Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetoresistiven Detektor mit einer besonderen
Struktur zur Montage magnetoresistiver Elemente und Magnete zur Vormagnetisierung in
genanntem magnetoresistiven Detektor.
Technologischer Hintergrund
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Ein magnetoresistiver Detektor gemäß dem Stand der Technik ist durch Kombination eines in
Fig. 6 gezeigten Detektionsmechanismusbereiches und in Fig. 8 gezeigter
Detektionsschaltungen konstruiert.
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Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Detektionsmechanismusbereiches des
magnetoresistiven Detektors, worin zwei Signale, die Rechteckwellensignale jeweils mit
einem Impuls pro Umdrehung sind und eine Phasendifferenz von 90º aufweisen, erhalten
werden können. Ein Magnet 2 zur Vormagnetisierung ist auf der Oberfläche einer Leiterplatte
4 befestigt. Auf der Rückseite der Leiterplatte 4 sind magnetoresistive Elemente 11, 12, 13
und 14 (durch gepunktete Linien gekennzeichnet) befestigt. Ein Magnet für ein bewegtes
Magnetfeld 3 weist einen Detektionsmechanismus auf, der sich entgegengesetzt zu den
magnetoresistiven Elementen 11, 12, 13 und 14 dreht.
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Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die die Position betreffende Beziehung für die Montage der
jeweiligen Komponenten zeigt.
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15 kennzeichnet Leitungsbereiche der magnetoresistiven Elemente 11, 12, 13 und 14.
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In Fig. 7 stehen der Magnet für das bewegte Magnetfeld 3 und die magnetoresistiven
Elemente 11, 12, 13 und 14 einem dazwischen befindlichen vorab festgelegten Spalt
gegenüber und sind die Leitungsbereiche 15 der vier magnetoresistiven Elemente an den die
Leiterplatte 4 verwendenden montierbaren Komponenten durch Löten befestigt. Auf der
gegenüberliegenden Fläche der Leiterplatte 4 ist ein ringförmiger Magnet 2 zur
Vormagnetisierung befestigt. Der ringförmige Magnet 2 zur Vormagnetisierung ist derart
zusammengesetzt, daß, durch Versehen der magnetoresistiven Elemente 11, 12, 13 und 14 mit
einem notwendigen Vormagnetisierungsfeld, Rechteckwellensignale 72 und 73 jeweils mit
einem Impuls pro Umdrehung in den in Fig. 8 gezeigten Detektionsschaltungen erhalten
werden können. Die Rechteckwellensignale 72 und 73, jeweils einen elektrischen Impuls
aufweisend, weisen eine Phasendifferenz von 90º zwischen selbigen auf und die Detektion
genannter Phasendifferenz ermöglicht eine Detektierung der Drehrichtung.
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Fig. 8 ist eine Ansicht, die eine Schaltungszusammensetzung von Detektionsschaltungen 7
zeigt.
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Die Änderungen des durch Drehung des Magneten für ein bewegtes Magnetfeld 3 erzeugten
Magnetfeldes werden von den vier magnetoresistiven Elementen 11, 12, 13 und 14 detektiert,
die gegenüberstehen, und danach werden die Rechteckwellensignale 72 und 73 in den
Detektionsschaltungen 7 erhalten. R bezeichnet Widerstand VR bezeichnet den variablen
Widerstand. 71 bezeichnet Operationsverstärker, die dazu dienen, Signale der
magnetoresistiven Elemente 11, 12, 13 und 14 in Rechteckwellenform zu bringen.
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Da die Drehrichtungen auch detektiert werden können, werden in Fig. 8 zwei
Detektionsschaltungen 7 verwendet.
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Eine Spannung wird an beiden Enden der magnetoresistiven Elemente aufgeprägt, die
Vektorsumme der Änderungen des Magnetfeldes aufgrund der Drehung des Magneten für ein
bewegtes Magnetfeld 3 und die Änderungen des Magnetismus des Magneten 2 zur
Vormagnetisierung wird von den magnetoresistiven Elementen detektiert, die detektierten
Signalspannungen, die an den mittigen Anschlüssen B der magnetoresistiven Elemente
erzeugt werden, werden von den Operationsverstärkern 71 geformt, wodurch die
Rechtecksignale 72 und 73 erhalten werden.
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Außerdem sind die Schaltungen auch so konstruiert, daß, für den Zweck der Beseitigung von
Effekten aufgrund externen Rauschens, Spannungsänderungen und Temperaturänderungen,
das magnetoresisitive Element 11 und magnetoresistive Element 13 und das magnetoresistive
Element 12 und magnetoresistive Element 14 kombiniert werden, wobei elektrische Signale
mit einer Phasendifferenz von 180º erhalten werden können, und die von den jeweiligen
magnetoresistiven Elementen detektierten Differenzsignale wellenförmig sind.
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Fig. 9 ist eine Ansicht, die die detaillierte innere Zusammensetzung des magnetoresistiven
Elements zeigt.
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Die magnetoresistiven Elemente 11, 12, 13 und 14 umfassen magnetoresistive
Detektorelemente 11A, 12A, 13A und 14A und Leitungsbereiche 15 der magnetoresistiven
Elemente. In einem Hauptkörper eines magnetoresistiven Elements wird eine aus zwei
kammförmigen magnetoresistiven Mustern zusammengesetzte Spitze 10 verwendet und C1
kennzeichnet die Mitte der Spitze 10. A, B und C bezeichnen Anschlußnamen der
Leitungsbereiche 15 und die detektierten Signale werden von den Anschlüssen ausgegeben.
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Fig. 10 ist eine Ansicht, die eine die Lage betreffende Beziehung zwischen den
magnetoresistiven Elemente 11, 12, 13 und 14 und dem ringförmigen Magneten 2 zur
Vormagnetisierung zeigt.
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Die Mitten C1 der Spitzen 10 der magentoresistiven Detektorelemente 11A, 12B, 13A und
14A und Grenzbereiche zwischen N-Pol und S-Pol des ringförmigen Magneten 2 zur
Vormagnetisierung sind so positioniert, daß sie zusammenfallen. Der ringförmige Magnet 2
zur Vormagnetisierung ist an der gegenüberliegenden Fläche der Leiterplatte 4 und an dem
mit dem magnetoresistiven Elementen 11, 12, 13 und 14 identischen Umfang befestigt.
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Fig. 11 ist eine Draufsicht, die die Magnetpolzusammensetzung von N-Polen und S-Polen des
Magneten für ein bewegtes Magnetfeld 3 zeigt, die im Stand der Technik verwendet wird. Die
magnetoresistiven Elemente weisen Eigenschaften auf, um magnetischen Änderungen an den
magnetische Grenzen zwischen N-Pol und S-Pol zu detektieren, und somit werden
Rechtecksignale, die jeweils zwei Impulse aufweisen, pro Umdrehung detektiert, wenn nicht
die Magnete zur Vormagnetisierung verwendet werden.
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Um einen Impuls pro Umdrehung zu erhalten, werden hierin die in Fig. 11 gezeigte
Magnetpolzusammensetzung des Magneten für ein bewegtes Magnetfeld 3 auf der Drehseite
und die Magnetzusammensetzung der Magnete 2 zur Vormagnetisierung auf der
Befestigungsseite verwendet und wird die Vektorsumme von magnetischen Änderungen
gemäß dieser Kombination detektiert und können somit die Rechteckwellensignale 72 und 73,
die jeweils einen Impuls aufweisen, pro Umdrehung erhalten werden.
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Wenn andererseits gemäß dem Stand der Technik der ringförmige Magnet 2 zur
Vormagnetisierung auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 4 und auf dem
identischen Umfang in Übereinstimmung mit den Mitten C1 der Spitzen 10 der
magnetoresistiven Elemente und feststehenden Leiterplatte 4 positioniert und befestigt wird,
ist es, da der ringförmige Magnet 2 zur Vormagnetisierung keine Positionierfunktion in der
Umfangsrichtung aufweist, und zusätzlich die Magnetpolposition des ringförmigen Magneten
2 zur Vormagnetisierung nicht optisch erkannt werden kann, notwendig, den ringförmigen
Magneten 2 zur Vormagnetisierung durch Verwendung von Aufstellhaltevorrichtungen (nicht
dargestellt) zu montieren.
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Aufgrund des ringförmigen Magneten 2 zur Vormagnetisierung können zusätzlich die
anderen Komponenten nicht auf dem identischen Umfang auf der gegenüberliegenden Seite,
auf der die magnetoresistiven Elemente 11, 12, 13 und 14 nicht angeordnet sind, der
Leiterplatte 4 montiert werden und wird somit die Bestückungsdichte der Komponenten
verringert und ergibt sich somit das Problem, daß die Abmessungen der Außenform der
Leiterplatte vergrößert werden und der magnetoresistive Detektor nicht verkleinert werden
kann.
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Die US-4,053,829 offenbart eine Vorrichtung zur Detektion der Position des Drehelements,
umfassend einen Magneten zur Vormagnetisierung zum Liefern eines
Vormagnetisierungsfeldes, wobei der Magnet zur Vormagnetisierung mindestens einen Teil
einer Scheibe bildet, mehrere magnetoresistive Elemente und eine gemeinsame Leiterplatte,
worin die magnetoresistiven Elemente auf genannter gemeinsamer Leiterplatte montiert sind
und genannter Magnet zur Vormagnetisierung auf genannter Leiterplatte in aufliegender
Beziehung zu den Elementen montiert ist.
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Die US-4,853,632 zeigt eine Vorrichtung zur magnetischen Detektion der Position eines
beweglichen magnetischen Körpers, umfassend ein Paar Magnetoresistoren, einen Magneten
zur Vormagnetisierung und eine Wellenformungsschaltung.
Offenbarung der Erfindung
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Somit zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, einen magnetoresistiven Detektor
bereitzustellen, worin der Magnet 2 zur Vormagnetisierung ohne Verwendung von
Aufstellhaltevorrichtungen montiert werden kann, und daneben ein Fehler bei der Montage
der Magnete 2 zur Vormagnetisierung verhindert werden kann und die
Komponentenbestückungsdichte auf der Leiterplatte erhöht ist und dadurch der Detektor
qualitativ verbessert und verkleinert ist.
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Zur Lösung der obengenannten Probleme besteht gemäß der vorliegenden Erfindung ein
magnetoresistiver Detektor aus einer Leiterplatte, magnetoresistiven Elementen, Magneten
zur Vormagnetisierung, einem Magneten für ein bewegtes Magnetfeld und
Detektionsschaltungen zur Formung der von den magnetoresistiven Elementen detektierten
Signale, worin
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die Magnete zur Vormagnetisierung näherungsweise dieselben Abmessungen wie die
magnetoresistiven Elemente aufweisen und worin Löcher in der Leiterplatte erzeugt sind, die
näherungsweise dieselben Abmessungen wie die magnetoresistiven Elemente zum simultanen
Positionieren und Fixieren der magnetoresistiven Elemente und der Magnete zur
Vormagnetisierung aufweisen.
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Ferner können zwei Typen der Magnete zur Vormagnetisierung vorgesehen sein, wobei die
Außenform der zwei Typen von Magneten zur Vormagnetisierung unterschiedlich ist, können
zwei Typen von Außenformen der Löcher der Leiterplatte, die der Außenform der zwei
Typen von Magneten zur Vormagnetisierung entsprechen, vorgesehen sein, und können
Markierlinien zum Erkennen der Grenzen von Magnetpolen auf den Oberflächen der Magnete
zur Vormagnetisierung vorgesehen sein.
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Außerdem können die Magnete zur Vormagnetisierung mit Fehlmontageschutzbereichen
versehen sein und können sie mit Markierungen zur Erkennung der Grenzen von
Magnetpolen versehen sein.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Detektionsmechanismusbereiches des
magnetoresistiven Detektors gemäß der Erfindung, Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die die die
Lage betreffende Beziehung jeweiliger Komponenten des Detektionsbereiches gemäß der
Erfindung zeigt, Fig. 3 ist eine Ansicht, die die detaillierte Gestalt von Positionierabschnitten
zeigt, die auf der Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet sind, Fig. 4 ist
eine Ansicht, die einen montierten Zustand der magnetoresistiven Elemente und Magnete zur
Vormagnetisierung gemäß der Erfindung zeigt, Fig. 5 ist eine Ansicht, die einen montierten
Zustand der magnetoresistiven Elemente und Magnete zur Vormagnetisierung gemäß einer
weiteren Ausführungsform zeigt.
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Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Detektionsmechanismusbereiches des
magnetoresistiven Detektors gemäß dem Stand der Technik, Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die
die die Lage betreffende Beziehung von jeweiligen Komponenten des Detektionsbereiches
gemäß dem Stand der Technik zeigt, Fig. 8 ist eine Ansicht, die die Detektionsschaltung
gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, Fig. 9 ist eine Ansicht, die die detaillierte innere
Zusammensetzung eines magnetoresistiven Elements gemäß dem Stand der Technik zeigt,
Fig. 10 ist eine Ansicht, die einen montierten Zustand der magnetoresistiven Elemente und
des ringförmigen Magneten zur Vormagnetisierung gemäß dem Stand der Technik zeigt. Fig.
11 ist eine Ansicht, die die Gestalt und magnetisierte Zustände des Magneten für ein bewegtes
Magnetfeld zeigt.
Beste Ausführungsform zur Durchführung der Erfindung
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Ein magnetoresistiver Detektor gemäß der
vorliegenden Ausführungsform umfaßt den Detektionsmechanismusbereich von Fig. 1 und
dieselbe Detektionsschaltung gemäß dem Stand der Technik von Fig. 8.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Detektionsmechanismusbereiches, die eine
Ausführungsform der montierten Zusammensetzung aus dem magnetoresistiven Element und
Magneten zur Vormagnetisierung gemäß der Erfindung zeigt.
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Die Leiterplatte 4 wird für montierbare Komponenten zur Montage von magnetoresistiven
Elementen 11, 12, 13 und 14 verwendet.
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Sie zeigt einen Zustand, in dem der Magnet 2 zur Vormagnetisierung im Stand der Technik
unterteilt ist und Magnete 21, 22, 23 und 24 zur Vormagnetisierung an den jeweiligen
magnetoresistiven Detektorelementen 11A, 12A, 13A und 14a befestigt sind.
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Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die die die Lage betreffende Beziehung jeweiliger Komponenten
gemäß einer Ausführungsform zeigt.
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Es handelt sich um eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, indem Positionierabschnitte 41 (in
der Leiterplatte 4 erzeugte Lochbereiche) zur simultanen Montage der Detektionsbereiche
11A, 12A, 13A und 14A und Magnete 21, 22, 23 und 24 zur Vormagnetisierung an vier
Punkten angeordnet sind und die magnetoresistiven Detektorelemente 11A, 12A, 13A und
14A und Magnete 21, 22, 23 und 24 zur Vormagnetisierung montiert sind.
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Der ringförmige Magnet 3 und die magnetoresistiven Elemente 11, 12, 13 und 14 stehen sich
gegenüber, die vier magnetoresistiven Detektorelemente 11A, 12A, 13A und 14A sind in die
Positionierabschnitte 41 der Leiterplatte 4 eingesetzt und jeweilige Leitungsbereiche 15 der
magnetoresistiven Elemente sind durch Löten an der Leiterplatte 4 befestigt.
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Die Beziehung zwischen den magnetoresistiven Elemente 11, 12, 13 und 14 und dem
Magneten 3 für ein bewegtes Magnetfeld und deren Zusammensetzung sind dieselben wie
diejenigen des Standes der Technik. Die Gestalt und Abmessungen der Magnete 21, 22, 23
und 24 zur Vormagnetisierung sind identisch mit der Gestalt und den Abmessungen der
magnetoresistiven Detektorelemente 11A, 12A, 13A und 14A.
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Die magnetoresistiven Detektorelemente 11A, 12A, 13A und 14A werden in die
Positionierabschnitte 41 der Leiterplatte 4 eingesetzt, jeweilige Leitungsbereiche 15 des
magnetoresistiven Elements werden durch Löten befestigt und nachfolgend wird auf die
Rückseiten der magnetoresistiven Detektorelemente 11A, 12A, 13A und 14A Klebstoff
aufgebracht und werden die Magnete 21, 22, 23 und 24 zur Vormagnetisierung aufgeklebt,
um durch Verwendung der Positionierabschnitte 41 befestigt zu werden, und somit ist die
Montage der Magnete zur Vormagnetisierung abgeschlossen.
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Die Magnete 21, 22, 23 und 24 zur Vormagnetisierung werden im voraus magnetisiert, so daß
die Magnetpolgrenzlinien zwischen N-Pol und S-Pol der Magnete 21, 22, 23 und 24 zur
Vormagnetisierung mit den Mittelpunktbereichen von C1 der jeweiligen magnetoresistiven
Elemente 11, 12, 13 und 14 zusammenfallen und somit die magnetoresistiven Elementen 11,
12, 13 und 14 nur durch mechanisches Positionieren mit dem geeigneten
Vormagnetisierungsfeld versehen werden können.
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Die Abmessungen der Positionierabschnitte 41 sind nahezu identisch mit der Gestalt und den
Abmessungen der magnetoresistiven Detektorelemente 11A, 12A, 13A und 14A und Gestalt
und Abmessungen der Magnete 21, 22, 23 und 24 zur Vormagnetisierung, und die
Abmessungen werden so benutzt, daß die magnetoresistiven Detektorelemente 11A, 12A,
13A und Magnete 21, 22, 23 und 24 zur Vormagnetisierung sanft eingesetzt werden können.
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Die Abmessungen der Magnete 21, 22, 23 und 24 zur Vormagnetisierung und der
magnetoresistiven Detektorelemente 11A, 12A, 13A und 14A sind identisch gehalten und als
eine Folge ist der ringförmige Magnet 2 zur Vormagnetisierung weggelassen und können die
montierbaren Komponenten effektiv auf der Leiterplatte 4 montiert werden.
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Fig. 3 ist eine Ansicht, die die detaillierte Gestalt der Positionierabschnitte 41 der in der
Ausführungsform verwendeten Leiterplatte 4 zeigt. Die auf der Leiterplatte 4 vorgesehenen
Positionierabschnitte 41 werden als Positionierkomponenten für die magnetoresistiven
Detektorelemente 11A, 12A, 13A und 14A und die Magnete 21, 22, 23 und 24 zur
Vormagnetisierung verwendet.
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Fig. 4 ist eine Ansicht, die die Beziehung der Befestigung zwischen den magnetoresistiven
Elementen 11, 12, 13 und 14 und Magneten 21, 22, 23 und 24 zur Vormagnetisierung gemäß
der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
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Die Magnetpolgrenzlinien zwischen N-Pol und S-Pol der Magnete 21, 22, 23 und 24 zur
Vormagnetisierung sind so angeordnet, daß sie mit den Mittelpunktbereichen von C1 der
magnetoresistiven Elemente 11, 12, 13 und 14 (nur die Leitungsbereiche sind durch
gepunktete Linien dargestellt) zusammenfallen.
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Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform. Sie zeigt ein Beispiel, bei dem konvexe Bereiche
115 jeweils an einem Teil jeweiliger Magnete 111, 112, 113 und 114 zur Vormagnetisierung
vorgesehen sind, wodurch die Außenform modifiziert ist, wenn die Magnete 111, 112, 113
und 114 für ein Vormagnetisierungsfeld auf die magnetoresistiven Elemente 11, 12, 13 und
14 gesteckt werden.
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Wie in Fig. 4 gezeigt, sind zwei Typen der Magnete 21 und 23 zur Vormagnetisierung und
Magnete 22 und 23 zur Vormagnetisierung für die magnetisierten Zustände der Magnete zur
Vormagnetisierung notwendig.
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In einem Fall, in dem die Außenformen der Magnete 21, 22, 23 und 24 zur
Vormagnetisierung rechteckig sind und die auf den magnetoresistiven Elementen 11, 12, 13
und 14 montiert sind, besteht die Möglichkeit, einen Fehler bei der Montage zu begehen, da
die magnetisierten Zustände nicht optisch unterschieden werden können.
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Somit wird durch Modifizieren der Außenform, wie in den Magneten 111, 112, 113 und 114
zur Vormagnetisierung von Fig. 5, ein Fehler bei der Montage verhindert und daneben durch
Anbringen von Markierungen mit Markierungslinien 116 an den Grenzen zwischen N-Pol
und S-Pol der Magnetpole auf einer Seite der Magnete eine Unterscheidung klar, wodurch die
Magnete 111, 112, 113 und 114 sicher montiert werden können.
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Wie oben beschrieben worden ist, sind auf den montierbaren Komponenten zur Montage der
magnetoresistiven Elemente die Positionierabschnitte zur simultanen Positionierung der
magnetoresistiven Elemente und Magnete zur Vormagnetisierung angeordnet, wodurch die
herkömmliche Montage unter Verwendung von Aufstellhaltevorrichtungen unnötig wird,
wodurch sich eine verringerte Montagezeit ergibt.
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Es können auch andere Komponenten auf dem Leiterplattenbereich montiert werden, wo
vorher eine Montage aufgrund des ringförmigen Magneten zur Vormagnetisierung unmöglich
war, und die Komponentenbestückungsdichte auf der Leiterplatte ist verbessert und als
Ergebnis werden solche Effekte erzeugt, daß die Abmessungen der Außenform der
Leiterplatte verringert werden und der Detektor verkleinert werden kann.
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Durch Festlegen der Gestalt und Abmessungen der Magnete zur Vormagnetisierung in der
Form, daß sie dieselbe Gestalt und Abmessungen wie die magnetoresistiven Elemente
aufweisen, können die Magnete zur Vormagnetisierung auch kompakter gemacht werden und
können die Magnete zur Vormagnetisierung hinsichtlich der Kosten reduziert werden.
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Außerdem sind Fehlmontageschutzbereiche, wie zum Beispiel konvexe Bereiche, an einem
Teil jeweiliger Magnete zur Vormagnetisierung vorgesehen und werden die Magnete zur
Vormagnetisierung durch Erzeugung von Markierungen befestigt, die die Grenzen zwischen
N-Polen und S-Polen der Magnetpole auf einer Seite der Magnete zur Vormagnetisierung
anzeigen, wodurch derartige Effekte erzeugt werden, daß ein Fehler bei der Montage der
Magnete zur Vormagnetisierung verhindert werden kann und die Qualität erhöht wird.
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Vorangehend ist ein magnetoresistiver Detektor vom Drehtyp beschrieben worden, jedoch ist
die Struktur, in der die magnetoresistiven Elemente und Magnete zur Vormagnetisierung
simultan positioniert sind, nicht auf den magnetoresistiven Detektor vom Drehtyp beschränkt
und ist es somit nicht erforderlich, zu beschreiben, daß eine derartige Struktur ebenfalls auf
einen magnetoresistiven Detektor von linearer Art angewandt werden kann.
Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung ist als ein magnetoresistiver Detektor unter Verwendung von
magnetoresistiven Elementen, speziell als eine Struktur, die zur leichten und genauen
Montage von magnetoresistiven Elementen und Magneten zur Vormagnetisierung des
magnetoresistiven Detektors fähig ist, nützlich.