ungeachtet des Winkels, unter welchem dieses äissere Magnetfeld zugeführt wird, zu erfassen oder messen. Es kann beispielsweise notwendig sein, den sogenannten Nullpunkt oder die sogenannte Nullstellung einer Magnetflussquelle zu erfassen. D. h., wenn die Plussquelle in Bezug auf den Magnetmessfühler beweglich ist,soHein Aus gangs signal erzeugt werden, wenn die Magnetflussquelle von einer vorbestimmten Stellung und (z. B. einer Nullstellung) zuführt. In manchen Fällen kann die Ausrichtung des Magnetmessfühlers und/oder der Magnetflussquelle nicht einheitlich sein, woraus sich ein entgegen den Erwartungen verschiedener Winkel zwischen den durch die Magnetflussquelle erzeugten Magnetfeld und dem Magnetmessfühler ergibt. Falls dieser Winkel nicht vorausgesehen oder gesteuert werden kann, ist (aus der obigen Gleichung) ersichtlich, dass das durch den Magnetmessfühler erzeugte Ausgangssignal eine Grosse aufweisen kann, welche die Funktion dieses Winkels ist. Infolge dieses Faktors, kann somit der Magnetmessfüh-

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ler ein Ausgangesignal erzeugen, welches darstellt, dass die Magnetflussquelle ihre Nullstellung erreicht hat, obwohl in der Tat diese Nullstellung noch nicht erreicht worden ist. Wenn die Magnetflussquelle in Wirklichkeit diese Nullstellung erreicht hat, so kann auf ähnliche Weise das durch den Magnetmessfühler erzeugte Ausgangssignal von dem Ausgangssignal der Nullstellung unterschiedlich sein.

Infolgedessen ist bisher notwendig gewesen, genaue Tolleranzen anzuwenden, wenn ein Magnetmessfühler verwendet wird, welcher die Stärke eines äusseren Magnetfeldes messen soll. Bei Nullpunkt- oder Nullstellungsmessverwendungszwecke der obigen Arte sind diese Einbautolleranzen kritisch und sie müssen darüberhinaus während der Nutzlebensdauer des Gerätes, bei welchem der Magnetmessfühler verwendet wird, aufrecht erhalten werden. Dies hat zu höheren Herstellungskosten geführt.

Daher ist das Ziel der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines'verbesserten Magnetmessfühlers, welcher die Stärke eines äusseren Magnetfeldes messen kann und welcher auf den Winkel, unter welchem dieses äussere Magnetfeld zugeführt wird, im wesentlichen unempfindlich ist.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist ferner die Schaffung eines Magnetmessfühlers zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das die Stärke eines äuseeren Magnetfeldes ungeachtet der Ausrichtung zwischen dem Messfühler und dem Magnetfeld darstellt.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist ferner die Schaffung eines Nullpunkt- oder Nullstellungsdetektors, welcher die Nullstellung einer Quelle eines äusseren Magnetfeldes ungeachtet der Ausrichtung zwischen der Quelle und dem Messfühler messen kann.

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-Λ0--

Das Ziel der vorliegenden ErJlndung ist ferner die Schaffung eines verbesserten Nullpunkt- oder Nullstellungsmagnetmessfühlers, bei welchem die Nullstellung einer Quelle eines äusseren Magnetfeldes sogar auch dann erfasst werden kann, wenn der Magnetmessfühler aus einer Bezugsstellung in Gegenwart dieses äusseren Feldes gedreht wird.

Weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung erhellen aus der nachfolgenden näheren Beschreibung, während die neuartigen Merkmale insbesondere in den beigefügten Patentansprüchen hervorgehoben sind.

Die nachfolgende nähere Beschreibung, welche an Hand einiger Beispiele erfolgt, erhellt am besten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen; darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der magnetoresistiven Elemente, welche bei dem erfindungsgemässen Magnetmessfühler verwendet werden;

Fig. 2 eine perspektivische schematische Ansicht zur Veranschaulichung der Anwendung einer erfindungsgemässen Ausführungsform;

Fig. 3A-3C schematische Darstellungen als Hilfe zum Verstehen der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4A-4B weitere schemat'ische Darstellungen als Hilfe zum Verstehen der vorliegenden Erfindung;

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+ ΛΑ '

Pig. 5 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Ausgangsspannung, welche durch den Mag— netmessfühler in Abhängigkeit von den Magnetfelder erzeugt ist, welche daran angelegt sind;

Fig. 6 eine perspektivische schematische Ansicht einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform;

Fig. 7 eine perspektivische schematische Ansicht einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform;

Fig. 3(i)- 8(ii) schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform;

Fig. 9A-9D schematische Darstellungen als Hilfe zum Verstehen der Arbeitsweise der in Fig. 8(i) gezeigten Ausführungsform;

Fig.1OA-1OD schemaüsche Darstellungen als Hilfe zum Verstehen der Arbeitsweise der in Fig. 8(i) dargestellten Ausführungsform;

Fig.11 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Ausgangsspannung, welche durch die in Fig. 8(i) gezeigte Ausführungsform in Abhängigkeit von einem äusseren Magnetfeld erzeugt ist;

Fig.12 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform unter Verwendung der erfindungsge-r.' massen Lehren;

Fig.13A-13B schematische Darstellungen von Magnetmessfühlern nach Ausführungsformen nach dem Stand der Technik;

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Fig. 14A-14B graphische Darstellungen der durch die in den Fig. 13A-I3B gezeigten Ausführungsformen erzeugte Ausgänge;

Fig. 15A-15C schematische Darstellungen einiger erfindungsgemässen Ausführungsformen gegenüber den bekannten Ausführüngsformen eines Magnetmessfühlers;

Fig.16A-16A-3 schematische Darstellungen als Hilfe zum Verstehen der beispielsweise in Fig. 15B gezeigten Ausführungsform;

Fig.16B-16B-3 schematische Darstellungen als Hilfe zum Verstehen der Arbeitsweise einer Alternativausführungsform der in Fig. 15B gezeigten Ausführungsform;

Fig.T6C-16C-3 schematische Darstellungen als Hilfe zum Verstehen der Arbeitsweise der in Fig. 15C gezeigten Aus führüngs f ο rm;

Fig.17 graphische Darstellungen der Arbeitsweise der in den Fig. I6A-I6C gezeigten Ausführüngsformen;

Fig.18(I)-18(V) schematische Darstellungen der weiteren Arbeitsweise der in Fig. 15B gezeigten Ausführüngsform; und

Fig.19 eine graphische Darstellung der Ausgangsspannung, welche durch die in Fig. 18 gezeigte Ausführüngsform in Abhängigkeit von der Anwendung eines äusseren Magnetfeldes erzeugt ist.

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Bezugnehmend nun auf die Zeichnungen, worin gleiche Bezugszeichen überall verwendet sind, ist ein Beispiel eines Teiles des Magnetmessfühlers nach einer erfindungsgemässen Ausführungsform in Fig. 1 gezeigt. Ein dünner Film eines ferromagnetischen Materials wird beispielsweise nach einer herkömmlichen Vakuumaufdampfungsmethode auf eine isolierende Unterlage bis zu einer Tiefe von annähernd 600⁰A bis 1000⁰A aufgetragen. Typische Beispiele einer solchen Unterlage sind ein durch Ziehglas, eine photographische Trockenplatte oder dergleichen. Auch andere geeignete Materialien können verwendet werden. Dann wird der dünne Film geätzt, um somit die ferromagnetischen Streifen 1 und 2 in einer Zick—Zack oder Schlangenform, wie gezeigt, zusammen mit den Anschlussklemmen a, b und _£ zu bilden. Die ferromagne tischen Streifen 1 und 2 weisen entsprechende Hauptstromleitpfade auf, welche zueinander im wesentlichen senkrecht sind. Wie in Fig. 1 gezeigt, können die Streifen 1 Strom vorwiegend in der senkrechten Richtung leiten, während die Streifen 2 Strom vorwiegend in der horizontalen Richtung leiten können. Auch andere zueinander senkrechte Stromleitrichtungen können selbstverständlich verwendet vwerden.

Die Anschlussklemmen a und c werden als Gleichstromzuführklemmen verwendet werden, so dass Gleichstrom, welcher von jeder geeigneten Gleichstromquelle geliefert werden kann, von der Klemme a durch die Streifen 1 und dann.durch die Streifen 2 zur Klemme c fliesst. Die Streifen 1 und 2 sind somit in Reihe geschaltet, wobei die durch diese in Reihe geschalteten Streifen gebildete Anschlussstelle mit der Klemme b gekoppelt ist.

Das verwendete ferromagnetische Material zum Bilden der Streifen 1 und 2 weist anisotropen Widerstand auf. Der Widerstand der Streifen 1 und 2 ist somit Funktion der Richtung, in welcher ein Magnetfeld ihnen zugeführt wird.

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Wie bekannt, ist der Widerstand der ferromagnetischen Streifen ein Miniraum, wenn das Magnetfeld ihnen parallel zum Stromleitpfad zugeführt wird, während dieser Widerstand ein Maximum ist, wenn das Magnetfeld in einer Richtung senkrecht zum Stromleitpfad zugeführt wird. Wenn somit ein Magnetfeld in der Richtung parallel zum Stromleitpfad des Streifens 1 zugeführt wird, so ist der Widerstand der Streifen 1 ein Minimum, während der Widerstand der Streifen 2 ein Maximum ist. Umgekehrt, wenn dieses Magnetfeld in einer Richtung parallel zum Stromleitpfad der Streifen 2 zugeführt wird, so wird nun der Widerstand der Streifen 1 zu einem Maximum, während der Widerstand der Streifen 2 nunmehr zu einem Minimum wird.

Bei der Verwendung der ferroftagnetischen Streifen gemäss Fig. 1 bei einem Magnetmessfühler nach dem Stand der Technik werden die Streifen 1 und 2 mit einem Vormagnetisierungsfeld gespeist. In der US-PS Nr. 4 079 360 ist beispielsweise die Kombination dieser Magnetstreifen und des isolierenden Trägers, auf welchem diese Streifen angeordnet sind, wiederum auf einem Vormagnetisierungsmagneten vorgesehen, welcher ein Vormagnetisierungsfeld in einer Richtung zuführt, welche parallel zu einem der Hauptstromleitpfade ist. Bei dem in der US-PS Nr. 4 053 829 beschriebenen Magnetmessfühler wird das Vormagnetisierungsfeld in einer Richtung unter beispielsweise 45° zu den beiden : Haupts tr orale itp'f aden zugeführt. Bei beiden diesen Ausführungsformen nach dem Stand der Technik wird das hier als Eg dargestellte Vormagnetisierungsfeld in derselben Richtung beider Streifen zugeführt.

Wie bei der vorliegenden Patentbeschreibung verwendet, wird auf die ferromagnetischen Streifen, die auf dem Isolierträger aufgetragen sind, als auf magnetoresistive

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Elemente bezug genommen. G-emäss Fig. 1 sind die ferromagnetischen Streifen 1 als das erste magnetoresistive Element und die ferromagnetischen Streifen 2 als das zweite magnetoresistive Element bezeichnet. Mit einem in der selben Richtung bei den magnetoresistiven Elemente zugeführten Vormagnetisierungsfeld H^ hängt die von diesen magnetoresistiven Elementen abgeleiteten Ausgangsspannung, d. h. die von der Klemme b abgeleitete Ausgangsspannung, von dem Winkel ab, unter welchem ein äusseres Magnetfeld zugeführt wird. Diese Erscheinung wird in den oben erwähnten Patentschriften näher beschrieben und wird Kürzehalber hier nicht mehr wiederholt. In manchen Fällen ist wünschenswert, die Stärke eines äusseren Magnetfeldes ungeachtet der Richtung zu erfassen, in welcher dieses Feld den magnetoresistiven Elementen zugeführt wird. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine solche Erfassung.

Bezugnehmend nun auf Fig. 2 sei angenommen, dass die magnetoresistiven Elemente 7 und 8 auf einem Träger vorgesehen sind, um somit den Magnetmessfühler 6 zu bilden. Wie gezeigt, sind die Hauptstromleitpfade dieser magnetoresistiven Elemente zueinander senkrecht. Ein Vormagnetisierungsfeld Hg wird jedem magnetoresistiven Element zugeführt. Insbesondere führt ein Vormagnetisierungsmagnet 9 ein Vormagnetisierungsfeld -HL dem magnetoresistiven Element 7, während ein Vormagnetisierungsmagnet 10 ein Vormagnetisierungsfeld Hg dem magnetoresistiven Element 8 zuführt. Wie in Fig. 2 gezeigt, und wie aus den Vorzeichen + und ersichtlich, werden diese Vormagnetisierungsfelder zueinander in entgegengesetzten Richtungen zugeführt. Der Träger, auf welchem die magnetoresistiven Elemente 7 und 8 aufgetragen sind, kann auf den Vormagnetisierungsmagneten 9 und 10 nach herkömmlichen Methoden angeord-

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net sein. Diese Vormagnetisierungsmagnete führen vorzugsweise Vormagnetisierungsfelder zu, welche ausreichend sind, um die magnetoresistiven Elemente zu sättigen, wobei "beispielsweise jeder Vormagnetisierungsmagnet aus Bariumferrit bestehen kann.

Der Magnetmessfühler 6 kann die Stärke des äusseren Magnetfeldes, welches mit H bezeichnet und auf welches manchmal hier als das Signaljfeld oder Nutzfeld Bezug genommen wird, das durch eine Quelle 3 eines Magnetflusses erzeugt wird, messen. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht die Magnetflussquelle 3 aus einem Paar Magneten 4 und 5, welche in einer solchen Richtung polarisiert sind, dass das Signä-feld oder Nutzfeld H in einer Richtung vom Magneten 4 zum Magneten 5 erzeugt wird. Unter Bezugnahme auf die xyz-Koordinaten, wird das Signalfeld H in der y-Richtung zügeführt, während die Vormagnetisierungsfelder Hr, in der z-Richtung zugeführt werden, wobei die Stärke der Signalfelder H in der x-Richtung variiert. Was den letzteren Punkt betrifft, ist ersichtlich, dass dann, wenn der Magnetmessfühler 6 in einem grossen Abstand von der Magnetflussquelle 3 vorgesehen ist, die Grosse des Signalfeldes H , das dem Magnetmessfühler zugeführt wird, im wesentlichen gleich Null ist. Die Grosse dieses Signalfeldes, wie durch den Magnetmessfühler gemessen, nimmt zu, wenn der Magnetmessfühler entlang der x-Achse in Richtung auf die Magnetflussquelle 3 bewegt wird. Die in Fig. 2 bezeigten Pfeile, welche das SigraLfeld H_ darstellen, nehmen, wie gezeigt, grössenmässig zu, bei Annäherung an die Magnetflussquelle 3, womit angezeigt wird, dass die Stärke dieses Signalfeldes gleichfalls als Funktion des Abstandes von der Magnetflussquelle zunimmt.

Ein vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das durch den Magnetmessfühler 6 er-

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zeugte Ausgangssignal durch die Richtung, in welcher das Signalfeld H dem Magnetmessfühler zugeführt wird, nicht sehr beeinflusst wird. Dies ist auch auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Vormagnetisierungsfelder den magne— toresistiven Elementen 7 und 8 in entgegengesetzten Richtungen zugeführt werden. Wenn das magnetoresistive Element in einer bestimmten Stellung in Bezug auf die Magnetflussquelle 3 angeordnet ist, so dass die Stärke H des Sig-

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nalfeldes, welches dem Magnetmessfühler zugeführt wird, der Stärke des Vormagnetisierungsfeldes IL. ist, wird insbesondere das Ausgangssignal, das aus dem Magnetmessfühler abgeleitet wird, im wesentlichen konstant bleiben, und zwar sogar dann, wenn das Signalfeld oder der Magnetmessfühler um die x-Achse gedreht wird. Dies bedeutet, dass ungeachtet der Ausrichtung der Magnetmessfühler gegenüber dem Signalfeld H keine Änderung des Ausgangssignals erfolgt, das in Abhängigkeit von diesem Signalfeld erzeugt ist. Die Stärke■dieses Signalfeldes und somit die Stellung der Magnetflussquelle 3 kann somit ungeachtet des Winkelverhältnisses zwischen dem Magnetmessfühler und dem Signalfeld erfasst werden. Dies bedeutet, dass dann, wenn der Magnetmessfühler in Verbindung mit einem anderen Gerät verwendet wird, er ohne weiteres eingebaut werden kann, ohne genaue Toleranzen einzuhalten, wodurch die Herstellungskosten herabgesetzt werden.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel sei angenommen, dass das durch die Magnetflussquelle 3 in der Nachbarschaft zwischen den Magneten 4 und 5 erzeugte Signal H in der Grössenordnung von 800 bis 900 Gauß liegt. Es sei ferner angenommen, dass das Vormagnetisierungsfeld EL· ( oder -H„) welches durch jeden der Vormagnetisierungsmagnete erzeugt ist, in der Grössenordnung von 200 bis 300 Gauß liegt. Die Stärke des Vormagnetisierungsfeldes reicht aus, um die magnetoresistiven Elemente 7 und 8 zu sättigen. Je nach dem Unterschied zwischen dem Magnetmessfühler 6 und

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der Magnetflussquelle 3 wird die Stärke des dem Magnetmessfühler zugeführten Signalfeld H zwischen Null und 800-900 Gauß liegen. Bezugnehmend auf die Fig. 3A-3C sei angenommen, dass der Magnetmessfühler 6 an einer Stelle in Abstand von der Magnetflussquelle 3 angeordr· net ist, so dass die Stärke des dem Magnetmessfühler zugeführten Signalfeldes gleich ET ist und dass diese

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Stärke der Stärke des Vormagnetisierungsfeldes HL gleich ist. Das Verhältnis zwischen dem Haltstromleitfaden der magnetoresistiven Elemente 7 und 8, die Richtung und die Stärke des Signalfeldes H , welche diesen magnetoresisfciven Elementen zugeführt wird, sowie die Richtung und Stärke der Vormagnetisierungsfelder +Hg und -Hg sind wie in Fig. 3A gezeigt.

Wie ersichtlich, ist das resultierende Feld H,welches jedem der magnetoresistiven Elemente 7 und 8 zugeführt ist, die Vektorsumme der VOrmagnetisierungs- und Signalfelder. Da hier angenommen wurde, dass die Vormagnetisierungs- und Signalfelder gleich sind, zeigt Fig. 3B, dass das resultierende Feld H durch das ' magnetoresistive Feld 7 einen Winkel von Tf/A in Bezug auf das Signalfeld und auch bei dem hier angenommenen Beispiel in Bezug auf dem Hauptstromleitpfad dieses Elementes bildet. Auf ähnliche Weise stellt Fig. 3C dar, dass das resultierende Feld H durch das magnetoresistive Element 8 einen Winkel vonjf/A in Bezug auf das Vormagnetisierungsfeld +Hg und bei dem hier angenommenen Beispiel einen Winkel von'Jf/A in Bezug auf den Hauptstromleitpfad des magnetoresistiven Elements 8 bildet. Es sei angenommen, dass anstelle einer solchen Ausrichtung, dass die beiden Vormagnetisierungs— felder senkrecht zum Signalfeld sind, der Magnetmessfühler 6 um einen Winkel von Δθ um die x-Achse gedreht worden ist, wie durch die gestrichelten linien in den Fig. 3B und 30 dargestellt. Bei diesem Verhältnis oder

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dieser Winkelverschiebung des Magnetmessfühlers das Signalfeld H nicht mehr parallel zum magnetoresistiven Element 7 sein, und dieses SigcaLfeld wird auch nicht senkrecht zum magnetoresistiven Element 8 sein. Es wird vielmehr ein Winkel von ΔΘ zwischen dem Signalfeld H

und dem Element 7 und der Winkel (90 - ^θ) zwischen dem Signalfeld und dem Element 8 gebildet sein. Das resultierende Feld H¹, welches nun dem magnetoresistiven Element zugeführt wird, wird ferner um den Betrag A θ/2 verschoben, wie in Fig. 3B mit gestrichelten Linien gezeigt. Auf ähnliche Weise wird das resultierende Feld H*, das durch das magnetoresistive Element 8 zugeführt wird, um Δθ/2 verschoben, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 30 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass die Stärke des resultierenden Feldes H¹ durch das Element 7 nunmehr kleiner als die Stärke des resultierenden Feldes H¹ durch das Element 8 ist. Nichtsdestoweniger haben die entsprechenden Felder H-¹ durch beide Elemente eine ausreichende Stärke, um somit diese Elemente zu sättigen, so dass die Istgrösse des Feldes H¹ im wesentlichen keinen Einfluss auf das Ausgangssignal ausübt, das von dem Magnetmessfühler abgeleitet wurde. Es ist jedoch ersichtlich, dass das resultierende Feld H' durch das magnetoresistive Element 7 um den Betrag Δθ/2 mehr in der senkrechten Richtung verschoben wird. Auf ähnliche Weise wird das resultierende Feld H' um den Betrag A Θ/2 mehr in der senkrechten Richtung verschoben. Die Winkelverschiebungen der entsprechenden, resultierenden Felder sind zueinander gleich. Da bei dem durch die gestrichelten Linien in den Fig. 3B und 30 angenommenen Beispiel die resultierenden Felder H¹ in Bezug auf die Halbstromleitpfade der magnetoresisbiven Elemente 7 und 8 in der senkrechten Richtung winkelig verschoben sind, ist der Abstand jedes Elementes verringert, wobei diese Verringerungen gleich sind. Da jedoch diese Änderungen in den Widerständen gleich sind, besteht keine Veränderung der Ausgangsspannung, die aus dem Magnetmessfühler

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abgeleitet ist, obwohl der ifegnetmessfüiLler um die :-;-Achse winkelig verschoben worden ist.

Aus dem obi.ren ii.t oi-Eiehtlicii, daso dann, wenn eay iormrvrnetiuierungijfGld IL,, den napnetorefüi^tivcn "j'lenonten. und -3 in den entgegengesetzten Richtungen zureführt wird, co wird, obwohl der Magnetmessf'.UiIer in Bezurr, auf das oignalfeid H_ri gedreht sein kann, die Veränderung den Winkels des resultierenden Feldes H¹ durch das magnetoresistive Element 7 der Veränderung des Winkeln des resultierenden Feldes H¹ durch das .magnetoi-esistive Element 3 "leich sein. Diese gleichen Veränderungen ergeben gleiche Veränderungen des Widerstandes der entsprechenden ISlemeiite. Obwohl eine Y/inke!verschiebung vorliegt und obwohl der V/inkel des den magnetoresistiven Elementen züge führt on Signalfeldes sich ändert, wird infolgedessen das von dein Magnetmessf ohler abgeleitete Aus gangs signal fest bleiben. Bei dem bestimmten Beispiel, :bei welchem der Magnetmessfühler 6 von der Magnetflussquelle 3 in einem derartigen Abstand angeordnet ist, dass die Stärke des Signalfeldes H der Stärke des Vonnagnetisierungsfeldes H-o gleich ist, ist ein Detektor mit einem stabilen TTuIlpunkt oder einer stabilen Nullstellung vorgesehen. Obwohl die in den Fig. 2 und 3 gezeigte Ausführungsform ein Ausgangssignal erzeugt, welcfes auf die Richtung, in welches das Signalfeld den magnetoresistiven Elementen zugeführt ist, im wesentlichen unempfindlich ist, und zwar insbesondere dann, wem die Stärke des Signalfeldes der Stärke des Vormagnetisierungsfeldes gleih ist, spricht der gezeigte Magnetmessfühler auf Veränderungen der Stärke des zugeführten Signalfeldes an. Es sei angenommen, dass sich der Magnetmessfühler 6 in der +x-Richtung in Bezug auf die Magnetflussquelle 3 bewegt, so dass die Stärke des Signalfeldes H sich beispielsweise von H · in H als Funktion der x-Stellung des Magnetmess-

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fühlers ändert. Bezugnehmend auf die Fig. 4A und 4B ist

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ersichtlich» öass dann, vemxi die Stärke des Signalfeldeo • ■If.'ich H..^ ir-it, na? resultierende- PeIcT H, welchem dureh die 7ektorsddieruni^r des Signal feld es und de frierungs? feiet en -Hp gebildet ist, durch -das? r stive Element 7, in einem Winkel &. in Besag ""auf die Yaraarnetisierungsriehtung liegt. Auf ahnliehe Weise lieft cas resultierende Feld H* durch das

stive Ll erne nt J in einem Sinke 1 Ö- in Besag auf die Richtung dieses /arnagnetisierungsfeldes. Falls nun. die Stärke des Signalfeldes "beispielsweise auf H- erhöht .το v.ird nun das resultierende Feld H'* durch das

magnetoresistive Element 7 einen Winkel θ "bilden,, wählend auf ähnliche Weise das restiltierende Feld Η"* durch " das atagnetoresistive Element- β nunmehr elen "^ergrösserten "t'inkel O bildet« Her Winkel, den das resultierende· Feld in Besag auf detx Hauptstromleitpfad des taagnetoresistiven Elementes 7 bildet, nimmt parallel zur Zunahme der Stärke des Signal feld es ab. Umgekehrt nimmt der zwischen dem resultierenden Feld H¹ and dem Hauptstramleitpfad des magnetaresistiven Elementes 8 parallel zur Zunahme des Signalfeldes zu. Das bedeutet _t dass der Widerstand des-Elementes 7 zunimmt„ während der Widerstand des Elementes 3 parallel zur Zunahme der Stärke des Signalfeldes abnimmt. Wenn, die Signalfeld intensität ader Signalfeldstarke gleich KuIl ist, so ist selbstverständlich diss" resultierende Feld durch jedes magnetöresistive Element lediglich, dem ¥ormagnetisierungsfeld gleich„ das f'lr das magnetoresistive Element 7 z;uct Hamprüstromleltpfad: senkrecht "ist, v^obei es far das magnetoresistive Element β dazu parallel ist. Der zunehmende. Widerstand! des magneto-refi.st.lven Elementes 7 in Zusammenhang unit dem abnehmendien Widerstand! des raagnetoresistxven Elementes 8 parallel am· Zunahme der-Signalfeldstärke ergibt, selbstverständlich eine Änderung des von dem Mägnetmessfühler 6 abgeleiteten Ausgangs— signals. Denn die Widerstände der entsprechenden, nragne— tctresistiven Elemente ändern sleik in entgegengesetztem

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(d. h. der eine Widerstand nimint zu, während der andere abnimmt). Es dirfte ersichtlich sein, dass diese Änderung der Widerstände der Erscheinung entgegensteht, welche beobachtet wird, wenn nur die Richtung, in welcher das Signalfeld zugeführt wird, geändert wird, wogegen eine konstante Signalfeldstärke aufrecht erhalten wird. In diesem letzten Zustand ändern sich die Widerstände der entsprechenden magnetoresistlven Elemente um äen selben Weirt In der selben Richtung (d. h. beide nehmen zu oder beide nehmen ab).

Das Verhältnis zwischen dem Ausgangs signal, das als Aus— gangsspanraing Y erzeugt ist, wie aus dem Magnetmessfüh— ler 7 abgeleitet, und. der Stärke des resultierenden Feldes H, das dem Magnetmessfühler zugeführt ist, ist in PIg. 5 graphisch dargestellt. Die Bezugnahme H.,., bezieht sieh auf ein Magnetfeld, welches zum Hauptstrom— leltpfad eines magnetoresistiven Elementes parallel Ist, während die Bezugnahme Hj, sich auf ein Magnetfeld bezieht, das zom Hauptstromleitpfad senkrecht verläuft. Es sei angenommen» dass das ITormagnetlsIerungsfelä EL konstant bleibt und eine Stärke hat, welche ausreicht, um die magnetorsistiven. Elemente, zu sättigen. Wie In dieser graphischen Darstellung gezeigt, welche das raagne— toresisti^e Element S darstellen kann, wird das For— magneüsierEingsfeld. EL· parallel zum Kauptstromleitpfaa geliefert, während das Signalfeld. H In senkrechter·

zugeführt wird.. Wenn das Yormagnetisie— rungs— wasä das Sigmalfeld gleich sind, d. h. daHit, wenn das Sigmalfelö eine Stärke H aufweist, so hat das resultierende Feld. H dxErck das magnetoresistive Elememt die bei Suafefe A cEaargpstellte Stärke und bildet den Wim— ke 1*1/4 au; dem· Haapt;si;rOraleItpfad. Im FIg. 5 sollte be— riieksicfefeigfe werdea^ dass dieser. Winkel lediglich als if/4 gleieto gpseigit ist* wabei jedoch er nicht maßstab-

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gerecht eingezeichnet ist. Beim Punkt A, d. h. dann, v^erm die Stärke des Signalfeldes der Stärke des Vormagnetisierungsfeldcs gleich ist, ist die Aus gangs spannung V ferner einer Bezugsspannung gleich, welche nach der graphischen Darstellung gleich Null ist. Wenn sich die Stärke des Signalfeldes (beispielsweise von einer Stärke H_o. in eine Stärke H) ändert, so ändern sich die von dem LTagnetraessf ihler 6 abgeleitete Ausgangsspannung V gleichfalls.

Vi'enii ferromagnetisches Material in einem Hagnetfeld aufgetragen ist, kann im allgemeinen eine Hysteresis beobachtet werden, wenn die Feldstärke auf einen niedrigen Wert herabgesetzt wird. Der erfindungsgemässe Magnetmessfühler ist von dieser hysteresen Erscheinung nicht vollständig frei. Ks sei denn, dass die Stärke des resultierenden Feldes, welches durch jedes magnetoresistive Element hindurchgeht, bei einem verhältnismässig hohen Wert aufrechterhalten wird, wird daher die von dem Magnetmessfiihler abgeleitete Ausgangs spannung einer gewissen Hysteresis Gegenstand sein. Demgemäss wird dann, wenn der IJagnetmessfühler als ein Positionsdetektor verwendet wird, ein Hysteresisfehler in das Posititons- oder Stellungssignal eingeführt, das daraus abgeleitet wird.

Die Hysteresiswirkung kann herabgesetzt werden, falls ein Sättigangsmagnetfeld dem magnetoresistiven Element zugef'.üirt wird. Die Elemente werden im allgemeinen gesättigt werden, falls die ihnen zugeführten Vormagnetisierungsfelder eine Stärke in der Grössenordnung von etwa 200 Oersted oder mehr haben. Es kann jedenfalls nicht zweckmässig sein, Vormagnetisierungsfelder dieser Stärke zuzuführen. Falls die Vormagnetisierungsmagnete 9 und 10 (Fig.2) aus Bariumferrit gebildet sind, so können die dabei erzeugten Vormagnetisierungsfeider nicht ausreichen, um den Einfluss der H7,^rsteresis auf einen nennenswerten wert herabzusetzen. Wach einer weiteren erfin-

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dungsremässen Ausföhrungsform sind infolgedessen die magnetoresistiven Elemente 7 und 8 in Abstand voneinander angeordnet. Bei der in Fig. 6 gezeigten Aus f'ihrungs form sind die 7ormagnetisierungsmagnete 9 und 10 gleichfalls in Abstand voneinander angeordnet, wobei die magnetoresistiven Elemente 7 und 3 um etwa 3 bis 4 mm getrennt sind. Bei einer anderen Ausführungsform nach Fig. 7 sind die Vormagnetisierungsmagnete 9 und 10 entlang entgegengesetzter Kanten des Trägers oder Substrats angeordnet, auf welchem die magnetoresistiven Elemente 7 und 8 vorgesehen sind, wobei diese Elemente um etwa 3 bis 4 mm getrennt sind. Durch die Trennung der magnetoresistiven Elemente und auch der Vormagnetisierungsmagnete werden die den magnetoresistiven Elementen zügeführten Vormagnetisierungs— felder die hysterese Wirkung auf ein Minimum herabgesetzt.

Bei dem oben beschriebenen Beispielen sind die Hauptstromlei tpf ade der magnetoresistiven Elemente 7 und 8 zueinander senkrecht, wobei die Vormagnetisierungsfelder einem dieser Pfade parallel sind, so dass sie selbstverständlich zueinander entgegengesetzt sind. Eine weitere erfindungsgemässe Ausfahrungsform ist in den Fig. 8(i) und 8(ii) dargestellt. Bei dieser Ausf'jh.rungsform sind die magnetoresistiven Elemente mit den Bezugszeichen 11 und 12 versehen, wobei wie in Fig. 8(ii) gezeigt, die Hauptstromleitpfade der Elemente 11 und 12 zueinander parallel sind. Die Vormagnetisierungsfelder +Hg und -Hg sind zueinander entgegengesetzt, wobei jedoch sie nunmehr unter einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf die Halbstromleitpfade der magnetoresistiven Elemente 11 .und 12 erstrecken. Als ein Beispiel bildet das Vormagnetisierungsfeld +Hg einen Winkel von +45° in Bezug auf das magnetoresisüve Element 11, während das Vormagnetisierungsfeld -Hg einen Winkel von

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-135 in Bezug auf das magnet ore si. stive Element 12 "bildet. Bei der schematischen Darstellung der Fig. 8(i) ist ein Paar hintereinander geschalteter Widerstände Ii-, und Ro quer oder parallel zu den Gieichstroraspeiseklemmen a und c geschaltet. Palis die Ausgangsklemmen 13 und 14 mit den entsprechenden Anschlussteilen verbunden sind, welche durch die in Reihe geschalteten Widerstände R- und R„ und durch die in Reihe geschalteten magnetoresistiven Elemente (d. h. zu Anschlussklemme b) gebildet sind, so kann die Ausgangsspannung V auf einen vorbestimmten Wert gestellt werden, wie z. B. O, wenn das Signalfeld H eine Stärke gleich O hat, indem die Widerstände entsprechend "bemessen, werden. Durch die Vorsehung der Widerstände R-, und Rp, können Unterschiede der Widerstände der magnetoresistiven Elemente 11 und 12 in Abhängigkeit von den .Vor— magnetisierungsfeidern +EL und -IL, ausgeglichen werden. :

Bezugnehmend nun auf die Fig. 9A bis 9D sei angenommen, dass die Vormagnetisierungsfelder unter einem Winkel von 45° in Bezug auf die Hauptstromleitpfade der magnetoresistiven Elemente 11 und 12 und in entgegengesetzten Richtungen, wie in Fig. 9A dargestellt, zugeführt sind. : Es sei angenommen, dass ein Signalfeld H mit einer Stärke, welche kleiner als die Stärke des Vormagnetisierungsfeldes ist, in einer Richtung senkrecht zur Richtung des Vormagnetisierungsfeldes, wie in Fig. 9B gezeigt, zugeführt wird. Das resultierende Feld durch das magnetoresistlve Element 11, das durch die Vektorsumme des Signalfeldes und des Vormagnetisierungsfeldes gebildet ist, liegt in. einem V/inkel, der kleiner als 45° in Bezug auf den Hauptstromleitpfad des magnetoresistiven Elementes 11 ist. Das resultierende Feld durch das magnetoresistive Element bildet jedoch einen Winkel, welcher grosser als 45° in Bezug auf den Hauptstromleitpfad ist, d. h. der näher

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der senkrechten Richtung ist. Der Widerstand des magnetoresistiven Elementes 11 nimmt somit zu, während der Widerstand des magnetoresistiven Elementes 12 abnimmt. Bei den in Fig. 8(i) gezeigten Schaltung ist die Ausgangsspannung V an den Ausgangsklemmen 13 und 14 unter diesen Bedingungen eine Negativspannung.

Es sei nun angenommen, dass die Stärke des Signalfeldes H der Stärke des in Pig. 9C gezeigten .Vormagnetisierungsfeldes gleich ist. Das resultierende Feld durch das magnetoresistive Element 11 ist daher nunmehr parallel zum Hauptstromleitpfad desselben, während das resultierende Feld durch das magnetoresistive Element 12 nunmehr parallel zum Hauptstromleitpfad derselben ist. Dies bedeutet, dass der Widerstand des Elementes 11 auf seinen maximalen Wert erhöht und der Widerstand des Elementes 12 auf seinen minimalen Wert herabgesetzt wurde. Die Ausgangsspannung V an den Ausgangsklemmen 13 und 14 liegt nunmehr an ihrem maximalen Negativwert.

Während die Stärke des Signalfeldes weiterhin zunimmt, sind die resultierenden Felder durch die magnetoresistiven Elemente 11 und 12 wie in Fig. SD gezeigt, Es ist ersichtlich, dass für beide Elemente das resultierende Feld nun die Neigung zeigt, einen Winkel zu bilden, welcher sich dem Winkel zwischen dem Signalfeld H und dem Hauptstromleitpfad annähert. Da das Signalfeld unter dem selben Winkel in Bezug auf die Hauptstromleitpfade der entsprechenden Elemente zugeführt wird, nähert sich der Winkel zwischen dem resultierenden Feld und jedem magnetoresistiven Element einem gleichen Winkel, wobei die Widerstände diese Elemente zueinander gleich werden. Mit gleichen Widerständen nähert sich die Aus gangs spannung V an den Ausgangsklemmen 13 und 14 an 0.

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Las Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung V, welche an den Ausgangsklemmen 13 und 14 und der in Fig. 8(i) gezeigten Schaltung erzeugt ist, und dem Signalfeld H , wie unter Bezugnahme auf die_s Fig. 9-A-9D erörtert, ist durch die Kurve, die in 'Flg. 11 mit ganzen Linien gezeigt ist, graphisch dargestellt. Zweckmässigerweise ist diese Kurve umgekehrt, um somit einen maximalen positiven Wert (statt den vorher erwähnten maximalen negativen Wert) in der Ausgangsspannung zu zeigen, wenn die Signalfeldstärke der Vormagnetisierungsfeldstärke gleich ist. Falls die Stärke des Vornmgnetisierungsfeldes IL, ( und -Hg) beispielsweise auf H'_B erhöht wird, so würde die in Fig. 11 mit ganzen Linien eingezeichnete Kurve als die dort dargestellte Kurve erscheinene, die mit gestrichelten Linien eingezeichnet ist. Es ist somit ersichtlich, dass die Empfindlichkeit des in Fig. 8 gezeigten Magnetmessföhlers durch die Stärke des daran angelegten Vormagnetisierungsfeldes bestimmt ist.

Falls die Richtung, in welcher das Signalfeld H den magnetoresistiven Elementen zugeführt ist, jener gemäss den Fig. 9B-9D entgegengesetzt ist, so wird die Ausgangsspannung V der oben beschriebenen zwar ähnlich sein, wobei jedoch hier Polarität umgekehrt ist. D. h. für das Beispiel gemäss Fig. 9C wird statt eine maximale Negativ— spannung zu zeigen, die Ausgangsspannung V eine maximale positive Spannung sein.

Die Fig. 1OB-1OD sind den Fig. 9B-9D ähnlich, mit Ausnahme , dass das Signalfeld H in einer Richtung zugeführt wird, welche den Hauptstromleitfaden der magnetoresistiven Elemente 11 und 12 senkrecht ist. Bei den Ansichten der Fig. 10 ist die Signalfeldrichtung nicht mehr senkrecht

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zur '/orrca-gnotisierurirsfeldrichtung. In Abwesenheit e-ines Signalfeldes, wie durch Fir. 1OA gezeigt, sind die ^Vi'iderstände der magnetoresistiven Elemente M und \2 zueinander gleich, wobei die Axisgan^sspannung 7 infolgedessen gleich NuI?¹ ist. ■Ίβπη. ein Si-Pimlfelü H₀ rait einer Starke, welche kleiner als die -/ori-iagnetisierungsfeldsttirkp ist, in der dargestellten .iicMang zugeführt wird, ro wirV! οβλ- !-fifuiltierende Feld durai ü;ag .aametorroiative- T;Jc:^vierrt 11 ce-a Haupt'otror.ilcitpfad desselben fast parallel nein, r-o dass eich ein maximaler '".iderstand ergibt. Das resultierende Feld durch das magnetoresistive Element 12 weist einen '■'zinke 1 axif, welcher zwischen s5° und yo in Beaur: au± den Hauptstromleitpfad desselben int, so dass der Y/iderstand des rnarnetoresistiven Elementes 12 herabgesetzt wird. Dementsprechend ist die an den Ausrangsklemmen 13 und 14 fir die in Fig. 10B gezeigte Bedini~unn: die Ausgangsspannung 7 eine negative Spannunr.

Fig. IOC zeigt das resultierende Feld, durch die magnetoresistiven Elemente 11 bzw. 12, wenn die Stärke des oignalfclaes der Stärke des 7ormagnetisierunrsfeldes gleich ist. Ils ist erkennbar, d.ass bei der Zunahme der Signalfeldstärke von der in Fig. 103 gezeigten Bedingung in die in Fig. IOC gezeigte Bedingung der Widerstand des magnetoresistiven Elementes 11 auf einen maximalen Wert zunimmt und dann abnimmt. Gleichzeitig nimmt der Widerstand des magnetoresistiven Elementes 12 weiterhin ab. Wenn die Stärke des Signalfeldes weiterhin zunimmt, wie in Fig. 10D gezeigt, bildet selbstverständlich das resultierende Feld durch jedes magnetoresistive Element einen Winkel in Bezug auf den Hauptstromleitpfad, der 90° sich asymptotisch nähert. Bei einer gewissen Signalfeld stärke zwischen den in den Fig. 10B und 1OD gezeigten Bedingungen wird die Ausgangsspannung 7 an den Ausgangsklemmen 13 und 14 ihren maximalen negativen Wert erreichen und dann auf einen Nullwert axymptotisch zurückkehren.

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'Veim somit das ';i.~nalfeld in der in den Fig. 10B- IOD p-c— zeigten Liichtunp; augef"ihrt v/ird, so wird sich das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung V undd&r "tärke dieses ■'■3i':nalfelder, von der in Pi;--. 11 gezeigten f-raphischen Jarsteliuri: unterscheiden. Obwohl die Ausgangsspannung hier diirch die Richtung beeinflusst v/irä", in welcher das Signalfeld zugefihrt v/irö , wie aus einem 7ei';"leicL der Beschreibungen der Arbeitsweise gemäss den I-'i'_;:. y iuid 10 ersichtlich, wird dann, wenn die SIp:- nalfel ei stärke im Verhältnis zui^{1 :}/orma^netisierun.^f'sfeldstärke klein ist, wie z. B. in der Nachbarschaft des i.'u.] lsifnalfeldpunktes, das Verhältnis zwischen der Ausrani-sspannun/T und dem Sifcnalfeld im wesentlichen das selbe sein. D. h. die graphische Darstellung der Pig. 11 f.ir kleine Sip-nalfeidstärken ist bei den in den JPi₁^. 9k, SB und 1üA, 1OB dargestellten Bedin^oingen anwendbar.

Die in Fii-:. 8 gezeigte Ausf"ihrunirsform kann in Brückenform geschaltet sein, welche aas vier magnetoresisUven Elementen gemäss Fig. 12 besteht. Bei dieser BräckenkonfiiaLration sind die Stromspeiseklemmen a und c der in Reihe geschalteten magnetoresistiven Elemente 13 und 14 mit den Anschlußstellen 17 und 18 verbunden. Ein zusätzliches Paar hintereinander geschalteter magnetoresistiver Elemente 15 und 16 haben ihre Stromspeiseklemmen ebenso mit den Anschlussteilen 17 und 18 verbunden. Die durch die in Reihe geschalteten Elemente 13 und 14 gebildete Anschlussteile ist mit einer Ausgangsklemme 20 gekoppelt, wobei auf ähnliche Weise die durch die in Reihe geschalteten Elemente 15 und 16 gebildete Anschlusstelle mit einer Ausgangsklemme 19 gekoppelt ist. Eine Ausgangsspannung V ist an den Ausgangsklemmen 19 und 20 vorgesehen.

Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, werden gleiche, jedoch entgegengesetzte Vormagnetisierungsfeider

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+lly und -H_x, den magnetoresistiven Elementen 13 und 14 unter einem vorbestimmten Winkel, wie z. B. 45° in Bezug auf den Hauptstromleitpfad derselben zugeführt. Auf ähnliche Weise werden gleiche, jedoch entgegengesetzte Vormagnetisierungsfelder +H-, und -Hy, unter vorbestimmten Winkeln, wie z. B. 45 in Bezug auf die Hauptstromleitpfade der magnetoresistiven Elemente 15 und 16 zugeführt. Bei der aargestellten Brilckenkonfiguration können die Elemente 13 und 15 als ein Paar entgegengesetzte!" Brückenarme oder Brückenschenkel "betrachtet werden, während die Elemente 14 und 16 als ein anderes Paar entgegengesetzter Brückenschenkel betrachtet werden können. Das Vormagnetisierungsfeld Hg durch die magnetoresistiven Elemente in einem betreffenden Paar von Brückenschenkeln, verläuft in der selben Richtung und entgegengesetzt zur Richtung des Vormagnetisierungsfeldes durch das andere Paar der Brückenschenkel. Zweckmässige(nichtgezeigte) Vormagnetisierungsmagnete können an den betreffenden magnetoresistiven Elementen befestigt sein, um somit die dargestellten Vormagnetisierungsfelder in den gezeigten Richtungen zuzuführen.

Die Arbeitsweise der magnetoresistiven Elemente, die bei der dargestellten Brückenkonfiguration verbunden sind, in Abhängigkeit von einem zugeführten Signalmagnetfeld, ist der Arbeitsweise ähnlich, die unter Bezugnahme auf Fig. und 10 erörtert wurde. Es ist ersichtlich, dass bei dieser Brückenkonfiguration die Ausgangsspannung V für ein Signalfeld einer gegebenen Stärke erhöht ist. Wenn in dieser Brückenkonfiguration verbunden, hat ferner der Magnetmessfühler eine verbesserte Temperaturstabilität.

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i-"£3 wir<~ bevorzugt, dass das öignalfeld H den magnetoreüistiven Elementen öler in den Fig. 8 und 12 gezeigten Ausf Ihrungsformen derart zugeführt wird, dass es der Richtung der /ormagnetisierungsfeider senkrecht ist. B. h. die Arbeitsweise nach den unter Bezugnahme auf Fig. 9 erörterten Jediii"Uiiren ist bevorzugt. Dies ergibt symmetrische Aus-"■•anrsf'pannung-jcharakteristiken und eine verhältnismässig stabile Temperatarcharakteristik der Aus gangs spsjonung. Insbesondere wird dann, wenn das Signalfeld in einer Richtung senkrecht zum Vormagnetisierungsfeld züge fuhrt wird, (I. h. dann, wenn das Signalfeld unter einem Winkel von otv/a 4 5° in Beil" auf den Eauptstromleitpfad der entspre-CLienden ma_:-netoresistiven Elementen zugeführt wird, der Temperaturkoeffizient des I.Iagnetrnessfühlers in der Nachbarschaft 60s Ti ulipunkte s Im wesentlichen gleich Hull rein.

·,.- sei mm angenommen, dass die raagnetoresistiven Elemente i uirj '^! der in Fig. 1 gezeigten Art mit Vormagnetisierungsfoliem I.'.., /:o3Ooist werden, welche sich zueinander in der selben _:iientlang erstrecken. D. h. es sei angenommen, dass CSLS Ilerkmal der vorliegenden Lrfindung, nach welchem die '/oiTiariietiBierungsfeider zueinander entgegengesetzt sind, nicht aufgenommen worden ist. Es sei ferner angenommen, οε.Γ.ο α?ε '/ornagiir-tisierungsfeld, welches bei den magnetorcsiotiven Elementen gemeinsam ist, unter einem Winkel von /-.5° in Beaug auf jeden Hauptstromleitpfad liegt. Es sei r?chlic3slich zusätzlic?! a.ngenommen, dass die in Reihe

0:: ehalte ten -Viderstänae R_n und 1I_n an. die Gleichstromsreiseklemmen, wie in Fig. 13 dargestellt, angeschlossen •-iinä. Bei dieser Konfiguration und dann, wenn das Signa.1-felfl K₀ in einer Richtung senkrecht zum Vormagnetisierungsfelä zugeführt wird, d. h. dann, wenn das Signalfeld unter einem Winkel von 4 5 in Bezug auf den Hauptstromleitpfad jedes KLenientes zugeführt wird, so wird das Verhältnis

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zwischen der Aus gangs spannung V und der Stärke (3gr ;>i.™n.n.I-feldes H durch d:
dargestellt .sein.

feldes H durch die graphische Darstellung gemäßs Fir;. IqA

Falls das Signalfeld H in einer Richtung parallel beispielsweise zum Hauptstromleitpfad des magnetoresistiven Elementes 1, wie durch Pig. 13B dargestellt, zugeführt wird, so ist das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannuiv-V und der Signalfeldstärke in Pig. 14B graphisch dargestellt. Es ist ersichtlich, dass bei den Beispielen der Fig. 13A und 13B die Ausgangsspannung V verändert wird, falls sich das Vormagnetisierungsfeld oder die Hauptstromleitpfade der magnetoresistiven Elemente um die Winke!verschiebung Δ θ ändern. D. h. bei diesen Magnetmessfühlern ist die Ausgangsspannung hinsichtlich derartiger Winkelverschiebungen nicht immun. Die Vorrichtungen gemäss den Fig. 13A und 13B zeigen somit nicht die vorteilhaften erfindungsgemässen Merkmale.

Fig. 15A entspricht dem in den Fig. I3A und 13B gezeigten Magnetmessfühler. Es sei nun angenommen, dass beispielsweise das magnetoresistive Element zusammen mit seinem Vormagnetisierungsmagnet gemäss Fig. 15A um +90° gedreht wird, wodurch sich die in Fig. 15B gezeigte Konfiguration ergibt. Bei dieser Konfiguration erstrecken sich die Hauptstromleitpfade der mit magnetoresistiven Elemente 1 und 2 in der selben Richtung, wobei das Vormagnetisierungsfeld Hg dem magnetoresistiven Element unter einem Winkel zugeführt wird, das von dem Winkel, unter welchem das Vormagnetiserungsfeld Eg dem magnetoresistiven Element 2 zugeführt wurde, unterscheidet. Falls gemäss Fig. 15A das magnetoresistive Element 1 zusammen mit seinem Vormagnetisierungsmagnet um -90 gedreht worden ist, so wird die sich ergebende Konfiguration wie in Fig. 15c gezeigt sein. Hier zeigt das Vormagnetisierungs Eg, welches dem magnetoresistiven Element 1

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zugef i-ihrt wurde, ebenso einen Winkel in Bezug auf den Hauptstromleitpfad desselben, der sich, von dem Winkel unterscheidet, unter welchem das Vormagnetisierungsfeld EL· dem magnetoresistiven Element zugeführt wurde.

Die in Fig. 15B gezeigte Ausföhrungsform zeigt das vorteilhafte Merkmal der vorliegenden Erfindung, wonach die von dem Magnetmessfühler abgeleitete Ausgangsspannung in Beziig auf Winke !verschiebungen hinsichtlich des Signalfeldes im wesentlichen immun ist. Dies wird unter Bezugnahme auf die in Fig. 16A gezeigten Bedingungen beschrieben, worin die magnetoresistiven Elemente mit den Bezugszeichen 21 und 22 versehen sind. Es sei angenommen, dass dort, v/o die Vormagnetisierungsfelder H_B für die magnetoresistiven Elemente 21 und 22 zueinander senkrecht sind und Winkel von +45° bzw. +135° aufweisen, ein Signalfeld H mit einer Stärke, welche kleiner als die Vormagnetisierungsfeidstärke ist, in der gezeigten Richtung zugeführt wird. D. h. das Signalfeld ist dem Vormagnetisierungsfeld senkrecht, welches dem magnetoresistiven Element 21 zugeführt wird. Entsprechend dieser Bedingung liegt das resultierende Feld H durch das magnetoresistive Element 21 unter einem Winkel von weniger als 45° in Bezug auf den Hauptstromleitpfad. Der Widerstand des magnetoresistiven Elementes 21 ist somit erhöht. In Bezug auf das magnetoresistive Element 22 ist ersichtlich, dass das Signalfeld dem Vormagnetisierungsfeld H-o entgegengesetzt ist. Das resultierende Feld H, obwohl es in seiner Stärke von der Vormagnetisierungsfeldstärke herabgesetzt ist, liegt in einem Winkel von 135° in Bezug auf den Hauptstromleitpfad des magnetoresistiven Elementes 22. Dementsprechend liegt keine Veränderung des Widerstandes dieses Elementes vor« Da der Widerstand des Elementes 21 zunimmt, wird die Ausgangsspannung, welche von dem Magnetmessfühler gemäss Fig. Ί6Α

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abgeleitet ist, in der Negativrichtung erhöht.

Falls nun die Stärke des Signalfeldes H weiter erhöht wird, um somit der Vormagnetisierungsfeidstärke gleich zu sein, wie in Fig. 16A-2 gezeigt, so wird das resultierende Feld H durch das magnetoresistive Element 21 parallel zum Hauptstromleitpfad desselben sein. In Bezug auf das magnetoresistive Element 22 ist die Signalfeldstärke der Vormagnetisierungsfeldstärke gleich und entgegengesetzt dazu. Der Widerstand des magnetoresistiven Elementes 21 wird somit auf seinen maximalen Wert erhöht, während der Widerstand des magnetoresistiven Elementes 22 nicht verändert wird. Infolgedessen wird die aus dem Magnetmessfühler abgeleitete Ausgangsspannung auf seinen maximalen Negativwert erhöht.

Während sich das Signalfeld H in seiner Stärke gemäss Fig. 16A-3 erhöht, nimmt der zwischen dem resultierenden Feld H durch das magnetoresistive Element 21 und dem Hauptstromleitpfad desselben gebildete Winkel asymptotisch in Richtung auf -45° zu. Das resultierende Feld H durch das magnetoresistive Element 22 nimmt in Stärke zu, bleibt jedoch bei dem konstanten Winkel von 45° in Bezug auf den Hauptstromleitpfad desselben. Der Wert des Widerstandes des magnetoresistiven Elementes 21 nähert sich somit asymptotisch dem Wert des Widerstandes des magnetoresistiven Elementes 22 an. Wenn diese beiden Widerstände gleichen Wert haben, so ist die durch den Magnetmessfühler erzeugte Ausgangsspannung gleich Null. Bei der Zunahme der Stärke des Signalfeldes H nähern sich somit die von dem Magnetm,essfühler abgeleitete Ausgangsspannung an Null an.

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Falls die Richtung des Signalfeldes H jener gemäss den Fig. 16A-1 bis 16A—3 entgegengesetzt ist, so wird die von dem Magnetmessfühler abgeleitete Ausgangsspannung V in der positiven Richtung von einer G-rÖsse Null zunehmen, wenn nur diese Vormagnetisierungsfelder zugeführt werden, und auf einen maximalen Spannungswert, wenn die Signalfeldstärke der Vormagnetisierungsfeldstärke gleich ist, worauf sie sich dem Null asymptotisch nähert, wenn die Signalfeldstärke weiterhin zunimmt.

Falls nun angenommen wird, dass die Richtungen der in Fig. 15B gezeigten Vorspannungsfelder umgekehrt sind, wie z.B. gemäss Fig. 16B, so wird das resultierende Feld durch die magnetoresistiven Elemente 21 und 22 in Abhängigkeit von der Anlegung eines Signalfeldes H daran wie in den Fig.. 16B-1 bis 16B—3 sein. Die Ausgangsspannung nimmt in der positiven Richtung von einem Nullwert zu, wenn das Signalfeld H eine Stärke Null hat, und erreicht eine maximale Positivspannung, wenn die Signalfeldstärke der Vormagnetisierungsfeldstärke gleich ist, wie in Fig. Ί6Β-2 gezeigt. Gemäss dieser Bedingung liegt der Widerstand des magnetoresistiven Elementes 21 bei seinem Minimalwert, während der Widerstand des magnetoresistiven Elementes 22 unverändert bleibt. Daraufhin nähert sich in Abhängigkeit von einer weiteren Zunahme der Stärke des Signalfei— des H₀ der zwischen dem resultierenden Feld H durch das magnetoresistive Element 21 und dem Hauptstromleitpfad desselben gebildete Winkel asymptotisch an -45° an, d.h. der Winkel, der zwischen dem resultierenden Feld H und dem magnetoresistiven Element 22 gebildet ist. Der Widerstand des magnetoresistiven Elementes 21 nähert sich somit asymptotisch dem Widerstand des magnetoresistiven Elementes 22. Es ist ersichtlich, dass bei Zunahme der Signalfeldstärke H₃ keine Veränderung in der Richtung des resultierenden Magnetfeldes H erfolgt, welches dem mag-

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netoresistiven Element 22 zugeführt wird, so dass keine Veränderung des Widerstandes dieses magnetoresistiven Elementes erfolgt. Die durch den Magnetmessfühler erzeugte Ausgangsspannung ist somit Funktion der Veränderung des Widerstandes des magnetoresistiven Elementes 21.

Die Arbeitsweise der in Fig. 15C gezeigten Ausführun,~sform in Abhängigkeit von einer Zunahme der Stärke des Signalfeldes H , das daran zugeführt wurde, ist in den Fig. 16C bis 16C-3 dargestellt. Die magnetoresistiven Elemente sind dort mit den Bezugszeiehen 21 und 22 versehen. Wie gezeigt, sind die an die entsprechenden magnetoresistiven Elemente angelegten Vormagnetisierungsfelder ZLieinan&er senkrecht, wobei auch angenommen werden kann, dass das an das magnetoresistive Element 21 angelegte Vormagnetisierungsfeld unter einem Winkel von +45° zum Hauptstromleitpfad liegt, während das an das magnetoresistive Element 22 angelegte Vormagnetisierungsfeld in einem Winkel von -45 in Bezug auf den Hauptstromleitpfad liegt. Es ist ersichtlich, dass der durch das resultierende Feld H durch das magnetoresistive Element 21 und den Hauptstromleitpfad desselben gebildete Winkel bei der.Zunahme der Signalfeldstärke gemäss den Fig. 16C-1 bis 16G-3 dem oben unter Bezugnahme auf die Fig. 16A-1 bis 16A-3 oben erörterten im wesentlichen gleich ist. In Bezug auf das magnetoresistive Element 22 wird infolgedessen der Tatsache, dass das Signalfeld

EL in der selben Richtung wie das Vormagnetisierungsfeld s

H-D zugeführt wird, das resultierende Feld H in einem konstanten Winkel von -45 in Bezug auf den Hauptstromleitpfad dieses Elementes aufrecht erhalten. Bei Zunahme der Signalfeldstärke erfolgt somit keine Veränderung des Widerstandes dieses magnetoresistiven Elementes, da keine Veränderung des Winkels vorliegt, der zwischen dem Hauptstromleitpfad desselben und dem resultierenden

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Feld gebildet ist. Die von dem Magnetmess fülller gemäss Fig·. 16C abgeleitete Ausgangs spannung zeigt somit das selbe Verhältnis mit der Signalfeldstärke wie jenes des in Pig. 16A gezeigten Magnetmessfühlers.

Die Verhältnisse zwischen der Ausgangsspannung V.und der Signalfeldstärke H für die in den Fig. 16A bis 16A-3, 16B bis 16B-3 und 16C bis 16C-3 gezeigten Bedingungen sind in Fig. 17 graphisch dargestellt.

Bei der Erörterung der Arbeitsweise der in Fig. 16A gezeigten Ausführungsform in Abhängigkeit von einer zunehmenden Signalfeldstärke wurde angenommen, dass das Signalfeld H in einer Richtung zugeführt wurde, welche zum Vormagnetisierungsfeld EL· senkrecht ist, das an das magnetoresistive Elemente 21 angelegt wurde. D. h., es v/ird angenommen, dass das Signalfeld EL tinter einem Winkel von beispielsweise 45 in Bezug auf den Hauptstromleitpfad jedes magnetoresistiven Elementes zugeführt wird. Fig. 181 ist der Ausführungsform des MagnetmessfUhlers gleich, wie zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 16A erörtert. Es sei nun angenommen, dass das Signalfeld H₃ den magnetoresistiven Elementen 21 und 22 in einer Richtung parallel zu den Hauptstromleitpfad derselben zugeführt wird. Gemäss Fig. 18II sei angenommen, dass die Signalfeldstärke kleiner als die Vormagnetisierungsfeldstärke ist. Das resultierende Feld H durch das magnetoresistive Element 21 bildet somit einen Winkel von weniger als 45° in Bezug auf den Hauptstromleitpfad desselben, wodurch sich der Widerstand dieses magnetoresistiven Elementes erhöht. In Bezug auf das magnetoresistive Element 22 nimmt der zwischen dem resultierenden Magnetfeld H und dem Hauptstromleitpfad gebildete Winkel in Richtung auf 90 zu, wodurch sich der Widerstand des magnetoresistiven Elements 22 verringert. Die durch diesen Magnetmessfühler erzeugte Ausgangsspannung nimmt somit in der negativen Richtung zu.

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Falls die Signalfeldstärke H_ weiter erhöht wird, ist ersichtlich, dass der zwischen dem resultierenden Feld H durch das magneto-resistive Feld 21 und dem Hauptstromleitpfad desselben gebildete Winkel weiter in Richtung auf 0° herabgesetzt ist, während der zwischen dem resultierenden Feld H durch das magnetoresistive Element 22 und dem Hauptstromleitpfad des selben gebildete Winkel in Richtung auf 90 zunimmt. ^Nema der Winkel zwischen dem resultierenden EeId H und dem Hauptstromleitpfad des Elementes 22 gleich 90° ist, so wird der Widerstand des. Elementes 22 auf seinen Minimalwert herabgesetzt. Zu diesem . Zeitpunkt liegt die aus dem Magnetmessfühler abgeleitete Ausgangsspannung bei ihrem.maximalen Negativwert. Daraufhin und wie in den Fig. 1817 und 18V dargestellt, zeigt jede weitere Zunahme der Stärke des Signalfeldes R\ die Tendenz, den Winkel zwischen dem resultierenden Feld H und dem Hauptstromleitpfad in jedem magnetoresistiven Element in Richtung auf 0° zu verringern. Die Widerstände der magnetoresistiven Elemente 21 und 22 nähern sich somit asymptotisch gleichen Werten. Das bedeutet, dass die Ausgangsspannung V, welche von dem Magnetmessfühler abgeleitet wurde, sich dem Nullwert asymptotisch nähert, nachdem sie einen maximalen Negativwert .erreicht hat.

Fig. 19 ist eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Ausgangsspannung V und der Stärke des Signalfeldes H_e für die in den Fig. 18II-18V gezeigten Bedingungen.

Das erfindungsgemäss vorgesehene Instrument zum Messen eines äusseren Magnetfeldes weist also zwei planparallele magnetoresistive Elemente, nämlich ein erstes und ein zweites Element, wovon jedes einen Hauptstromleitpfad

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hat und einen anisotropen Widerstand als Funktion der Richtung des daran angelegten, resultierenden mMagnetfeldes auf. Ein erstes und ein zweites Vormagnetisierungsfeld, wobei beide Vormagnetisierungsfelder zueinander gleich sind, werden dem ersten bzw. zweiten magnetoresistiven Element zugeführt, wobei diese Vormagnetisierungsfelder unter verschiedenen Winkeln in Bezug auf die ihnen zugeordneten magnetoresistiven Elemente zugeführt werden. Bei einer Ausführungsform sind die Stromleitpfade der magnetoresistiven Elemente zueinander senkrecht, wobei die entsprechenden Vormagnetisierungsfelder sich in entgegengesetzten Richtungen erstrecken, wobei diese Richtungen einem der Hauptstromleitpfade parallel verlaufen. Bei einer anderen Ausführungsform erstrecken sich die Hauptstromleitpfade der^feetreffenden magnetoresistiven Elemente in der selben Richtung, wobei die betreffenden Vormagnetisierungsfelder in einem Winkel von beispielsweise _+ 45° zu diesem Hauptstromleitfaden verlaufen. Das erste und das zweite Magnetoresistive Element sind miteinander in Reihe geschaltet, wobei Gleichstrom dieser Reihenschaltung zugeführt wird. Ein Ausgangssignal, das die Grosse eines äusseren Magnetfeldes, das den magnetoresistiven Elementen zugeführt wird, darstellt, wird von der Anschlussteile abgeleitet, die durch die hintereinander geschalteten Elemente gebildet ist.

Erfindungsgemäss enthält somit das Instrument zum Messen eines weiteren Magnetfeldes ein erstes und ein zweites magnetoresistives Element, wobei diese Elemente coplanar oder planparallel sind und jeweils einen Hauptstromleitpf ad haben, wobei sie einen anisotropen Widerstand als Funktion der Richtung des daran angelegten Magnetfeldes aufweisen. Diese beiden magnetore-

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.ffC .

sistiven Elemente sind hintereinander geschaltet, wobei Gleichstrom ihnen zugeführt werden kann. Ein erstes und ein zweites Vormagnetisierungsfeld, wobei beide Felder gleich sind, wird dem ersten bzw. zweiten magnetoresistiven Element zugeführt, wobei diese Vormagnet is ie runp-nfeider in entsprechenden Winkeln relativ zu den entsprechenden Halbstromleitpfaden zugeführt werden, wobei diese Winkel sich voneinander unterscheiden. Ein Ausgangfjsignal wird von der Anschlussteile abgeleitet, die durch die hintereinandergeschaltcten magnetoresistiven Elemente gebildet ist, das die Grosse eines äusseren T.iagnetfeldec darstellt, welches diesen Elementen zugeführt wird.

Nach einer erfindungsgemässen Ausführungsform verlaufen die Stromleitpfade des ersten bzw. zweiten magnetoresistiven Elementes zueinander senkrecht, wobei die entsprechenden Vormagnetisierungsfeider zueinander entgegengesetzt und mit einem der Hauptstromleitpfade parallel ausgerichtet sind. Nach einer anderen erfindungsgemässen Ausführungsform verlaufen die Hauptstromleitpfade zxxeinander parallel, wobei die entsprechenden Vormagnetisierungsfelder zueinander entgegengesetzt liegen und unter einem Winkel von beispielsweise +4-5 relativ zu diesen-Hauptstromleitpfaden zugeführt werden. Solche Vormagnetisierungsfelder können zueinander parallel oder alternativ senkrecht sein.

Nach einem vorteilhaften Merkmal liegen die magnetoresistiven Elemente in Abstand voneinander, um somit eine Hysteresis in dem Ausgangssignal auf ein Minimum herabzusetzen.

Jedes magnetoresistive Element, wobei der erfindungsgemässe Magnetmessfühler zwei solche Elemente aufweist, besteht aus schlangenförmigen Streifen ferromagnetischen

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IIaterials. Wie bekannt, hat jedes magnetoresistive Element einen anisotropen Widerstand, so dass ader Widerstand maximal ist, falls ein Magnetfeld in einer Richtung zugeführt wird, welche zur Richtung der Streifen parallel ist (wobei es sich um den Hauptstromleitpfad handelt), während der Y/iderstand des magnetoresistiven Elementes ein Minimalwiderstand ist, wenn das Magnetfeld diesem Element in einer Richtung zugeführt wird, welche senkrecht zum Hauptstromleipfad verläuft.

Magnetische Messfühler sind, wie bekannt, besonders empfindlich auf die Richtung, in welcher das äussere Magnetfeld zugeführt wird. Typisch wird ein Vormagnetisierungsfeld an die beiden magnetoresistiven Elemente beispielsweise durch einen einzelnen Vormagnetisierungsmagnet angelegt, woraus sich das selbe Vormagnetisierungsfeld ergibt (d. h. mit der selben Richtung und Stärke), das an beide Elemente angelegt wird. Falls ein solchermagnetischer Messfühler verwendet wird, um lediglich die Stärke eines äusseren Feldes detektormässig zu erfassen, beispielsweise um die Stellung einer Magnetflussquelle als Funktion der Stärke des Feldes zu erfassen, welches den Messfühler von dieser Magnetflussquelle aus erreicht, so ist kritisch, dass die Ausrichtung des Magnetmessfühlers relativ zum äusseren Feld festgelegt sein muss. Falls eine Winkelverschiebung des Feldes oder des Messfühlers erfolgt, so enthält die Ausgangsspannung, die aus dem Messfühler abgeleitet wird, einen Fehler.

Dieses Problem wird erfindungsgemäss gelöst, Wonach das Vormagnetisierungsfeld Kg, welches einem magnetoresistiven Element zugeführt wird, in einem Winkel zugeführt wird, der von dem Winkel sich unterscheidet, unter welchem das andere Vormagnetisierungsfeld dem anderen magnetoresist iveη Element zugeführt wird. Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 2-7 sind die Hauptstromleitpfade der

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Elemente 7 und 8 zueinander senkrecht, wobei das dem Element 7 zugeführte Vormagnetisierungsfeld -HL dem Vormagnetisierungsfeld +H-Q, das dem Element 8 zugeführt wird, entgegengesetzt ist. Eines dieser Vormagnetisierungsfelder ist zu einem der Hauptstromleitpfade parallel. Das äussere Magnetfeld (welches hier als Signalfeld EL be—

zeichnet wird) wird in einer Richtung zugeführt, welche zur Vormagnetisierungsfeldrichtung senkrecht ist. Falls der Winkel zwischen dem Signalfeld und dem Vormagnetisierungsfeld sich von 90° unterscheidet, so erfolgt ein entsprechender Unterschied in dem Winkel, der zwischen dem magnetoresistiven Element und dem resultierenden Magnetfeld gebildet ist (die Vektorsumme des Vormagnetisierungsf eldes und des Signalfeldes) durch dieses Element. Dies verursacht wiederum eine Veränderung des Widerstandes des magnetoresistiven Elementes. Gemäss dem vorteilhaften Merkmal der vorliegenden Erfindung ändern sich jedoch die Widerstände beider Elemente um den selben Betrag und in der selben Richtung (d. h. beide Widerstände nehmen zu oder ab), wodurch jegliche Veränderung der Ausgangsspannung, welche sonst sich aus einer Veränderung des Widerstandes ergeben kann, vermieden wird.

Gemäss einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform gemäss Fig. 8 sind die magnetresistiven Elemente derart angeordnet, dass ihre Hauptstromleifcpfade in derselben Richtung verlaufen. Nichtdestoweniger werden die Vormagnetisierungsfelder in die entgegengesetzten Richtungen zueinander (+H-D und -H-o) zugeführt, wobei jedoch sie nun in einem Winkel von etwa 45° ,zum Hauptstromleitpfad zugeführt werden. Als eine Abwandlung dieser Ausführungsform, wie z. B. in den Fig. Ί5Β und 15C gezeigt, wird das Vormagnetisierungsfeld Hg, welches einem magnetoresistiven

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Element zugeführt wird, senkrecht zum Vormagnetisierungsfeld sein, welches dem anderen magnetoresistiven Element zugeführt wird. Nichtsdestoweniger zeigen sämtliche Ausführungsformen dasselbe vorteilhafte Merkmal, in dem sie in Bezug auf Änderungen in der Richtung im wesentlichen immun sind, in welcher das Signalfeld H dem magnetischen Messfühler zugeführt wird. Diese Magnetmessfühler können ohne weiteres zur Verwendung als sogenannte Nullpunkt-Nullstellungsdetektoren angepasst werden, so dass ein Nullsignalfeld oder ein Signalfeld einer vorbestimmten Stärke (wie z.B. einer Stärke, welche der Vormagneti— sierungsfeidstärke gleich ist) erfallt, bzw. gemessen v/erden kann.

Während nun die vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben und dargestellt wurde, wird dem Durchschnittsfachmann ohne v/eiteres einleuchten, dass verschiedene Abänderungen und Abwandlungen in Bezug auf Form und Einzelheiten innerhalb des Schutziumfanges der beigefügten Patentansprüche möglich sind. Daher sollen die beigefügten Patentansprüche als sämtliche derartige Abänderungen und Abwandlungen—enthaltend-ausgelegt werden. --■

Der Patentanwalt

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Leersefte

Claims (18)

1. 291t733

   Ta;:nti

   Dlpl.-lno. K- ^HiOHEnUCH
   Dlpl.-Ing. K. fii.'KGUHBArj.i

   Dr. rer. nrt. W. K ü R B E a
   Dlpl.-Ing. J. SCHMi-T-EV=J₁S
   SteinsdorUtr.10.3G2C;.rJKCH:J!22

   Steinsdo

   26.3.1979

   301162

   SONY CORPORATION

   7-35 Nitashinagawa, 6-Chome

   Shinagawa-Ku

   Tokyo / JAPAN

   Ans präche

   _v 1./Messfühler zum Messen eines äusseren Magnetfeldes der aus einem ersten und einem zweiten magnetoresistiven Element oder Magnetwiderstandselement gebildet ist, die planparallel sind, wobei jedes Magnetwiderstandselement einen Hauptstromleitpfad hat und einen anisotropen Widerstand als Funktion der Richtung der resultierenden, daran angelegten Magnetfeldes aufweist und das erste und zweite Magnetwiderstandselement in Reihe miteinander geschaltet sind, und mit Anschlussklemmen zum Empfang von Gleichstrom, wobei die durch das erste und zweite Magnetwiderstandselement, die hintereinandergesehaltet sind, gebildete Anschlussstelle zum Ableiten eines Ausgangssignals verwendet wird, das die G-rosse eines dem ersten und zweiten Magnetwiderstandselement zugeführten äusseren Magnetfeldes darstellt, und mit Vormagnetisier-

   — ι — ■■"■ ; -~-

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   ungsmagneten zum Zuführen erster und zweiter, gleicher Vormagnetisierungsfelder dem ersten bzw. zweiten Magnetwiderstandselement, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Vormagnetisierungsfeld (H₁-.) zum ersten Hauptstromleitpfad (8;11;21) unter einem Winkel zugefJhrt wird, der sich vom Winkel unterscheidet, unter welchem das zweite Vormagnetisierungsfeld (-Hq) in Bezug auf den zweiten Hauptstromleitpfad (7;12;22) zugeführt wird.
2. 2. Messfühler nach Anspruch 1, wobei das erste und zweite VormagnetJs ie rungs feld in Bezug auf den ersten bzw. zweiten Hauptstromleitpfad unter festen Winkeln zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal (V) ungeachtet des Winkels, unter welchem das äussere Feld"(H J dem ersten bzw. zweiten Magnetwiderstandselement (8,7;11,12;21,22) zugeführt ist, im wesentlichen konstant bleibt, wenn die Grosse des zugeführten äusseren Magnetfeldes

   (H ) annähernd gleich der Grosse des Vormagnetiso

   sierungsfeldes (Hn) ist. - ■■- — -- —
3. 3. Messfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormagnetisierungsmagnete mit dem ersten und zweiten Magnetwiderstandselement gekoppelt sind.
4. 4. Messfühler nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Magnetwiderstandselement (8,7;11,12;2T,22) im Abstand voneinander angeordnet sind.
5. 5. Messfühler nach Anspruch 1> 2 oder 3, wobei der erste und zweite Hauptstromleitpfad zueinander senkrecht sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Vormagnetisierungsfeld (+Kg, -Kg) zueinander entgegengesetzt sind.

   - 2 909841/0621.
6. 6. Messfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vormagnetisierungsfeld (Eo) parallel zu einem der Hauptstromleitpfade (8) ist.
7. 7. Messfühler nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei sich der erste und zweite Hauptstromleitpfad in derselben Richtung erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Vormagnetisierungsfeld (+Hr,, -Η_Ώ) zueinander entgegengesetzt sind und unter entsprechenden vorbestimmten Winkeln in Bezug zum ersten und zweiten Hauptstromleitpfad (11,12) liegen.
8. 8. Messfühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Vormagnetisierungsfeld (+H-g) unter einem Winkel von +45° in Bezug auf den ersten Hauptstromleitpfad (11) und das zweite Vormagnetisierungsfeld (-H-n) unter einem Winkel von -135 in. Bezug auf den zweiten Hauptstromleitpfad (12) zugeführt wird.
9. 9. Messfühler nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei sich der erste und zweite Hauptstromleitpfad in derselben Richtung erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Vormagnetisierungsfeld (Hg, Hg) zueinander senkrecht sind (Fig. 16,18).
10. 10. Messfühler nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, dass das erste Vormagnetisierungsfeld (Hg) unter einem Winkel von +45 in Bezug auf den ersten Hauptstromleitpfad und das zweite Vormagnetisierungsfeld unter einem Winkel von +135° in Bezug auf den zi leitpfad (Pig. 16A) zugeführt wird.

    Winkel von +135° in Bezug auf den zweiten Hauptstrom-
11. 11. Messfühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Vormagnetisierungsfeld unter einem Winkel von +45 in Bezug auf den ersten Hauptstromleitpfad und das zweite Vormagnetisierungsfeld unter einem

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    Winkel von -45° in Bezug auf den zweiten Hauptstromleitpfad zugeführt wird (Fig. 16C).
12. 12. Messfühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Vormagnetisierungsfeld unter einem Winkel von -45 in Bezug auf den ersten Hauptstromleitpfad und das zweite Vormagnetisierungsfeld unter einem Winkel von -135° in Bezug auf den zweiten Hauptstromleitpfad zugeführt wird.
13. 13. Messfühler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Widerstand (R., RpJ R«, R-n), die selbst in Reihe geschaltet und andererseits parallel zu den in Reihe geschalteten Magnetwiderstandselementen geschaltet sind, und durch Anschlussklemmen (13f 14), die mit der durch die in Reihe geschalteten Widerstände gebildeten bzw. mit der durch die in M.he geschalteten Magnetwiderstandselemente gebildeten Anschlusstelle verbunden sind, um das Ausgangssignal daran anzulegen,
14. 14. Messfühler nach Anspruch 13, wobei die entsprechenden Stärken des ersten und zweiten Vormagnetisierungsfeldes zur Sättigung des ersten und zweiten Magnetwiderstandselementes ausreichen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Widerstand jeweils einen vorbestimmten Widerstandswert hat, so dass das Ausgangssignal im wesentlichen gleich Null isty wenn die Stärke des den Magnetwiderstandselementen zugeführten äusseren Magnetfeldes gleich Null ist.
15. 15. Messfühler nach Anspruch 1, mit einem dritten und einem vierten planparallelen Magnetwiderstandselement, die jeweils einen Hauptstromleitpfad haben und einen anisotropen Widerstand als Funktion der Richtung des resultierenden, daran angelegten Magnetfeldes aufweisen,

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    wobei das dritte -und vierte Magnetwiderstandsel'ement miteinander in Reihe geschaltet sind und eine Ausgangsklemme haben, die mit der Anschlussteile verbunden ist, welche durch die Reihenschaltung gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes und ein viertes Vormagnetisierungsfeld, welche gleich, jedoch entgegengesetzt sind, dem dritten bzw. vierten Magnetwiderstandselement zugeführt werden (Fig. 12).
16. 16. Messfühler nach Anspruch 15, wobei die Hauptstromleitpfade sämtlicher Magnetwiderstandselemente zueinander parallel sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Vormagnetisierungsfeld zueinander entgegengesetzt sind.
17. 17. Messfühler nach Anspruch 16, wobei das erste, zweite, dritte und vierte Magnetwiderstandselement entsprechende Brückenarme der .Brückenkonfiguration bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Paar entgegengesetzter Arme zugeführten Vormagnetisierungsfelder in derselben Richtung verlaufen und zu den dem anderen Paar entgegengesetzter Arme zugeführten Vormagnetisierungsfeldern entgegengesetzt sind. ' .
18. 18. Messfühler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Vormagnetisierungsfeld unter einem Winkel von ,+45° in Bezug auf den Hauptstfomleitpfad des ihm zugeordneten Magnetwiderstandselements zugeführt wird.

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