DE3424149C2 - Verfahren zum Betreiben von auf einem Datenträger in einer Folge aufgebrachten Wiegand-Drähten als Speicher für digitalisierte Information - Google Patents

Abstract

Eine Folge von Wiegand-Drähten (5) oder sich magnetisch ähnlich verhaltenden drahtförmigen, bistabilen, magnetischen Elementen (nachfolgend als BMEs bezeichnet) läßt sich als Schreib/Lesespeicher für eine digitalisierte Information verwenden, wenn man die BMEs (5) aufeinanderfolgend in einer von zwei möglichen Richtungen entsprechend einer vorgegebenen Codiervorschrift sättigt (Schreiben der Information), und wenn man die so codierten BMEs (5) aufeinanderfolgend in einem magnetischen Wechselfeld, dessen Amplitude die Rückstellfeldstärke der BMEs erreicht oder sie nur wenig überschreitet, asymmetrisch erregt; die dadurch auftretenden Wiegand-Impulse können nach ihrer Polarität unterschieden werden. Die Polarität hängt davon ab, ob die BMEs (5) nord- oder süd-magnetisiert waren. Durch das Erkennen der Polarität der Wiegand-Impulse wird die eingespeicherte Information wiedergewonnen (Lesen der gespeicherten Information).

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Betreiben von auf einem Datenträger in einer Folge aufgebrachten Wiegand-Drähten oder sich magnetisch ähnlich verhaltenden drahtförmigen, bistabilen, magnetischen Elementen (welche nachfolgend abgekürzt als BMEs bezeichnet werden) als Speicher für digitalisierte Information.

Wiegand-Drähte sind in ihrer Zusammensetzung homogene, ferromagnetische, tordierte Drähte (z. B. aus einer Legierung von Eisen und Nickel, vorzugsweise 48% Eisen und Kobalt, oder aus einer Legierung von Eisen mit Kobalt und Nickel, oder aus einer Legierung von Kobalt mit Eisen und Vanadium, vorzugsweise 52% Kobalt, 38% Eisen und 10% Vanadium), die infolge einer besonderen mechanischen und thermischen Behandlung einen weichmagnetischen Kern und einen hartmagnetischen Mantel besitzen, d. h. der Mantel besitzt eine höhere Koerzitivkraft als der Kern. Wiegand-Drähte haben typisch eine Länge von 10 bis 50 mm, vorzugsweise von 15 bis 30 mm. Bringt man einen Wiegand-Draht, bei dem die Magnetisierungsrichtung des weichmagnetischen Kerns mit der Magnetisierungsrichtung des hartmagnetischen Mantels nach Sättigung des Wiegand-Drahtes in einem Magnetfeld mit einer FeIdstärke von mindestens 80 A/cm, vorzugsweise mehr als 100 A/cm, übereinstimmt, in ein äußeres Magnetfeld, dessen Richtung mit der Richtung der Drahtachse übereinstimmt, der Magnetisierungsrichtung des Wiegand-Drahtes aber entgegengesetzt ist, dann wird bei Überschreiten einer Feldstärke von ca. 16 A/cm die Magnetisierungsrichtung des weichen Kerns des Wiegand-Drahtes umgekehrt.

Diese Umkehrung wird auch als »Rückstellung« und die dazu benötigte Feldstärke als »Rückstellfeldstärke« !5 bezeichnet Bei erneuter Richtungsumkehr des äußeren Magnetfeldes kehrt sich die Magnetisierungsrichtung des Kerns bei Überschreiten einer kritischen Feldstärke des äußeren Magnetfeldes (welche mit einem Wert von ca. 8 bis 10 A/cm niedriger liegt als die Rückstellfeldstärke und als »Zündfeldstärke« bezeichnet wird) erneut um, so daß der Kern und der Mantel wieder parallel magnetisiert sind; man spricht in diesem Zusammenhang davon, daß der Wiegand-Draht »zündet«. Diese Umkehrung der Magnetisierungsrichtung des Kerns erfolgt sehr rasch und geht mit einer entsprechend starken Änderung des magnetischen Kraftflusses pro Zeiteinheit einher (Wiegand-Effekt). Diese Änderung des Kraftflusses kann in einer Induktionswicklung, die auch als »Sensorwicklung« bezeichnet wird, einen ca. 20 μ5 langen und hohen (je nach Windungszahl und Belastungswiderstand der Sensorwicklung bis zu ca. 12 Volt hohen) Spannungsimpuls induzieren (»Wiegand-Impuls«).
Liegt der Wiegand-Draht in einem Magnetfeld, dessen Richtung sich von Zeit zu Zeit umkehrt und welches so stark ist, daß es zuerst (bei der niedrigeren Zündfeldstärke) den Kern und danach (bei höherer Feldstärke) auch den Mantel ummagnetisieren und jeweils bis in die magnetische Sättigung bringen kann, so treten Wiegand-Impulse infolge des Umklappsns der Magnetisierungsrichtung des weichmagnetischen Kerns abwechselnd mit positiver und negativer Polarität auf und man spricht von »symmetrischer Erregung« des Wiegand-Drahtes.

Dazu benötigt man Feldstärken (»Sättigungsfeldstärken«) von ca. —(80 bis 120 A/cm) bis +(80 bis 120 A/ cm). Das Ummagnetisieren des Mantels erfolgt ebenfalls sprunghaft und führt ebenfalls zu einem Impuls in der Sensorwicklung, jedoch ist der Impuls bei übereinstimmender Polarität wesentlich kleiner als der beim voraufgegangenen Umklappen des Kerns induzierte Impuls und wird gewöhnlich nicht ausgewertet.

Wählt man jedoch als äußeres Magnetfeld ein solches, welches nur in der Lage ist, den weichen Kern, nicht aber den harten Mantel in seiner Magnetisierungsrichtung umzukehren, dann treten die hohen Wiegand-Impulse auf und man spricht von asymmetrischer Erregung des Wiegand-Drahtes. Dazu benötigt man in der einen Richtung eine Feldstärke von wenigstens 16 A/cm (für die Rückstellung des Wiegand-Drahtes) und in der umgekehrten Richtung eine Feldstärke von 80 bis 120 A/cm.

Charakteristisch für den Wiegand-Effekt ist, daß die durch ihn erzeugten Impulse in Amplitude und Breite

weitgehend unabhängig sind von der Änderungsgeschwindigkeit des äußeren Magnetfeldes und ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis aufweisen.
Für die Erfindung geeignet sind auch anders aufge-

baute bistabile magnetische Elemente, wenn diese zwei derart magnetisch miteinander gekoppelte Bereiche von unterschiedlicher Härte (Koerzitivkraft) besitzen, daß sich in ihnen in ähnlicher Weise wie in Wiegand-Drähten durch einen induzierten, großen Barkhausen-Sprung ein Umklappen des gesamten weichmagnetischen Bereichs auslösen läßt, welches zur Impulserzeugung ausgenutzt werden kann. So ist zum Beispiel aus der DE-PS 25 14 131 ein bistabiler magnetischer Schaltkern in Gestalt tines Drahtes bekannt, der aus einem hartmagnetischen Kern (z. B. aus Nickel-Kobalt), aus einer darauf abgeschiedenen elektrisch leitenden Zwischenschicht (z. B. aus Kupfer) und aus einer hierauf abgeschiedenen weichmagnetischen Schicht (z. B. aus Nickel-Eisen) besteht. Eine andere Variante verwendet zusätzlich einen Kern aus einem magnetisch nicht leitenden metallischen Innenleiter (z. B. aus Beryllium-Kupfer), auf den dann die hartmagnetische Schicht, darauf die Zwischenschicht und darauf die weichmagnetische Schicht abgeschieden werden. Dieser bekannte bistabile magnetische Schaltkern erzeugt allerdings geringere Spannungsimpuise ais ein Wiegand-Draht.

Ein weiteres drahtförmiges, ebenfalls zweischichtig aufgebautes, bistabiles magnetisches Element ist aus der EP-A2-00 85 140 bekannt. Es ähnelt dem aus der DE-PS 25 14 131 bekannten bistabilen magnetischen Element darin, daß es über einem hartmagnetischen Kern eine weichmagnetische, anders als der Kern zusammengesetzte Schicht aufweist, doch ist diese Schicht — anders als bei dem aus der DE-PS 25 14 131 bekannten bistabilen magnetischen Element — tordiert

Weitere drahtförmige bistabile magnetische Elemente sind durch die DE-OS 28 06 249 und die DE-OS 29 33 337 bekanntgeworden.

Es ist bekannt (Z. »Electronics«, 10. Juli 1975, S. 100—105), daß man mit Hilfe von Wiegand-Drähten Code-Karten zur Verwendung in Zugangskonstroüsystemen und in Identifikationssystemen herstellen kann. Diese Code-Karten besitzen zwei Zellen von zueinander parallelen Wiegand-Drähten, wobei die Codierung bereits während der Herstellung der Karten durch die Art und Weise der räumlichen Anordnung der Wiegand-Drähte erfolgt und damit für alle Zeit unvsränderlich festliegt. Die Anordnung der Wiegand-Drähte bei den bekannten Code-Karten ist so getroffen, daß die Folge der Wiegand-Drähte in einer Zeile an jenen Stellen Lücken aufweist, wo sich in der Parallelzeile Wiegand-Drähte befinden, und umgekehrt. Eine solche Code-Karte wird durch einen Lesekopf magnetisch abgetastet, und zwar beide Zeilen gleichzeitig; durch das magnetische Abtasten wirci ein jeder Wiegand-Draht ummagnetisiert, was in einer im Lesekopf angeordneten elektrischen Wicklung (der Sensorwicklung) zum Auftreten eines Wiegand-Impulses führt. Durch geeigneten Aufbau des Lesekopfes sorgt man dafür, daß die Wiegand-Drähte der einen Zeile Wiegand-Impulse von entgegengesetzter Polarität liefern wie die Wiegand-Drähte der anderen Zeile, so daß einem Wiegand-Draht in der einen Zeile der Wert »0« und einem jeden Wiegand-Draht in der anderen Zeile der Wert »1« zugeordnet werden kann.

Derartige Code-Karten lassen sich als Ausweise in Zugangskontrollsystemen, in Tankautomaten, in Geldausgabeautomaten usw. verwenden; sie können auch dazu verwendet werden, um an irgendwelchen Gegenständen angebracht, deren Herkunft oder Bestimmung maschinenlesbar zu kennzeichnen.

In vielen Fällen besteht uie Forderung nach magnetisch lesbaren Datenträgern, in denen Daten nur für eine begrenzte Zeit gespeichert und welche bei Bedarf mit neuen Daten beschrieben werden können. Bislang verwendet man für solche Zwecke Magnetstreifenkarten, welche einen Magnetbandabschnitt besitzen und deshalb nach den in der Magnetbandaufzeichnungs-und Wiedergabetechnik bekannten Verfahren mit Daten beschrieben werden können, die nach Belieben auch wieder gelöscht und durch neue Daten ersetzt werden können.

Die bekannten Magnetstreifenkarten haben den Nachteil, daß sie sich für den Betrieb unter rauhen industriellen Arbeitsbedingungen nicht besonders gut eignen und daß sie durch magnetische Störfelder verhältnismäßig leicht beeinflußbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches es ermöglicht, Wiegand-Drähte oder sich magnetisch ähnlich verhaltende, bistabile, magnetische Elemente in wiederholt codierbaren Datenträgern zu verwenden, die sich unter rauhen Einsatzbedingungen verwenden lassen. Diese Aufgabe wird gelöst, durch ein Verfahren mit dtn im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren bedient sich einer Folge von BMEs, wobei diese zweckmäßigerweise in regelmäßgen Abständen in oder auf einem Träger, z. B. einer Kunststoffkarte oder einer Klebefolie, befestigt sind. Im Gegensatz zum Stand der Technik bei Wiegand-Drähte verwendenden Code-Karten erfolgt die Codierung der Folge von Wiegand-Drähten gemäß dem vorliegenden Verfahren nicht durch die räumliche Anordnung der BMEs, sondern dadurch, daß die BMEs in der einen oder der anderen Richtung magnetisch gesättigt werden. Bei einem gesättigten BME sind dessen weich- und hartmagnetischer Bereich gleichgerichtet magnetisiert, und die beiden möglichen Zustände der magnetischen Sättigung sollen nachfolgend als nordmagnetisiert bzw. süd-magnetisiert bezeichnet werden. Dem einen Sättigungszustand ordnet man den Wert »0« und dem anderen Sättigungszustand den Wert »1« zu. Das Codieren einer Folge von BMEs (oder anders ausgedrückt: das Schreiben der Information auf einen Datenträger, der eine Folge von BMEs enthält) erfolgt dadurch, daß die BMEs aufeinanderfolgend in der einen oder in der anderen der beiden möglichen Magnetisierungsrichtungen entsprechend einer vorgegebenen Codier-Vorschrift gesättigt werden. Dies geschieht zweckmäßigerweise dadurch, daß man die Folge der BMEs an einem Schreibkopf entlang führt (oder den Schreibkopf an der Folge von BMEs entlang führt) wobei der Schreibkopf einen Elektromagneten enthält, mit dessen Hilfe d'<? vorbei wandernden BMEs einem umkehrbarem Magnetfeld ausgesetzt werden, durch welches sie gemäß der vorgegebnen Codiervorschrift in der einen oder anderen Richtung magnetisch gesättigt werden.

Das Lesen der Information geschieht dadurch, daß man die BMEs aufeinanderfolgend durch ein magnetisches Wechselfeld nindurchführt, dessen Amplitude die Rückstellfeldstärke der BMEs erreicht oder sie nur wenig überschreitet. Die Frequenz des magnetirchen Wechselfeldes ist so hoch zu wählen, das sichergestellt ist, daß ein jedes BME, welches das Wechselfeld durchquert, zwei Halbwellen der magnetischen Feldstärke so ausgesetzt ist, daß es in tier einen Halbwelle magnetisch zurückgestellt wird und in der anderen Halbwelle zündet, d. h. asymmetrisch erregt wird. Als Wechselfeld

wählt man zweckmäßigerweise das Feld einer elektrischen Wicklung, welche mit harmonischem Wechselstrom gespeist wird. Eine solche Wicklung ordnet man in einem Lesekopf an, an welchen die Folge der BMEs vorbeibewegt wird. Zweckmäßigerweise ordnet man die Wicklung auf einem weichrnagnetischen, U-förmigen Kern an, dessen beide Enden den sich vorbeibewegenden BMEs zugewandt sind, so daß das jeweils nächstliegende BME den U-förmigen Kern weitgehend magnetisch kurzschließt. Die magnetische Beeinflussung der benachbarten BMEs durch den U-förmigen Kern ist dann bereits deutlich geringer als bei jenein BME, welches momentan unmittelbar vor den Enden des U-förmigen Kerns liegt. Die Amplitude des magnetischen Wechselfeldes soll vor dem Lesekopf den Wert der Rückstellfeldstärke der BMEs nicht wesentlich überschreiten, damit beim asymmetrischen Erregen des momentan unmittelbar vor dem Lesekopf befindlichen BMEs nicht auch die benachbarten BMEs gleichzeitig asymmetrisch mit erregt werden.

Das Ändern des Magnetisierungszustandes infolge der asymmetrischen Erregung erzeugt in einer elektrischen Wicklung, welche man in dem besagten Lesekopf anordnet, einen elektrischen Spannungsimpuls — den Wiegand-Impuls — dessen Polarität davon abhängt, in welcher Richtung das zündende BME magnetisch gesättigt war. Anhand der Polarität der Wiegand-Impulse unterscheidet man daher, ob das zündende BME r.ordmagnetisiert oder süd-magnetisiert war. Dementsprechend wird der einen Polarität der Wiegand-Impulse der Wert »0« und der anderen Polarität der Wiegand-Impulse der Wert »1« zugeordnet. Das Auslesen der in der Folge von BMEs gespeicherten Information nach dem erfindungsgemäßen Verfahren führt also zu einer Folge von Impulsen, deren Polarität entsprechend der vorgenommenen Codierung der BME-Folge wechselt.

Die elektrische Wicklung im Lesekopf, mit deren Hilfe das magnetische Wechseifeiu zur asymmetrischen Erregung der BMEs erzeugt wird, wird mit Vorteil gleichzeitig als Sensorwicklung verwendet, welche die Wiegand-Impulse empfängt. Die Wiegand-Impulse kann man durch ein Kerbfilter, welches auf die Frequenz des magnetischen Wechselfeldes abgestimmt ist, von dem das magnetische Wechselfeld erregenden Wechselstromabtrennen.

Anders als auf Magnetstreifenkarten kann in einer Folge von BMEs eine digitalisierte Information nur an diskreten Stellen, nämlich dort, wo sich die BMEs befinden, gespeichert werden. Wenn man in eine Folge von BMEs eine Information einspeichern will, muß der dafür verwendete Schreibkopf die einzelnen BMEs, die er entsprechend einer vorgegebenen Codierschrift sättigen soll, erkennen können. Um das Erkennen der BMEs zu ermöglichen, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, die BMEs vor dem Schreibvorgang zunächst magnetisch zu sättigen und dann in einem magnetischen Wechselfeld, dessen Amplitude die Rückstellfeldstärke der BMEs erreicht oder sie nur wenig überschreitet, asymmetrisch zu erregen. Infolgedessen treten in einer in der Nachbarschaft des erregten BMEs liegenden elektrischen Wicklung Wiegand-Impulse auf, die als Erkennungssignal für das jeweilige BME dienen können. Das magnetische Wechselfeld erzeugt man zweckmäßigerweise durch Einspeisen eines Wechselstroms in eine im Schreibkopf liegende elektrische Wicklung, und dieselbe Wicklung verwendet man zweckmäßigerweise auch zum Empfangen des Wiegand-lmpulses. Wurde auf diese Weise ein sich am Schreibkopf vorbei bewegendes BME erkannt, danr kann es vom Schreibkopf entsprechend der vorgegebe nen Codiervorschrift in einer bestimmten Richtung ma gnetisch gesättigt, also entweder norü-magnetisier 5 oder süd-magnetisiert werden. Um dieses zu bewirken verwendet man mit Vorteil den Wiegand-Impuls, ar dessen Auftreten ein BME erkannt wurde, als auslösen des Signal für einen magnetischen Sättigungsimpuls durch welchen das erkannte BME gemäß der vorgege benen Codiervorschrift nord- oder süd-magnetisier wird. Dieser magnetische Sättigungsimpuls wird zweck mäßigerweise durch Einspeisen eines Stromimpulse: mit entsprechender Polarität in dieselbe Wicklung de; Schreibkopfes erzeugt, welche auch zum Erzeugen de: magnetischen Wechselfeldes und zum Empfangen de: Wiegand-Impulses genutzt wird.

Das Verfahren zum Erkennen der BMEs und zun Auslösen der magnetischen Sättigungsimpulse, mit de nen die Information in der Folge der BMEs gespeicher wird, ist mithin sehr ähnlich den Verfahren zum Leset der eingespeicherten Information; der Unterschied be steht lediglich darin, daß die anfängliche Sättigung dei BMEs, die durch Vorbeilauf der BMEs an einem Perma nentmagnet erfolgen kann, in beliebiger Richtung vor ;5 genommen werden kann, und daß die infolge der asym metrischen Erregung auftretenden Wiegand-Impuls« nicht nach ihrer Polarität unterschiedlich werden, son dem lediglich der Zeitpunkt ihres Auftretens registrier wird.

Durch die asymmetrische Erregung der BMEs beirr Lesevorgang wird der weichmagnetische Bereich de; BMEs im Takt des erregenden magnetischen Wechselfeldes periodisch ummagnetisiert; davon bleibt der Ma gnetisierungszustand des hartmagnetischen Bereich; des BMEs nicht unbeeinflußt, vielmehr ist von einei Schwächung des Magnetisierungszustandes des hartmagnetischen Bereiches auszugehen. Infolge diesel Schwächung isi nicht unter alien Umständen gewährleistet, daß die in das einzelne BME eingespeicherte, durch seine Magnetisierungsrichtung gekennzeichnete Information ohne weiteres mehrmals ausgelesen werder kann. Um die in der Folge von BMEs gespeicherte Information im Speicher zu erhalten, wird in Weiterbildung der Erfindung deshalb vorgeschlagen, die beim Lesen auftretenden Wiegand-Impulse zum Auslösen je eines magnetischen Sättigungsimpulses zu verwenden durch welchen das jeweils gelesene BME erneut in derselben Richtung magnetisch gesättigt wird, in welcher es schon vor dem Lesevorgang — entsprechend der vorgenommenen Codierung — gesättigt war. LIm dies zu erreichen, kann man durch den jeweiligen W^:-;gand-Impuls eine Impulsstromquelle triggern, welche daraufhin einen unipolaren Stromimpuls abgibt, dessen Polarität durch die Polarität des triggernden Wiegand-Impulses bestimmt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist gewisse Parallelen zur Magnetbandaufzeichnung auf, unterscheidet sich von diesen jedoch in einer Reihe von wesentlichen Punkten, die es besonders geeignet zur Verwendung in Betriebsdatenerfassungssystemen machen, wo Datenträger, auf denen die Information in einer Folge von BMEs gespeichert ist, die bislang verwendeten Magnetstreifenkarten ersetzen könnten:

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet selbsttaktend, d. h., daß das Taktsignal aus dem Lesekopfsignal gewonnen werden kann und daß deshalb der Datenträger mit weitgehend beliebiger, auch variabler Geschwindigkeit am Lesekopf — und auch am Schreibkopf

— vorüberbewegt werden kann. Insbesondere kann der Datenträger beliebig langsam am Lesekopf und am Schreibkopf entlang bewegt werden ohne daß dadurch die Impulsform der Wiegand-Impulse oder die Zuverlässigkeit der Codierung beeinträchtigt werden. Die obere Grenze der Geschwindigkeit des Datenträgers ergibt sich aus der Breite der Wiegand-Impulse von ca. 20 μβ 'And der sich daraus ergebenden Begrenzung der Frequenz des erregenden magnetischen Wechselfeldes. Die Nutzsignalamplitude und mit ihr der Abstand zu Störsignalen ist bei Verwendung eines mit BMEs arbeitenden Datenträgers um I bis 2 Größenordnungen höher als bei der Verwendung von Magnetstreifenkarten, was die Betriebssicherheit positiv beeinflußt.

Die Koerzitivkraft der BMEs ist um rund eine Größenordnung größer als die eines Magnetstreifens auf einer Magnetstreifenkarte, wodurch sich bei Anwendung der Erfindung eine wesentlich bessere Widerstandsfähigkeit gegen magnetische Störfelder ergibt.

Anders als in der Magnetstreifentechnik ist bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Abnutzung von Lesekopf und Schreibkopf sowie des Datenträgers praktisch vernachlässigbar, da zwischen ihnen kein Kontakt besteht.

Beim Lesen und Schreiben kann der Abstand zwischen dem Lesekopf bzw. dem Schreibkopf und dem Datenträger — im Gegensatz zur Magnetstreifentechnik — einige Millimeter betragen.

Ein mit BMEs ausgerüsteter Datenträger kann — bei Auswahl eines entsprechend temperaturbeständigen Träg?rmaterials — selbst bei Temperaturen zwischen 200 und 300°C noch einwandfrei betrieben werden. Durch die Erfindung wird mithin die Möglichkeit geschaffen, magnetisch codierbare Datenträger sehr zuverlässig unter rauhen Betriebsbedingungen einzusetzen.

Datenträger mit einer Folge von Wiegand-Drähten oder sich ähnlich verhakenden bistabilen magnetischen Elementen kann man bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit besonderem Vorteil in Betriebsdatenerfassungssystemen einsetzen. Zum Beispiel kann man Gegenstände, welche eine Fertigungsstraße durchlaufen, mit einem solchen Datenträger versehen, auf welchem Betriebsdaten gespeichert sind, die an den einzelnen Arbeitsstationen oder vor Weichen in der Fertigungsstraße abgefragt werden und den weiteren Gang der Bearbeitung oder Beförderung des Gegenstandes steuern. Dabei kann die am Beginn der Fertigungsstraße auf dem Datenträger gespeicherte Information während des Durchlaufs durch die Fertigungsstraße erhalten bleiben, sie kann aber auch an der einen oder der anderen Stelle der Fertigungsstraße ganz oder teilweise durch andere Informationen ersetzt werden: Zum Beispiel kann eine vorgenommene Bearbeitung quittiert oder eine neue Adresse eingegeben werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Schreibbzw. Lesekopfes und seine Anordnung relativ zu einem Datenträger;

Fig.2 zeigt eine als Blockschaltbild ausgeführte

Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Schreibkopfes; Fig.3 zeigt eine als Blockschaltbild ausgeführte

Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Lesekopfes;

F i g. 4 zeigt einen abgewandelten Lesekopf und seine Anordnung relativ zu einem Datenträger.

Der in F i g. 1 dargestellte Schreib- bzw. Lesekopf besteht im wesentlichen aus einem U-förmigen, weichmagnetischen Kern 2, welcher mit einer elektrischen Wicklung 3 bewickelt ist. Der Kern 2 und die Wicklung 3 sind zweckmäßigerweise in einem nicht dargestellten Gehäuse angeordnet oder in Kunststoff eingebettet, wobei die Enden des Kerns 2 in der Oberfläche des Kopfes freiliegend angeordnet sind, so daß sie dicht an einen Datenträger 4 herangeführt werden können. Der Datenträger 4 ist im vorliegenden Beispiel ein rechteckiger Träger aus magnetischem Material, insbesondere aus Kunststoff, in welchen eine Folge von zueinander parallelen und in gleichen Abständen angeordneten Wiegand-Drähten 5 eingebettet ist. Zum Schreiben oder Lesen führt man den Datenträger 4 in geringem Abstand am Lesekopf, d. h. an den Enden des U-förmigen Kerns 2 vorüber, wobei die Länge der Wiegand-Drähte 5 und der Abstand der beiden Enden des U-förmigen Kerns 2 so aufeinander abgestimmt sind, daß die F.nden des U-förmigen Kerns 2 beim Vorbeilauf der Wiegand-Drähte 5 ungefähr den Enden der Wiegand-Drähte 5 gegenüberliegen, so daß ein jeder vorbeilaufende Wiegand-Draht 5 den Kern 2 kurzzeitig magnetisch weitgehend kurzschließt.

Bei Ausbildung des Kopfes 1 als Schreibkopf befindet sich — bezogen auf die Bewegungsrichtung des Datenträgers 4 — vor dem weichmagnetischen Kern 2 noch ein Dauermagnet 6, welcher dazu dient, die Wiegand-Drähte 5 magnetisch zu sättigen, bevor sie den weichmagnetischen Kern 2 erreichen.

Die Arbeitsweise des in Fig. 1 dargestellten Kopfes erläutern die Fig. 2 und 3. Die Fig. 2 veranschaulicht die Verwendung des Kopfes 1 als Schreibkopf. In die elektrische Wicklung 3 wird aus einer Stromquelle 7 mit hohem Innenwiderstand ein Wechselstrom eingespeist, insbesondere ein harmonischer Wechselstrom, dessen Amplitude so bemessen ist, daß das magnetische Wechselfeld, welches in der Wicklung 3 erzeugt und durch den weichmagnetischen Kern 2 übertragen wird, vor den Enden des weichmagnetischen Kerns 2 gerade die Rückstellfeldstärke von ca. 16 A/cm für Wiegand-Drähte erreicht oder sie nur wenig überschreitet. Ein Wiegand-Draht 5, welcher zuvor am Dauermagnet 6 vorbeigelaufen ist und dort magnetisch gesättigt wurde, wird daher durch das magnetische Wechselfeld vor dem weichmagnetischen Kern 2 asymmetrisch erregt, d. h. er wird mit Erreichen der Rückstellfeldstärke zunächst rückgestellt und in der nächsten Halbwelle des Wechselfeldes nach Überschreiten der Zündfeldstärke gezündet, wodurch in der Wicklung 3 ein Wiegand-Impuls induziert wird. Die Impulse werden durch ein auf die Frequenz des erregenden Wechselstromes abgestimmtes Kerbfilter 8 vom Erregersignal befreit und einem Komparator 9 zugeführt, der die Aufgabe hat, einen ausreichenden Störsignalabstand zu gewährleisten. Störsignale rühren her vom restlichen vom Filter 8 noch durchgelassenen Erregersignal und von Wiegand-Drähten 5, die jenem Wiegand-Draht, welcher sich momentan unmittelbar vor dem weichmagnetischen Kern 2 befindet, benachbart sind und durch das streuende magnetische Wechselfeld bereits teilv/eise mit erregt werden. Solche Störungen werden durch den Komparator unterdrückt Um das Miterregen von benachbarten Wiegand-Drähten möglichst weitgehend zu vermeiden, soll die Feldstärke des magnetischen Wechselfeldes vor den Enden des weichmagnetischen Kerns 2 die Rückstellfeldstärke, die erreicht werden muß, nicht weiter überschreiten, als für einen störungsfreien Betrieb des

Schreibkopfes nötig ist.

Hat der Schreibkopf 1 einen Wiegand-Draht 5 an dem in der Wicklung 3 induzierten und durch das Filter 8 und den Komparator 9 durchgeiassenen Wiegand-lmpuls erkannt, dann sättigt er eben diesen Wiegand-Draht, indem er einen elektrischen Impuls passender Polarität durch die Wicklung 3 schickt. Zu diesem Zweck ist eine triggerbare Impulsstromquelle 10 vorgesehen, welche unipolare Impulse erzeugt, deren Polarität durch einen Codierer 11 bestimmt wird. Die Triggerung der Impulsstromquelle 10 geschieht durch die Wiegand-lmpulse, die das Filter 8 und den Komparator 9 durchlaufen haben.

Die in Fig. 3 dargestellte Schaltungsanordnung für die Ausbildung des Lesekopfes ist der Schaltungsanordnung in F i g. 2 für den Schreibkopf sehr ähnlich. Es ist wiederum eine Wechselstromquelle 17 mit hohem Innenwiderstand vorgesehen, welche in die Wicklung 3 des Lesekopfes einen Wechselstrom, insbesondere einen harmonischen Wechselstrom einspeist, dessen Amplitude so bemessen ist, daß — ebenso wie bei der Ausbildung des Schreibkopfes — die Feldstärke des magnetischen Wechselfeldes vor den Enden des weichmagnetischen Kerns 2 die Rückstellfeldstärke der Wiegand-Drähte 5 erreicht, aber nicht wesentlich überschreitet. Durch das magnetische Wechselfeld werden die am Lesekopf vorbeilaufenden Wiegand-Drähte asymmetrisch erregt und induzieren in der elektrischen Wicklung 3 einen Wiegand-Impuls, dessen Polarität davon abhängt, ob der Wiegand-Draht nord- oder süd-magnetisiert war. Die Wiegand-Impulse werden durch ein auf die Frequenz des erregenden Wechselstromes abgestimmtes Kerbfilter 18 vom erregenden Wechselstrom getrennt und einem Fenster-Komparator 19 zugeführt, der so eingestellt ist. daß außer den bereits erwähnten Störsignalen auch störende Rückstellimpulse (das sind die Impulse, die bei der magnetischen Rückstellung der Wie^oränd-Drähte entstehen^ unterdrückt werden. Die vom Komparator 19 durchgelassenen Wiegand-Impulse werden einer Erkennungsschaltung 21 zugeführt, welehe die Impulse nach ihrer Polarität unterscheidet und dadurch die im Datenträger 1 gespeicherte Information zurückgewinnt.

Um zu gewährleisten, daß durch den Lesevorgang, der mit einer Schwächung des Magnetisierungszustandes der hartmagnetischen Hülle der Wiegand-Drähte einhergehen kann, die gespeicherte Information erhalten bleibt und ein weiteres Mal gelesen werden kann, enthält die Schaltung wie im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 eine triggerbare Impulsstromquelle 20, welche unipolare Impulse Hefen, mit denen der jeweils gelesene Wiegand-Draht erneut magnetisch gesättigt werden kann. Die Triggerung erfolgt durch einen von der Erkennungsschaltung 21 abgegebenen Impuls, welcher zugleich die Polarität des von der Impulsstromquelle 20 abgegebenen elektrischen Impulses so festlegt, daß der jeweilige Wiegand-Draht in derselben Richtung magnetisch gesättigt wird, in der er vor dem Lesen magnetisch gesättigt war.

Die F i g. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform für den Schreib- bzw. Lesekopf, welcher anstelle eines U-förmigen weichmagnetischen Kerns 2 einen C-förmigen Kern 12 aufweist, durch dessen Luftspalt der Datenträger 4 mit den Wiegand-Drähten 5 beim Schreiben bzw. Lesen hindurchgezogen wird, und zwar so, daß die Wiegand-Drähte mit ihren Enden den Enden des Kerns 2 gegenüberliegen. Durch eine solche Anordnung läßt sich im Vergleich zu der Anordnung in Fig. 1 eine geringere Streuung des magnetischen Wechselfeldes erreichen, die ihrerseits einen geringeren Abstand der Wiegand-Drähte 5 im Datenträger 4, d. h., eine höhere Bit-Dichte ermöglicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betreiben von auf einem Datenträger in einer Folge aufgebrachten Wiegand-Drähten oder sich magnetisch ähnlich verhaltenden drahtförmigen, bistabilen, magnetischen Elementen (BME) als Speicher für digitalisierte Information, dadurch gekennzeichnet, daß die BMEs zum Schreiben der Information aufeinanderfolgend in einer von zwei möglichen Richtungen entsprechend einer vorgegebenen Kodiervorschrift gesättigt werden, und daß die kodierten BMEs zum Lesen der gespeicherten Information aufeinanderfolgend in einem magnetischen Wechselfeld, dessen Amplitude die Rückstellfeldstärke der BMEs erreicht oder sie nur wenig überschreitet, asymmetrisch erregt werden und die Information infolge der unterschiedlichen Polarität der dabei auftretenden Wiegand-Impulse dekodiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erkennen der einzelnen BMEs auf dem Datenträger vor dem Schreibvorgang die BMEs zunächst magnetisch gesättigt und dann in einem magnetischen Wechselfeld, dessen Amplitude die Rückstellfeldstärke der BMEs erreicht oder sie nur wenig überschreitet, asymmetrisch erregt werden, und daß die infolgedessen auftretenden Wiegang-Impulse zum Auslösen je eines magnetischen Sättigungsimpulses verwendet werden, durch weichen das jeweils erkannte BME in der durch die vorgegebene Kodiervorschrift bestimmten Richtung magnetisch gesättigt wJ'd.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zurr, Erhsften der in der Folge von BMEs gespeicherten Information die beim Lesen auftretenden V/iegand-Impulse zum Auslösen je eines magnetischen Sättigungsimpulses verwendet werden, durch welchen das jeweils gelesene BME erneut in derselben Richtung magnetisch gesättigt wird, in welcher es schon vor dem Lesevorgang gesättigt war.

4. Anwendung des Verfahrens nach einem der

vorstehenden Ansprüche in
sungssystemen.

Betriebsdatenerfas-