DE3047809C2

DE3047809C2 -

Info

Publication number: DE3047809C2
Application number: DE3047809A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Hitachi Jp Takahashi; Hiroshi Mito Jp Hayashida; Kunio Hitachi Jp Miyashita
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-12-19
Filing date: 1980-12-18
Publication date: 1988-09-15
Also published as: DE3047809A1; US4403187A; JPS6047988B2; JPS5687862A

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßumformer gemäß dem Ober begriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Meßumformer ist aus der DE-AS 11 38 240 be kannt. Daraus ist es bereits bekannt, daß sich der Wider stand eines magnetfeldempfindlichen Widerstandselements (Hallelements) aus einem Material wie beispielsweise Permalloy beim Einbringen in ein Magnetfeld und Durch schicken eines Stroms mit der Stärke des Magnetfeld ändert.

Bei dem aus der DE-AS 11 38 240 bekannten Meßumformer wird die Lage des bewegten Teils durch Erfassung der Richtung der von Magnetdipolen erzeugten Magnetfelder mittels eines ein Hallelement oder Halbleiterwiderstand tragenden Fühlers erfaßt. Dabei entsteht der Nachteil, daß die erfaßte Frequenz nicht höher sein kann als die durch die Anzahl der Magnet dipole und die Drehgeschwindigkeit gegebene Frequenz.

Aus der DE-OS 24 54 522 ist eine magnetoresistive Element anordnung zur Feststellung der Relativbewegung gegenüber einem beweglichen Teil bekannt, die magnetische Dipole verwendet, deren Magnetpolabstand gleichnamiger Pole, mit "λ" bezeichnet, von besonderer Bedeutung ist. Die Fig. 4 der DE-OS 24 54 522 zeigt, daß die Anordnung aus magnetoresistiven Elementen zur Messung der Relativbewegung in einer drei Anschlüsse aufweisenden Reihenschaltung aus den magnetoresistiven Elementen A und B mit den drei Anschlüssen 7 A, 7 B und 5 angeordnet ist. Nachteilig ist hier, daß keine automatische Kompensation gegen Temperatur einflüsse, äußere magnetische Störungen und dergleichen, stattfinden, wie dies bei einer Brückenschaltung, die die vorliegende Erfindung verwendet, der Fall ist.

Ein weiterer Meßumformer mit einem aus solchen magnetfeld empfindlichen Widerstandselementen bestehenden Magnet kopf zur Aufnahme der relativen Ortsverschiebung eines magnetischen Informationsträgers ist aus der US-PS 40 39 936 bekannt. In dieser Druckschrift ist eine magnetfeldempfindliche Meßumformeranordnung für gezahnte Magnetelemente angegeben, bei der jeder Wandler durch zwei miteinander verbundene Abschnitte gebildet wird, die um die Breite eines Zahns vonein ander beabstandet sind, um eine größere Änderung und verbesserte Symmetrie des Ausgangssignals an den Zahn flanken zu erzielen. In der US-PS 40 39 936 ist ferner in Fig. 4 eine Brückenschaltung angegeben, die sich zur Erzeugung einer Ausgangsspannung eignet, die sich mit der Zahnerfassung ändert. Bei dieser Brückenschaltung ist der eine Eingangsanschluß mit der Verbindung zwi schen zwei in Serie geschalteten gleichen Widerständen und der andere Eingangsanschluß mit dem Mittelabgriff zwischen zwei magnetfeldempfindlichen Abschnitten ver bunden.

Im folgenden wird angenommen, daß Meßumformer wie die aus der US-PS 40 39 936 bekannten für magnetische Drehgeber herangezogen werden, bei denen die beiden magnetfeldempfindlichen Abschnitte den gleichen Wider stand R aufweisen. Wenn an die Eingangsanschlüsse eines derartigen magnetischen Drehgebers eine Spannung V ange legt wird, ist die Änderung der Ausgangsspannung auf grund einer Änderung Δ R des Widerstands R der magnet feldempfindlichen Abschnitte infolge einer entsprechen den Änderung der magnetischen Flußdichte ungefähr ge geben durch Δ R/2 R · V, wie im folgenden näher erläu tert ist.

Auf diese Weise beträgt die Änderung des Ausgangs signals lediglich die Hälfte der Änderung des Ausgangs signals jedes magnetfeldempfindlichen Abschnitts auf grund des Widerstands-Änderungsverhältnisses Δ R/R, was bedeutet, daß die Meßempfindlichkeit des magnetischen Drehgebers höchstens lediglich halb so groß ist.

Derartige magnetische Drehgeber können ferner le diglich ein Ausgangssignal mit der gleichen Frequenz liefern, wie sie bei der magnetischen Information bzw. den Zähnen vorliegt, und sind infolgedessen nicht zur Erzeugung von Ausgangssignalen mit höherer Frequenz in der Lage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßumformer für Drehgeber anzugeben, der mit verbesser ter Meßempfindlichkeit arbeitet und Ausgangssignale mit einer Frequenz zu liefern vermag, die zweifach höher ist als die Frequenz der magnetischen Information.

Die obige Aufgabe wird bei einem Meßumformer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die Kombination der in seinem Kennzeichen angegebenen Merkmale a) bis d) gelöst. Die Unteransprüche 2 und 3 kennzeichnen vorteilhafte Ausbildungsformen davon.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung, aus der der Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform des Drehgebers mit dem erfindungsgemäßen Meßkopf hervorgeht,

Fig. 2: ein elektrisches Schaltbild des Meßkopfs von Fig. 1 und

Fig. 3: vom Meßkopf von Fig. 1 bzw. von der elektrischen Schaltung von Fig. 2 er zeugte Ausgangssignalformen.

In Fig. 1 ist ein magnetisches Aufzeichnungsmedium 10 teilweise und vergrößert dargestellt. Das magnetische Auf zeichnungsmedium 10 ist so vorgesehen, daß es sich auf der kreisförmigen Oberfläche eines rotierenden Teils wie bei spielsweise einer rotierenden Scheibe oder eines rotieren den Zylinders in Umfangsrichtung erstreckt, deren Rotation aufgenommen bzw. codiert werden soll, wobei eine Vielzahl von einheitlichen N-S-Polpaaren 12 in Intervallen aufgezeichnet sind, die einen vorgegebenen konstanten Ab stand (Teilung) λ aufweisen, wie aus Fig. 1 hervorgeht. Gegenüber dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 10 ist ein Magnetkopf 20 befestigt, der eine magnetfeldempfindliche Anordnung 24 umfaßt, die auf einem einzigen Chip eines Substrats 22 aus einem nichtmagnetischen Material in her kömmlicher Weise, etwa durch Bedampfung oder Ätzung, er zeugt ist. Die magnetfeldempfindliche Anordnung 24 um faßt acht magnetfeldempfindliche Widerstandselemente R ₁₁, R ₁₂, R ₂₁, R ₂₂, R ₃₁, R ₃₂, R ₄₁ und R ₄₂, die im wesentlichen in Längsrichtung parallel zueinander angeordnet sind, wo bei sämtliche magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente R ₁₁ bis R ₄₂ zu einer rhombusartigen Brückenschaltung in Serie geschaltet sind, wie aus Fig. 2 hervorgeht.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Brückenschaltung bilden die in Reihe geschalteten magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente R ₁₁ und R ₁₂, R ₂₁ und R ₂₂, R ₃₁ und R ₃₂ sowie R ₄₁ und R ₄₂ einen ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Brückenzweig. Zwei Anschlüsse für eine exter ne Stromversorgung sind an zwei einander gegenüberliegen den Verbindungsstellen vorgesehen, beispielsweise an der Verbindungsstelle zwischen dem ersten und dem vier ten Brückenzweig bzw. der Verbindung zwischen dem zweiten und dem dritten Brückenzweig; in ähnlicher Weise sind zwei Ausgangsanschlüsse 30, 32 an den anderen beiden einander gegenüberliegenden Verbindungsstellen vorgesehen, beispielsweise an der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Brückenzweig bzw. der Ver bindung zwischen dem dritten und dem vierten Brücken zweig.

Im folgenden wird der Aufbau des Meßkopfes 20 unter Bezug auf Fig. 1 näher erläutert.

Der erste Brückenzweig besitzt eine U-förmige An ordnung, die durch die beiden magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente R ₁₁ und R ₁₂ gebildet wird, die sich über den zugehörigen Teil des magnetischen Aufzeichnungs mediums 10 erstrecken und an einem ihrer Enden durch einen Verbindungsteil bzw. einen Verbindungsstreifen 34 elektrisch miteinander verbunden sind. Der elektrische Verbindungsstreifen 34 kann aus dem gleichen Material wie die magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente R ₁₁ und R ₁₂ oder aus einem üblichen elektrischen Leiter wie Silber, Kupfer u. dgl. bestehen. Die Verwendung von Silber, Kupfer und ähnlichen elektrischen Leitern verbessert zwar die Ausgangsempfindlichkeit, jedoch ist das Herstellungs verfahren schwierig und zeitaufwendig. Wie der erste, U-förmig ausgebildete Brückenzweig durch die magnetfeld empfindlichen Widerstandselemente R ₂₁, R ₂₂ und einen elektrischen Verbindungsteil bzw. Verbindungsstreifen 36, die magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente R ₃₁, R ₃₂ und einen elektrischen Verbindungsbereich bzw. Verbin dungsstreifen 38 bzw. die magnetfeldempfindlichen Widerstands elemente R ₄₁, R ₄₂ und einen elektrischen Verbindungsbe reich bzw. Verbindungsstreifen 34 gebildet. Eines der beiden magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente des ersten Brückenzweigs, d. h. das Widerstandselement R ₁₁, und eines der beiden magnetfeldempfindlichen Widerstands elemente des vierten Brückenzweigs, d. h. das Widerstands element R ₄₂, sind an ihrem anderen Ende über einen elektri schen Verbindungsbereich bzw. Verbindungsstreifen elektrisch miteinander verbunden, der einen der beiden Eingangsan schlüsse, d. h. den Eingangsanschluß 26, bildet. Eines der beiden magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente des zweiten Brückenzweigs, d. h. das Widerstandselemente R ₂₂, und eines der beiden magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente des dritten Brückenzweigs, d. h. das Widerstandselement R ₃₁, sind an ihrem anderen Ende über einen elektrischen Ver bindungsteil bzw. Verbindungsstreifen elektrisch mitein ander verbunden, der den anderen Eingangsanschluß 28 bildet.

In gleicher Weise sind das andere magnetfeldempfind liche Widerstandselement R ₁₂ des ersten Brückenzweigs und das andere magnetfeldempfindliche Widerstandselement R ₂₁ des zweiten Brückenzweigs an ihrem anderen Ende über einen elektrischen Verbindungsteil bzw. Verbindungsstrei fen elektrisch miteinander verbunden, der einen der Aus gangsanschlüsse, d. h. den Ausgangsanschluß 30, bildet. Das andere magnetfeldempfindliche Widerstandselement R ₃₂ im dritten Brückenzweig und das andere magnetfeldempfind liche Widerstandselement R ₄₁ im vierten Brückenzweig sind ferner an ihrem anderen Ende über einen elektrischen Ver bindungsteil bzw. Verbindungsstreifen elektrisch miteinander verbunden, der den anderen Ausgangsanschluß, d. h. den Ausgangs anschluß 32, bildet. Die Verbindungsstreifen bzw. Eingangs- bzw. Ausgangsanschlüsse 26, 28, 30, 32 können wie die Ver bindungsstreifen 34, 36, 38 und 40 aus dem gleichen Ma terial wie die magnetfeldempfindlichen Widerstandsele mente R ₁₁ bis R ₄₂ oder aus einem guten elektrischen Lei ter wie Silber, Kupfer u. dgl. bestehen. Die Vor- und Nach teile der Verwendung von Silber, Kupfer und ähnlichen elektrischen Leitermaterialien sind hierbei wie oben an gegeben.

Der Abstand derjenigen der in der obigen Weise ange ordneten magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente R ₁₁ bis R ₄₂ ist, wie aus dem Obigen unmittelbar verständlich wird, von besonderer Bedeutung, da die magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente R ₁₁ bis R₄₂ die vier Zweige einer Brückenschaltung bilden. Die beiden magnetfeldempfindli chen Widerstandselemente R ₁₁ und R ₁₂, die den ersten Brückenzweig bilden, sind so angeordnet, daß zwischen ihnen ein Abstand λ in Umfangsrichtung des rotieren den Teils vorgegeben wird, d. h. in der Anordnungsrichtung der Einheitsmagnete 12, die die magnetische Information darstellen.

Erfindungsgemäß ist der obige Abstand so definiert, daß er den Abstand zwischen den Mittellängsachsen benach barter magnetfeldempfindlicher Widerstandselemente angibt. λ bezeichnet hierbei den Abstand der magnetischen Information zwischen benachbarten N- und S-Polen 12. Der Ab stand λ der magnetischen Information ist so definiert, daß er den Abstand zwischen einem N-Pol und dem nächsten benachbarten S-Pol und damit auch den Abstand zwischen einem N-Pol und dem nächstbenachbarten S-Pol angibt.

Aus dem Obigen geht hervor, daß aufgrund einer der artigen Anordnung des Meßkopfs 20 die Widerstandswerte beispielsweise der beiden magnetfeldempfindlichen Wider standselemente R ₁₁ und R ₁₂, die den ersten Brückenzweig bilden, in vollständiger Synchronisation mit der Ortsver schiebung des magnetischen Aufzeichnungsmediums 10 re lativ zum Meßkopf 20 in gleicher Geschwindigkeit zu- oder abnehmen. Dies bedeutet, daß der Abstand zwischen den magnetfeldempfindlichen Widerstandselementen R ₁₁ und R ₁₂ λ (1 + n) sein kann, wobei n Null oder eine ge eignete positive ganze Zahl bedeutet. Gleiches gilt auch für den Abstand zwischen den magnetfeldempfindlichen Widerstandselementen R ₂₁ und R ₂₂, R ₃₁ und R ₃₂ sowie R ₄₁ und R ₄₂, die jeweils zusammen den zweiten, dritten bzw. vierten Brückenzweig bilden.

Im folgenden wird der Abstand zwischen individuel len Brückenzweigen erläutert. Der Abstand zwischen einem der beiden magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente, die einen der beiden Brückenzweige bilden, und einem der beiden magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente, die den anderen Brückenzweig bilden, ist definiert als Ab stand zwischen diesen beiden Brückenzweigen, wenn diese beiden magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente aus gewählt werden, um den kleinsten Abstand zwischen ihnen zu definieren.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Brückenzweig mit dem an ihrer Verbindungsstelle vorge sehenen Ausgangsanschluß 30, d. h. der Abstand zwischen den magnetfeldempfindlichen Widerstandselementen R ₁₂ und R ₂₁, zu λ/2 gewählt.

In gleicher Weise ist der Abstand zwischen dem dritten und vierten Brückenzweig, an deren Verbin dungsstelle der Ausgangsanschluß 32 vorgesehen ist, d. h. der Abstand zwischen den magnetfeldempfindlichen Widerstandselementen R ₃₂ und R ₄₁, ebenfalls zu λ/2 ge wählt. Der Grund hierfür liegt darin, daß, wenn die Widerstandsänderung (Absolutwert) in einem von zwei benachbarten Brückenzweigen, beispielweise dem ersten und zweiten Brückenzweig, an deren Verbindungsstelle der Ausgangsanschluß 30 vorgesehen ist, ihren Maximalwert er reicht, die Widerstandsänderung des anderen Brückenzweigs minimal gemacht werden kann.

Aus dem Obigen ist unmittelbar ersichtlich, daß der Abstand zwischen solchen zwei benachbarten Brückenzweigen λ/2 + n · λ = λ/2 · (1 + 2n) betragen kann, wobei n ebenfalls Null oder eine geeignete positive ganze Zahl beträgt, wie oben angegeben.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird der Abstand zwischen dem zweiten und dritten Brückenzweig, an deren Verbindungsstelle der Eingangsanschluß 28 zum An schluß der äußeren Stromversorgung vorgesehen ist, ebenfalls zu λ/2 gewählt. Der Grund hierfür ist der gleiche wie oben zum ersten und zweiten sowie dritten und vierten Brücken zweig angegeben. Dieser Abstand muß daher ebenfalls g/2 (1 + 2n) betragen, wobei n wiederum Null oder eine geeignete positive ganze Zahl bedeutet, wie oben ange führt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Abstand zwischen dem ersten und dem vierten Brückenzweig, an deren Verbindungsstelle der Eingangs anschluß 26 zum Anschluß der externen Stromversorgung vorgesehen ist, zu 7/2λ gewählt. Dies entspricht dem Wert, der erhalten wird, wenn n in dem Ausdruck λ/2 · (1 + 2n) als n = 3 gewählt wird. Es ist allerdings leicht ersicht lich, daß die einzelnen Brückenzweige auch beispielswei se so angeordnet sein können, daß der erste und der vier te Brückenzweig anstelle der in Bezug auf Fig. 1 erläuter ten Anordnungsreihenfolge der Brückenzweige nebeneinander liegen können. In diesem Fall beträgt der Abstand zwischen dem ersten und dem vierten Brückenzweig ebenfalls λ/2. In diesem Fall beträgt folglich der Abstand zwischen dem ersten und dem vierten Brückenzweig ebenfalls λ/2 (1 + 2n). Gleiches gilt auch für den Abstand zwischen dem zweiten und dem dritten Brückenzweig.

Der Abstand zwischen zwei einander gegenüberliegend angeordneten Brückenzweigen der in Fig. 2 dargestellten Brückenschaltung, d. h. der Abstand zwischen dem ersten und dem dritten Brückenzweig und der Abstand zwischen dem zweiten und dem vierten Brückenzweig, wird im folgenden erläutert.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Abstand zwischen den beiden einander gegenüberliegend angeordneten Zweigen der in Fig. 2 dargestellten Brücken schaltung, d. h. der Abstand zwischen dem zweiten und dem vierten Brückenzweig sowie der Abstand zwischen dem ersten und dem dritten Brückenzweig, gleich 2λ gewählt. Dies beruht darauf, daß der Abstand zwischen den beiden einander gegenüberliegend vorgesehenen Brückenzweigen der in Fig. 2 dargestellten Brückenschaltung so ausgewählt sein muß, daß ihre Widerstandswerte in vollständiger Synchronisation mit der Ortsverschiebung des magnetischen Aufzeichnungsmediums 10 relativ zum Meßkopf 20 mit gleicher Rate ansteigen oder abfallen. Der Abstand zwischen diesen beiden einander gegen überliegenden Brückenzweigen ist daher nicht auf λ beschränkt und kann auch λ · (1 + n) betragen, wobei n wiederum Null oder eine geeignete positive ganze Zahl bedeutet.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform er läutert den Fall n = 1 für den Ausdruck λ · (1 + n).

Aus dem Obigen ist unmittelbar ersichtlich, daß die Anordnungsreihenfolge der Brückenzweige gleich wie in Fig. 1 bleibt, wenn n < 2 ist, während die Anordnungs reihenfolge in geeigneter Weise geändert werden sollte, wenn n = 0 ist.

In Fig. 3 sind Signalformen als Diagramm dargestellt, aus denen die Änderung der Ausgangsspannung e (vgl. Fig. 2) in Abhängigkeit von der Zeit hervorgeht, wenn an die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform eine Eingangsspan nung V an die Eingangsanschlüsse 26 und 28 der Brücken schaltung von Fig. 2 angelegt ist. Fig. 3 zeigt unter (a) die Signalform der vom ersten und dritten Brückenzweig induzierten Ausgangsspannung, unter (b) die Signalform der vom zweiten und vierten Brückenzweig induzierten Ausgangsspannung und in (c) die Signalform des aus den beiden unter (a) und (b) dargestellten Signalen zusammen gesetzten Signals und damit die Signalform der gesamten Ausgangsspannung e, die von der Brückenschaltung erzeugt wird.

Im folgenden wird angenommen, daß die Brücke bei Fehlen eines Magnetfelds abgeglichen ist. Wenn sich dann ein S-Pol oder ein N-Pol des magnetischen Aufzeichnungs mediums 10 jedem der magnetfeldempfindlichen Widerstands elemente R ₁₁ und R ₁₂, die den ersten Brückenzweig bilden, und jedem der magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente R ₃₁ und R ₃₂ nähert, die den dritten Brückenzweig bilden, verringert sich ihr Widerstand, und ein positiver Span nungspeak erscheint an den Ausgangsanschlüssen 30 und 32. Wenn sich anschließend ein N-Pol oder ein S-Pol jedem der magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente R ₁₁, R ₁₂ und R ₃₁, R ₃₂ bei Verschiebung des magnetischen Aufzeich nungsmediums 10 relativ zum Meßkopf 20 nähert, nehmen die Widerstandswerte dieser magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente in gleicher Weise ab, und es er scheint ebenfalls ein positiver Spannungspeak an den Ausgangsanschlüssen 30 und 32.

Die in Fig. 3 (a) dargestellte Signalform entspricht dem wiederholten bzw. periodischen Auftreten derartiger positiver Spannungspeaks. Die Frequenz des periodischen Auftretens dieser positiven Spannungspeaks ist gleich der Frequenz des wiederholten bzw. aufeinanderfolgenden Vorbeilaufens der N-Pole und S-Pole gegenüber einem der magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente; die erste Frequenz ist daher doppelt so hoch wie die Fre quenz f des aufeinanderfolgenden Vorbeilaufens der Einheitsmagnete bzw. N-S-Polpaare 12 gegenüber einem der magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente. Gleiches gilt auch für die magnetfeldempfindlichen Widerstands elementen R ₂₁, R ₂₂ und R ₄₁, R ₄₂, die den zweiten bzw. vierten Brückenzweig bilden. In diesem letzten Fall er scheint allerdings ein negativer Spannungspeak an den Ausgangsanschlüssen 30 und 32, wie aus Fig. 3 (b) her vorgeht.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß der zweite und der vierte Brückenzweig in einem Abstand von λ/2 · (1 + 2n) vom ersten bzw. dritten Brückenzweig liegen. Wenn infolgedessen dem ersten sowie dem drit ten Brückenzweig ein N-Pol oder ein S-Pol gegenüber liegt, befindet sich der zweite sowie der vierte Brückenzweig in einer Zwischenposition zwischen dem N-Pol und dem S-Pol ohne Beeinflussung des Ausgangs, während, wenn der erste und der dritte Brückenzweig in einer Zwischenposition zwischen dem N-Pol und dem S-Pol liegen, der zweite und der vierte Brücken zweig einem N-Pol oder S-Pol gegenüberliegen und den negativen Spannungspeak erzeugen, der an den Ausgangs anschlüssen 30 und 32 auftritt. Aus dem Obigen ist un mittelbar ersichtlich, daß die vom zweiten und vierten Brückenzweig erzeugte Ausgangsspannung die in Fig. 3 (b) dargestellte Signalform aufweist und der negative Spannungspeak zwischen den in Fig. 3 (a) dargestellten positiven Spannungspeaks erscheint.

Dementsprechend erscheint an den Ausgangsanschlüs sen 30 und 32 der Brückenschaltung, bei der die magnet feldempfindlichen Brückenzweige wie in Fig. 1 angeord net sind, ein zusammengesetztes Ausgangssignal, dessen Signalform in Fig. 3 (c) dargestellt ist und das der Kombi nation der Signalform von Fig. 3 (a) und Fig. 3 (b) entspricht. Aus der Signalform der Ausgangsspannung von Fig. 3 (c) ist ersichtlich, daß die Periode der Peaks der Signalform der Ausgangsspannung, die von der Brücken schaltung erzeugt wird, d. h. die Zeitperiode beispielsweise zwischen einem positiven Peak und dem nächsten, die Hälfte der Periode des aufeinanderfolgenden Vorbeilaufens von N-S-Polpaaren gegenüber einem der magnetfeldempfindlichen Widerstandselemente beträgt, d. h. der Zeitperiode, die ver streicht, bis beispielsweise nach dem Vorbeilaufen eines N-Pols gegenüber dem magnetfeldempfindlichen Widerstandselement der nächste N-Pol gegenüber diesem Widerstandselement vorbei läuft. Aus dem Obigen geht anders ausgedrückt hervor, daß die Frequenz des von der Brückenschaltung erzeugten Ausgangsspannungssignals doppelt so hoch ist wie die Frequenz des Vorbeilaufens der magnetischen Information bzw. der N-S-Polpaare.

Im folgenden wird der Pegel der Ausgangsspannung erläutert.

Zunächst wird der Aufbau einer Brückenschaltung be trachtet, bei der beispielsweise der erste und der zwei te Brückenzweig der in Fig. 2 dargestellten erfindungs gemäßen Brückenschaltung durch mangnetfeldempfindliche Widerstandselemente und der dritte und vierte Brücken zweig von Festwiderständen gebildet werden, wie dies in der oben erläuterten US-PS 40 39 936 angegeben ist.

Wenn angenommen wird, daß sich der Widerstand des ersten Brückenzweigs von R auf R + Δ R und der Widerstand des zweiten Brückenzweigs von R auf R - Δ R bei einer der artigen Brückenschaltung ändert, ist die Änderung Δ V der Ausgangsspannung e gegeben durch

Da für die obige Gleichung 2R » Δ R gilt, läßt sich Δ V ausdrücken als

wie bereits im Zusammenhang mit der US-PS 40 39 936 er wähnt ist.

Im Gegensatz dazu unterliegen im erfindungsgemäßen Fall entgegengesetzte Zweige der Brückenschaltung, d. h. der erste und der dritte Brückenzweig sowie der zweite und der vierte Brückenzweig, den gleichen synchronen Änderun gen in ihren jeweiligen Widerstandswerten. Wenn sich da her beispielsweise der Widerstand des ersten sowie des dritten Brückenzweigs von R in R + Δ R und der Widerstand des zweiten sowie des vierten Brückenzweigs von R in R - Δ R ändert, geht daraus unmittelbar hervor, daß die Änderung Δ V der Ausgangsspannung e zweimal so groß ist wie im Fall der US-PS 40 39 936, also Δ V im erfindungs gemäßen Fall gegeben ist durch

Aufgrund des Erfindungskonzepts ist es daher möglich, zweifach höhere Frequenzen als bei herkömmlichen Vorrich tungen mit einem einzigen Meßkopf aufzunehmen, wobei gleichzeitig die Ausgangsempfindlichkeit auf einen Pegel verbessert werden kann, der doppelt so hoch ist wie im Fall herkömmlicher Vorrichtungen.

Das Erfindungskonzept ist ferner mit dem großen Vor teil verbunden, daß der Meßkopf in einfacher Weise nach herkömmlichen Verfahren, etwa durch Aufdampfen oder Ätzen, mit zugleich hoher Genauigkeit hergestellt werden kann und daher nur mit geringen Gestehungskosten belastet ist.

Erfindungsgemäß können die Eingangsanschlüsse 26, 28 und die Ausgangsanschlüsse 30, 32, die mit Eingangs- bzw. Ausgangsleitungen verbunden werden sollen, auf der glei chen Seite des Substrats erzeugt werden. Dies ist insofern vorteilhaft, als die Leitungen leicht zu den externen Schal tungen geführt und mit den Eingangs- und Ausgangsanschlüs sen in der Weise verbunden werden können, daß der Zwischen raum zwischen dem Meßkopf und dem magnetischen Aufzeich nungsmedium ausreichend verringert wird.

Claims

1. Meßumformer zur Umformung der Drehbewegung in eine elektrische Größe mit einem magnetischen Aufzeichnungsmedium, das eine Viel zahl von mit vorgegebener konstanter Teilung (g) auf der Oberfläche eines bewegten Teils aufgezeichneten magnetischen Dipolen aufweist, die in Bewegungsrichtung des bewegten Teils unter Beibehaltung der konstanten Teilung (λ) an einem Meßkopf vorbeibewegt werden, der dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gegenüber liegend angeordnet ist und der mindestens ein magnetfeld empfindliches Widerstandselement trägt, und mit einer äußeren Stromversorgung für den Meßkopf, gekennzeichnet durch Kombination der folgenden Merkmale:

a) eine aus vier Brückenzweigen bestehende Brücken schaltung aus den magnetfeldempfindlichen Widerstands elementen (R ₁₁, R ₁₂; R ₂₁, R ₂₂; R ₃₁, R ₃₂; R ₄₁, R ₄₂);
b) zwei Verbindungsanschlüsse (26, 28) an der Speise diagonale zur Verbindung mit der externen Strom versorgung jeweils an zwei von vier gegenüberlie genden Verbindungspunkten der Brückenzweige;
c) zwei Ausgangsanschlüsse (30, 32) an der Meßdiagonale an den zwei anderen gegenüberliegenden Verbindungs punkten der Brückenzweige;
d) jeder der vier Brückenzweige weist ein Paar in Reihe geschalteter magnetfeldempfindlicher Widerstandselemente auf,
- d1) die dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gegen überliegen,
- d2) die sich über einen bestimmten Teil des magne tischen Aufzeichnungsmediums erstrecken, und
- d3) über einen Verbindungsteil (34, 36, 38, 40) so verbunden sind, daß sie eine U-förmige Ausbildung haben, wobei ihre Längsachsen in Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums um λ (1 + n) beabstandet sind (n ist 0 oder jede geeignete positive Ganzzahl).

2. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Voraussetzung, daß der Abstand zwischen jeweils zwei der vier Brückenzweige dem kleinsten der Abstände zwischen zwei U-Schenkeln entspricht, die je weils den betreffenden beiden Brückenzweigen einzeln zugehören, der Abstand zwischen zwei Brückenzweigen (R ₁₁, R ₁₂ und R ₂₁, R ₂₂; R ₂₁, R ₂₂ und R ₃₁, R ₃₂; R ₃₁, R ₃₂ und R ₄₁, R ₄₂; R ₄₁, R ₄₂ und R ₁₁, R ₁₂), die auf den gegenüberliegenden Seiten jeder der vier Verbindungs punkte der Brückenzweige einander benachbart sind, zu λ/2 (1 + 2n) und der Abstand zwischen zwei Brücken zweigen in jedem der zwei Paare einander gegenüberlie gender Brückenzweige zu λ (1 + n) gewählt sind, wobei n jeweils 0 oder eine geeignete positive Ganzzahl ist.

3. Meßumformer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (26, 28) für die extreme Stromver sorgung sowie die Ausgangsanschlüsse (30, 32) in Bezug auf die Anordnung der magnetfeldempfindlichen Widerstands elemente auf derselben Seite vorgesehen sind.