DE3427582C2 - Verfahren zum Auslösen von Wiegand-Impulsen - Google Patents

Abstract

Das Verfahren zum Auslösen von Wiegand-Impulsen durch zeitlich schwankende Einwirkung eines Permanentmagnetfeldes auf Wiegand-Drähte oder sich magnetisch ähnlich verhaltende bistabile magnetische Elemente (BMEs) kennzeichnet sich dadurch, daß in Fällen, in denen der durch die zeitlich schwankende Einwirkung des Permanentmagnetfeldes auf das BME bewirkte Hub der magnetischen Feldstärke zur Auslösung von Wiegand-Impulsen nicht ausreicht, dem Permanentmagnetfeld ein elektrisch erzeugtes, periodisch schwankendes, zusätzliches Magnetfeld überlagert wird, dessen Wechselfrequenz groß ist gegen die Frequenz, mit welcher die Einwirkung des Permanentmagnetfelds auf das BME schwankt, und dessen Feldstärkehub die Summe aus den Beträgen der Rückstellfeldstärke und der Sättigungsfeldstärke des verwendeten BMEs nicht unterschreitet, wobei die Gleichfeldkomponente (der Offset) des elektrisch erzeugten Magnetfeldes so gewählt wird, daß das resultierende Magnetfeld nur in einem Teilbereich des Hubes des Permanentmagnetfeldes die zur symmetrischen oder asymmetrischen Erregung des BME erforderlichen Werte der Sättigungsfeldstärke und der Rückstellfeldstärke erbringt.

Description

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 eines 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 Spannungsimpulse als ein Wiegand-Draht

Ein weiteres drahtförmiges, ebenfalls zweischichtigaufgebautes, bistabiles Element ist aus der EP-A2-00S5 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 bekannt geworden.

Für einen sicheren Betrieb von BMEs im asymmetrischen Betrieb ist es notwendig, daß das jeweilige BME in jedem Zyklus aufeinanderfolgend mit einer die Rückstellfeldstärke erreichenden Feldstärke zurückstellt und anschließend mit einer die Sättigungsfeldstärke erreichenden Feldstärke gesättigf wird. Für einen sicheren symmetrischen Betrieb von BMEs ist es notwendig, daß das jeweilige BME in jedem Zyklus abwechselnd in der einen und in der anderen Richtung mit einer die Sättigungsfeldstärke erreichenden oder überschreitenden Feldstärke gesättigt wird. Für den asymmetrischen Betrieb von Wiegand-Drähten braucht man deshalb einen minimalen Feldstärkehub von rund 96 A/cm, und für den asymmetrischen Betrieb von Wiegand-Drähten benötigt man einen minimalen Feldstärkehub von ca. 160 A/cm. Für einen zuverlässigen asymmetrischen Betrieb von BMEs ist es weiterhin wünschenswert, daß die Rückstellfeldstärke nicht wesentlich überschritten wird. Im praktischen Einsatz der BMEs läßt sich das nicht immer gewährleisten. Es liegt in solchen Fällen nahe, vom asymmetrischen Betrieb auf den symmetrischen Betrieb auszuweichen, der jedoch den Nachteil einer geringeren Signalamplitude und eines erhöhten minimalen Feldstärkehubes für den Betrieb aufweist.

Die für den asymmetrischen und erst recht für den symmetrischen Betrieb der BMEs benötigten Feldstärkehübe beschränken die Einsatzmöglichkeiten der BMEs, denn die starken Magnete und engen Luftspalte zwischen den Magneten und den BMEs, die man zum gand-Drähte, und das ist für ihren praktischen Einsatz sehr hinderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen durch ein Verfahren, mit welchem es gelingt Wiegand-Drähte oder ähnlich dünne bistabile magnetische Elemente in Magnetfeldern zur Impulsabgabe anzuregen, deren Feldstärkehub den zur symmetrischen oder asymmetrischen Erregung üblicherweise nötigen Wert nicht erreicht

ίο Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein BME, welches sich in einem Permanentmagnetfeld befindet dessen Hub der magnetischen Feldstärke zur Erregung des BMEs nicht ausreicht, einer magnetischen Zusatzerregung unterworfen, welche elektrisch erzeugt wird. Das elektrisch erzeugte, sich periodisch ändernde, zusätzliche Magnetfeld soll mit einer Frequenz schwanken, welche groß ist gegen die Frequenz, mit welcher die Einwirkung des Permanentmagnetfeldes auf das BME schwankt
Setzt man das BME nur der Einwirkung des elektrisch erzeugten Magnetfeldes aus und wählt man die Gleichfeldkomponente des elektrisch erzeugten Magnetfeldes so, daß das elektrisch erzeugte Magnetfeld einerseits die zur Sättigung des BMEs in der einen Richtung nötige Feldstärke und andererseits die zur Zurückstellung des BMEs in der anderen Richtung nötige Feldstärke erbringt, dann werden im Takt des elektrisch erzeugten Magnetfeldes Wiegand-Impulse erzeugt und zwar bei asymmetrischer Erregung einmal in jeder Periode und bei symmetrischer Erregung zweimal in jeder Periode des elektrisch erzeugten Magnetfeldes.

Wird nun .ein solches elektrisch erzeugtes Magnetfeld von einem durch Permanentmagnete erzeugte Magnetfeld überlagert, dann erfährt die Gleichfeldkomponente des elektrisch erzeugten Magnetfeldes (welche im FoI-genden auch als elektromagnetischer Offset des elektrisch erzeugten Magnetfeldes bezeichnet wird) einen Offset-Hub, d. h., die Gleichfeldkomponente des elektrisch erzeugten Magnetfeldes wird durch die Einwirkung des Permanentmagnetfeldes verstärkt oder geschwächt. Je nach der Größe des elektromagnetischen Off sets des elektrisch erzeugten Magnetfeldes und der Größe des vom Permanentmagnetfeld bewirkten Offset-Hubes kann es sein, daß das resultierende Magnetfeld zur Erregung des BMEs nicht mehr in der Lage ist, weil entweder die nötige Sättigungsfeldstärke oder die nötige Rückstellfeldstärke nicht mehr erreicht wird.

Wenn — wie angenommen — die Einwirkung des Permanentmagnetfeldes auf das BME schwankt, dann kann es vorkommen, daß durch die Überlagerung des elektrisch erzeugten Magnetfeldes mit dem Permanentmagnetfeld die Auslösung von Wiegand-lmpulsen nur zeitweise unterbunden wird. Genau solche Verhältnisse werden durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt: In Abhängigkeit vom unteren oder oberen FeIdstärkenwert des Permanentmagnetfeldes am Ort des BMEs wird der elektromagnetische Offset des elek-

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uiiviviivnuvi gviviubiivti i'biuaiail\bliuub uviiuugi, ιαο-sen sich in der Praxis nicht immer realisieren.

Um diesem Nachteil zu begegnen, sind schon bistabile magnetische Elemente unter Verwendung von Drähten aus amorphen Legierungen bekannt geworden (DE-OS 32 26 312), doch haben diese bekannten Elemente den Nachteil, daß sie weitaus dicker sind als Wie-„« „.„g_c„.„ * .. ,,,,- ,r.

einem Teilbereich des Hubes des Permanentmagnetfeldes eine symmetrische oder asymmetrische Erregung des liME möglich wird. Der zeitliche Verlauf des Permanentmagnetfeldes am Ort des BME wird somit gleichsam durch das höher-frequente elektrisch erzeugte Magnetfeld abgetastet, und nur, wenn die magne-

tische Feldstärke des Permanentmagnetfeldes am Ort des BME durch Einstellen des elektromagnetischen Offsets des elektrisch erzeugten Magnetfeldes eine einstellbare Schwelle überschreitet, dann wird bei asymmetrischem Betrieb des BME die Schwelle zwischen der Nicht-Erregung des BME und der im Takt des elektrisch erzeugten Magnetfeldes erfolgenden asymmetrischen Erregung überschritten bzw. wird bei symmetrischem Betrieb des BME die Schwelle zwischen der symmetrischen und der asymmetrischen Erregung des BME überschritten.

Der Übergang von symmetrischer zu asymmetrischer Erregung oder von asymmetrischer Erregung zum völligen Ausbleiben von Wiegand-Impulsen kann als Signal registriert und ausgewertet werden.

Vorzugsweise stellt man die Gleichfeldkomponente des elektrisch erzeugten Magnetfeldes so ein, daß der untere Extremwert der resultierenden Feldstärke am Ort des BME den Betrag der Rückstellfeldstärke erreicht oder ein wenig überschreitet Dies hat zur Folge, daß das BME jedesmal dann asymmetrisch erregt wird, wenn das Permanentmagnetfeld am Ort des BME seinen unteren Extremwert annimmt oder sich diesem Extremwert angenähert hat.

Das zeitliche Schwanken der Einwirkung des Permanentmagnetfeldes auf das BME kann unterschiedliche Ursache haben. Zum Beispiel kann die Ursache darin liegen, daß ein Permanentmagnet dem BME periodisch angenähert wird oder die Beeinflussung des BME durch einen Permanentmagneten durch ein bewegliches ferromagnetisches Blech geschwächt oder verstärkt wird. Zum Beispiel kann ein Permanentmagnet auf einem beweglichen Maschinenteil befestigt sein und sich im Maschinentakt dem BME annähern bzw. von diesem entfernen. Mit Hilfe des BME kann man eine Positionsüberwachung des bewegten Maschinenteils vornehmen, indem man durch Einstellen eines bestimmten elektromagnetischen Offsets beim elektrisch erzeugten Magnetfeld dafür sorgt, daß bei Unterschreiten eines gewissen Abstandes zwischen dem BME und dem bewegten Maschinenteil das BME asymmetrisch erregt wird, wohingegen über Überschreiten der gewählten Abstandsschwelle die Wiegand-Impulse ausbleiben.

Eine andere Anwendungsmöglichkeit besteht darin, ein BME und eine Anordnung von Permanentmagneten ortsfest anzuordnen und die magnetische Kopplung zwischen dem BME und den Permanentmagneten durch ein ferromagnetisches Zahnrad zu beeinflussen, dessen Zähne am BME vorbei bewegt werden.

In jedem Fall erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren, mit großen Luftspalten zwischen den BMEs und den Permanentmagneten zu arbeiten, da das Permanentmagnetfeld nicht den zur Erregung der BMEs erforderlichen Hub erbringen muß.

Das elektrisch erzeugte, periodisch schwankende Magnetfeld wird im Inneren einer elektrischen Wicklung erzeugt, welche zweckmäßigerweise das BME umgibt Vorzugsweise ist es dieselbe Wirkung, welche auch zum Auffangen des Wiegand-Impulses dient

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Zur Illustrierung des Ausführungsbeispieles dienen die vier Figuren.

F i g. 1 zeigt den zeitlichen Verlauf eines periodischen, elektrisch erzeugten Magnetfeldes.

Fig.2 zeigt den zeitlichen Verlauf eines zeitlich schwankenden Permanentmagnetfeldes.

F i g. 3 zeigt den Verlauf des durch Überlagerung der Magnetfelder aus F i g. 1 und F i g. 2 gewonnenen resultierenden Magnetfeldes, und

F i g. 4 zeigt einen Feldstärkeverlauf, welcher sich von dem in F i g. 3 gezeigten Feldverstärkeverlauf nur darin unterscheidet, daß die Gleichfeldkomponente vermindert wurde.

F i g. 1 zeigt einen idealisierten, periodischen Feldstärkeverlauf mit konstanter Frequenz und konstanter Amplitude. Bei dem dargestellten Magnetfeld handelt es sich nicht um ein reines Wechselfeld, vielmehr enthält es

ίο eine konstante Gleichfeldkomponente (eine Offset-Feldstärke), die in Fig. 1 als H_onbezeichnet wurde. Im unteren Scheitelpunkt erreicht die Feldstärke den Wert Hr, der zur magnetischen Rückstellung eines Wiegand-Drahtes ausreicht. Der obere Scheitelpunkt der FeIdstärke liegt oberhalb des Wertes Hs, der ausreicht, um einen Wiegand-Draht magnetisch zu sättigen. Die Feldstärke am unteren Scheitelpunkt ist der Feldstärke am oberen Scheitelpunkt entgegengerichtet. Der vom unteren Scheitelpunkt zum oberen Scheitelpunkt des Magnetfeldes gemessene Hub reicht somit aus, um einen Wiegand-Draht, welcher sich in diesem Magnetfeld befindet, asymmetrisch zu erregen. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, daß man den Wiegand-Draht im Innern einer elektrischen Wicklung anordnet, in welcher das in F i g. 1 dargestellte Magnetfeld erzeugt wird.

F i g. 2 zeigt idealisiert den zeitlichen Verlauf eines zeitlich schwankenden Permanentmagnetfeldes. Die Feldstärke ist in F i g. 2 in denselben relativen Einheiten aufgetragen wie in F i g. 1. Sie schwankt zwischen einem oberen Wert H₀ und einem unteren Wert H₁₁. Der Hub des Permanentmagnetfeldes H₀-H₁₁ ist zu gering, um einen Wiegand-Draht zur Impulsabgabe anregen zu können. Man erkennt ferner, daß das Permanentmagnetfeld in Fig.2 wesentlich langsamer schwankt als das in F i g. 1 dargestellte, elektrisch erzeugte Magnetfeld. Ein Feldstärkeverlauf, wie er in F i g. 2 dargestellt ist, kann an einer Stelle des Raumes z. B. dadurch verwirklicht werden, daß man dieser Stelle einen Permanentmagneten periodisch annähert und von dieser Stel-Ie wieder entfernt und in den Umkehrpunkten den Magneten für eine gewisse Zeitspanne ruhen läßt Bei Maschinen stellt sich häufig die Aufgabe, einen solchen Bewegungsablauf von Maschinenteilen zu überwachen, z. B. festzustellen, wann ein Maschinenteil eine Endlage erreicht Wenn man am bewegten Maschinenteil einen Permanentmagneten anbringt und unbeweglich am Maschinenständer einen mit einem Wiegand-Draht arbeitenden Meßfühler anbringt, sodaß der Permanentmagnet dem Wiegand-Draht durch die Bewegung des Maschinenteils angenähert wird und von ihm wieder entfernt wird, dann kann der Wiegand-Draht einem sich ändernden Magnetfeld, wie es in F i g. 2 dargestellt ist, ausgesetzt sein. Der Hub dieses Magnetfeldes allein reicht jedoch nicht aus, um den Wiegand-Draht zu erregen.

Hier schafft das erfindungsgemäße Verfahren Abhilfe, indem es den Wiegand-Draht zusätzlich zu dem relativ langsam variierenden Magnetfeld gemäß F i g. 2 einem elektrisch erzeugten Magnetfeld aussetzt, welches mit einer Frequenz schwankt, welche groß ist gegen die Frequenz des Permanentmagnetfeldes gemäß F i g. 2.

Fig.3 zeigt die Überlagerung des Permanentmagnetfeldes aus F i g. 2 mit dem elektrisch erzeugten, zusätzlichen Magnetfeld aus F i g. 1. Man sieht, daß das permanentmagnetische Magnetfeld gemäß F i g. 2 eine Amplitudenmodulation des höherfrequenten Magnetfeldes aus F i g. 1 vornimmt Anhand der F i g. 3 erkennt man ferner, daß eine bloße Überlagerung der beiden

Magnetfelder aus Fig. 1 und Fig.2 noch nicht ausreicht, um die Auslösung von Wiegand-Impulsen zu gewährleisten. Bei dem in F i g. 3 dargestellten Feldstärkeverlauf überschreitet die Feldstärke mit ihren oberen Scheitelpunkten zwar die Sättigungsfeldstärke Hs eines Wiegand-Drahtes, sie erreicht jedoch in ihren unteren Scheitelpunkten nicht den Wert der Rückstellfeldstärke Hr. Obwohl der Hub des in F i g. 3 dargetellten resultierenden Magnetfeldes groß genug wäre, um einen Wiegand-Draht asymmetrisch zu erregen, findet eine asymmetrische Erregung doch nicht statt, weil die Rückstellfeldstärke für den Wiegand-Draht nicht erreicht wird. Um die Rückstellfeldstärke wenigstens in jener Phase zu erreichen, in welcher die Feldstärke des Permanentmagnetfeldes den unteren Wert H_u annimmt, muß die Gleichfeldkomponente (der elektromagnetische Offset) des elektrisch erzeugten Magnetfeldes von seinem in F i g. 1 beispielsweise angenommenen Wert H_on ausgehend um eine Differenz ΔΗ_οπ vermindert werden. Diese Differenz /IH_orr'ist in F i g. 3 eingezeichnet.

Vermindert man den elektromagnetischen Offset des elektrisch erzeugten Magnetfeldes in der angegebenen Weise, dann erhält man den in F i g. 4 dargestellten Feldstärkeverlauf. Man sieht, daß in jener Phase, in welcher die Feldstärke des Permanentmagnetfeldes den unteren Wert Hu annimmt, die resultierende Feldstärke gemäß F i g. 4 in ihren unteren Scheitelpunkten die Rückstellfeldstärke Hr erreicht und in ihren oberen Scheitelpunkten die Sättigungsfeldstärke Hs überschreitet. Solange die Feldstärke des Permanentmagnetfeldes auf ihrem unteren Wert H₁₁ verharrt, wird der Wiegand-Draht in dem in Fig.4 dargestellten Magnetfeld asymmetrisch erregt und in einer Sensorwicklung, welche dem Wiegand-Draht zugeordnet ist, ihn vorzugsweise umgibt, wird eine Folge von Impulsen induziert.

Wenn, wie oben beispielsweise angenommen wurde, der in F i g. 2 dargestellte Feldstärkeverlauf die Bewegung eines Maschinenteils wiederspiegelt, dann wird das Verharren des Maschinenteils in seiner einen Endlage folglich durch eine Folge von Wiegand-Impulsen angezeigt. Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß ein solcher Zustand durch ein quasi-statisches Signal, nämlich durch eine Impulsfolge, angezeigt wird. Herkömmliche Arbeitsverfahren, mit denen Wiegand-Drähte ohne die erfindungsgemäße elektromagnetische Zusatzerregung zur Impulsabgabe angeregt werden, würden das Erreichen der Endlage eines Maschinenteils — wie hier beispielsweise angenommen — nur durch einen einzigen Impuls anzeigen. Die erfindungsgemäß auftretende Impulsfolge liefert demgegenüber eine größere Erkennungssicherheit sowie eine Information über die Dauer des überwachten magnetischen Zustandes, die in dem angeführten Beispiel mit der Endlage des bewegten Maschinenteils verknüpft ist Die Impulsfolge kann man in ein statisches Signal umformen, indem man sie z. B. in ein retriggerables Monoflop einspeist, dessen Signalhaltedauer auf die Periode des elektrisch erzeugten Zusatzfeldes abgestimmt ist

Mit Vorteil erzeugt man das zusätzliche Magnetfeld (Fig. 1) durch Einspeisen eines passenden Wechsel-Stroms bzw. pulsierenden Gleichstroms in dieselbe elektrische Wicklung, welche auch zum Auffangen der Wiegand-Impulse dient Um den Wiegand-Impuls nicht zu dämpfen, wird der erregende Wechselstrom für das zusätzliche Magnetfeld zweckmäßigerweise aus einer Stromquelle mit großem Innenwiderstand eingespeist und die auftretenden Wiegand-Impulse trennt man von dsm das zusätzliche Magnetfeld erregenden Wechselstrom beispielsweise durch ein Kerbfilter ab.

In Abwandlung des beschriebenen Ausführungsbeispieles könnte man den elektromagnetischen Offset H_on des elektrisch erzeugten zusätzlichen Magnetfeldes auch so einstellen, daß die Sättigungsfeldstärke Hs nur erreicht wird, solange das Permanentmagnetfeld (F i g. 2) seinen oberen Wert H₀ der Feldstärke annimmt. Dann würde nur in dieser Phase eine Folge von Wiegand-Impulsen auftreten, welche anzeigt, daß die Feldstärke des Permanentmagnetfeldes den Wert H₀ besitzt. Allerdings ist die Sättigungsfeldstärke H_s nicht so scharf definiert wie die Rückstellfeldstärke Hr, sodaß von daher mit gewissen Unsicherheiten zu rechnen ist.

Das dargestellte Beispiel könnte man weiterhin dahingehend abwandeln, daß man den Hub des elektrisch erzeugten zusätzlichen Magnetfeldes so stark vergrößert, daß er eine symmetrische Erregung von Wiegand-Drähten ermöglicht. Der Hub muß dann als wenigstens 2 · Hs betragen. In einem solchen Fall stellt man den Offset der Feldstärke H_o!l z. B. so ein, daß während der Phase, während der das Permanentmagnetfeld die Feldstärke Hu annimmt, in den unteren Scheitelpunkten des resultierenden Magnetfeldes, dessen Verlauf in F i g. 4 dargestellt ist, gerade noch die Sättigungsfeldstärke erreicht wird. Man erhält dann eine Folge von Wiegand-Impulsen, allerdings mit doppelter Frequenz als im Falle von asymmetrischer Erregung. Steigt die Feldstärke des Permanentmagnetfeldes über den Wert H_u an, geht die symmetrische Erregung des Wiegand-Drahtes in eine asymmetrische Erregung über und die Wiegand-Impulse treten dann nur noch mit halber Frequenz auf. Je nach der Größe des Hubes H₀-H₀ des Permanentmagnetfeldes kann es passieren, daß die Feldstärke des Permanentmagnetfeldes soweit ansteigt, daß auch die Rückstellfeldstärke Hr nicht mehr ausreichen wird, sodaß bei einer zweiten Schwelle auch die asymmetrische Erregung ausbleibt

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß es die Möglichkeit eröffnet, durch Veränderung und Messung der Offset-Feldstärke des elektrisch erzeugten zusätzlichen Magnetfeldes die Feldstärke des Permanentmagnetfeldes wenigstens phasenweise abzutasten und zu bestimmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 tung des hartmagnetischen Mantels nach Sättigung des Patentansprüche: Wiegand-Drahtes in einem Magnetfeld mit einer Feld stärke von mindestens 80 A/cm, vorzugsweise mehr als

1. Verfahren zum Auslösen von Wiegand-Impul- 100 A/cm, übereinstimmt, in ein äußeres Magnetfeld, sen durch zeitlich schwankende Einwirkung eines 5 dessen Richtung mit der Richtung der Drahtachse über-Permanentmagnetfeldes auf Wiegand-Drähte oder einstimmt, der Magnetisierungsrichtung des Wiegandsich magnetisch ähnlich verhaltende bistabile ma- Drahtes aber entgegengesetzt ist dann wird bei Obergnetische Elemente (nachfolgend abgekürzt BMEs schreiten einer Feldstärke von ca. 16 A/cm die Magnetibezeichnet), in Fällen, in denen der durch die zeitli- sierungsrichtung des weichen Kerns des Wiegandche schwankende Einwirkung des Permanentma- 10 Drahtes umgekehrt

gnetfeides auf das BME bewirkte Hub der magne- Diese Umkehrung wird auch als »Rückstellung« und

tischen Feldstärke zur Auslösung von Wiegand-Im- die dazu benötigte Feldstärke als »Rückstellfeldstärke« pulsen nicht ausreicht, gekennzeichnet bezeichnet Bei erneuter Richtungsumkehr des äußeren durch die Kombination der nachstehenden Maß- Magnetfeldes kehrt sich die Magnetisierungsrichtung nahmen, daß dem Permanentmagnetfeld ein elek- 15 des Kerns bei Oberschreiten einer kritischen Feldstärke trisch erzeugtes, periodisch schwankendes, zusätzli- des äußeren Magnetfeldes (welche mit einem Wert von ches Magnetfeld überlagert wird, dessen Wechsel- ca. 8 bis 10 A/cm niedriger liegt als die Rückstellfeldfrequenz groß ist gegen die FrequenZv mit welcher stärke und als »Zündfeldstärke« bezeichnet wird) erdit Einwirkung des Permanentmagentfeldes auf das neut um, sodaß der Kern und der Mantel wieder parallel BME schwankt, und dessen Feldstärkehub die Sum- 20 magnetisierbar sind; man spricht in diesem Zusammenme aus den Beträgen der Rückstellfeldstärke und hang davon, daß der Wiegand-Draht »zündet«. Diese der Sättigungsfeldstärke· des verwendeten BMEs Umkehrung der Magnetisierungsrichtung des Kerns ernicht unterschreitet wobei die Gleichfeldkompo- folgt sehr rasch und geht mit einer entsprechend starken nente des elektrisch erzeugten Magnetfeldes so ge- Änderung des magnetischen Kraftflusses pro Zeiteinwählt wird, daß das resultierende Magnetfeld nur in 25 heit einher (Wiegand-Effekt). Diese Änderung des einem Teilbereich des Hubes des Permanentma- Kraftflusses kann in einer Induktionswicklung, die auch gnetfeides die zur symmetrischen oder asymmetri- als »Sensorwicklung« bezeichnet wird, einen ca. 20 μβ sehen Erregung des BME erforderlichen Werte der langen und hohen (je nach Windungszahl und BeIa-Sättigungsfeidstärke und der Rückstellfeldstärke er- stungswiderstand der Sensorwicklung bis zu ca 12 Volt bringt. 30 hohen) Spannungsimpuls induzieren (»Wiegand-Im-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- puls«).

zeichnet, daß die Gleichfeldkomponente des zusatz- Liegt der Wiegand-Draht in einem Magnetfeld, des-

lich elektrisch erzeugten Magnetfeldes so gewählt sen Richtung sich von Zeit zu Zeit umkehrt und welches wird, daß der untere Extremwert der resultierenden so stark ist daß es zuerst (bei der niedrigeren Zündfeld-Feldstärke am Ort des BME den Betrag der Rück- 35 stärke) den Kern und danach (bei höherer Feldstärke) Stellfeldstärke erreicht oder wenig überschreitet auch den Mantel ummagnetisieren und jeweils bis in die

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- magnetische Sättigung bringen kann, so treten Wiekennzeichnet daß zur elektrischen Erzeugung des gand-Impulse infolge des Umklappens der Magnetisieperiodisch schwankenden zusätzlichen Magnetfei- rungsrichtung des weichmagnetischen Kerns abwechdes dieselbe elektrische Wicklung verwendet wird, 40 selnd mit postitiver und negativer Polarität auf und man in welcher auch die Wiegand-Impulse aufgefangen spricht von »symmetrischer Erregung« des Wiegandwerden. Drahtes.

Dazu benötigt man Feldstärken (»Sättigungsfeldstär-

ken«) von ca. — (80 bis 120 A/cm) bis + (80 bis 120 A/

45 cm). Das Ummagnetisieren des Mantels erfolgt ebenfalls sprunghaft und führt ebenfalls zu einem Impuls in

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Ver- der Sensorwicklung, jedoch ist der Impuls bei übereinfahren zum Auslösen von Wiegand-Impulsen durch stimmender Polarität wesentlich kleiner als der beim zeitlich schwankende Einwirkung eines Permanentma- voraufgegangenen Umklappen des Kerns induzierte gentfeldes auf Wiegand-Drähte oder sich magnetisch 50 Impuls und wird gewöhnlich nicht ausgewertet
ähnlich verhaltende bistabile magnetische Elemente, Wählt man jedoch als äußeres Magnetfeld ein solches,

welche nachfolgend abgekürzt als BMEs bezeichnet welches nur in der Lage ist, den weichen Kern, nicht werden. aber den harten Mantel in seiner Magnetisierungsrich-

Wiegand-Drähte sind in ihrer Zusammensetzung ho- tung umzukehren, dann treten die hohen Wiegand-Immogene, ferromagnetische, tordierte Drähte (z. B. aus 55 pulse nur mit gleichbleibender Polarität auf und man einer Legierung von Eisen und Nickel, vorzugsweise spricht von asymmetrischer Erregung des Wiegand-48% Eisen und Kobalt, oder aus einer Legierung von Drahtes. Dazu benötigt man in der einen Richtung eine Eisen mit Kobalt und Nickel, oder aus einer Legierung Feldstärke von wenigstens 16 A/cm (für die Rückstelvon Kobalt mit Eisen und Vanadium, vorzugsweise 52% lung des Wiegand-Drahtes) und in der umgekehrten Kobalt, 38% Eisen und 10% Vanadium), die infolge ei- 60 Richtung eine Feldstärke von 80 bis 120 A/cm,
ner besonderen mechanischen und thermischen Be- Charakteristisch für den Wiegand-Effekt ist, daß die

handlung einen weichmagnetischen Kern und einen durch ihn erzeugten Impulse in Amplitude und Breite hartmagnetischen Mantel besitzen, d. h. der Mantel be- weitgehend unabhängig sind von der Änderungsgesitzt eine höhere Koerzitivkraft als der Kern. Wiegand- schwindigkeit des äußeren Magnetfeldes und ein hohes Drähte haben typisch eine Länge von 10 bis 50 mm, 65 Signal-zu-Rausch-Verhältnis aufweisen,
vorzugsweise von 15 bis 30 mm. Bringt man einen Wie- Für die Erfindung geeignet sind auch anders aufge-

gand-Draht, bei dem die Magnetisierungsrichtung des baute bistabile magnetische Elemente, wenn diese zwei weichmagnetischen Kerns mit der Magnetisierungsrich- derart magnetisch miteinander gekoppelte Bereiche