DE3940345A1

DE3940345A1 - Sensor responsive to varying magnetic field hinges - has only two output mines and provides constant current at working resistance irrespective of control field intensity

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Publication number: DE3940345A1
Application number: DE19893940345
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing Grad Loewel
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1989-12-06
Filing date: 1989-12-06
Publication date: 1991-06-13

Abstract

The sensor responsive to variations in the strength and/or direction of magnetic field lines has only two connecting lines. A voltage (Us) taken from a divider point (5) is amplified in a first amplification stage (10) and fed to a second amplifier stage (18) in the form of a comparator or Schmitt trigger. The second stage's output level depends on the presence or absence of a field and drives a third amplifier stage (24) used as a current regulator. ADVANTAGE - Provides constant current level at working resistance irrespective of control field intensity.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine lediglich zwei Anschlußleitungen aufweisende Schaltung für einen auf eine Veränderung magnetischer Feldlinien ansprechenden Sensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie auf einen Magnetfeldsensor mit einer derartigen Schaltung.The invention relates to only two Circuit having connections for one responsive to a change in magnetic field lines Sensor according to the preamble of claim 1, as well as a magnetic field sensor with such a circuit.

Eine derartige Schaltung ist aud der DE-OS 37 05 403 bekannt. Dort ist der Teilerpunkt des aus magnetfeldabhängigen Widerständen gebildeten Spannungsteilers direkt an der Steuerelektrode einer temperaturstabilisierten steuerbaren Zenerdiode oder an der Basis des in der Steuerstrecke liegenden Transistors, der mit einer Zenerdiode in Reihe liegen muß, angeschlossen. Der Spannungsteiler liegt parallel zur steuerbaren Zenerdiode bzw. der Reihenschaltung aus dem Transistor mit einer nicht steuerbaren Zenerdiode. Hierdurch liegt der Spannungsteiler an einer entsprechend der Änderung eines Steuerfeldes sich ändernden Betriebsspannung. Durch ein entsprechend bemessenes RC-Glied kann ein etwa vorhandener Wechselspannungsanteil vom Spannungsteiler abgeblockt werden. Dies ist jedoch nicht mehr möglich, wenn geringe Feldänderungen in einem langen Zeitabschnitt auftreten oder zur Erkennung des Zustandes, ob ein Feld vorhanden ist oder nicht. Die erwünschte Stromänderung in dem Arbeitswiderstand ist außerdem abhängig von der Betriebsspannung, der Änderung der verwendeten Bauelemente in Abhängigkeit z. B. von der Umgebungstemperatur und der Alterung derselben. Weiterhin ist das erhaltene Signal von der Steuerfeldstärke abhängig, so daß z. B. bei Austausch eines Sensors gegen einen anderen durch Montagetoleranzen unterschiedliche Spannungs- bzw. Stromamplituden erhalten werden.Such a circuit is aud DE-OS 37 05 403 known. There is the dividing point of the Magnetic field-dependent resistors formed Voltage divider directly on the control electrode temperature-stabilized controllable zener diode or the basis of that in the control line Transistor, which are in series with a Zener diode must be connected. The voltage divider is in parallel to the controllable Zener diode or the series connection the transistor with a non-controllable zener diode. As a result, the voltage divider lies on one according to the change of a control field itself changing operating voltage. By a corresponding dimensioned RC element can be an existing one AC voltage blocked by the voltage divider will. However, this is no longer possible if minor Field changes occur over a long period of time or to identify the status of whether a field exists is or not. The desired current change in the Working resistance is also dependent on the Operating voltage, the change in used Components depending on z. B. from the Ambient temperature and its aging. Furthermore, the signal obtained is from the Control field strength dependent, so that, for. B. in exchange one sensor against another Installation tolerances different voltage or Current amplitudes can be obtained.

In Erweiterung dieser bekannten Schaltung kann gemäß der DE-OS 37 10 871 das erhaltene Signal einem Komparator zugeführt werden, der in Abhängigkeit vom Gleichspannungsanteil als Referenzspannung aus dem Wechselspannungsanteil des Signals eine Rechteckkurve bildet. Abgesehen davon, daß die Höhe der Rechteckimpulse nicht definiert ist, sind für diese bekannte Schaltung drei Anschlußleitungen erforderlich.In extension of this known circuit can according to the DE-OS 37 10 871 the signal received a comparator can be supplied depending on the DC voltage component as a reference voltage from the AC component of the signal a rectangular curve forms. Apart from the fact that the amount of Rectangular pulses are not defined for this known circuit three connecting lines required.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, bei einer Schaltung der eingangs genannten Art mit lediglich zwei Anschlußleitungen unabhängig von der Größe des Steuerfeldes und von z. B. temperaturbedingten Änderungen der Werte oder Eigenschaften der verwendeten Bauelemente sowohl für einen Low-Pegel als auch für einen High-Pegel einen jeweils entsprechenden konstanten Stromwert am Arbeitswiderstand zu erhalten. The invention is concerned with the task at a Circuit of the type mentioned with only two Connection lines regardless of the size of the Control panel and from z. B. temperature-related changes the values or properties of the components used for both a low level and a high level a corresponding constant current value on To get working resistance.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen. Hierdurch erhält man in dem anschaltbaren Widerstand zwei den Low- und High-Pegeln entsprechende konstante Strom- bzw. am Widerstand entsprechende konstante Spannungswerte, die als genaue Steuer- oder Regelgrößen einer weiteren Steuer- oder Regeleinrichtung, z. B. eines ABS-Systems zur Schlupfregelung etc. der einzelnen Räder eines Fahrzeugs, zur Verfügung stehen. Diese Größen sind unabhängig von der Herstelltoleranz austauschbarer Sensoren sowie von der Montagetoleranz beim Ersatz eines Sensors sowie eines etwaigen Verschmutzungsgrades zwischen dem Sensor und einem relativ zu diesem bewegbaren, das Steuerfeld verändernden Teil, sowie von Änderungen der verwendeten Bauteile z. B. durch Temperatureinfluß etc.This task is solved by the in the characteristic of the Claim 1 specified measures. This gives you in the connectable resistor two the low and High levels corresponding to constant current or am Resistance corresponding constant voltage values that as exact control or regulation variables of another Control or regulating device, e.g. B. an ABS system for slip control etc. of the individual wheels of a Vehicle. These sizes are interchangeable regardless of manufacturing tolerance Sensors as well as the assembly tolerance when replacing a Sensor and any degree of contamination between the sensor and one relative to it movable part which changes the control field, and of Changes to the components used z. B. by Influence of temperature etc.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:Further advantageous details of the invention are in specified in the subclaims and subsequently based on one illustrated in the drawing Described embodiment. Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltung, Fig. 1 shows a circuit according to the invention,

Fig. 2A und 2B ein Diagramm der Ausgangsspannung des ersten bzw. zweiten Verstärkers in Abhängigkeit von der Zeit, Figs. 2A and 2B is a diagram of the output voltage of the first and second amplifier as a function of time,

Fig. 2C den entsprechenden zeitlichen Verlauf des im Arbeitswiderstand auftretenden Stromes, Fig. 2C shows the corresponding time variation of the current occurring in the load resistor,

Fig. 3 die vorteilhafte Anordnung von zwei einen Spannungsteiler bildenden magnetfeldabhängigen Widerständen und Fig. 3 shows the advantageous arrangement of two magnetic field-dependent resistors forming a voltage divider and

Fig. 4 eine Prinzipskizze einer in einem Gehäuse vorgesehenen Schaltung als Magnetfeldsensor mit nur zwei Anschlußleitungen. Fig. 4 is a schematic diagram of a circuit provided in a housing as a magnetic field sensor with only two connecting lines.

In Fig. 1 ist mit 1 und 2 je eine von lediglich zwei Anschlußleitungen mit den äußeren Anschlußstellen A1 bzw. A2 eines Magnetfeldsensors 3 bezeichnet, der durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist. Dieser enthält einen durch die gestrichelte Linie angedeuteten Spannungsteiler 4 aus zwei magnetfeldabhängigen Widerständen H1 und H2. Es ist auch möglich, den einen durch einen ohmschen Widerstand zu ersetzen, wobei jedoch je nach Anordnung und Verwendung die am Teilerpunkt 5 abgreifbare Sensorspannung U_S unter Umständen nur halb so groß und der Betriebstemperaturbereich eingeschränkt ist.In Fig. 1, 1 and 2 each designate one of only two connecting lines with the outer connection points A 1 and A 2 of a magnetic field sensor 3 , which is indicated by the dash-dotted line. This contains a voltage divider 4, indicated by the dashed line, consisting of two magnetic field-dependent resistors H 1 and H 2 . It is also possible to replace one with an ohmic resistor, but depending on the arrangement and use, the sensor voltage U _{S that} can be tapped at the dividing point 5 may be only half as great and the operating temperature range may be restricted.

Der Spannungsteiler 4 liegt an einer stabilisierten Spannung U_ST eines im Zuge der Anschlußleitung 1 eingeschalteten Spannungsreglers 6.The voltage divider 4 is connected to a stabilized voltage U _{ST of} a voltage regulator 6 switched on in the course of the connecting line 1 .

Parallel zum Spannungsteiler 4 ist ein ohmscher Spannungsteiler 7 aus den Widerständen R1 und R2 an die stabilisierte Spannung U_ST angeschlossen. Beide Spannungsteiler 4 und 7 bilden eine Meßbrücke, an deren Diagonalzweig zwischen dem Teilerpunkt 5 des Spannungsteilers 4 und dem Teilerpunkt 8 des Spannungsteilers 7 eine Differenzspannung U_D abgreifbar ist. Die Widerstandswerte der Meßbrücke sind so gewählt, daß sie bei nicht vorhandenem bzw. den oder die magnetfeldabhängigen Widerstände H1 und/oder H2 nicht beeinflussendem magnetischen Steuerfeld abgeglichen oder nahezu abgeglichen ist, d. h. die Differenzspannung U_D ist Null oder klein gegenüber der bei vorhandenem Steuerfeld auftretenden Differenzspannung U_D. Andererseits sind die Widerstandswerte vorteilhaft derart ausgelegt, daß das Potential der Teilerplunkte 5 und 8 in diesem Zustand der oder etwa der halben stabilisierten Spannung, also ½ U_ST, entspricht. Der Teilerpunkt 8 des ohmschen Spannungsteilers 7 ist über einen Widerstand R3 an den negativen Eingang 9 einer ersten Verstärkerstufe 10 angeschlossen, die durch einen als nicht invertierenden Verstärker geschalteten Operationsverstärker 11 realisiert ist, dessen Betriebsspannung die stabilisierte Spannung U_ST ist. Die Spannung am Teilerpunkt 8 dient also als Referenzspannung.In parallel to the voltage divider 4 , an ohmic voltage divider 7 comprising the resistors R 1 and R 2 is connected to the stabilized voltage U _ST . Both voltage dividers 4 and 7 form a measuring bridge, at the diagonal branch between the dividing point 5 of the voltage divider 4 and the dividing point 8 of the voltage divider 7, a differential voltage U _{D can be} tapped. The resistance values of the measuring bridge are selected so that they are adjusted or almost adjusted if the magnetic control field or the magnetic field-dependent resistors H 1 and / or H 2 does not influence, that is, the differential voltage U _D is zero or small compared to that in the presence Control field occurring differential voltage U _D. On the other hand, the resistance values are advantageously designed such that the potential of the divider points 5 and 8 in this state corresponds to or approximately half the stabilized voltage, ie ½ U _ST . The dividing point 8 of the ohmic voltage divider 7 is connected via a resistor R 3 to the negative input 9 of a first amplifier stage 10 , which is implemented by an operational amplifier 11 connected as a non-inverting amplifier, the operating voltage of which is the stabilized voltage U _ST . The voltage at the dividing point 8 thus serves as the reference voltage.

An den positiven Eingang 12 des Operationsverstärkers 11 ist der Teilerpunkt 5 des Spannungsteilers 4 angeschlossen. Der Ausgang 13 des Operationsverstärkers 11 ist über einen Rückkopplungswiderstand R4 auf den negativen Eingang 9 zurückgekoppelt. Die eine Gegenkopplung bewirkenden Widerstände R3 und R4 bilden einen Spannungsteiler, mit dem der Verstärkungsgrad des Operationsverstärkers 11 eingestellt ist. Am Ausgang 13 des Operationsverstärkers 11 steht die verstärkte Spannung U_S′ als Abbildung der am Teilerpunkt 5 auftretenden Sensorspannung U_S an. Die Sensorspannung U_S ist die zwischen dem Teilerpunkt 5 und dem an dem niedrigeren Potential der stabilisierten Spannung U_ST angeschlossenen Fußpunkt 14 der Spannungsteiler 4 und 7 auftretende Spannung. Die am Fußpunkt 14 vorhandene Spannung wird bei der hier zu schildernden Wirkungsweise als Bezugspotential U_B gewählt.The divider point 5 of the voltage divider 4 is connected to the positive input 12 of the operational amplifier 11 . The output 13 of the operational amplifier 11 is fed back to the negative input 9 via a feedback resistor R 4 . The resistors R 3 and R 4 causing a negative feedback form a voltage divider with which the degree of amplification of the operational amplifier 11 is set. At the output 13 of the operational amplifier 11, the amplified voltage U _S 'is as picture at the sensor voltage occurring at the dividing point 5 U _S. The sensor voltage U _S is the voltage occurring between the dividing point 5 and the base point 14 of the voltage dividers 4 and 7 connected to the lower potential of the stabilized voltage U _ST . The voltage present at the base point 14 is selected as the reference potential U _B in the mode of action to be described here.

Der Ausgang 13 des Operationsverstärkers 11 liegt über einen Widerstand R5 am positiven Eingang 15 eines als Komparator oder Schmitt-Trigger geschalteten, eine zweite Verstärkerstufe 16 bildenden Operationsverstärkers 17. Gleichzeitig liegt der Ausgang 13 über ein RC-Glied, gebildet durch den Widerstand R6 und den Kondensator C1, am Fußpunkt 14, also auf dem Bezugspotential U_B, und der Verbindungspunkt 18 des RC-Gliedes R6, C1 ist an den negativen Eingang 19 des Operationsverstärkers 17 angeschlossen. Durch die Bemessung des RC-Gliedes R6, C1 wird der Wechselspannungsanteil der Ausgangsspannung U_S′ des Ausgangs 13 ausgesiebt, so daß am negativen Eingang 19 des Operationsverstärkers 17 der Gleichspannungsanteil als Referenzspannung anliegt.The output 13 of the operational amplifier 11 is connected via a resistor R 5 to the positive input 15 of an operational amplifier 17 which is connected as a comparator or Schmitt trigger and forms a second amplifier stage 16 . At the same time, the output 13 is via an RC element, formed by the resistor R 6 and the capacitor C 1 , at the base point 14 , that is to say at the reference potential U _B , and the connection point 18 of the RC element R 6 , C 1 is at the negative input 19 of the operational amplifier 17 connected. By dimensioning the RC element R 6 , C 1 , the AC voltage component of the output voltage U _S 'of the output 13 is screened out, so that the DC voltage component is present as a reference voltage at the negative input 19 of the operational amplifier 17 .

Der Ausgang 20 des Operationsverstärkers 17 ist über einen Widerstand R7, der mit dem Widerstand R5 einen Spannungsteiler bildet, auf seinen positiven Eingang 15 rückgekoppelt. Bei höherem Potential am positiven Eingang 15 als am negativen Eingang 19 wird der Ausgang 20 auf High-Pegel, also praktisch auf das hohe Potential der stabilisierten Spannung U_ST aufgesteuert und bei niedrigerem Potential am p-Eingang 15 als am n-Eingang 19 schaltet der Ausgang 20 auf Low-Potential, d. h. praktisch auf das Potential des Fußpunktes 14, also auf Bezugspotential U_B. Der Operationsverstärker 17 ist also als Komparator oder Schmitt-Trigger geschaltet, dessen Hysterese durch den Widerstand R7 eingestellt ist. Diese wird zweckmäßig so eingestellt, daß Störungen, z. B. Magnetfeldänderungen, die nicht relevant sind der zu detektierenden Magnetfeldänderung, nicht zum Kippen des Komparators oder Schmitt-Triggers führen.The output 20 of the operational amplifier 17 is fed back to its positive input 15 via a resistor R 7 , which forms a voltage divider with the resistor R 5 . At a higher potential at the positive input 15 than at the negative input 19 , the output 20 is driven to a high level, that is to say practically to the high potential of the stabilized voltage U _ST , and at a lower potential at the p input 15 than at the n input 19 the switch Output 20 at low potential, ie practically at the potential of the base point 14 , that is to say at the reference potential U _B. The operational amplifier 17 is therefore connected as a comparator or Schmitt trigger, the hysteresis of which is set by the resistor R 7 . This is expediently set so that interference, for. B. magnetic field changes that are not relevant to the detected magnetic field change, do not lead to the tilting of the comparator or Schmitt trigger.

Der Ausgang 20 ist über einen Widerstand R8 am hohen Potential der stabilisierten Spannung U_ST angeschlossen. Bei Verwendung eines Operationsverstärkers 17 mit totem-Pole-Ausgang kann der Widerstand R8 entfallen.The output 20 is connected via a resistor R 8 to the high potential of the stabilized voltage U _ST . When using an operational amplifier 17 with a totem pole output, the resistor R 8 can be omitted.

Zur Weiterverarbeitung der am Ausgang 20 anstehenden High- oder Low-Pegel ist dieser über einen Widerstand R9 mit dem Teilerpunkt 21 eines durch die Widerstände R10 und R12 gebildeten ohmschen Spannungsteilers 22 verbunden, der zwischen dem hohen Potential der stabilisierten Spannung U_ST und der Anschlußleitung 2 angeschlossen ist. Der Teilerpunkt 21 ist mit dem positiven Eingang 23 eines als dritte Verstärkerstufe 24 eingesetzten Operationsverstärkers 25 verbunden. Der Operationsverstärker 25 ist als nicht invertierender Verstärker geschaltet und bildet eine Regelstufe. Sein negativer Eingang 26 liegt am niedrigen Potential der stabilisierten Spannung U_ST, also am Fußpunkt 14, der außerdem über einen Widerstand R11 mit der Anschlußleitung 2 verbunden ist.For further processing of the high or low levels present at the output 20 , the latter is connected via a resistor R 9 to the dividing point 21 of an ohmic voltage divider 22 formed by the resistors R 10 and R 12 , which is between the high potential of the stabilized voltage U _ST and the connecting line 2 is connected. The dividing point 21 is connected to the positive input 23 of an operational amplifier 25 used as a third amplifier stage 24 . The operational amplifier 25 is connected as a non-inverting amplifier and forms a control stage. Its negative input 26 is at the low potential of the stabilized voltage U _ST , ie at the base point 14 , which is also connected to the connecting line 2 via a resistor R 11 .

Der Ausgang 27 ist an eine Steuerelektrode 28 eines steuerbaren Halbleiterelementes, hier die Basis eines Transistors 29, angeschlossen, dessen Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe mit einem Widerstand R13 zwischen die Anschlußleitung 1 und den Fußpunkt 14 geschaltet ist und eine Steuerstrecke bildet.The output 27 is connected to a control electrode 28 of a controllable semiconductor element, here the base of a transistor 29 , the collector-emitter path of which is connected in series with a resistor R 13 between the connecting line 1 and the base point 14 and forms a control path.

Die Anschlußleitung 2 ist über einen extern anschaltbaren Arbeitswiderstand R14 z. B. auf Masse geschaltet. Zwischen Masse und dem Anschlußpunkt A1 der Anschlußleitung 1 ist eine Versorgungsspannung U_V anschließbar, die höher ist als die vom Spannungsregler 6 abgegebene stabilisierte Spannung U_ST. The connecting line 2 is connected via an externally connectable load resistor R 14 z. B. switched to ground. A supply voltage U _V , which is higher than the stabilized voltage U _ST output by the voltage regulator 6 , can be connected between ground and the connection point A 1 of the connection line 1 .

Die beiden magnetfeldabhängigen Widerstände H1 und H2 sind zweckmäßig um eine halbe Zahnkopfbreite ½ Z der Zahnkopfbreite Z eines Zahnrades oder einer Zahnstange gegeneinander versetzt angeordnet, wie anhand der Fig. 3 dargestellt. Der im Bereich einer Kante eines Zahnes 30 vorbeibewegte magnetfeldabhängige Widerstand, hier H2, wird jeweils vom Steuerfeld beeinflußt, was in der Regel eine Abnahme seines Widerstandswertes zur Folge hat. Diese Anordnungen und ihre Funktionsweise sind bekannt.The two magnetic field-dependent resistors H 1 and H 2 are expediently offset from one another by half a tooth tip width ½ Z the tooth tip width Z of a toothed wheel or a toothed rack, as shown in FIG. 3. The magnetic field-dependent resistance, in this case H 2 , moved past in the region of an edge of a tooth 30 is influenced by the control field, which generally results in a decrease in its resistance value. These arrangements and their mode of operation are known.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Magnetfeldsensor 3 mit den zwei Anschlußleitungen 1 und 2 ist die gesamte Schaltung in einem Gehäuse 31 untergebracht.In the magnetic field sensor 3 shown in FIG. 4 with the two connecting lines 1 and 2 , the entire circuit is accommodated in a housing 31 .

Auf der Innenseite einer Außenwand 32, z. B. der Stirnseite eines becherförmigen Gehäuses 31, liegt ein Substrat 33 an, auf dem der oder die magnetfeldabhängigen Widerstände H1, H2 vorgesehen sind. Auf dem Substrat 33 liegt, ggf. unter Einhaltung eines Abstandes mittels einer Distanzscheibe 34, ein Permanentmagnet 35 mit seinem einen Pol auf. Mit 36 ist schematisch ein Träger bezeichnet, der die beschriebene Schaltung mit den zugehörigen Bauelementen trägt und an dem die Anschlußleitungen 1 und 2 angebracht sind. Der Gehäusehohlraum 37 kann mit einer geeigneten Vergußmasse ausgefüllt sein.On the inside of an outer wall 32 , e.g. B. the end face of a cup-shaped housing 31 , there is a substrate 33 on which the or the magnetic field-dependent resistors H 1 , H 2 are provided. A permanent magnet 35 with one pole rests on the substrate 33 , if necessary while maintaining a distance by means of a spacer 34 . 36 schematically denotes a carrier which carries the circuit described with the associated components and on which the connecting lines 1 and 2 are attached. The housing cavity 37 can be filled with a suitable potting compound.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Es ist ein Magnetfeldsensor 3 gem. Fig. 4 mit einer Anordnung der magnetfeldabhängigen Widerstände H1 und H2 und Zuordnung zu einem magnetisierbaren Zahnrad oder einer Zahnstange gem. Fig. 3 vorausgesetzt. Bei nicht vorhandenem Steuerfeld, d. h. ohne Zahnrad oder Zahnstange, oder bei in gleicher Stärke auf beide magnetfeldabhängige Widerstände H1 und H2 einwirkendem Steuerfeld ist die Differenzspannung U_D zwischen den Teilerpunkten 5 und 8 der Spannungsteiler 4 und 7 gleich Null und die Spannung zum Fußpunkt 14 gleich 1/2 U_ST. Wird das Zahnrad oder die Zahnstange bewegt, so wird die Spannung U_S des Teilerpunktes 5 je nach Verkleinerung des Widerstandswertes des einen oder anderen magnetfeldabhängigen Widerstandes H1, H2 größer oder kleiner. Die in der Größenordnung von maximal etwa 2% auftretende Spannungsänderung wird durch den Operationsverstärker 11 verstärkt und tritt an dessen Ausgang als analoges Signal U_S′ auf. Eine mögliche Signalform dieses Signals U_S′ zeigt die Fig. 2A. Dieses Signal liegt am p-Eingang 15 des als Komparator geschalteten Operationsverstärkers 17, wogegen an dessen n-Eingang 19 infolge des RC-Gliedes R6, C1 nur der Gleichspannungsanteil desselben ansteht. Ist die Spannung am p-Eingang 15 größer als am n-Eingang 19, dann schaltet der Ausgang 20 des Operationsverstärkers 17 auf High-Pegel. Ist sie niedriger, so schaltet er auf Low-Pegel. Diese Schaltungsart besitzt eine an sich bekannte Hysterese. Das dem Signal U_S′ entsprechende Ausgangssignal am Ausgang 20 des Operationsverstärkers 17 zeigt die Fig. 2B.The circuit works as follows: It is a magnetic field sensor 3 acc. Fig. 4 with an arrangement of the magnetic field-dependent resistors H 1 and H 2 and assignment to a magnetizable gear or a rack acc. Fig. 3 provided. If there is no control field, i.e. without a gear or rack, or if the control field acts with the same strength on both magnetic field-dependent resistors H 1 and H 2 , the differential voltage U _D between divider points 5 and 8 of voltage divider 4 and 7 is zero and the voltage at the base point 14 equals 1/2 U _ST . If the gearwheel or the toothed rack is moved, the voltage U _{S of} the dividing point 5 becomes larger or smaller depending on the reduction in the resistance value of one or the other magnetic field-dependent resistor H 1 , H 2 . The voltage change occurring in the order of magnitude of at most about 2% is amplified by the operational amplifier 11 and occurs at its output as an analog signal U _S '. A possible signal form of this signal U _S 'is shown in FIG. 2A. This signal is present at the p input 15 of the operational amplifier 17 connected as a comparator, whereas at its n input 19 only the direct voltage component of the same is present due to the RC element R 6 , C 1 . If the voltage at the p input 15 is greater than at the n input 19 , then the output 20 of the operational amplifier 17 switches to high level. If it is lower, it switches to low level. This type of circuit has a hysteresis known per se. The output signal corresponding to the signal U _S 'at the output 20 of the operational amplifier 17 is shown in FIG. 2B.

Für die Beschreibung der Wirkungsweise der Stromregelung in der nachfolgenden Stufe ist der Fußpunkt 14 als Bezugspotential U_B=const betrachtet. Dieses Potential liegt am n-Eingang 26 des Operationsverstärkers 25 als Referenzspannung an.For the description of the mode of operation of the current control in the subsequent stage, the base point 14 is considered as the reference potential U _B = const. This potential is present at the n input 26 of the operational amplifier 25 as a reference voltage.

Schaltet der Ausgang 20 des Operationsverstärkers 17 auf High-Pegel, so wird der p-Eingang 23 des Operationsverstärkers 25 positiver als der n-Eingang 26. If the output 20 of the operational amplifier 17 switches to high level, the p input 23 of the operational amplifier 25 becomes more positive than the n input 26 .

Infolgedessen entsteht an seinem Ausgang 27 ein positives Potential, das den Transistor 29 in Durchlaßrichtung steuert. Dadurch wird der Strom durch den Transistor 29 und die Widerstände R13, R11 und R14 größer und folglich auch der Spannungsabfall an den Widerständen R11 und R14. Hierdurch wird das Potential der Anschlußleitung 2 gegenüber der Bezugsspannung U_B, also gegenüber dem Fußpunkt 14, negativer und damit über den Widerstand R12 das Potential am p-Eingang 23 des Operationsverstärkers 25 nach unten gezogen. Es entsteht ein Regelvorgang, als dessen Ergebnis im Arbeitswiderstand R14 ein dem High-Pegel des Ausgangs 20 des Operationsverstärkers 17 entsprechender konstanter Strom i_H, wie in Fig. 2C dargestellt, entsteht.As a result, a positive potential arises at its output 27 , which controls the transistor 29 in the forward direction. As a result, the current through transistor 29 and resistors R 13 , R 11 and R 14 increases, and consequently the voltage drop across resistors R 11 and R 14 also increases . As a result, the potential of the connecting line 2 with respect to the reference voltage U _B , that is to say with respect to the base point 14 , is more negative and thus the potential at the p input 23 of the operational amplifier 25 is pulled down via the resistor R 12 . A control process arises, the result of which in the load resistor R 14 is a constant current i _H corresponding to the high level of the output 20 of the operational amplifier 17 , as shown in FIG. 2C.

Schaltet jetzt der Ausgang 20 des Operationsverstärkers 17 auf Low-Pegel, dann liegt der p-Eingang 23 des Operationsverstärkers 25 auf niedrigerem Potential als sein n-Eingang 26. Dadurch wird auch der Ausgang 27 negativer und der Transistor 29 wird zugesteuert. Dadurch wird der Strom durch die Widerstände R13, R11 und R14 kleiner und das Potential der Anschlußleitung 2 und damit des p-Eingangs 23 angehoben, bis dieses dem Potential am n-Eingang 26 entspricht. Damit wird im Arbeitswiderstand R14 ein dem L-Pegel des Ausgangs 20 entsprechender niedriger Strom i_L eingeregelt (Fig. 2C). Die Stromregelung erfolgt in beiden Fällen so, daß die Spannung am Widerstand R11 (= Istwert) genau der Spannung am Widerstand R12 (= Sollwert) entspricht. Diese Schaltung gewährleistet, daß die beiden Strompegel i_H und i_L unabhängig vom Zustand der anderen Bauteile, wie z. B. Toleranzen, Temperatur etc. derselben, innerhalb vorgesehener Toleranzen konstant bleiben.If the output 20 of the operational amplifier 17 now switches to low level, then the p input 23 of the operational amplifier 25 is at a lower potential than its n input 26 . This also makes the output 27 more negative and the transistor 29 is activated. As a result, the current through the resistors R 13 , R 11 and R 14 is smaller and the potential of the connecting line 2 and thus of the p input 23 is increased until this corresponds to the potential at the n input 26 . A low current i _L corresponding to the L level of the output 20 is thus regulated in the load resistor R 14 ( FIG. 2C). In both cases, the current is controlled so that the voltage across resistor R 11 (= actual value) corresponds exactly to the voltage across resistor R 12 (= setpoint). This circuit ensures that the two current levels i _H and i _L regardless of the state of the other components, such as. B. tolerances, temperature, etc. remain the same within the intended tolerances.

Claims

1.Only two circuit lines for a sensor that responds to a change in the strength and / or the direction of magnetic field lines with a voltage divider that has at least one magnetic field-dependent resistor, at the dividing point of which a voltage dependent on a control field that influences the magnetic field-dependent resistance is tapped and the control electrode one Transistor is supplied, the collector-emitter path is connected in series with a resistor between the two connecting lines forming a control path, the transistor being controlled by the voltage applied to the control electrode so that when an external load resistor is connected between the one connecting line and the a pole of an operating voltage occurs in this a current change corresponding to the effect of the control field, which is removable as a control or regulating variable, characterized in that the on the divider point ( 5 ) tapped voltage (U _S ) amplified in a first amplifier stage ( 10 ) and fed to a second amplifier stage ( 16 ) connected as a comparator or Schmitt trigger, at the output ( 20 ) of which there is no control field a low or high Level and if there is a control field there is a high or low level that this output ( 20 ) is connected to the input ( 23 ) of a third amplifier stage ( 24 ) connected as a controller, the output ( 27 ) of which is connected to the control electrode ( 28 ) Transistor ( 29 ) is connected, and that from the control path (CC) a feedback to the input ( 23 ) of the third amplifier stage ( 24 ) is provided, which is designed such that when connected load resistor (R 14 ) in this one each Low or high level of the output ( 20 ) of the second amplifier stage ( 16 ) corresponding different current intensity occurs and this is regulated in each case to an constant value (i _H or i _L ).

2. Circuit according to claim 1, characterized in that in the course of a connecting line ( 1 ) a voltage regulator ( 6 ) is switched on and the voltage divider ( 4 ) and the amplifier stages ( 10 , 16 , 24 ) at the stabilized voltage (U _ST ) are connected.

3. Circuit according to claim 1 and 2, characterized in that an operational amplifier ( 25 ) is provided as the third amplifier stage ( 24 ), the output ( 27 ) of which is connected to the control electrode ( 28 ) of the transistor ( 29 ), that between the connecting line ( 2 ), to which the external load resistor (R 14 ) can be connected, and the series circuit comprising the collector-emitter path of the transistor ( 29 ) and the associated resistor (R 13 ) is connected to an ohmic resistor (R 11 ) and the connection point is connected the connection (base 14 ) of the voltage divider ( 4 ) connected to the one pole of the stabilized voltage (U _ST ) and to the negative input ( 26 ) of the operational amplifier ( 25 ), and that to the positive input ( 23 ) of the operational amplifier ( 25 ) via a resistor (R 9 ) the output ( 20 ) of the second amplifier stage ( 16 ) and the divider point ( 21 ) of an ohmic voltage divider (R 10 , R 12 ) ang is connected between the connection connected to the other pole of the stabilized voltage (U _ST ) and the connection line ( 2 ) connectable to the load resistor (R 14 ) and the resistance values of which are selected so that at low level at the output ( 20 ) of the second amplifier stage ( 16 ) and control of the operational amplifier ( 25 ) of the third amplifier stage ( 24 ) which is not yet beginning, the potential at the positive input ( 23 ) of the operational amplifier ( 25 ) is more negative than the potential at its negative input ( 26 ).

4. Circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the voltage divider ( 4 ) with the at least one magnetic field-dependent resistor (H 1 and / or H 2 ) with an on the stabilized voltage (U _ST ) ohmic voltage divider ( 7 ) forms a balanced or almost balanced measuring bridge in the absence of a control field and that the first amplifier stage ( 10 ) is an operational amplifier ( 11 ) connected as a non-inverting amplifier, at the positive input ( 12 ) of which the dividing point ( 5 ) of the voltage divider ( 4 ) is connected to the at least one magnetic field-dependent resistor (H 1 and / or H 2 ) and at its negative input ( 9 ) the divider point ( 8 ) of the ohmic voltage divider ( 7 ) forming the other bridge branch via a resistor (R 3 ) of a negative feedback branch (R 3 , R 4 ) is connected.

5. Circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second amplifier stage ( 16 ) is a comparator connected as an operational amplifier ( 17 ), the two inputs ( 15 , 19 ) via a resistor (R 5 or R 6 ) are connected to the output ( 13 ) of the first amplifier stage ( 10 ) and its negative input ( 19 ) via a capacitor (C 1 ) to the connection (base point 14 ) of the voltage divider ( 4 ) which is at a lower potential with the at least one magnetic field-dependent one Resistor (H 1 and / or H 2 ) is connected, and that the RC element (R 6 , C 1 ) thus formed is dimensioned such that at the negative input ( 19 ) the DC voltage component at the output ( 13 ) of the first amplifier stage ( 10 ) applied voltage (U _S ') is present as a reference voltage.

6. A circuit according to claim 5, characterized in that the hysteresis of the comparator ( 17 ) via a feedback resistor (R 7 ) connected from the output ( 20 ) to the positive input ( 15 ) is set in such a way that interference which does not change the magnetic field to be detected are relevant, do not cause the comparator ( 17 ) to tilt.

7. Magnetic field sensor with a circuit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the entire circuit is provided in a housing ( 31 ) from which only the two connecting lines ( 1 , 2 ) are led out and the one or more magnetic field-dependent resistors ( H 1 and / or H 2 ) is or are arranged on or close behind an outer wall ( 32 ) of the housing ( 31 ).

8. Magnetic field sensor according to claim 7, characterized in that a permanent magnet is provided in a known manner in the housing ( 31 ) behind the or the magnetic field-dependent resistors (H 1 and / or H 2 ).