DE69820954T2 - Verfahren und Gerät zum Erzeugen eines Impulssignals - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Impulssignals.
  • Im Bereich automatische Steuerung oder elektrische und elektronische Geräte muss als Reaktion auf die Position oder Geschwindigkeit eines sich bewegenden Objekts ein Impulssignal erzeugt werden. Ein elektromagnetischer Aufnehmer ist ein Beispiel für solche Impulsgeneratoren. Dieser elektromagnetische Aufnehmer umfasst einen Magnetkörper, einen Magnet und eine elektrische Spule. Der Magnetfluss variiert mit der Bewegung des zu erfassenden Objektes, so dass durch die elektromagnetische Induktion in der elektrischen Spule eine Spannung entsteht. Die Spannung wird als Impulssignal verwendet.
  • Der elektromagnetische Aufnehmer ist jedoch im folgenden Bereich ungeeignet. Das heißt, wenn sich das zu erfassende Objekt sehr langsam bewegt, dann ist die erzeugte Spannung so niedrig wie der Rauschpegel. Wenn ein Verstärker verwendet wird, dann wird auch das Rauschen verstärkt, so dass ein Filter verwendet werden muss, um das Rauschen vor der Verstärkung zu beseitigen. Umgekehrt, wenn sich das Objekt sehr schnell bewegt, dann überschreitet die resultierende Spannung die Durchschlagspannung des Verstärkers, so dass ein Begrenzer erforderlich ist. Bei niedrigen Geschwindigkeiten wird ein Zusatzring an dem zu erfassenden Objekt angebracht, um den Durchmesser und somit die Umfangsgeschwindigkeit zu erhöhen. Dieses Verfahren erhöht jedoch die Anzahl der Teile und die Größe des Gerätes. Außerdem variiert das Timing von Anstieg oder Abfall der Spannung mit der Bewegungsgeschwindigkeit des zu erfassenden Objektes, was einen komplizierten Prozessor erfordert, um eine genaue Timing-Erkennung zu erzielen. Darüber hinaus variiert die Wellenform der Spannung mit der Form des zu erfassenden Objektes.
  • Ein weiteres Beispiel ist ein Hall-Effekt-Sensor, der als Positions-, Winkel- oder Geschwindigkeitssensor verwendet wird. Die japanische Patentanmeldung Kokai Nr. 2-284082 offenbart einen Hall-Effekt-Sensor. Dieser Hall-Effekt-Sensor umfasst ein Hall-Element und einen Magnet zum Ändern des Magnetflusses zum Hall-Element als Reaktion auf eine Bewegung des zu erfassenden Objektes, um ein elektrisches Signal von dem Hall-Element zu erzeugen. Dieser Sensortyp benötigt jedoch eine Leistungsquelle, um das Hall-Element zu erregen. Das elektrische Ausgangssignal ist eine Sinuswelle und kann kein scharfes Impulssignal erzeugen. Wenn sich das zu erfassende Objekt mit niedriger Geschwindigkeit bewegt, dann ist der Anstieg einer Ausgangsspannung so niedrig, dass die Wellenform abgeschnitten wird. Wie bei dem obigen elektromagnetischen Aufnehmer, neigt es zu einem externen Magnetfeld und zu Rauschen und leidet an Wärmedrift, so dass ein komplizierter Prozessor benötigt wird, um ein genaues Erfassungssignal zu erzeugen.
  • Die japanische Patentanmeldung Kokai Nr. 54-161257 offenbart noch einen weiteren Impulssignalgeneratortyp. Dieser Impulssignalgenerator umfasst ein für Magnetismus empfindliches Element aus einem ferromagnetischen Material, das relativ weiche und harte Abschnitte von magnetischer Anisotropie, eine erste Magnetfeldquelle zum Magnetisieren des für Magnetismus empfindlichen Elementes in einer positiven Richtung, eine zweite Magnetfeldquelle zum Magnetisieren des weichen Abschnitts des für Magnetismus empfindlichen Elementes in einer negativen Richtung, eine Erfassungsspule in der Nähe des für Magnetismus empfindlichen Elementes und einen beweglichen Körper zum Unterbrechen der Magnetisierung des für Magnetismus empfindlichen Elementes durch die erste Magnetfeldquelle hat, so dass durch die Bewegung des beweglichen Körpers eine Impulsspannung in der Erfassungsspule erzeugt wird.
  • Dieser Impulssignalgenerator ist vom stromlosen Typ, erzeugt eine konstante Impulsspannung selbst dann, wenn sich das bewegliche Objekt sehr langsam bewegt und ist beständig gegenüber einem externen Magnetfeld, so dass einige der Probleme des elektromagnetischen Aufnehmers und des Hall-Effekt-Sensors gelöst werden.
  • Dieser Impulssignalgenerator hat jedoch die folgenden Probleme und ist weit von einer praktischen Nutzbarkeit entfernt. Zunächst braucht er einen beweglichen Körper mit einem Schlitz. Dieser bewegliche Körper kann nicht kleiner gemacht werden als der Magnet, z. B. die erste und zweite Magnetfeldquelle, und das für Magnetismus empfindliche Element. Da die Schlitze in radialen Richtungen in dem beweglichen Körper vorgesehen sind, muss ein beweglicher Körper mit einem großen Durchmesser vorgesehen werden, um die Auflösung zu verbessern. Außerdem müssen der bewegliche Körper, der Magnet und das für Magnetismus empfindliche Element parallel zueinander sein. Der Magnet ist anfällig dafür, durch ein externes Magnetfeld oder Metall instabil im Betrieb zu werden. Er kann den elektromagnetischen Aufnehmer oder den Hall-Effekt-Sensor je nach der räumlichen Beziehung mit dem zu erfassenden Objekt nicht ersetzen. So kann er beispielsweise nicht so angeordnet werden, dass er direkt die Zähne eines Zahnrads erfasst.
  • Die FR 2,530,036 offenbart einen Impulssignalgenerator, der Folgendes umfasst: ein zu einem großen Barkhausen-Sprung fähiges magnetisches Element; einen Detektor in der Nähe des genannten magnetischen Elementes; ein Magnetfelderzeugungsmittel in der Nähe des genannten magnetischen Elementes, das die Aufgabe hat, ein Vorspannungsmagnetfeld zu erzeugen, um eine vorbestimmte Magnetisierung des genannten magnetischen Elementes zu bewirken; und ein Magnetkreisbildungsmittel in der Nähe des genannten magnetischen Elementes, das die Aufgabe hat, ein Hauptmagnetfeld auf dem genannten magnetischen Element zu erzeugen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Impulssignalgenerator bereitgestellt, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das genannte Magnetkreisbildungsmittel Folgendes umfasst: einen Magnet und ein magnetisches Element aus einem magnetischen Material, das an einem Ende des genannten Magneten befestigt und so gebogen ist, dass es parallel zu dem genannten Magnet verläuft, und das einen magnetischen Kreis über ein zu erfassendes Objektes bildet, so dass das genannte Hauptmagnetfeld durch eine Änderung der Reluktanz eines Magnetpfades als Reaktion auf eine Bewegung in der Nähe des genannten Objekts geändert wird, wodurch ein großer Barkhausen-Sprung in dem genannten magnetischen Element bewirkt wird.
  • Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
  • 1 ein schematisches Diagramm, das einen Impulssignalgenerator gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung zeigt;
  • 2 einen Graph, der die Wellenform einer von dem impulssignalgenerator erzeugten Impulsspannung zeigt;
  • 3 einen Graph, der einen Vergleich zwischen der Impulsspannung der Erfindung und der Impulsspannung des elektromagnetischen Aufnehmers zeigt;
  • 4 ein schematisches Diagramm, das einen Impulssignalgenerator gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zeigt;
  • 5 ein schematisches Diagramm, das eine Anwendung des Impulssignalgenerators von 1 zeigt;
  • 6 ein schematisches Diagramm, das eine weitere Anwendung des Impulssignalgenerators von 1 zeigt;
  • 7 ein schematisches Diagramm, das eine weitere Anwendung des Impulssignalgenerators von 1 zeigt; und
  • 8 ein schematisches Diagramm, das einen Impulssignalgenerator gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zeigt.
  • Bevor Ausgestaltungen beschrieben werden, wird das „zu einem großen Barkhausen-Sprung fähige magnetische Element" beschrieben. Zunächst werden Aufbau und Funktion eines Verbundmagnetelementes des Drahttyps beschrieben. Wenn ein ferromagnetischer Körper zu einem Draht gezogen wird, dann hat der Draht je nach der Legierungszusammensetzung charakteristische Magneteigenschaften. Wenn der ferromagnetische Draht verdreht wird, dann haben die periphere und die zentrale Region aufgrund unterschiedlicher Verdrehgrade unterschiedliche Magneteigenschaften. Dann wird der Draht behandelt, so dass ein ferromagnetischer Draht entsteht, der die Magneteigenschaften behält. Die Magnetrichtung der Umfangsregion wird durch ein schwaches Magnetfeld geändert, während die Magnetrichtung der mittleren Region durch ein Magnetfeld geändert wird, das stärker ist als das Magnetfeld für die Umfangsregion. Das heißt, der Verbundmagnetkörper hat zwei Arten von Magnetregionen: eine, die sich leicht magnetisieren lässt, und eine andere, die sich schwer magnetisieren lässt. Dieser Verbundmagnetdraht ist einachsig anisotrop. Die periphere und mittlere Region werden häufig jeweils als „weiche" und „harte" Schicht bezeichnet, und der Verbundmagnetdraht wird als „Verbundmagnetelement des Drahttyps" bezeichnet.
  • Die Magnetrichtungen der harten und weichen Schicht werden anfänglich nicht ermittelt. Wenn ein externes Feld, das stark genug ist, um die Magnetrichtung der harten Schicht umzukehren, in axialer Richtung an den Verbundmagnetdraht angelegt wird, dann werden sowohl die weiche als auch die harte Schicht in derselben Magnetrichtung magnetisiert. Dann wird ein externes Magnetfeld, das stark genug ist, um nur die weiche Schicht zu magnetisieren, in der der vorherigen Richtung entgegengesetzten Richtung angelegt. Demzufolge werden die weiche und die harte Schicht in entgegengesetzten Richtungen magnetisiert. Da das Element einachsig anisotrop ist, bleibt, wenn das externe Feld weggenommen wird, die Magnetrichtung der weichen Schicht unter dem Einfluss der harten Schicht stabil. Dieses externe Magnetfeld wird als „Set Magnetic Field" bezeichnet. Dann wird ein externes Feld mit der entgegengesetzten Richtung zum Verstärken des Magnetfeldes angelegt. Wenn das externe Magnetfeld die kritische Stärke überschreitet, dann wird die Magnetrichtung der weichen Schicht abrupt umgekehrt. Dieses Magnetfeld wird „Critical Magnetic Field" genannt. Das Umkehrphänomen tritt sofort auf, wenn sich die Magnetwand der weichen Schicht lawinenartig bewegt. Demzufolge sind die Magnetrichtungen der weichen und harten Schicht dieselben wie im ursprünglichen Zustand. Dieses externe Magnetfeld ist stärker als das kritische Magnetfeld und wird als „Reset Magnetic Field" bezeichnet. Dieses Lawinenphänomen wird „großer Barkhausen-Sprung" genannt. Die Geschwindigkeit der Magnetumkehr ist nur vom großen Barkhausen-Sprung abhängig und ist für das externe Magnetfeld irrelevant.
  • Neben dem Draht-Magnetelement kann auch eine Reihe verschiedener anderer Magnetelemente für die Erfindung verwendet werden, die dieselben Eigenschaften haben. Auch ein Magnetelement, das keine Verbundschichten wie z. B. eine harte und eine weiche Schicht hat, kann einen großen Barkhausen-Sprung bewirken. So wird z. B. eine Dünnfilm-Herstellungstechnik wie die, die in der japanischen Patentanmeldung Kokai Nr. 4-218905 zum Einsatz kommt, zum Bilden eines Dünnfilm-Magnetkörpers angewendet. Die Magnetelemente können dicke Folien oder Platten sein. Somit beinhalten die „zu einem großen Barkhausen-Sprung fähigen Magnetelemente" alle Magnetelemente, die die obigen Charakteristiken aufweisen.
  • Nachfolgend wird eine Ausgestaltung der Erfindung beschrieben. In 1 umfasst ein Impulssignalgenerator ein Draht-Magnetelement 1, eine Erfassungsspule 2, die um das Verbundmagnetelement 1 gewickelt ist, einen stabähnlichen Vorspannungspermanentmagnet 3, der in der Nähe des Magnetelementes 1 angeordnet ist, um ein Vorspannungsmagnetfeld zu erzeugen, das in einer vorbestimmten Richtung die weiche Schicht des Magnetelementes 1 magnetisieren kann, und ein Magnetkreisbildungselement 4, das in der Nähe des Magnetelementes 1 in einer stabilen Beziehung zum Magnetelement 1 angeordnet ist.
  • Das Magnetkreisbildungselement 4 besteht aus einem stabähnlichen Permanentmagnet (Hauptmagnet) 41, dessen Pole denen des Permanentmagnets 3 entgegengesetzt sind und der ein Magnetelement 42 aus einem Magnetmaterial aufweist, das an einem Ende des Permanentmagnets 41 angebracht und parallel zum Permanentmagnet 41 gebogen ist. Das andere Ende 41A des Permanentmagnets 41 und ein freies Ende des Magnetelementes 42 erzeugen einen Magnetpfad 4A dazwischen, dessen Magetwiderstand (Reluktanz) von dem zu erfassenden Körper 10 geändert wird.
  • Nachfolgend wird der Betrieb des Impulssignalgenerators beschrieben. Der zu erfassende Körper 10 ist beispielsweise ein Zahn eines Zahnrads. Wenn der Zahnradzahn 10 in der Nähe des Magnetpfades 4A zwischen den Enden 41A und 42A der Permanentmagnete 41 und 42 ist, dann ist das Magnetfeld des Permanentmagnets 3 in Bezug auf das Magnetelement 1 dominant und magnetisiert nur die weiche Schicht des Magnetelementes 1 in der der harten Schicht entgegengesetzten Richtung. Wenn der Zahnradzahn 10 nicht in der Nähe des Magnetpfades 4A ist, dann ist das Magnetfeld des Permanentmagnets 41 in Bezug auf das Magnetelement 1 dominant, so dass das an das Magnetelement 1 angelegte Magnetfeld umgekehrt ist, um die Magnetrichtungen der harten und weichen Schicht des Magnetelementes 1 auszurichten.
  • So wird der Magnetfluss vom Permanentmagnet 41 auf den Erfassungsbereich oder den Magnetpfad 4A konzentriert. Demzufolge ändert sich, wenn der Zahnradzahn 10 zum Erfassungsbereich 4A kommt, das Magnetfeld (Hauptfeld) des Permanentmagnets 41 auf dem Magnetelement 1. Das heißt, der Zahnradzahn 10 reduziert den Magnetwiderstand (die Reluktanz) des Magnetpfades 4A so, dass der Magnetfluss vom Permanentmagnet 41 auf den Magnetpfad 4A konzentriert wird. Demzufolge ist das externe Feld des Permanentmagnets 41 auf dem Magnetelement 1 schwächer als zuvor. Infolgedessen ist das Magnetfeld des Permanentmagnets 3 dominant, so dass die weiche Schicht des Magnetelementes 1 in der Richtung magnetisiert wird, die der der harten Schicht entgegengesetzt ist, so dass der Set-Zustand hergestellt wird. Wenn sich der Zahnradzahn 10 vom Erfassungsbereich 4A weg bewegt, wird der Magnetwiderstand (Reluktanz) des Magnetpfades 4A hoch, so dass der Magnetfluss vom Permanentmagnet 41 nicht auf den Magnetpfad 4A konzentriert wird. Demzufolge wird das externe Feld des Permanentmagnets 41 auf dem Magnetelement 1 hoch, so dass das Magnetfeld umgekehrt wird. Aus diesem Grund wird das Magnetfeld in derselben Richtung angelegt wie bei der harten Schicht.
  • Wenn es die kritische Stärke überschreitet, dann kommt es zum großen Barkhausen-Sprung. Da sich das Magnetfeld der weichen Schicht mit sehr hoher Geschwindigkeit ändert, wird eine Impulsspannung durch die elektromagnetische Induktion in der Erfassungsspule 2 erzeugt. Die Wellenform der Impulsspannung ist in 2 dargestellt. Das Magnetkreisbildungselement 4 wandelt die Änderung der Zahnraddrehzahl in die Änderung des Magnetzustands des Magnetelementes 1 durch den Permanentmagnet 41.
  • Die Änderung des Magnetzustands durch den großen Barkhausen-Sprung im Magnetelement 1 wird von der Erfassungsspule 2 als Impulsspannung durch die elektromagnetische Induktion erfasst. Die Anwesenheit oder Abwesenheit des Zahnradzahns bewirkt den großen Barkhausen-Sprung im Magnetelement 1 und erzeugt ein Impulssignal. So kann das Objekt selbst dann erfasst werden, wenn es sich langsam bewegt. Diese Impulsspannung hält eine konstante Spannungs- und Phasenbeziehung aufrecht. Ein Vergleich zwischen der erfindungsgemäßen Impulsspannung und der Impulsspannung des konventionellen elektromagnetischen Aufnehmers ist in 3 dargestellt. Die Amplitude der Impulsspannung durch den konventionellen elektromagnetischen Aufnehmer variiert mit der Geschwindigkeit des zu erfassenden Objekts. Wenn sich das Objekt sehr langsam bewegt, dann kann die Impulsspannung unter dem Rauschpegel liegen, während die Amplitude der Impulsspannung gemäß der Erfindung unabhängig von der Geschwindigkeit des zu erfassenden Objektes auf einem vorbestimmten Pegel bleibt.
  • Gemäß der Erfindung kann durch Einstellen der Größe des Erfassungsbereiches 4A des Magnetkreisbildungselementes 4 eine sehr hohe Auflösung erzielt werden. So kann beispielsweise durch Anpassen der Distanz zwischen den Enden 41A und 42A des Permanentmagnets 41 und des Magnetelementes 42 an Größe und Teilung des Zahnradzahns 10 die Auflösung erhöht werden.
  • Wenn das zu erfassende Objekt aus einem Magnetmaterial besteht, z. B. einem Permanentmagnet oder einem, das magnetisiert werden kann, dann muss ein separater beweglicher Körper bereitgestellt werden.
  • 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Ein Impulssignalgenerator ist mit dem von 1 identisch, mit Ausnahme des Magnetkreisbildungselementes. Ein Magnetkreisbildungselement 5 besteht aus einem C-förmigen Permanentmagnet. Der N-Pol 51 des Permanentmagnets 5 ist in der Nähe des Magnetelementes 1 vorgesehen, und der Erfassungsbereich ist ein Magnetpfad 5A zwischen den Endabschnitten 52 und 51 des S- und des N-Pols.
  • Der Betrieb des Impulssignalgenerators von 4 ist derselbe wie der von 1, und auf eine Beschreibung wird verzichtet.
  • Es werden die Einsatzmöglichkeiten des Impulssignalgenerators mit Bezug auf 57 beschrieben. In 5 wird der Impulssignalgenerator von 1 zum Erfassen der Zähne 12 einer Zahnstange 11 verwendet, die aus einem magnetischen Material gefertigt ist und sich gerade in der Richtung eines Pfeils bewegt. Jedes Mal, wenn der Zahn 12 den Erfassungsbereich 4A des Impulssignalgenerators passiert, wird eine Impulsspannung in der Erfassungsspule 2 erzeugt. Durch Verarbeiten des Impulssignals können Geschwindigkeit und Position der Zahnstange 11 bestimmt werden.
  • In 6 wird der Impulssignalgenerator zum Erfassen der Zähne 14 eines Zahnrades 13 verwendet, das aus einem Magnetmaterial hergestellt ist und sich in der Richtung eines Pfeils dreht. Jedes Mal, wenn die Seitenfläche eines Zahns 14 den Erfassungsbereich 4A des Impulssignalgenerators passiert, wird eine Impulsspannung in der Erfassungsspule 2 erzeugt. Durch Verarbeiten des Impulssignals können Drehzahl und Position des Zahnrades 13 ermittelt werden.
  • In 7 wird der Impulssignalgenerator zum Erfassen der Zähne 14 eines Zahnrades 13 verwendet, das aus einem Magnetmaterial hergestellt ist und sich in der Richtung eines Pfeils dreht. Jedes Mal, wenn der Zahn 14 den Erfassungsbereich 4A passiert, wird eine Impulsspannung in der Erfassungsspule 2 erzeugt. Durch Verarbeiten des Impulssignals können Drehzahl und Position des Zahnrads 13 ermittelt werden.
  • In den obigen Beispielen wird das Draht-Magnetelement 1 verwendet, aber es kann, wie oben beschrieben, eine Reihe verschiedener anderer Magnetelemente wie z. B. Dünnfilm, Dickfilm oder Magnetplatte verwendet werden. In diesen Fällen kann die Erfassungsspule 2 als flache Spule hergestellt werden. Das Magnetelement kann ein Einzelschicht-Magnetelement sein.
  • 8 zeigt eine dritte Ausgestaltung eines Impulssignalgenerators. Der Impulssignalgenerator ist mit dem von 1 identisch, mit Ausnahme des Magnetkreisbildungselementes 6. Das Magnetkeisbildungselement 6 besteht aus einem Permanentmagnet 61, einem ersten Magnetstück 62, das zwischen einem Magnetpol des Permanentmagnets 61 und einem Ende des Magnetelementes 1 vorgesehen ist, einem zweiten Magnetstück 63, das zwischen dem anderen Ende des Magnetelementes 1 und dem Erfassungsbereich vorgesehen ist, wo es dem zu erfassenden Objekt 10 zugewandt ist, und einem dritten Magnetstück 64, das zwischen dem anderen Magnetpol des Permanentmagnets 61 und dem Erfassungsbereich vorgesehen ist, wo es dem zu erfassenden Objekt zugewandt ist. Der Erfassungsbereich ist ein Magnetpfad 6A zwischen dem Ende 63A des Magnetstücks 63 und dem Ende 64A des Magnetstücks 64.
  • Das erste und zweite Magnetstück 62 und 63 sind vom Magnetelement 1 beabstandet, können aber mit dem Magnetelement 1 in Kontakt gebracht werden. Beim Betrieb ist, wenn sich das Objekt 10 nicht in der Nähe des Erfassungsbereiches 6A befindet, der Magnetwiderstand (die Reluktanz) des Magnetpfades 6A so hoch, dass das Hauptmagnetfeld des Magnets 61 auf dem Magnetelement 1 schwach ist. Wenn sich das Objekt 10 in der Nähe des Erfassungsbereiches 6A befindet, dann ist die Reluktanz des Magnetpfades 6A so niedrig, dass das Hauptmagnetfeld des Magnets 61 auf dem Magnetelement 1 stark ist. Somit erfolgt im Magnetelement 1 ein großer Barkhausen-Sprung.
  • Der Magnetfluss des Hauptmagnets 61 in 8 ist stärker auf das Magnetelement 1 konzentriert als in den 1 und 4, so dass es möglich ist, ein Gerät bereitzustellen, das sensitiver, aber beständiger gegenüber Rauschen ist. Ein Impuls wird durch die Anwesenheit des zu erfassenden Objekts erzeugt.
  • Alternativ können der Vorspannungsmagnet und der Hauptmagnet Elektromagnete sein. Die Erfassungsspule kann durch ein Hall-Element, ein MR-Element oder eine Resonatorschaltung ersetzt werden.
  • Die sehr niedrige Geschwindigkeit einer geraden oder rotationalen Bewegung kann erfasst werden. Das resultierende Impulssignal hält eine konstante Spannungs- und Phasenbeziehung, so dass es nicht unter den Rauschpegel abfällt, so dass sich ein Begrenzer erübrigt.
  • Die Auflösung ist so hoch, dass ein akkurates Timing erhalten wird. Der Magnetfluss des Hauptmagnets wird auf das Magnetelement konzentriert, so dass das Gerät sensitiv, aber beständig gegen Rauschen ist.
  • Das zu erfassende Objekt besteht aus einem Magnetmaterial, so dass kein separater beweglicher Körper erforderlich ist. Es ist auch möglich, keine Stromquelle vorzusehen, und es ist leicht, ein explosionssicheres Gerät bereitzustellen.
  • Der Magnetpfad kann entsprechend der Größe und Form des zu erfassenden Objektes geändert werden, so dass beim Entwerfen des Gerätes ein hohes Maß an Freiheit vorliegt. Das Gerät ist so kompakt, dass es den konventionellen Aufnehmer oder einen Hall-Effekt-Sensor ersetzen kann.
  • Wie oben beschrieben, kann das Gerät breiter gefächert eingesetzt werden als der konventionelle elektromagnetische Aufnehmer und der Hall-Effekt-Sensor. So kann es beispielsweise zum Erfassen von Drehzahl und Winkel eines Kfz-Motors, eines Kfz-ABS, eines Motors, einer Kurbelwelle, eines Beschleunigungssensors wie beispielsweise eines Airbag-Sensors, einer PC-Tastatur, einer Einsteckerkennung von HID-Lampen, eines Vibrations-, Schwing- und eines Türsensors für offen/geschlossen eingesetzt werden.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Erzeugen eines Impulssignals mit einem zu einem Barkhausen-Sprung fähigen magnetischen Element (1), umfassend die folgenden Schritte: Anlegen eines Magnetfeldes an das genannte magnetische Element (1), um eine vorbestimmte Magnetisierung des genannten magnetischen Elementes zu bewirken; und gekennzeichnet durch die Bereitstellung eines Magnetkreisbildungselementes (4) mit einem Magnet (41) und einem magnetischen Element (42) aus einem magnetischen Material, das an einem Ende des genannten Magneten (41) befestigt und so gebogen ist, dass es parallel zu dem genannten Magneten verläuft, um einen magnetischen Kreis zu bilden, so dass das genannte Magnetfeld auf dem genannten magnetischen Element (1) durch eine Änderung der Reluktanz eines Magnetpfades (4A) zwischen den freien Enden des Magneten und dem magnetischen Element als Reaktion auf eine Bewegung eines zu erfassenden Objektes (10) in der Nähe des genannten Magnetpfades geändert wird, wodurch ein Barkhausen-Sprung in dem genannten magnetischen Element (1) zur Erzeugung eines Impulssignals bewirkt wird.
  2. Verfahren zum Erzeugen eines Impulssignals nach Anspruch 1, bei dem das genannte Magnetkreisbildungselement (4) in Bezug auf das genannte magnetische Element (1) stationär ist.
  3. Impulssignalgenerator, der Folgendes umfasst: ein zu einem Barkhausen-Sprung fähiges magnetisches Element (1); einen Detektor (2) in der Nähe des genannten magnetischen Elementes; ein Magnetfelderzeugungsmittel (3) in der Nähe des genannten magnetischen Elementes, das die Aufgabe hat, ein Vorspannungsmagnetfeld zu erzeugen, um eine vorbestimmte Magnetisierung des genannten magnetischen Elementes (1) zu bewirken; ein Magnetkreisbildungsmittel (4) in der Nähe des genannten magnetischen Elementes, das die Aufgabe hat, ein Hauptmagnetfeld auf dem genannten magnetischen Element (1) zu erzeugen; dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Magnetkreisbildungsmittel (4) Folgendes umfasst: einen Magnet (41) und ein magnetisches Element (42) aus einem magnetischen Material, das an einem Ende des genannten Magneten (41) befestigt und so gebogen ist, dass es parallel zu dem genannten Magnet verläuft, und das einen magnetischen Kreis bildet, so dass das genannte Hauptmagnetfeld durch eine Änderung der Reluktanz eines Magnetpfades (4A) zwischen den freien Enden des Magneten und dem magnetischen Element als Reaktion auf eine Bewegung eines zu erfassenden Objektes (10) in der Nähe des genannten Magnetpfades geändert wird, wodurch ein Barkhausen-Sprung in dem genannten magnetischen Element bewirkt wird.
  4. Impulsgenerator nach Anspruch 3, bei dem das genannte Magnetkreisbildungsmittel (4) in Bezug auf das genannte magnetische Element fest ist.
  5. Impulssignalgenerator nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das genannte Magnetfelderzeugungsmittel (3) ein Magnet mit Magnetpolen in der Nähe gegenüberliegender Enden des genannten magnetischen Elementes ist.
  6. Impulssignalgenerator nach Anspruch 3, 4 oder 5, bei dem das genannte Magnetkreisbildungsmittel (4) einen Magnet (41) und ein magnetisches Element (42) umfasst, die so angeordnet sind, dass ein Raum zwischen einem Magnetpol des genannten Magnets (41A) und einem Ende des genannten magnetischen Elementes (42A) vorhanden ist, um das genannte zu erfassende Objekt (10) aufzunehmen.
  7. Impulssignalgenerator nach Anspruch 3, 4 oder 5, bei dem das genannte Magnetkreisbildungsmittel (4) einen Magnet (41) und ein magnetisches Element (42) mit einem Raum zur Aufnahme des genannten zu erfassenden Objektes (10) umfasst.
  8. Impulssignalgenerator nach Anspruch 3, 4 oder 5, bei dem das genannte Magnetkreisbildungsmittel (4) so ausgestaltet ist, dass das genannte magnetische Element (1) einen magnetischen Kreis über das genannte zu erfassende Objekt (10) bildet.
  9. Impulssignalgenerator nach Anspruch 3, 4 oder 5, bei dem das genannte Magnetkreisbildungsmittel (4) einen Magnet (41) mit einem Paar Magnetpole (51, 52) umfasst, zwischen denen ein Raum zur Aufnahme des genannten zu erfassenden Objektes vorgesehen ist.
  10. Impulssignalgenerator nach einem der Ansprüche 3–9, bei dem das genannte magnetische Element (1) ein drahtartiges Element ist.
  11. Impulssignalgenerator nach einem der Ansprüche 3–10, bei dem der genannte Detektor (2) eine Erfassungsspule um das genannte magnetische Element herum umfasst.
  12. Impulssignalgenerator nach einem der Ansprüche 3–10, bei dem das genannte magnetische Element (1) ein folienartiges Element ist.
  13. Impulssignalgenerator nach einem der Ansprüche 3–10, bei dem das genannte magnetische Element (1) ein plattenartiges Element ist.
  14. Impulssignalgenerator nach Anspruch 12 oder 13, bei dem der genannte Detektor (2) eine flache Erfassungsspule in der Nähe des genannten magnetischen Elementes umfasst.
  15. Impulsgenerator nach Anspruch 3, 4 oder 5, bei dem der genannte Magnetpfad (4A) zwischen Enden des genannten Magnets (41) und dem magnetischen Element (42) erzeugt wird.
  16. Impulsgenerator nach Anspruch 3, 4 oder 5, bei dem das genannte magnetische Element (4) in der Nähe des genannten magnetischen Elementes (1) und auf einer der genannten Magnetfeldquelle (3) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
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