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Die vorliegende Anmeldung beansprucht gemäß 35 U.S.C. § 119 die Priorität bezüglich der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 62/609,695 , die am 22. Dezember 2017 eingereicht wurde und deren Inhalt in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen ist.This application claims priority under 35 USC §119 to US Provisional Patent Application No. 62/609,695 , filed December 22, 2017, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
Beschreibungdescription
Ein Mehrfachumdrehungszähler-Sensor (MTC-Sensor, MTC = multi-turn counter, Mehrfachumdrehungszähler bzw. Multiturnzähler) kann dazu verwendet werden, eine Anzahl von Umdrehungen eines externen rotierenden Magnetfeldes (z. B. eine Anzahl von vollständigen oder teilweisen Rotationen des Magnetfeldes), das durch einen Magneten (z. B. einen Magneten, der an einem drehbaren Objekt befestigt ist oder als Teil eines drehbaren Objekts gebildet ist) erzeugt wird, zu bestimmen. Der MTC-Sensor kann ein Sensor auf Magnetwiderstandsbasis (MR-Basis, MR = magnetoresistive) sein (z. B. ein Tunnelmagnetwiderstandssensor (TMR-Sensor), ein Giant-Magnetwiderstandssensor (GMR-Sensor)). In manchen Fällen kann der MTC-Sensor eine Domänenwand-Erzeugungseinrichtung umfassen, die eine Domänenwand auf einem magnetisierten Streifen des MTC-Sensors erzeugt. Die Position der Domänenwand auf dem Magnetstreifen des MTC-Sensors kann dazu verwendet werden, die Anzahl von Umdrehungen (Drehungen, engl.: turns) des externen Magnetfeldes zu zählen.A multi-turn counter (MTC) sensor can be used to count a number of revolutions of an external rotating magnetic field (e.g., a number of full or partial rotations of the magnetic field), generated by a magnet (e.g., a magnet attached to or formed as part of a rotatable object). The MTC sensor may be a magnetoresistive (MR) based sensor (e.g. tunnel magnetoresistive (TMR) sensor, giant magnetoresistive (GMR) sensor). In some cases, the MTC sensor may include a domain wall generator that generates a domain wall on a magnetized strip of the MTC sensor. The position of the domain wall on the magnetic stripe of the MTC sensor can be used to count the number of turns of the external magnetic field.
Aus der DE 10 2017 104 551 A1 ist eine MTC-Sensoranordnung bekannt, die einen spiralförmigen Magnetsteifen aufweist.From the DE 10 2017 104 551 A1 an MTC sensor arrangement is known which has a spiral magnetic strip.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Mehrfachumdrehungszähler-Sensor (MTC-Sensor) mit verbesserten Charakteristika bereitzustellen.The object of the present invention is to provide a multiple revolution counter (MTC) sensor with improved characteristics.
Diese Aufgabe wird durch einen Mehrfachumdrehungszähler-Sensor gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a multi-revolution counter sensor according to claim 1.
Gemäß manchen Implementierungen kann ein Mehrfachumdrehungszähler-Sensor (MTC-Sensor) einen Magnetstreifen umfassen, der folgende Merkmale umfasst: eine Domänenwand-Erzeugungseinrichtung, die sich an einem ersten Ende des Magnetstreifens befindet, wobei die Domänenwand-Erzeugungseinrichtung zumindest eine Domänenwand in dem Magnetstreifen erzeugen soll, wobei die zumindest eine Domänenwand dazu konfiguriert ist, sich auf der Basis eines durch einen Magneten erzeugten Magnetfeldes fortzupflanzen (engl.: propagate); wobei eine Position der zumindest einen Domänenwand eine Umdrehungszahl des Magnetfeldes des Magneten angibt; wobei die Umdrehungszahl einen oder mehrere eines vordefinierten Bruchteils einer vollständigen Rotation des Magnetfelds angeben soll; eine an einem zweiten Ende des Magnetstreifens befindliche Endspitze, wobei das zweite Ende des Magnetstreifen dem ersten Ende gegenüberliegt; und eine Mehrzahl von sich überlappenden Streifenwindungen (engl.: strip turns), die eine Mehrzahl von Überschneidungen in dem Magnetstreifen bewirken.According to some implementations, a multi-turn counter (MTC) sensor may include a magnetic stripe including: a domain wall generator located at a first end of the magnetic stripe, the domain wall generator to generate at least one domain wall in the magnetic stripe wherein the at least one domain wall is configured to propagate based on a magnetic field generated by a magnet; wherein a position of the at least one domain wall indicates a number of revolutions of the magnetic field of the magnet; wherein the number of revolutions is intended to indicate one or more of a predefined fraction of a complete rotation of the magnetic field; an end tip located at a second end of the magnetic stripe, the second end of the magnetic stripe opposite the first end; and a plurality of overlapping strip turns causing a plurality of intersections in the magnetic stripe.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1A-1D Diagramme einer Übersicht von hierin beschriebenen beispielhaften Implementierungen;
- 2 ein Diagramm einer beispielhaften Umgebung, in der Systeme und/oder Verfahren, die hierin beschrieben sind, implementiert werden können;
- 3 ein Diagramm beispielhafter Elemente eines in der beispielhaften Umgebung der 2 enthaltenen Mehrfachumdrehungszähler-Sensors;
- 4 ein Diagramm einer beispielhaften Implementierung eines hierin beschriebenen Mehrfachumdrehungszähler-Sensors;
- 5 Diagramme beispielhafter Implementierungen von Phasenverzögerungsbiegungen, die bei einem hierin beschriebenen Mehrfachumdrehungszähler-Sensor implementiert sein können;
- 6 ein Diagramm einer beispielhaften Implementierung einer Streifenverschmälerung, die bei einem hierin beschriebenen Mehrfachumdrehungszähler-Sensor implementiert sein kann; und
- 7A-7C Diagramme beispielhafter Implementierungen eines hierin beschriebenen Mehrfachumdrehungszähler-Sensors.
Preferred exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it: - 1A-1D diagrams of an overview of example implementations described herein;
- 2 a diagram of an example environment in which systems and/or methods described herein may be implemented;
- 3 a diagram of example elements of a in the example environment of FIG 2 included multi-rev counter sensor;
- 4 Figure 12 is a diagram of an example implementation of a multi-revolution counter sensor described herein;
- 5 Diagrams of example implementations of phase delay flexures that may be implemented in a multi-revolution counter sensor described herein;
- 6 Figure 12 is a diagram of an example implementation of stripe narrowing that may be implemented in a multi-revolution counter sensor described herein; and
- 7A-7C Diagrams of example implementations of a multi-revolution counter sensor described herein.
Die folgende ausführliche Beschreibung beispielhafter Implementierungen bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen. Dieselben Bezugszeichen in verschiedenen Zeichnungen können dieselben oder ähnliche Elemente bezeichnen.The following detailed description of example implementations refers to the accompanying drawings. The same reference numbers in different drawings may refer to the same or similar elements.
In manchen Fällen kann ein MTC-Sensor wie z. B. ein MR-basierter Winkelsensor einen Magnetstreifen und eine Domänenwand-Erzeugungseinrichtung (DWG - domain wall generator) umfassen, um eine Domänenwand auf dem Magnetstreifen zu erzeugen. Die DWG kann ein leitfähiges Material umfassen, das an dem Magnetstreifen befestigt ist oder als Bestandteil des Magnetstreifens gebildet ist. In manchen Fällen kann die DWG eine größere Abmessung (z. B. eine größere Breite oder einen größeren Durchmesser) aufweisen als eine Abmessung (z. B. eine Breite) des Magnetstreifens aufweist. Die DWG kann in dem Magnetstreifen eine Domänenwand erzeugen, um den MTC-Sensor zu befähigen, eine Umdrehungszahl eines drehbaren Objekts zu ermitteln. Beispielsweise kann der MTC-Sensor auf der Basis der Position der Domänenwand in dem Magnetstreifen und/oder einer Richtung eines Magnetfeldes eines mit dem drehbaren Objekt verbundenen Magneten die Umdrehungszahl ermitteln. Gemäß der Verwendung hierin kann sich Umdrehungszahl auf eine Anzahl von Umdrehungen (z. B. in eine von zwei Richtungen (im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn)) ausgehend von einer Ursprungsposition beziehen. Bei manchen Implementierungen kann Umdrehungszahl einen oder mehrere eines vordefinierten Bruchteils einer vollständigen Rotation eines durch den MTC-Sensor erfassten Magnetfeldes angeben. Bei manchen Implementierungen kann eine Umdrehungszahl dazu konfiguriert sein, eine oder mehrere vollständige Rotationen des Magnetfeldes bezüglich einer weiteren vordefinierten Vielzahl der vordefinierten Bruchteile anzugeben. Demgemäß kann eine Umdrehungszahl zwei Umdrehungen gegen den Uhrzeigersinn, anderthalb Umdrehungen im Uhrzeigersinn usw. betragen.In some cases, an MTC sensor such as For example, an MR-based angle sensor may include a magnetic stripe and a domain wall generator (DWG) to generate a domain wall on the magnetic stripe generate. The DWG may include a conductive material attached to or formed as part of the magnetic stripe. In some cases, the DWG may have a larger dimension (e.g., greater width or diameter) than a dimension (e.g., width) of the magnetic stripe. The DWG can create a domain wall in the magnetic stripe to enable the MTC sensor to detect a rotation number of a rotatable object. For example, the MTC sensor can determine the number of revolutions based on the position of the domain wall in the magnetic stripe and/or a direction of a magnetic field of a magnet connected to the rotatable object. As used herein, number of revolutions may refer to a number of revolutions (e.g., in either of two directions (clockwise or counterclockwise)) from an origin position. In some implementations, rotation count may indicate one or more of a predefined fraction of a full rotation of a magnetic field sensed by the MTC sensor. In some implementations, a rotation count may be configured to indicate one or more complete rotations of the magnetic field with respect to another predefined plurality of the predefined fractions. Accordingly, a number of revolutions can be two revolutions counterclockwise, one and a half revolutions clockwise, and so on.
In manchen Fällen kann ein Magnetstreifen eines MTC-Sensors dahin gehend gebildet sein, die DWG an einem Ende des Magnetstreifens zu umfassen und eine Endspitze an einem der DWG gegenüberliegenden Ende des Magnetstreifens zu umfassen. In solchen Fällen kann eine Formanisotropie des Magnetstreifens, insbesondere an der Endspitze (z. B. aufgrund von Herstellungstoleranzen) den MTC-Sensor daran hindern, Umdrehungen eines durch den MTC-Sensor erfassten externen Magnetfeldes präzise zu erfassen und/oder zu zählen. Beispielsweise können Unvollkommenheiten und/oder eine Inhomogenität des Magnetstreifens eine erwartete Bewegung einer Domänenwand entlang des Magnetstreifens, die einer Bewegung eines externen Magnetfeldes entspricht, beeinträchtigen, was somit zu einer unpräzisen oder einer unbestimmbaren Umdrehungszahl eines externen Magnetfeldes führt.In some cases, a magnetic stripe of an MTC sensor may be formed to encompass the DWG at one end of the magnetic stripe and to encompass an end tip at an end of the magnetic stripe opposite the DWG. In such cases, shape anisotropy of the magnetic stripe, particularly at the end tip (e.g., due to manufacturing tolerances) may prevent the MTC sensor from accurately sensing and/or counting revolutions of an external magnetic field sensed by the MTC sensor. For example, imperfections and/or inhomogeneity of the magnetic stripe may interfere with an expected movement of a domain wall along the magnetic stripe corresponding to movement of an external magnetic field, thus resulting in an imprecise or an undeterminable external magnetic field rotation number.
Manche hierin beschriebenen Implementierungen stellen einen MTC-Sensor mit einer Schicht eines integrierten magnetischen Konzentrators (IMC-Schicht, IMC = integrated magnetic concentrator) bereit, um Unvollkommenheiten und/oder eine Inhomogenität des Magnetstreifens zu berücksichtigen. Die IMC-Schicht kann eine Wahrscheinlichkeit einer Erzeugung von Domänenwänden an unerwarteten Positionen wie beispielsweise an der Endspitze des Magnetstreifens (aufgrund der Formanisotropie der Endspitze) verringern und ermöglicht somit eine erhöhte Genauigkeit beim Bestimmen der Umdrehungszahl. Bei manchen Implementierungen kann die IMC-Schicht in dem MTC-Sensor dazu konfiguriert sein, sich zwischen einem Magneten und einer Endspitze des Magnetstreifens, über einem Abschnitt des Magnetstreifens (z. B. einem Abschnitt, der die DWG nicht umfasst) und/oder über dem gesamten Magnetstreifen zu befinden.Some implementations described herein provide an MTC sensor with an integrated magnetic concentrator (IMC) layer to account for imperfections and/or inhomogeneity of the magnetic stripe. The IMC layer can reduce a probability of domain wall generation at unexpected positions such as at the tip end of the magnetic stripe (due to the shape anisotropy of the tip end), and thus enables increased accuracy in determining the number of revolutions. In some implementations, the IMC layer in the MTC sensor may be configured to reside between a magnet and an end tip of the magnetic stripe, over a portion of the magnetic stripe (e.g., a portion that does not include the DWG), and/or over to be located along the entire magnetic stripe.
Ferner kann in vielen Fällen der Magnetstreifen eines MTC-Sensors in einer Spiralform (z. B. einer quadratischen Spiralform) um eine Mitte des Magnetstreifens des MTC-Sensors herum gebildet (z. B. gebogen, angeordnet oder dergleichen) sein. Demgemäß gilt, dass die Anzahl von Streifenwindungen (z. B. Windungen des Magnetstreifens), die in dem spiralförmigen Magnetstreifen enthalten sein sollen, umso größer ist, je größer die Anzahl von Umdrehungen eines externen Magnetfeldes (d. h. die Umdrehungen eines das externe Magnetfeld erzeugenden Magneten) ist, die ein MTC-Sensor zu zählen in der Lage ist. Für MTC-Sensoren, die einen spiralförmigen Magnetstreifen umfassen, ist der Magnetstreifen derart gebildet, dass ein Abstand zwischen der Mitte des spiralförmigen Magnetstreifens und jeder Streifenwindung des Magnetstreifens zunimmt (d. h. jeder Teil des Magnetstreifens, der eine Rotation des Magnetstreifens um die Mitte des spiralförmigen Magnetstreifens umfasst), wenn ein Abgriff (z. B. ein Spannungsabgriff) von einer innen liegenden Streifenwindung des spiralförmigen Magnetstreifens zu einer außen liegenden Streifenwindung des spiralförmigen Magnetstreifens erfolgt. Wenn man bedenkt, dass Halbbrücken aus Spannungsabgriffen an Positionen der Streifenwindungen des spiralförmigen Magnetstreifens gebildet sind, sind ein Abstand von einer innen liegenden Streifenwindung des spiralförmigen Magnetstreifens und ein Abstand von einer außen liegenden Streifenwindung des spiralförmigen Magnetstreifens eventuell nicht äquivalent, was für jede Streifenwindung des Magnetstreifens zu einer anderen Lesezeit führt.Further, in many cases, the magnetic stripe of an MTC sensor may be formed (eg, bent, arrayed, or the like) in a spiral shape (e.g., a square spiral shape) around a center of the magnetic stripe of the MTC sensor. Accordingly, the greater the number of turns of an external magnetic field (i.e., the turns of a magnet generating the external magnetic field), the greater the number of turns of stripe (e.g. turns of the magnetic stripe) to be included in the spiral magnetic stripe ) that an MTC sensor is able to count. For MTC sensors that include a helical magnetic stripe, the magnetic stripe is formed such that a distance between the center of the helical magnetic stripe and each stripe turn of the magnetic stripe (i.e., each portion of the magnetic stripe that requires a rotation of the magnetic stripe about the center of the helical magnetic stripe) increases includes) when a tap (z. B. a voltage tap) from an inner strip turn of the spiral magnetic stripe to an outer strip turn of the spiral magnetic stripe. Considering that half bridges of voltage taps are formed at positions of the strip turns of the spiral magnetic stripe, a distance from an inner strip turn of the spiral magnetic stripe and a distance from an outer strip turn of the spiral magnetic stripe may not be equivalent, which is for each strip turn of the magnetic stripe leads to a different reading time.
Gemäß manchen hierin beschriebenen Implementierungen kann ein MTC-Sensor einen Magnetstreifen mit überlappenden Streifenwindungen und entsprechenden Überschneidungen in dem Magnetstreifen umfassen. Um die Überschneidungen zu berücksichtigen, kann ein MTC-Sensor bei manchen Implementierungen Phasenverzögerungsbiegungen in dem Magnetstreifen und/oder Streifenverschmälerungen an Überschneidungen des Magnetstreifens umfassen, um zu gewährleisten, dass sich die Domänenwände wie erwartet über die Überschneidungen hinaus fortpflanzen und sich in einer geeigneten Position befinden, um eine Umdrehungszahl zu ermitteln, die einem Magnetfeld eines Magneten (und/oder eines entsprechenden drehbaren Objekts) zugeordnet ist.According to some implementations described herein, an MTC sensor may include a magnetic stripe with overlapping stripe turns and corresponding intersections in the magnetic stripe. To account for the intersections, in some implementations an MTC sensor may include phase delay bends in the magnetic stripe and/or stripe narrowing at intersections of the magnetic stripe to ensure that the domain walls propagate beyond the intersections and are in an appropriate position as expected , to determine a number of revolutions that corresponds to a magnetic field of a Mag neten (and/or a corresponding rotatable object).
Demgemäß können manche hierin beschriebenen Implementierungen Techniken zum Erhöhen (gegenüber vorherigen Techniken) einer Genauigkeit einer Messung einer Umdrehungszahl bereitstellen. Wie hierin beschrieben ist, kann ein MTC-Sensor beispielsweise zumindest entweder eine IMC-Schicht und/oder einen Magnetstreifen mit überlappenden Streifenwindungen und/oder Überschneidungen, Phasenverzögerungsbiegungen in den überlappenden Streifenwindungen und/oder Streifenverschmälerungen in dem Magnetstreifen an den Überschneidungen umfassen. Demgemäß können falsche Umdrehungszahlen vermieden werden, wodurch Fehler und/oder Fehldarstellungen einer Bestimmung einer Umdrehungszahl verringert werden.Accordingly, some implementations described herein may provide techniques for increasing (over previous techniques) accuracy of a measurement of RPM. For example, as described herein, an MTC sensor may include at least one of an IMC layer and/or a magnetic stripe with overlapping stripe turns and/or intersections, phase delay bends in the overlapping stripe turns, and/or stripe narrowings in the magnetic stripe at the intersections. Accordingly, incorrect revolution numbers can be avoided, thereby reducing errors and/or misrepresentations of a determination of a revolution number.
1A-1D sind Diagramme einer Übersicht von hierin beschriebenen beispielhaften Implementierungen. In 1A-1D sind Mehrfachumdrehungszähler-Sensoren (MTC-Sensoren) oder Komponenten von MTC-Sensoren gemäß hierin beschriebenen beispielhaften Implementierungen veranschaulicht. 1A-1D are diagrams of an overview of example implementations described herein. In 1A-1D Illustrated are multiple revolution counter (MTC) sensors or components of MTC sensors according to example implementations described herein.
Wie in 1A gezeigt ist, veranschaulicht eine beispielhafte Implementierung 100A eines Einfachumdrehungszählers (Singleturn-Zählers) Prinzipien von Domänenwänden und/oder einer DWG. Der Einfachumdrehungszähler umfasst einen Magnetstreifen, der eine einzelne Streifenwindung aufweist, und kann somit lediglich eine Position eines Magnetfeldes relativ zu einer einzelnen Streifenwindung zählen. Wie in 1A gezeigt ist, umfasst der Magnetstreifen eine DWG und eine Endspitze mit einer an einer ersten Biegung angelegten Versorgungsspannung (VDD), einen an einer zweiten Biegung befindlichen Anschluss (V1) und eine an einer dritten Biegung des Magnetstreifens befindliche Masse (GND).As in 1A 1, an example implementation 100A of a single turn counter illustrates principles of domain walls and/or a DWG. The one-turn counter includes a magnetic stripe having a single stripe turn, and thus can only count a position of a magnetic field relative to a single stripe turn. As in 1A As shown, the magnetic stripe comprises a DWG and an end tip with a supply voltage (VDD) applied to a first bend, a terminal (V1) located at a second bend, and a ground (GND) located at a third bend of the magnetic stripe.
Wie in 1A und durch das Bezugszeichen 102 in dem oberen linken Abschnitt von 1A weiter gezeigt ist, liegt ein Magnetfeld (Bext) in einer Null-Grad-Richtung vor. Das Magnetfeld in dem oberen linken Abschnitt der 1A bewirkt, dass Segmente (eine Länge oder ein Abschnitt des Magnetstreifens zwischen zwei Biegungen in dem Magnetstreifen) des Magnetstreifens zu Biegungen des Magnetstreifens hin oder von denselben weg magnetisiert werden. Als solches wird eine erste Domänenwand, z. B. eine Domänenwand von 180 Grad (DW1) an einer Biegung gebildet, wenn benachbarte Segmente der Biegung in entgegengesetzte Richtungen magnetisiert werden. Wie durch das Bezugszeichen 102 gezeigt ist, ist demgemäß eine Domänenwand DW1 an der V1-Biegung gebildet. Umgekehrt liegen an der Vdd-Biegung sowie an der Masse-Biegung, nämlich an der oberen und der unteren Biegung bei 102 der 1A, keine Domänenwände vor. Wie in 1A und durch das Bezugszeichen 104 weiter gezeigt ist, bewirkt eine Rotation des Magnetfeldes Bext um 90 Grad im Uhrzeigersinn, dass sich die Domänenwand DW1 von der V1-Biegung bis zu der Masse-Biegung fortpflanzt und dadurch den Streifenabschnitt zwischen der V1-Biegung und der GND-Biegung um 180 Grad ummagnetisiert. Die Bildung von DW1 an der GND-Biegung ist darauf zurückzuführen, dass die Segmente, die zu der GND-Biegung benachbart sind, nun in entgegengesetzte Richtungen magnetisiert werden. Gleichzeitig wird in der Region zwischen der Domänenwand-Erzeugungseinrichtung (DWG) und dem entsprechenden angeschlossenen Streifenabschnitt eine Domänenwand DW2 von 180 Grad erzeugt, die sich bis zu der VDD-Biegung fortpflanzt.As in 1A and by reference numeral 102 in the upper left portion of FIG 1A As further shown, a magnetic field (B ext ) is in a zero degree direction. The magnetic field in the upper left section of the 1A causes segments (a length or portion of the magnetic stripe between two bends in the magnetic stripe) of the magnetic stripe to be magnetized toward or away from bends in the magnetic stripe. As such, a first domain wall, e.g. B. A domain wall of 180 degrees (DW1) is formed at a bend when adjacent segments of the bend are magnetized in opposite directions. Accordingly, as shown by reference numeral 102, a domain wall DW1 is formed at the V1 bend. Conversely, at the Vdd bend as well as at the ground bend, namely at the top and bottom bends at 102, the 1A , no domain walls before. As in 1A and as further shown by reference numeral 104, a 90 degree clockwise rotation of the magnetic field Bext causes the domain wall DW1 to propagate from the V1 bend to the ground bend and thereby the strip portion between the V1 bend and GND -Bend 180 degrees remagnetized. The formation of DW1 at the GND bend is due to the segments adjacent to the GND bend now being magnetized in opposite directions. At the same time, a domain wall DW2 of 180 degrees is generated in the region between the domain wall generator (DWG) and the corresponding connected strip section, which propagates up to the VDD bend.
Wie in 1A und durch das Bezugszeichen 106 weiter gezeigt ist, bewirkt eine weitere Rotation des Magnetfeldes um 90 Grad (z. B. bis 180 Grad) im Uhrzeigersinn, dass sich die Domänenwand DW2 bis zu der V1-Biegung fortpflanzt, da die zu der V1-Biegung benachbarten Segmente nach der weiteren Rotation um 90 Grad in entgegengesetzte Richtungen magnetisiert werden. Nach der weiteren Rotation um 90 Grad von 106 pflanzt sich die Domänenwand DW1 ferner bis zu einer Endspitze 107 der Struktur fort und wird eliminiert.As in 1A and as further shown by reference numeral 106, a further clockwise rotation of the magnetic field by 90 degrees (e.g., up to 180 degrees) causes the domain wall DW2 to propagate to the V1 bend, since the to the V1 bend adjacent segments are magnetized in opposite directions after further rotation by 90 degrees. After further 90 degree rotation of 106, the domain wall DW1 further propagates to a terminal tip 107 of the structure and is eliminated.
Wie in 1A und durch das Bezugszeichen 108 weiter gezeigt ist, bewirken eine weitere Rotation des Magnetfeldes um 90 Grad im Uhrzeigersinn relativ zu der bezüglich des Bezugszeichens 106 gezeigten Situation, und entsprechend eine 270 Grad-Drehung ausgehend von der bezüglich des Bezugszeichens 102 gezeigten Situation, dass sich die Domänenwand DW2 bis zu der GND-Biegung fortpflanzt, da nun die zu der GND-Biegung benachbarten Segmente in entgegengesetzte Richtungen magnetisiert werden. Gleichzeitig wird in der Region zwischen der Domänenwand-Erzeugungseinrichtung (DWG) und dem entsprechenden verbundenen Streifenabschnitt, der sich bis zu der VDD-Biegung fortpflanzt, eine weitere Domänenwand DW3 von 180 Grad erzeugt, wodurch die Magnetisierung des Streifenabschnitts zwischen VDD und DWG um 180 Grad ummagnetisiert wird. Demgemäß kann ein Erfassungselement des Einfachumdrehungszählers der 1A eine Umdrehungszahl bestimmen, die der an der GND-Biegung befindlichen Domänenwand entspricht, wobei ein Magnetfeld in einer Richtung von 270 Grad vorliegt.As in 1A and further shown by reference numeral 108, a further 90 degree clockwise rotation of the magnetic field relative to the situation shown relative to reference numeral 106, and correspondingly a 270 degree rotation from the situation shown relative to reference numeral 102, will cause the Domain wall DW2 propagates up to the GND bend, since now the segments adjacent to the GND bend are magnetized in opposite directions. At the same time, another domain wall DW3 of 180 degrees is generated in the region between the domain wall generator (DWG) and the corresponding connected stripe section propagating up to the VDD bend, causing the magnetization of the stripe section between VDD and DWG to rotate 180 degrees is remagnetized. Accordingly, a detection element of the single revolution counter 1A determine a number of revolutions corresponding to the domain wall located at the GND bend with a magnetic field in a direction of 270 degrees.
Als solches kann eine Position einer Domänenwand in dem Magnetstreifen auf einem durch einen Magneten bewirkten Magnetfeld beruhen. Die Position der Domänenwände DW1, DW2, DW3 in dem Magnetstreifen kann eine Umdrehungszahl eines Magnetfeldes anzeigen, dem die Vorrichtung der 1A ausgesetzt ist. Das heißt, bei der Vorrichtung der 1A können Viertel einer vollständigen Rotation des Magnetfeldes aufgelöst werden. Offensichtlich können auch mehrere derartiger Viertel angegeben werden.As such, a position of a domain wall in the magnetic stripe may be based on a magnetic field caused by a magnet. The position of the domain walls DW1, DW2, DW3 in the magnetic stripe can indicate a number of revolutions of a magnetic field to which the device of 1A is exposed. That is, in the device of 1A quarters of a complete rotation of the magnetic field can be resolved. Obviously, several such quarters can also be specified.
Eine in 1A angegebene Erfassungsvorrichtung gibt eine Position von 0 Grad für die Situation 102 an. In der Sektion 104 wird durch die Erfassungsvorrichtung eine Umdrehung von 90 Grad angegeben. Die bei 106 gezeigte Situation bewirkt, dass die Erfassungsvorrichtung im Vergleich zu 102 eine Umdrehung von 180 Grad angibt. Schließlich gibt die Vorrichtung im Vergleich zu 102 in der Sektion 108 eine Umdrehung von 270 Grad an. Deshalb kann die Erfassungsvorrichtung der 1A eine vollständige Rotation in Schritten von 90 Grad bestimmen. Um N vollständige Umdrehungen zu erfassen, wobei N eine positive Ganzzahl ist, wird eine Erfassungsvorrichtung mit einem Magnetstreifen in Form einer quadratischen Spirale verwendet, der statt der in 1A gezeigten einen Streifenwindung N Streifenwindungen aufweist.one inside 1A The given detection device gives a position of 0 degrees for the situation 102. In section 104, a 90 degree rotation is indicated by the detector. The situation shown at 106 causes the detector to indicate a 180 degree rotation compared to 102 . Finally, compared to 102 in section 108, the device indicates a rotation of 270 degrees. Therefore, the detection device of the 1A specify a full rotation in increments of 90 degrees. In order to detect N complete revolutions, where N is a positive integer, a detection device with a magnetic stripe in the form of a square spiral is used instead of the one shown in 1A shown has a strip winding N strip windings.
Demgemäß können Domänenwände einen MTC-Sensor befähigen, eine Umdrehungszahl eines Magnetfeldes (und somit eines drehbaren Objekts, das einen Magneten umfasst, der das Magnetfeld bewirkt) zu bestimmen.Accordingly, domain walls can enable an MTC sensor to determine a spin count of a magnetic field (and thus a rotatable object that includes a magnet that causes the magnetic field).
Wie in 1B und durch das Bezugszeichen 110 gezeigt ist, umfasst eine beispielhafte Implementierung 100B eines MTC-Sensors einen Magnetstreifen in Form einer quadratischen Spirale. Wie gezeigt ist, umfasst jede spiralförmige Streifenwindung vier gerade Segmente des Magnetstreifens, die senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Demgemäß können zwischen jedem Segment Biegungen in dem Magnetstreifen metastabile Positionen für eine DW sein. Das soll heißen, dass Domänenwände DW von einer Biegung zu einer mit derselben verbundenen springen können, falls eine ausreichende Menge an magnetischer Energie bereitgestellt wird. Eine Veränderung der Richtung oder Stärke eines externen Magnetfeldes kann eine derartige ausreichende Menge an magnetischer Energie bereitstellen, wie nachstehend beschrieben wird. Bei dem Beispiel der 1B sind mehrere Halbbrücken an gegenüberliegenden Enden mit Versorgungsspannung (VDD) bzw. Masse (GMD) verbunden. An den anderen Biegungen werden Mittelspannungsanschlüsse (V1-V4) der Halbbrücken abgegriffen (z.B. um die Position der Domänenwände zu bestimmen). Bei manchen Implementierungen kann der MTC-Sensor der beispielhaften Implementierung 100B einen Metallstapel umfassen, das einen Giant-Magnetwiderstand-Effekt (GMR-Effekt) aufweist. Die grundlegenden Komponenten des GMR-Stapels können eine Sensorschicht, die mit ihrer Magnetisierung gemäß einem ex- ternen, innerhalb der Ebene liegenden Magnetfeld ausgerichtet ist, und eine Referenzschicht, die eine feststehende Magnetisierung in einer vordefinierten Richtung aufweist, sein. Für den MTC-Sensor der beispielhaften Implementierung 100B kann die Sensorschicht eine große Formanisotropie aufweisen, um ein Bewirken einer Ummagnetisierung durch ein externes Magnetfeld (z.B. Bext der 1A) zu vermeiden. Gemäß manchen Implementierungen ermöglicht der MTC-Sensor der 1B eventuell lediglich, dass eine Ummagnetisierung durch eine Bewegung einer Domänenwand eingeleitet wird.As in 1B and shown by reference numeral 110, an example implementation 100B of an MTC sensor includes a magnetic stripe in the shape of a square spiral. As shown, each helical stripe turn comprises four straight segments of magnetic stripe aligned perpendicular to one another. Accordingly, bends in the magnetic stripe between each segment can be metastable positions for a DW. That is to say that domain walls DW can jump from one bend to one connected to it if a sufficient amount of magnetic energy is provided. Changing the direction or strength of an external magnetic field can provide such a sufficient amount of magnetic energy as will be described below. In the example of 1B several half-bridges are connected at opposite ends to supply voltage (VDD) and ground (GMD), respectively. Medium-voltage connections (V1-V4) of the half-bridges are tapped at the other bends (eg to determine the position of the domain walls). In some implementations, the MTC sensor of example implementation 100B may include a metal stack exhibiting a giant magnetoresistance (GMR) effect. The basic components of the GMR stack can be a sensor layer that is aligned with its magnetization according to an external in-plane magnetic field and a reference layer that has a fixed magnetization in a predefined direction. For the MTC sensor of example implementation 100B, the sensor layer may have a large shape anisotropy to avoid causing magnetization reversal by an external magnetic field (e.g., B ext der 1A ) to avoid. According to some implementations, the MTC sensor enables the 1B possibly only that a magnetic reversal is initiated by a movement of a domain wall.
Wie ferner in 1B und durch das Bezugszeichen 112 gezeigt ist, kann eine tatsächliche Endspitze des MTC-Sensors der beispielhaften Implementierung 100B Probleme mit einer Domänenwand bei dem MTC-Sensor bewirken. Beispielsweise kann ein ausreichend großer magnetischer Arbeitsbereich beim Bestimmen einer Umdrehungszahl in einer bestimmten Umgebung (z.B. einer Automobilumgebung) notwendig sein. Als solches kann eine Mindestmagnetfeldstärke durch ein Magnetfeld bestimmt werden, das benötigt wird, um eine Domänenwand (z.B. eine DW von 180 Grad) durch den spiralförmigen Magnetstreifen der 1B zu bewegen. Ferner kann eine Höchstmagnetfeldstärke unter einem Wert liegen, bei dem die Domänenwände spontan innerhalb des spiralförmigen Magnetstreifens erzeugt werden, was auf der Basis der Formanisotropie des spiralförmigen Magnetstreifens ermittelt werden kann. Ein Grund dafür, eine Höchstmagnetfeldstärke zu verringern, kann in den Unvollkommenheiten der tatsächlichen Endspitze liegen. Wie durch das Bezugszeichen 114 gezeigt ist, endet eine ideale Endspitze des Magnetstreifens in einer scharfen Spitze. Jedoch ist es aufgrund von Herstellungstoleranzen eventuell nicht möglich, eine ideale Endspitze eines Magnetstreifens zu erzeugen. Beispielsweise ist die tatsächliche Endspitze, wie sie gezeigt ist, aufgrund von Herstellungstoleranzen (z.B. bei einem Lithografieprozess) derart abgerundet, dass eine Mindestbreite der Endspitze des Magnetstreifens ungefähr ein Drittel der Breite des Magnetstreifens beträgt. Derartige Endspitzen, die nicht ideal sind, können zur Erzeugung von Domänenwänden bei Magnetfeldstärken führen, die geringer sind als eine maximal mögliche Magnetfeldstärke, die durch die Formanisotropie des Magnetstreifens definiert ist. Gemäß manchen hierin beschriebenen Implementierungen kann man sich mit der Formanisotropie des Magnetstreifens (vor allem an der Endspitze) und eines MTC-Sensors unter Verwendung einer IMC-Schicht beschäftigen, um eine Wahrscheinlichkeit einer unerwarteten Erzeugung von Domänenwänden in dem Magnetstreifen zu verringern.As also in 1B and as shown by reference numeral 112, an actual end-tip of the MTC sensor of example implementation 100B may cause domain wall issues at the MTC sensor. For example, a sufficiently large magnetic working range may be necessary when determining a number of revolutions in a certain environment (eg, an automotive environment). As such, a minimum magnetic field strength can be determined by a magnetic field required to traverse a domain wall (eg, a 180 degree DW) through the helical magnetic stripe of the 1B to move. Furthermore, a maximum magnetic field strength may be below a value at which the domain walls are spontaneously generated within the spiral magnetic stripe, which can be determined based on the shape anisotropy of the spiral magnetic stripe. One reason for reducing peak magnetic field strength may be imperfections in the actual end tip. As shown by reference numeral 114, an ideal end point of the magnetic stripe terminates in a sharp point. However, due to manufacturing tolerances, it may not be possible to create an ideal end tip of a magnetic stripe. For example, due to manufacturing tolerances (eg, in a lithography process), the actual tip end as shown is rounded such that a minimum width of the tip end of the magnetic stripe is approximately one-third the width of the magnetic stripe. Such end peaks, which are not ideal, can result in the creation of domain walls at magnetic field strengths less than a maximum possible magnetic field strength defined by the shape anisotropy of the magnetic stripe. According to some implementations described herein, shape anisotropy of the magnetic stripe (particularly at the end tip) and an MTC sensor using an IMC layer may be addressed to reduce a likelihood of unexpected domain wall creation in the magnetic stripe.
Ferner kann der spiralförmige Magnetstreifen der 1B, der einen Radius aufweist, der als Funktion eines Winkels ⊖ (r=f(⊖)) variiert, zu einer abnehmenden Länge von Halbbrückenschenkeln führen (vor allem für Spiralen mit einer großen Anzahl an Streifenwindungen (z.B. über 10 Streifenwindungen)), wenn man sich von außerhalb des spiralförmigen Magnetstreifens auf seine Mitte zu bewegt. Als solches können unterschiedliche/verringerte Halbbrückenschenkel zu einer ungünstigen, verringerten Signalgröße führen.Furthermore, the spiral magnetic stripe 1B , which has a radius that varies as a function of an angle ⊖ (r=f(⊖)) can lead to a decreasing length of half-bridge legs (especially for spirals with a large number of strip turns (e.g. over 10 strip turns)) if one moving towards its center from the outside of the spiral magnetic stripe. As such, different/decreased half-bridge legs can result in an unfavorable reduced signal magnitude.
Zusätzlich oder alternativ dazu können unterschiedliche Halbbrückenwiderstandswerte über den spiralförmigen Magnetstreifen hinweg, nämlich für Halbbrückensegmente, die Versorgungsspannung VDD und Masse GND über einen ausgewählten der Anschlüsse V1, V2, ..., V5, V6 verbinden, zu einem erhöhten Einfluss von Leitungs- und/oder Kontaktwiderständen auf Verschiebungswerte für die jeweilige Halbbrücke führen, da Leitungs- und/oder Kontaktwiderstände für eine verringerte Magnetstreifenlänge einer ausgewählten Halbbrücke dominant werden können. Dieser erhöhte Einfluss von Leitungs- und/oder Kontaktwiderständen kann zu variierenden/erhöhten absoluten Verschiebungswerten und/oder variierenden/erhöhten Temperaturkoeffizienten der Verschiebungen führen. Demgemäß kann ein spiralförmiger Magnetstreifen bei einem MTC-Sensor nachteilig sein. Gemäß manchen hierin beschriebenen Implementierungen kann ein Magnetstreifen eines MTC-Sensors eine nicht-spiralförmige Gestalt aufweisen.Additionally or alternatively, different half-bridge resistance values across the spiral magnetic stripe, namely for half-bridge segments connecting the supply voltage VDD and ground GND via a selected one of the terminals V1, V2, ..., V5, V6, to an increased influence of line and/or or contact resistances lead to displacement values for the respective half-bridge, since line and/or contact resistances can become dominant for a reduced magnetic stripe length of a selected half-bridge. This increased influence of lead and/or contact resistances can lead to varying/increased absolute displacement values and/or varying/increased temperature coefficients of displacements. Accordingly, a spiral magnetic stripe can be disadvantageous in an MTC sensor. According to some implementations described herein, a magnetic stripe of an MTC sensor may have a non-spiral shape.
Wie in 1C gezeigt ist, ist eine beispielhafte Implementierung 100C eines MTC-Sensors zum Ermitteln einer Umdrehungszahl vorgesehen. Wie in 1C gezeigt ist, ist eine IMC-Schicht dazu konfiguriert, benachbart zu zumindest einem Teil eines Magnetstreifens eines MTC-Sensors angeordnet zu sein. Bei manchen Implementierungen kann die IMC-Schicht dazu konfiguriert sein, zwischen zumindest einem Teil des Magnetstreifens des MTC-Sensors und einem Magneten positioniert zu sein, der ein Magnetfeld erzeugt, das durch den MTC-Sensor erfasst wird (z. B. einem Magneten auf einem durch den MTC-Sensor überwachten drehbaren Objekt). Die beispielhafte IMC-Schicht kann eine durchlässige Folie sein, die aus einer Kobalt- und/oder Eisen- und/oder Nickellegierung (z. B. Ni(81)Fe(19) (d. h. Permalloy)) gebildet ist. Wie bei der beispielhaften Implementierung 100C gezeigt ist, zeigt ein beispielhafter Querschnitt des MTC-Sensors an der IMC-Schicht-Position, dass die IMC-Schicht über einem Dielektrikum des MTC-Sensors platziert werden kann, der xMR-Stapel (oder der Magnetstreifen) sich innerhalb des Dielektrikums befinden oder mit demselben verbunden sein kann und das Dielektrikum auf einem Substrat platziert sein kann. Wie gezeigt ist, überlappt die IMC-Schicht den xMR-Stapel. Das Substrat kann Metallschichten zum Kontaktieren und Verdrahten des MTC-Sensors umfassen oder kann weitere Schichten umfassen, um aktive oder passive Bauelemente zu erzeugen, um eine monolithisch integrierte Schaltungsanordnung für eine Signalkonditionierung des MTC-Sensors bereitzustellen.As in 1C 1, an example implementation 100C of an MTC sensor for determining a number of revolutions is provided. As in 1C As shown, an IMC layer is configured to be located adjacent to at least a portion of a magnetic stripe of an MTC sensor. In some implementations, the IMC layer may be configured to be positioned between at least a portion of the MTC sensor's magnetic stripe and a magnet that generates a magnetic field that is sensed by the MTC sensor (e.g., a magnet on a rotating object monitored by the MTC sensor). The exemplary IMC layer may be a permeable foil formed from a cobalt and/or iron and/or nickel alloy (eg, Ni(81)Fe(19) (ie, permalloy)). As shown in example implementation 100C, an example cross-section of the MTC sensor at the IMC layer location shows that the IMC layer can be placed over a dielectric of the MTC sensor, the xMR stack (or magnetic stripe) may be within or connected to the dielectric and the dielectric may be placed on a substrate. As shown, the IMC layer overlaps the xMR stack. The substrate may include metal layers for contacting and wiring the MTC sensor, or may include additional layers to create active or passive devices to provide monolithic integrated circuitry for signal conditioning of the MTC sensor.
Wie durch das Bezugszeichen 116 gezeigt ist, kann eine IMC-Schicht über einer oder benachbart zu einer Endspitze des Magnetstreifens positioniert sein. Demgemäß kann die IMC-Schicht verhindern, dass unerwartete Domänenwände an der Endspitze des Magnetstreifens erzeugt werden. Bei manchen Implementierungen, wie sie durch das Bezugszeichen 118 gezeigt sind, kann die IMC-Schicht dazu konfiguriert sein, über dem gesamten Magnetstreifen positioniert zu sein (z. B. derart, dass die IMC-Schicht dazu konfiguriert ist, zwischen einem Magneten und dem gesamten Magnetstreifen positioniert zu sein). In einem solchen Fall kann eine Erhöhung einer Mindestmagnetfeldstärke durch einen Abschirmfaktor (fsh) erzielt werden, wie nachstehend beschrieben wird, und eine Höchstmagnetfeldstärke kann durch den Abschirmfaktor erhöht werden (was für einen robusten Betrieb vorteilhaft sein kann). Wie durch das Bezugszeichen 120 der 1C gezeigt ist, kann die IMC-Schicht dazu konfiguriert sein, über zumindest einem Abschnitt des Magnetstreifens positioniert zu sein, jedoch über der DWG nicht vorhanden zu sein (z. B. derart, dass die IMC-Schicht dazu konfiguriert ist, zwischen einem Magneten und dem Magnetstreifen mit Ausnahme der DWG positioniert zu sein). In einem solchen Fall wird das für eine Domänenwanderzeugung an der DWG benötigte Magnetfeld eventuell nicht beeinflusst oder erhöht. Wie in 1C und durch das Bezugszeichen 122 ferner gezeigt ist, kann die IMC-Schicht dazu konfiguriert sein, über Biegungen eines Magnetstreifens positioniert zu sein (z. B. derart, dass die IMC-Schicht dazu konfiguriert ist, zwischen einem Magneten und den Biegungen des Magnetstreifens positioniert zu sein). Als solches kann eine Wahrscheinlichkeit einer unerwarteten Erzeugung von Domänenwänden an den Biegungen begrenzt werden.As shown by reference numeral 116, an IMC layer may be positioned over or adjacent to an end tip of the magnetic stripe. Accordingly, the IMC layer can prevent unexpected domain walls from being generated at the tip end of the magnetic stripe. In some implementations, as shown by reference numeral 118, the IMC layer may be configured to be positioned over the entire magnetic stripe (e.g. such that the IMC layer is configured to be between a magnet and the to be positioned along the entire magnetic stripe). In such a case, an increase in a minimum magnetic field strength can be achieved by a shielding factor (fsh), as described below, and a maximum magnetic field strength can be increased by the shielding factor (which can be advantageous for robust operation). As indicated by reference numeral 120 of FIG 1C As shown, the IMC layer may be configured to be positioned over at least a portion of the magnetic stripe but not present over the DWG (e.g., such that the IMC layer is configured to be sandwiched between a magnet and to be positioned on the magnetic stripe with the exception of the DWG). In such a case, the magnetic field needed for domain wall generation at the DWG may not be affected or increased. As in 1C and as further shown by reference numeral 122, the IMC layer may be configured to be positioned over bends of a magnetic stripe (e.g., such that the IMC layer is configured to be positioned between a magnet and the bends of the magnetic stripe to be). As such, a likelihood of unexpected creation of domain walls at the bends can be limited.
1D ist ein Diagramm, das einer beispielhaften Implementierung eines MTC-Sensors zugeordnet ist, der eine IMC-Schicht und einen beispielhaften Graphen 100D des MTC-Sensors umfasst, der die IMC-Schicht umfasst, wie hierin beschrieben ist. Im Einzelnen veranschaulicht der beispielhafte Graph 100D der 1D beispielhafte Ergebnisse eines Abschirmfaktors fsh, wobei fsh als Magnetfeld B an einer lateralen Position des MTC relativ zu dem IMC mit dem und ohne den IMC definiert ist, nämlich fsh = Bohne IMC/Bmit IMC. 1D 10 is a diagram associated with an example implementation of an MTC sensor including an IMC layer and an example graph 100D of the MTC sensor including the IMC layer as described herein. Specifically, the example graph 100D of FIG 1D exemplary results of a shielding factor fsh, where fsh is defined as a magnetic field B at a lateral position of the MTC relative to the IMC with and without the IMC, namely fsh=B without IMC /B with IMC .
Bei dem veranschaulichten beispielhaften Graphen 100D kann ein 500 nm (w = 0,5 µm) dickes NiFe mit einer Durchlässigkeit von 1000 (µr = 1000) und einem Abstand von 0,5 µm von der Erfassungsebene des MTC-Sensors (durchgezogene Linie in 1D) angenommen werden. Ein maximaler erzielbarer Abschirmfaktor beträgt 11,8 und ist in der Mitte unter dem IMC, nämlich bei einer 20 µm lateralen Position, genommen. Dieser maximale Abschirmfaktor entspricht einem effektiven Magnetfeld von 1/11,8 * Bext, d. h. nur 8,5 % des externen innerhalb der Ebene liegenden Feldes ist eventuell in einer Position der Endspitze effektiv. Wie ferner in dem beispielhaften Graphen 100D gezeigt ist, entspricht nach einer Reduktion der Filmdicke auf 200 nm (w = 0,2 µm, durch die gestrichelte Linie angegeben) ein maximaler erzielbarer Abschirmfaktor von etwa 7,5, der in der Mitte unter dem IMC genommen wird, einem effektiven Magnetfeld von lediglich 13 % des externen Magnetfeldes. Demgemäß kann ein beispielhafter Graph 100D der 1D angeben, dass ein homogener Magnetfeldwert (d. h. ohne die Auswirkungen der Formanisotropie des Magnetstreifens) etwa 5 µm von einem der Ränder der IMC-Schicht an lateralen Positionen von 10 bzw. 30 µm festgestellt werden kann.In the example graph 100D illustrated, a 500 nm (w = 0.5 µm) thick NiFe with a transmittance of 1000 (µr = 1000) and a distance of 0.5 µm from the detection plane of the MTC sensor (solid line in 1D ) are accepted. A maximum achievable shielding factor is 11.8 and is taken at the center under the IMC, namely at a 20 µm lateral position. This maximum shielding factor corresponds to an effective magnetic field of 1/11.8 * B ext , ie only 8.5% of the external in-plane field may be effective at an end tip position. As further shown in the example graph 100D, after reducing the film thickness to 200 nm (w=0.2 μm, indicated by the dashed line), a maximum achievable shielding factor of about 7.5 corresponds to that at the center below the IMC is taken, an effective magnetic field of only 13% of the external magnetic field. Accordingly, an example graph 100D of 1D state that a homogeneous magnetic field value (ie without the effects of magnetic stripe shape anisotropy) can be observed about 5 µm from one of the edges of the IMC layer at lateral positions of 10 and 30 µm, respectively.
Wie durch den beispielhaften Graphen 100D gezeigt ist, verringert der IMC lokal die an der MTC-Struktur effektiv vorhandene Magnetfeldstärke. Es versteht sich, dass eine Formanisotropie der Magnetstreifen oder der Spitze ein maximales zulässiges Magnetfeld zum Betreiben des MTC vorgibt. Bei manchen Implementierungen kann der das Magnetfeld lokal reduzierende IMC einen Betrieb des MTC bei höheren Magnetfeldern als ohne den IMC ermöglichen.As shown by example graph 100D, the IMC locally reduces the magnetic field strength effectively present at the MTC structure. It is understood that a shape anisotropy of the magnetic strips or the tip dictates a maximum permissible magnetic field for operating the MTC. In some implementations, the IMC locally reducing the magnetic field may allow the MTC to operate at higher magnetic fields than without the IMC.
Falls lediglich kritische Abschnitte des MTC, nämlich die Endspitze, die Biegung oder alle Biegungen, mit dem IMC bedeckt sind, kann das maximale zulässige Magnetfeld vergrößert werden, wobei eine Annäherung von niedrigeren Feldstärkengrößen an das maximal zulässige Magnetfeld erfolgt, wie es durch die Formanisotropie der MTC-Streifen definiert ist.If only critical portions of the MTC, namely the tip end, the bend or all bends, are covered with the IMC, the maximum allowable magnetic field can be increased, with an approximation of lower field strength magnitudes to the maximum allowable magnetic field, as determined by the shape anisotropy of the MTC strip is defined.
Ein Bedecken der gesamten MTC-Struktur mit dem IMC kann zu einer Verschiebung des maximal zulässigen Magnetfeldes sogar über die Grenze, die durch die Formanisotropie der Magnetstreifen oder der Spitze der MTC-Struktur festgelegt wird, hinaus führen.Covering the entire MTC structure with the IMC can result in a shift in the maximum allowable magnetic field even beyond the limit set by the shape anisotropy of the magnetic strips or the tip of the MTC structure.
Demgemäß kann ein MTC-Sensor bei manchen Implementierungen eine IMC-Schicht umfassen, um eine Formanisotropie eines Magnetstreifens (z. B. Unvollkommenheiten an einer Endspitze des Magnetstreifens) zu berücksichtigen.Accordingly, in some implementations, an MTC sensor may include an IMC layer to account for shape anisotropy of a magnetic stripe (e.g., imperfections at an end tip of the magnetic stripe).
Wie oben angegeben ist, sind 1A-1D lediglich als Beispiele vorgesehen. Andere Beispiele sind möglich und können von dem, was bezüglich 1A-1D beschrieben ist, abweichen.As indicated above, are 1A-1D provided as examples only. Other examples are possible and may be of what regards 1A-1D is described, differ.
2 ist ein Diagramm einer beispielhaften Umgebung 200, in der hierin beschriebene Apparaturen implementiert werden können. Wie in 2 gezeigt ist, kann die Umgebung 200 einen Magneten 210, der um eine Achse 215 rotieren kann, einen MTC-Sensor 220 und eine Steuerung 230 umfassen. 2 1 is a diagram of an example environment 200 in which apparatuses described herein may be implemented. As in 2 As shown, the environment 200 can include a magnet 210 that can rotate about an axis 215 , an MTC sensor 220 , and a controller 230 .
Der Magnet 210 umfasst einen oder mehrere Magnete, die dahin gehend positioniert sind, um die Achse 215 (z. B. eine imaginäre Linie) zu rotieren. Bei manchen Implementierungen kann der Magnet 210 (z. B. mechanisch) mit einem (nicht gezeigten) drehbaren Objekt derart verbunden sein, dass ein Drehwinkel des Magneten 210 einem Drehwinkel des drehbaren Objekts entspricht (z. B. wenn zwischen einer Endfläche des drehbaren Objekts und dem Magneten 210 eine rutschfeste Beziehung besteht).Magnet 210 includes one or more magnets positioned to rotate about axis 215 (e.g., an imaginary line). In some implementations, the magnet 210 may be coupled (e.g., mechanically) to a rotatable object (not shown) such that an angle of rotation of the magnet 210 corresponds to an angle of rotation of the rotatable object (e.g., when between an end face of the rotatable object and the magnet 210 has a non-slip relationship).
Bei der in 2 gezeigten beispielhaften Umgebung 200 weist der Magnet 210 eine erste Hälfte, die einen Nordpol (N) bildet, und eine zweite Hälfte, die einen Südpol (S) bildet, auf, so dass der Magnet 210 ein Polpaar aufweist. Bei manchen Implementierungen kann der Magnet 210 mehr als ein Polpaar aufweisen, ohne dass eine Beschränkung hierauf vorliegt. Bei manchen Implementierungen kann der Magnet 210 einen Scheibenmagneten umfassen, der konzentrisch um die Achse 215 herum positioniert ist, die durch die Mitte des Magneten 210 verläuft, wie in 2 gezeigt ist. Obwohl der Magnet 210 in 2 kreisförmig gezeigt ist, kann der Magnet 210 eine andere Form aufweisen, beispielsweise quadratisch, rechteckig, elliptisch oder dergleichen sein. Beispielsweise kann der Magnet 210 in einem Fall eine elliptische Form aufweisen, in dem ein Winkel zwischen einer Ebene, die einer Oberfläche des Magneten 210 entspricht, und der Achse 215 von einer im Wesentlichen rechteckigen Beziehung abweicht. Die Ebene kann eine Ebene umfassen, die den Magneten 210 symmetrisch durchschneidet und eine Magnetmitte des Magneten 210 umfasst. In den meisten praktischen Fällen kann die Ebene im Wesentlichen senkrecht zur der Achse 215 sein. Als weiteres Beispiel kann der Magnet 210 einen Ringmagneten umfassen, der dazu positioniert ist, um die Achse 215 (zusammen mit dem drehbaren Objekt) zu rotieren. Ein Ringmagnet kann für eine Anordnung des Magneten 210 an einem Ende des drehbaren Objekts von Interesse sein.At the in 2 In the example environment 200 shown in the example environment 200 shown, the magnet 210 has a first half forming a north pole (N) and a second half forming a south pole (S) such that the magnet 210 has a pole pair. In some implementations, the magnet 210 can have more than one pole pair, without limitation. In some implementations, magnet 210 may comprise a disk magnet positioned concentrically about axis 215 that passes through the center of magnet 210, as shown in FIG 2 is shown. Although the magnet is 210 in 2 As shown circular, the magnet 210 may have another shape, such as square, rectangular, elliptical, or the like. For example, the magnet 210 may have an elliptical shape in a case where an angle between a plane corresponding to a surface of the magnet 210 and the axis 215 deviates from a substantially rectangular relationship. The plane may include a plane that symmetrically intersects the magnet 210 and includes a magnet center of the magnet 210 . In most practical cases, the plane may be substantially perpendicular to axis 215. As another example, magnet 210 may include a ring magnet positioned to rotate about axis 215 (along with the rotatable object). A ring magnet may be of interest for locating the magnet 210 at one end of the rotatable object.
Bei manchen Implementierungen kann der Magnet 210 zwei abwechselnde Pole an zumindest zwei Abschnitten des Magneten 210 umfassen. Beispielsweise kann der Magnet 210 einen diametrisch magnetisierten Magneten mit einem Nordpol an einer ersten Hälfte des Magneten 210 und einem Südpol an einer zweiten Hälfte des Magneten 210 umfassen, wie in 2 gezeigt ist. Als weiteres Beispiel kann der Magnet 210 einen axial magnetisierten Magneten mit einem ersten Nordpol und einem ersten Südpol, die auf einer ersten Hälfte des Magneten 210 gestapelt sind, und einem zweiten Südpol und einem zweiten Nordpol, die auf einer zweiten Hälfte des Magneten 210 gestapelt sind, umfassen (nicht gezeigt).In some implementations, magnet 210 may include two alternating poles on at least two sections of magnet 210 . For example, the magnet 210 can have a diametric magnetized magnets having a north pole on a first half of magnet 210 and a south pole on a second half of magnet 210, as in FIG 2 is shown. As another example, the magnet 210 can be an axially magnetized magnet having a first north pole and a first south pole stacked on a first half of the magnet 210 and a second south pole and a second north pole stacked on a second half of the magnet 210 , include (not shown).
Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Magnet 210 einen Dipolmagneten (z. B. einen Dipol-Stabmagneten, einen kreisförmigen Dipolmagneten, einen elliptischen Dipolmagneten usw.), einen Permanentmagneten, einen Elektromagneten, ein Magnetband oder dergleichen umfassen. Der Magnet 210 kann aus einem ferromagnetischen Material (z. B. Hartferrit) gebildet sein und kann ein Magnetfeld erzeugen. Der Magnet 210 kann ferner einen Seltenerdmagneten aufweisen, der aufgrund einer intrinsisch hohen Magnetfeldstärke von Seltenerdmagneten von Vorteil sein kann. Wie oben beschrieben wurde, kann der Magnet 210 bei manchen Implementierungen an einem drehbaren Objekt befestigt oder in ein drehbares Objekt integriert sein, für das auf der Basis eines Drehwinkels des Magneten 210 ein Drehwinkel (z. B. durch den MTC-Sensor 220, durch die Steuerung 230) bestimmt werden kann.Additionally or alternatively, the magnet 210 may comprise a dipole magnet (e.g., a bar dipole magnet, a circular dipole magnet, an elliptical dipole magnet, etc.), a permanent magnet, an electromagnet, a magnetic tape, or the like. The magnet 210 may be formed from a ferromagnetic material (e.g., hard ferrite) and may generate a magnetic field. The magnet 210 may further include a rare earth magnet, which may be advantageous due to an intrinsically high magnetic field strength of rare earth magnets. As described above, in some implementations, the magnet 210 may be attached to or integrated into a rotatable object for which an angle of rotation based on an angle of rotation of the magnet 210 (e.g., by the MTC sensor 220, by the controller 230) can be determined.
Der MTC-Sensor 220 umfasst eine oder mehrere Apparaturen zum Erfassen von Komponenten eines Magnetfeldes zur Verwendung beim Bestimmen einer Umdrehungszahl (z. B. des Magneten 210, eines drehbaren Objekts, an dem der Magnet 210 befestigt ist oder als dessen Bestandteil der Magnet 210 gebildet ist, usw.). Beispielsweise kann der MTC-Sensor 220 eine oder mehrere Schaltungen (z. B. eine oder mehrere integrierte Schaltungen) umfassen. Bei manchen Implementierungen kann der MTC-Sensor 220 derart an einer relativ zu dem Magneten 210 befindlichen Position platziert werden, dass der MTC-Sensor 220 Komponenten des durch den Magneten 210 erzeugten Magnetfeldes detektieren kann. Bei manchen Implementierungen kann der MTC-Sensor 220 eine integrierte Schaltung umfassen, die eine integrierte Steuerung 230 umfasst (z. B. derart, dass eine Ausgabe des MTC-Sensors 220 Informationen umfassen kann, die einen Drehwinkel des Magneten 210 und/oder des drehbaren Objekts beschreiben).The MTC sensor 220 includes one or more apparatus for sensing components of a magnetic field for use in determining a number of revolutions (e.g., of the magnet 210, a rotatable object to which the magnet 210 is attached or as part of which the magnet 210 is formed is, etc.). For example, the MTC sensor 220 may include one or more circuits (e.g., one or more integrated circuits). In some implementations, the MTC sensor 220 can be placed in a position relative to the magnet 210 such that the MTC sensor 220 can detect components of the magnetic field generated by the magnet 210 . In some implementations, the MTC sensor 220 may include an integrated circuit that includes an integrated controller 230 (e.g., such that an output of the MTC sensor 220 may include information indicative of an angle of rotation of the magnet 210 and/or the rotatable describe the object).
Bei manchen Implementierungen kann der MTC-Sensor 220 eine Gruppe von Erfassungselementen umfassen, die dazu konfiguriert sind, Komponenten des durch den Magneten 210 erzeugten Magnetfeldes zu erfassen, die an dem MTC-Sensor 220 vorliegen. Beispielsweise kann der MTC-Sensor 220 ein erstes Erfassungselement (das z. B. im Wesentlichen auf einer ersten Ebene angeordnet ist, die proximal zu dem Magneten 210 ist), das einem Bestimmen des Drehwinkels zugeordnet ist, und ein zweites Erfassungselement (das z. B. im Wesentlichen auf einer zweiten Ebene angeordnet ist, die distal zu dem Magneten 210 ist), das einem Bestimmen des Drehwinkels zugeordnet ist, umfassen. Bei manchen Implementierungen ist der MTC-Sensor 220 in der Lage, in einem nicht-gesättigten Modus zu arbeiten (d. h. Ausgangssignale, die Erfassungselementen des MTC-Sensors 220 zugeordnet sind, sind von einer Stärke des Magnetfeldes abhängig). Zusätzliche Einzelheiten bezüglich des MTC-Sensors 220 werden nachstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.In some implementations, the MTC sensor 220 may include an array of sensing elements configured to sense components of the magnetic field generated by the magnet 210 that are present at the MTC sensor 220 . For example, the MTC sensor 220 may have a first sensing element (e.g., located substantially at a first plane that is proximal to the magnet 210) associated with determining the angle of rotation and a second sensing element (e.g., (e.g., located substantially on a second plane that is distal to the magnet 210) associated with determining the angle of rotation. In some implementations, the MTC sensor 220 is capable of operating in a non-saturated mode (ie, output signals associated with sensing elements of the MTC sensor 220 are dependent on a magnetic field strength). Additional details regarding the MTC sensor 220 are provided below with reference to FIG 3 described.
Die Steuerung 230 umfasst eine oder mehrere Schaltungen, die einem Bestimmen eines Drehwinkels des Magneten 210 und einem Bereitstellen von Informationen zugeordnet sind, die der Umdrehungszahl des Magneten 210 und somit dem Drehwinkel des drehbaren Objekts, mit dem der Magnet 210 verbunden ist, zugeordnet sind. Beispielsweise kann die Steuerung 230 eine oder mehrere Schaltungen (z. B. eine integrierte Schaltung, eine Steuerschaltung, eine Rückkopplungsschaltung usw.) umfassen. Die Steuerung 230 kann Eingangssignale von einem oder mehreren Sensoren wie beispielsweise einem oder mehreren MTC-Sensoren 220 empfangen, kann die Eingangssignale (z. B. unter Verwendung eines analogen Signalprozessors, eines digitalen Signalprozessors usw.) verarbeiten, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, und kann das Ausgangssignal einer oder mehreren anderen Vorrichtungen oder einem oder mehreren anderen Systemen bereitstellen. Beispielsweise kann die Steuerung 230 ein oder mehrere Eingangssignale von dem MTC-Sensor 220 empfangen und kann das eine oder die mehreren Eingangssignale dazu verwenden, ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die Winkelposition des Magneten 210 und/oder des drehbaren Objekts, an dem der Magnet 210 befestigt ist (oder dessen Bestandteil der Magnet 210 bildet), aufweist.The controller 230 includes one or more circuits associated with determining an angle of rotation of the magnet 210 and providing information associated with the number of revolutions of the magnet 210 and thus the angle of rotation of the rotatable object to which the magnet 210 is connected. For example, the controller 230 may include one or more circuits (e.g., an integrated circuit, a control circuit, a feedback circuit, etc.). The controller 230 may receive input signals from one or more sensors, such as one or more MTC sensors 220, may process the input signals (e.g., using an analog signal processor, a digital signal processor, etc.) to generate an output signal, and may provide the output signal to one or more other devices or systems. For example, controller 230 may receive one or more input signals from MTC sensor 220 and may use the one or more input signals to generate an output signal indicative of the angular position of magnet 210 and/or the rotatable object that magnet 210 is attached to is fixed (or of which the magnet 210 forms a part).
Die Anzahl und Anordnung von in 2 gezeigten Apparaturen sind als Beispiel bereitgestellt. In der Praxis können zusätzliche Apparaturen, weniger Apparaturen, andere Apparaturen oder anders angeordnete Apparaturen im Vergleich zu den in 2 gezeigten vorhanden sein. Ferner können zwei oder mehr in 2 gezeigte Apparaturen in einer einzigen Apparatur implementiert sein, oder eine in 2 gezeigte einzelne Apparatur kann als mehrere, verteilte Apparaturen implementiert sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann eine Gruppe von Apparaturen (z. B. eine oder mehrere Apparaturen) der Umgebung 200 eine oder mehrere Funktionen erfüllen, die dahin gehend beschrieben ist bzw. sind, dass sie durch eine andere Gruppe von Apparaturen der Umgebung 200 erfüllt wird bzw. werden.The number and arrangement of in 2 Apparatus shown are provided as an example. In practice, additional equipment, less equipment, different equipment or differently arranged equipment compared to those in 2 shown. Furthermore, two or more in 2 apparatus shown may be implemented in a single apparatus, or in 2 The single apparatus shown can be implemented as a plurality of distributed apparatuses. Additionally or alternatively, a group of devices (e.g., one or more devices) of the environment 200 can perform one or more functions that are described or intended to that end. are that it is met by another set of Environment 200 equipment(s).
3 ist ein Diagramm beispielhafter Elemente 300 des in einer beispielhaften Umgebung 200 der 2 enthaltenen MTC-Sensors 220. Wie gezeigt ist, kann der MTC-Sensor 220 eine Gruppe von Erfassungselementen 310, einen Analog/Digital-Wandler (ADW) 320, einen digitalen Signalprozessor (DSP) 330, ein Speicherelement 340 und eine digitale Schnittstelle 350 umfassen. 3 FIG. 3 is a diagram of example elements 300 of FIG. 1 in an example environment 200 of FIG 2 included MTC sensor 220. As shown, the MTC sensor 220 may include a set of sensing elements 310, an analog-to-digital converter (ADC) 320, a digital signal processor (DSP) 330, a storage element 340, and a digital interface 350 .
Das Erfassungselement 310 umfasst ein Element zum Erfassen einer Komponente eines an dem MTC-Sensor 220 vorliegenden Magnetfeldes (z. B. des durch den Magneten 210 erzeugten Magnetfeldes). Beispielsweise kann das Erfassungselement 310 ein MRbasiertes Erfassungselement umfassen, wobei Elemente desselben aus einem magnetoresistiven Material (z. B. Nickel-Eisen (NiFe)) gebildet sind, wobei der elektrische Widerstand des magnetoresistiven Materials von einer Stärke und/oder einer Richtung des an dem magnetoresistiven Material vorliegenden Magnetfeldes abhängen kann. Hier kann das Erfassungselement 310 auf der Basis eines Anisotroper-Magnetwiderstand-Effekts (AMR-Effekts), eines Giant-Magnetwiderstand-Effekts (GMR-Effekts), eines Tunnelmagnetwiderstandseffekts (TMR-Effekts) oder dergleichen arbeiten. Als weiteres Beispiel kann das Erfassungselement 310 ein Hall-basiertes Erfassungselement umfassen, das auf der Basis eines Hall-Effekts arbeitet. Als zusätzliches Beispiel kann das Erfassungselement 310 ein auf variabler Reluktanz (VR) beruhendes Erfassungselement umfassen, das auf der Basis von Induktion arbeitet. Bei manchen Implementierungen arbeitet das Erfassungselement 310 in einem nicht-gesättigten Modus (d. h. derart, dass eine Amplitude eines durch das Erfassungselement 310 bereitgestellten Ausgangssignals von einer Stärke des Magnetfeldes an dem Erfassungselement 310 abhängig ist). Zusätzliche Einzelheiten bezüglich der Erfassungselemente 310 werden nachstehend Bezug nehmend auf 4 beschrieben.The sensing element 310 includes an element for sensing a component of a magnetic field present at the MTC sensor 220 (eg, the magnetic field generated by the magnet 210). For example, the sensing element 310 may include an MR-based sensing element, elements of which are formed from a magnetoresistive material (e.g., nickel-iron (NiFe)), wherein the electrical resistance of the magnetoresistive material depends on a strength and/or a direction of the at the magnetoresistive material present magnetic field may depend. Here, the sensing element 310 may operate based on an anisotropic magneto-resistance (AMR) effect, a giant magneto-resistance (GMR) effect, a tunneling magneto-resistance (TMR) effect, or the like. As another example, the sensing element 310 may include a Hall-based sensing element that operates based on a Hall effect. As an additional example, the sensing element 310 may comprise a variable reluctance (VR) based sensing element that operates on induction. In some implementations, the sensing element 310 operates in a non-saturated mode (ie such that an amplitude of an output signal provided by the sensing element 310 is dependent on a strength of the magnetic field at the sensing element 310). Additional details regarding the sensing elements 310 are provided below with reference to FIG 4 described.
Der ADW 320 umfasst einen Analog/Digital-Wandler, der ein analoges Signal von dem einen oder den mehreren Erfassungselementen 310 in ein digitales Signal umwandelt. Beispielsweise kann der ADW 320 analoge Signale, die von dem einen oder den mehreren Erfassungselementen 310 empfangen werden, in digitale Signale umwandeln, die durch den DSP 330 verarbeitet werden sollen. Der ADW 320 kann die digitalen Signale dem DSP 330 bereitstellen. Bei manchen Implementierungen kann der MTC-Sensor 220 einen oder mehrere ADW 320 umfassen.The ADC 320 includes an analog-to-digital converter that converts an analog signal from the one or more sensing elements 310 into a digital signal. For example, the ADC 320 may convert analog signals received from the one or more sensing elements 310 into digital signals to be processed by the DSP 330 . The ADC 320 can provide the digital signals to the DSP 330 . In some implementations, the MTC sensor 220 may include one or more ADCs 320 .
Der DSP 330 umfasst eine digitale Signalverarbeitungsvorrichtung oder eine Sammlung von digitalen Signalverarbeitungsvorrichtungen. Bei manchen Implementierungen kann der DSP 330 digitale Signale von dem ADW 320 empfangen und kann die digitalen Signale verarbeiten, um Ausgangssignale zu bilden (die z. B. für die in 2 gezeigte Steuerung 230 bestimmt sind), beispielsweise Ausgangssignale, die einem Bestimmen des Drehwinkels des Magneten 210, der mit einem drehbaren Objekt rotiert, zugeordnet sind.The DSP 330 comprises a digital signal processing device or a collection of digital signal processing devices. In some implementations, the DSP 330 may receive digital signals from the ADC 320 and may process the digital signals to form output signals (eg, used for the in 2 controller 230 shown), for example output signals associated with determining the angle of rotation of magnet 210 rotating with a rotatable object.
Das Speicherelement 340 umfasst einen Nur-Lese-Speicher (ROM) (z. B. einen EEPROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und/oder eine andere Art von dynamischer oder statischer Speicherungsvorrichtung (z. B. einen Flash-Speicher, einen Magnetspeicher, einen optischen Speicher usw.), die Informationen und/oder Anweisungen zur Verwendung durch den MTC-Sensor 220 speichert. Bei manchen Implementierungen kann das Speicherelement 340 Informationen speichern, die der durch den DSP 330 durchgeführten Verarbeitung zugeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Speicherelement 340 Konfigurierungswerte oder -parameter für Erfassungselemente 310 und/oder Informationen für ein oder mehrere andere Elemente des MTC-Sensors 220, beispielsweise den ADW 320 oder die digitale Schnittstelle 350, speichern.Storage element 340 includes read only memory (ROM) (e.g., EEPROM), random access memory (RAM), and/or other type of dynamic or static storage device (e.g., flash memory, magnetic memory , an optical memory, etc.) that stores information and/or instructions for use by the MTC sensor 220. In some implementations, storage element 340 may store information associated with processing performed by DSP 330 . Additionally or alternatively, storage element 340 may store configuration values or parameters for sensing elements 310 and/or information for one or more other elements of MTC sensor 220, such as ADC 320 or digital interface 350.
Die digitale Schnittstelle 350 umfasst eine Schnittstelle, über die der MTC-Sensor 220 Informationen von einer anderen Vorrichtung wie beispielsweise der Steuerung 230 empfangen und/oder derselben Informationen bereitstellen kann (siehe 2). Beispielsweise kann die digitale Schnittstelle 350 das durch den DSP 330 bestimmte Ausgangssignal der Steuerung 230 bereitstellen und kann ferner Informationen von der Steuerung 230 empfangen.The digital interface 350 includes an interface through which the MTC sensor 220 can receive information from and/or provide information to another device such as the controller 230 (see FIG 2 ). For example, the digital interface 350 can provide the output signal determined by the DSP 330 to the controller 230 and can also receive information from the controller 230 .
Die Anzahl und Anordnung von in 3 gezeigten Elementen sind als Beispiel vorgesehen. In der Praxis kann der MTC-Sensor 220 zusätzliche Elemente, weniger Elemente, andere Elemente oder anders angeordnete Elemente als die in 3 gezeigten umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann eine Gruppe von Elementen (z. B. ein oder mehrere Elemente) des MTC-Sensors 220 eine oder mehrere Funktionen erfüllen, die dahin gehend beschrieben ist bzw. sind, dass sie durch eine andere Gruppe von Elementen des MTC-Sensors 220 erfüllt wird bzw. werden.The number and arrangement of in 3 Items shown are provided as an example. In practice, the MTC sensor 220 may have additional elements, fewer elements, different elements, or differently arranged elements than those shown in 3 shown. Additionally or alternatively, a group of elements (e.g., one or more elements) of MTC sensor 220 may perform one or more functions described as being performed by another group of elements of MTC sensor 220. Sensor 220 is or are met.
4 ist ein Diagramm einer beispielhaften Implementierung 400 eines Erfassungselements 310, das in dem MTC-Sensor 220 der 2 enthalten sein kann. Wie oben erwähnt wurde, kann ein spiralförmiger Magnetstreifen eines MTC-Sensors aufgrund von Unterschieden bezüglich der Länge von Halbbrückenschenkeln der Streifenwindungen der Spirale ungünstig oder nachteilhaft sein. 4 FIG. 4 is a diagram of an example implementation 400 of a sensing element 310 included in the MTC sensor 220 of FIG 2 can be included. As mentioned above, a spiral magnetic stripe of an MTC sensor can vary due to differences in length of half-bridge legs of the strip windings of the spiral can be unfavorable or disadvantageous.
Wie in 4 gezeigt ist, kann das Erfassungselement 310 bei manchen Implementierungen einen Magnetstreifen umfassen, der eine Mehrzahl von überlappenden Streifenwindungen umfasst, die eine Mehrzahl von entsprechenden Überschneidungen in dem Magnetstreifen bewirken. Das beispielhafte Erfassungselement 310 der 4 kann ein rückkopplungsfreier Magnetstreifen mit drei Streifenwindungen sein (und kann somit bis zu drei Windungen aufweisen). Wie in 4 gezeigt ist, können die Streifenwindungen des Erfassungselements 310 eine relativ ähnliche Größe aufweisen. Das heißt, dass Halbbrücken, die durch Magnetstreifensegmente definiert sind, die VDD und Masse GND über einen ausgewählten von V1, V2, ..., V5, V6 verbinden, eine ähnliche Größe aufweisen. Bei manchen Implementierungen kann eine Verschiebung und/oder ein Ausgleich derartiger Halbbrücken aufgrund dieser Ähnlichkeit bezüglich der Größe vereinfacht werden. Man muss verstehen, dass diese Ähnlichkeit bezüglich der Größe für das Erfassungselement unabhängig von der Anzahl von Streifenwindungen des Magnetstreifens des Erfassungselements 310 ist, was ein weiterer Vorteil gegenüber dem Erfassungselement sein kann, das den spiralförmigen Magnetstreifen aufweist, wie bezüglich 1B erörtert wurde.As in 4 As shown, in some implementations, the sensing element 310 may comprise a magnetic stripe comprising a plurality of overlapping strip turns that cause a plurality of corresponding intersections in the magnetic stripe. The example sensing element 310 of FIG 4 may be an open loop magnetic stripe with three strip turns (and thus may have up to three turns). As in 4 As shown, the strip turns of sensing element 310 may be of relatively similar size. That is, half-bridges defined by magnetic stripe segments connecting VDD and ground GND through a selected one of V1, V2, ..., V5, V6 are of similar size. In some implementations, shifting and/or balancing of such half-bridges may be simplified due to this similarity in size. It is to be understood that this similarity in size for the sensing element is independent of the number of strip turns of the magnetic stripe of the sensing element 310, which may be a further advantage over the sensing element having the helical magnetic stripe as referred to in FIG 1B was discussed.
Wie durch das Erfassungselement 310 der 4 gezeigt ist, können dann, wenn der Magnetstreifen überlappende Streifenwindungen umfasst, Überschneidungen gebildet werden, wie für den vergrößerten Abschnitt des Erfassungselements 310 in 4 angegeben ist. Bei manchen Implementierungen kann die Anzahl von Überschneidungen bei einem Magnetstreifen auf einer Anzahl vollständiger Streifenwindungen des Magnetstreifens beruhen. Beispielsweise kann die Anzahl von Überschneidungen ein Vielfaches der Anzahl vollständiger Streifenwindungen und/oder gleich der Anzahl vollständiger Streifenwindungen des Magnetstreifens sein. Mit anderen Worten sind die Überschneidungen Positionen des Magnetstreifens, an denen sich der Magnetstreifen selbst schneidet. Gemäß manchen hierin beschriebenen Implementierungen kann sich eine Domänenwand über die Überschneidungen hinweg fortpflanzen, falls das Magnetfeld in einer Richtung liegt, entlang derer sich die Domänenwand fortpflanzen soll.As indicated by the sensing element 310 of FIG 4 1, if the magnetic stripe includes overlapping stripe turns, then intersections can be formed, as for the enlarged portion of sensing element 310 in FIG 4 is specified. In some implementations, the number of times a magnetic stripe crosses may be based on a number of complete stripe turns of the magnetic stripe. For example, the number of intersections can be a multiple of the number of complete strip turns and/or equal to the number of complete strip turns of the magnetic stripe. In other words, the intersections are positions of the magnetic stripe where the magnetic stripe intersects itself. According to some implementations described herein, a domain wall may propagate across the intersections if the magnetic field is in a direction along which the domain wall is intended to propagate.
Wie ferner in 4 und durch das Bezugszeichen 410a, 410b für einen Standardfall einer sich entlang einer Biegung von 90 Grad fortpflanzenden Domänenwand weiter gezeigt ist, kann ein Start der Domänenwandfortpflanzung an einem Winkel zwischen einer Richtung des Magnetfeldes (Bext) und dem Magnetstreifen entlang einer Achse von 60 Grad beginnen.As also in 4 and further shown by reference numeral 410a, 410b for a standard case of a domain wall propagating along a 90 degree bend, a start of domain wall propagation can be at an angle between a direction of the magnetic field (B ext ) and the magnetic stripe along an axis of 60 degrees start.
Bei 410a ist eine Magnetisierung von Abschnitten des Magnetstreifens durch durchgehende Pfeile entlang jeweiliger Abschnitte des Magnetstreifens angegeben. Eine Domänenwand DW befindet sich in der Ecke der 90-Grad-Ecke des Magnetstreifens für eine Orientierung des externen Magnetfeldes B_ext von 75 Grad, wie durch einen unterbrochenen Pfeil angegeben ist.At 410a, magnetization of portions of the magnetic stripe is indicated by solid arrows along respective portions of the magnetic stripe. A domain wall DW is located in the corner of the 90 degree corner of the magnetic stripe for a 75 degree external magnetic field orientation B_ext as indicated by a broken arrow.
Die Situation von 410b unterscheidet sich von der bei 410a gezeigten dadurch, dass das externe Magnetfeld B_ext im Uhrzeigersinn bis zu einem Winkel von 60 Grad weiter rotiert hat. Die weitere Rotation des externen Magnetfeldes bis 60 Grad bewirkte, dass sich die Domänenwand DW von der bei 410a gezeigten Position weiter fortpflanzte.The situation of 410b differs from that shown at 410a in that the external magnetic field B_ext has continued to rotate clockwise to an angle of 60 degrees. Further rotation of the external magnetic field to 60 degrees caused the domain wall DW to propagate further from the position shown at 410a.
Falls es eventuell lediglich eine Möglichkeit des Wanderns einer Domänenwand gibt (z. B. bei spiralförmigen Magnetstreifen von MTC-Sensoren), stellt dies womöglich kein Problem dar. Jedoch kann eine Überschneidung bei dem Magnetstreifen der 4 eine Möglichkeit bieten, dass eine Domänenwand an der Überschneidung eine unbeabsichtigte Wendung durchführt (statt entwurfsgemäß weiterhin geradeaus zu verlaufen). Als solches ist ein Winkel des Magnetfeldes dort, wo die Domänenwandfortpflanzung beginnt, gemäß einer Orientierung des Magnetstreifens nach der 90-Grad-Biegung ein Faktor bezüglich eines Gewährleistens, dass sich eine Domänenwand wie beabsichtigt ordnungsgemäß über die Überschneidung hinweg fortpflanzt.If there may only be a possibility of domain wall migration (e.g. with spiral magnetic strips of MTC sensors), this may not be a problem. However, an overlap in the magnetic stripe of the 4 provide a way for a domain wall to make an unintended turn at the intersection (instead of continuing straight as designed). As such, an angle of the magnetic field where domain wall propagation begins, according to an orientation of the magnetic stripe after the 90 degree bend, is a factor in ensuring that a domain wall properly propagates across the intersection as intended.
Wie bei 410a, 410b der 4 weiter gezeigt ist, kann der zuvor erwähnte Fortpflanzungsanfangswinkel von 60 Grad für eine standardmäßige Biegung von 90 Grad zu einer beträchtlichen Feldkomponente führen, die zu einer beabsichtigten Fortpflanzungsrichtung einer Domänenwand senkrecht ist, was zu einer einigermaßen hohen Wahrscheinlichkeit führt, dass die Domänenwand in Abhängigkeit von der Stärke der senkrechten Magnetfeldkomponente eine Windung an einer Überschneidung in einer falschen Richtung einleitet, und die Funktionalität des Erfassungselements 310 deaktiviert. Demgemäß können bei manchen Implementierungen Phasenverzögerungsbiegungen an Biegungen eines Magnetstreifens implementiert werden, wie hierin beschrieben ist.As in 410a, 410b or 4 As further shown, the aforementioned 60 degree propagation start angle for a standard 90 degree bend can result in a significant field component perpendicular to an intended direction of propagation of a domain wall, resulting in a reasonably high probability that the domain wall will vary depending on the Strength of the perpendicular magnetic field component initiates a turn at an intersection in a wrong direction, and disables the functionality of the sensing element 310. Accordingly, in some implementations, phase delay bends can be implemented at bends of a magnetic stripe, as described herein.
Wie oben angegeben wurde, ist 4 lediglich als Beispiel vorgesehen. Es sind andere Beispiele möglich, die sich von dem, was mit Bezug auf 4 beschrieben wurde, unterscheiden können.As stated above, is 4 provided as an example only. There are other examples possible, different from what is being referred to 4 has been described.
5 umfasst Diagramme beispielhafter Implementierungen 500 von Phasenverzögerungsbiegungen, die bei dem MTC-Sensor 220 und/oder einem Erfassungselement 310 des MTC-Sensors 220 implementiert werden können. Wie in 5 und durch das Bezugszeichen 510 gezeigt ist, kann zum Verzögern eines Beginns einer Fortpflanzung einer Domänenwand auf eine Rotation eines Magnetfeldes hin (z. B. entsprechend einer Rotation des Magneten 210, nicht gezeigt) eine Phasenverzögerungsbiegung verwendet werden. 5 5 includes diagrams of example implementations 500 of phase delay flexures that may be implemented at the MTC sensor 220 and/or a sensing element 310 of the MTC sensor 220. FIG. As in 5 and shown by reference numeral 510, phase delay flexure may be used to delay a start of domain wall propagation upon rotation of a magnetic field (e.g., corresponding to rotation of magnet 210, not shown).
Man betrachte einen horizontalen Magnetstreifenabschnitt 502, wie er bei 510 der 5 gezeigt ist. Für diesen horizontalen Abschnitt verläuft eine Fortpflanzungsrichtung einer Domänenwand entlang des Streifens. Die Phasenverzögerungsbiegung bei 510 umfasst eine Verzögerungsstruktur, die dazu konfiguriert ist, eine Fortpflanzung der Domänenwand bezüglich einer Orientierung des Magnetfeldes eines Magneten, der ein externes Magnetfeld Bext bereitstellt, zu verzögern.Consider a horizontal magnetic stripe portion 502 as shown at 510 of FIG 5 is shown. For this horizontal section, a domain wall propagation direction is along the stripe. The phase delay bend at 510 includes a delay structure configured to delay domain wall propagation with respect to an orientation of the magnetic field of a magnet providing an external magnetic field B ext .
Wie durch das Bezugszeichen 520a gezeigt ist, werden vergrößerte Abschnitte einer linken Phasenverzögerungsbiegung von 510 in 5 reproduziert. Eine Magnetisierung des Magnetstreifens ist für einzelne Abschnitte durch einen durchgezogenen Pfeil für jeden jeweiligen Abschnitt angegeben. Wie aus 520a zu entnehmen ist, befindet sich eine Domänenwand DW in der Phasenverzögerungsbiegung und bleibt bis zu einer Richtung des externen Magnetfeldes Bext von 45 Grad dort, wie durch den unterbrochenen Pfeil bei 520a angegeben ist.As shown by reference numeral 520a, enlarged portions of a left phase delay bend from 510 in 5 reproduced. A magnetization of the magnetic stripe is indicated for individual sections by a solid arrow for each respective section. As can be seen from 520a, a domain wall DW is in the phase delay bend and remains there up to a direction of the external magnetic field B ext of 45 degrees, as indicated by the broken arrow at 520a.
Die durch das Bezugszeichen 520b gezeigte Situation unterscheidet sich von der bei 520a gezeigten durch das externe Magnetfeld Bext, das im Uhrzeigersinn weiter bis zu einem Winkel von 30 Grad rotiert hat. Die weitere Rotation des externen Magnetfeldes bis 30 Grad bewirkte, dass sich die Domänenwand DW von der bei 520a gezeigten Position weiter fortpflanzte. Mit anderen Worten bewirkte die Phasenverzögerungsbiegung von 520a, 520b, dass die Domänenwand nicht bei 45 Grad des externen Magnetfeldes begann sich fortzupflanzen, wie dies für eine 90-Grad-Biegung des Magnetstreifens ohne die Phasenverzögerungsbiegung der Fall wäre, wie bei 410a, 410b der 4 erörtert ist.The situation shown by reference number 520b differs from that shown at 520a by the external magnetic field B ext , which has continued to rotate clockwise through an angle of 30 degrees. Further rotation of the external magnetic field to 30 degrees caused the domain wall DW to propagate further from the position shown at 520a. In other words, the phase delay bend of 520a, 520b caused the domain wall not to start propagating at 45 degrees of the external magnetic field, as it would for a 90 degree bend of the magnetic stripe without the phase delay bend, as at 410a, 410b of the 4 is discussed.
Wie beispielsweise durch die Bezugszeichen 520a und 520b der 5 gezeigt ist, kann neben einer standardmäßigen 90-Grad-Drehung, wie sie bezüglich 410 der 4 erörtert ist, eine zusätzliche Windung von ungefähr 90 Grad eine Verzögerungsstruktur bilden, die dazu konfiguriert ist, den Start der Fortpflanzung einer Domänenwand mit dem Magnetfeld (Bext) in einer Richtung von 30 Grad anstatt 60 Grad für den Fall einer Nicht-Phasenverzögerungsbiegung zu verzögern, wie in 4 bezüglich des Bezugszeichens 410 gezeigt ist. Demgemäß beginnt eine Domänenwandfortpflanzung eventuell erst mit einer Ausrichtung mit dem Magnetfeld (z. B. bei 30 Grad). Folglich kann eine Feldkomponente des zu der Fortpflanzungsrichtung senkrechten externen Feldes verringert werden. Eine derartige Verringerung kann bezüglich Überschneidungen von Abschnitten des Magnetstreifens, wie sie bei 510 der 5 gezeigt sind, von Interesse sein (bitte alle drei Überschneidungen mit einem Pfeil angeben). An jeder derartiger Überschneidung besteht eine Wahrscheinlichkeit, dass die Domänenwand von einer geradlinigen Wanderung entlang eines gegebenen Abschnitts des Magnetstreifens, nämlich der beabsichtigten Fortpflanzungsrichtung, abweicht. Die Verringerung von Feldkomponenten, die zu dem gegebenen Abschnitt des Magnetstreifens senkrecht sind, kann die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Domänenwand an einer Überschneidung in eine unbeabsichtigte Richtung dreht, verringern. Der Anfangswinkel einer Domänenwandfortpflanzung kann von einer absoluten Stärke des rotierenden Feldes abhängen und kann somit für unterschiedliche B-Feldstärken variieren.For example, as indicated by reference numerals 520a and 520b of FIG 5 shown, in addition to a standard 90 degree rotation, as per 410 of the 4 is discussed, an additional turn of approximately 90 degrees form a delay structure configured to delay the start of propagation of a domain wall with the magnetic field (B ext ) in a direction of 30 degrees instead of 60 degrees for the non-phase-delay bending case , as in 4 with respect to reference numeral 410 is shown. Accordingly, domain wall propagation may not begin until aligned with the magnetic field (e.g., at 30 degrees). Consequently, a field component of the external field perpendicular to the propagation direction can be reduced. Such a reduction may be related to overlaps of portions of the magnetic stripe, as indicated at 510 of FIG 5 shown may be of interest (please indicate all three overlaps with an arrow). At each such intersection, there is a likelihood that the domain wall will deviate from a rectilinear migration along a given portion of the magnetic stripe, namely the intended direction of propagation. Reducing field components normal to the given portion of the magnetic stripe can reduce the likelihood that the domain wall will rotate in an unintended direction at an intersection. The onset angle of domain wall propagation may depend on an absolute strength of the rotating field and thus may vary for different B field strengths.
Wie in 5 und durch das Bezugszeichen 530 ferner gezeigt ist, können Phasenverzögerungsbiegungen eine Vielzahl von Formen und/oder Verzögerungsstrukturen umfassen. Wie gezeigt ist, können die Phasenverzögerungsbiegungen beispielsweise Rundungen (z. B. Teilschleifenformen), gerade, polygonale Abschnitte und/oder eine Kombination von Rundungen und geraden, polygonalen Abschnitten umfassen. Als solches können nach einer standardmäßigen 90-Grad-Drehung verschiedene Arten von Verzögerungsstrukturen (z. B. in Biegungen) in einem Magnetstreifen hinzugefügt werden, um eine Phasenverzögerungsbiegung zu erzeugen. Gemäß manchen Implementierungen, und wie gezeigt ist, können die Verzögerungsstrukturen größer als 30 Grad sein und können bis etwa 150 Grad betragen.As in 5 and as further shown by reference numeral 530, phase delay bends may include a variety of shapes and/or delay structures. For example, as shown, the phase delay bends may include curves (e.g., partial loop shapes), straight polygonal sections, and/or a combination of curves and straight polygonal sections. As such, after a standard 90 degree rotation, various types of delay structures (e.g., in bends) can be added in a magnetic strip to create a phase delay bend. According to some implementations, and as shown, the delay structures can be greater than 30 degrees and can be up to about 150 degrees.
Wie durch Bezugszeichen 530a und 530b der 5 gezeigt ist, kann eine Verzögerungsstruktur einer Phasenverzögerungsbiegung beispielsweise eine halbkreisförmige Verzögerungsstruktur umfassen, um eine Phasenverzögerungsbiegung zu erzeugen, die eine zusätzliche 90-Grad-Drehung eines Magnetfeldes erfordern kann, bevor sich eine Domänenwand von der Phasenverzögerungsbiegung weg fortpflanzt. Wie gezeigt ist, ist eine Differenz zwischen der Verzögerungsstruktur von 530a und der Verzögerungsstruktur von 530b eine abgerundete Kante an einem Ende der Verzögerungsstruktur von 530a und eine scharfe Kante an dem Ende der Verzögerungsstruktur bei 530b. Als weiteres Beispiel, wie durch das Bezugszeichen 530c gezeigt ist, kann eine Verzögerungsstruktur einer Phasenverzögerungsbiegung eine teilweise halbkreisförmige Verzögerungsstruktur umfassen, um eine Phasenverzögerungsbiegung zu erzeugen, die weniger als eine zusätzliche 90-Grad-Drehung (die z. B. als zusätzliche 45-Grad-Drehung gezeigt ist) eines Magnetfeldes erfordern kann, bevor sich eine Domänenwand weg von der Phasenverzögerungsbiegung fortpflanzt. Als weiteres Beispiel, wie durch das Bezugszeichen 530d gezeigt ist, kann eine Verzögerungsstruktur einer Phasenverzögerungsbiegung ferner eine halbkreisförmige Verzögerungsstruktur mit einer S-Biegung umfassen, um eine Phasenverzögerungsbiegung zu erzeugen, die eine zusätzliche 135-Grad-Drehung eines Magnetfeldes erfordern kann, bevor sich eine Domänenwand weg von der Phasenverzögerungsbiegung fortpflanzt.As indicated by reference numerals 530a and 530b of FIG 5 As shown, a phase delay bend retardation structure may include, for example, a semi-circular retardation structure to produce a phase retard bend, which may require an additional 90 degree rotation of a magnetic field before a domain wall propagates away from the phase retard bend. As shown, a difference between the delay structure of 530a and the delay structure of 530b is a rounded edge at one end of the delay structure of 530a and a sharp edge at the end of the delay structure at 530b. As another example, as shown by reference numeral 530c, a delay structure of a phase delay bend may have a partial half include a circular retarding structure to create a phase-retardation bend that may require less than an additional 90-degree rotation (e.g., shown as an additional 45-degree rotation) of a magnetic field before a domain wall propagates away from the phase-retardation bend . As another example, as shown by reference numeral 530d, a phase delay bend retardation structure may further include a semicircular retardation structure having an S-bend to produce a phase retardation bend that may require an additional 135 degree rotation of a magnetic field before a Domain wall propagates away from the phase delay bend.
Als weiteres Beispiel, wie durch Bezugszeichen 530e und 530f der 5 gezeigt ist, kann eine Verzögerungsstruktur einer Phasenverzögerungsbiegung steil ausfallende Windungen umfassen. Wie gezeigt ist, können vier 45-Grad-Drehungen einer Verzögerungsstruktur (z. B. um eine 180-Grad-Verzögerungsstruktur zu erzeugen, die ähnlich den halbkreisförmigen Verzögerungsstrukturen von 510a und 510b ist) einer Phasenverzögerungsbiegung eine zusätzliche 90-Grad-Drehung eines Magnetfeldes erfordern, bevor sich eine Domänenwand von der Phasenverzögerungsbiegung weg fortpflanzt. Bei manchen Implementierungen können Verzögerungsstrukturen eine Kombination von Windungen (bzw. Drehungen) und Kanten umfassen. Wie beispielsweise durch das Bezugszeichen 530 gezeigt ist, kann eine Kombination aus steil ausfallenden Windungen (die beispielsweise als vier 45-Grad-Drehungen gezeigt sind) und einer S-Biegung innerhalb einer Verzögerungsstruktur zu einer Phasenverzögerungsbiegung kombiniert werden, die eine zusätzliche 135-Grad-Drehung eines Magnetfeldes erfordern kann, bevor sich eine Domänenwand weg von der Phasenverzögerungsbiegung fortpflanzt (z. B. ähnlich der Verzögerungsstruktur von 530d).As another example, as indicated by reference numerals 530e and 530f of FIG 5 As shown, a delay structure of a phase delay bend may include steep turns. As shown, four 45 degree rotations of a retarding structure (e.g., to create a 180 degree retarding structure similar to the semi-circular retarding structures of 510a and 510b) of a phase delay bend can produce an additional 90 degree rotation of a magnetic field require before a domain wall propagates away from the phase delay bend. In some implementations, delay structures may include a combination of turns (or twists) and edges. For example, as shown by reference numeral 530, a combination of steep turns (shown, for example, as four 45 degree turns) and an S-bend within a delay structure can be combined into a phase-retard bend that has an additional 135 degree rotation of a magnetic field before a domain wall propagates away from the phase delay bend (e.g., similar to the delay structure of 530d).
Bei manchen Implementierungen kann für eine zusätzliche 135-Grad-Drehung nach einer standardmäßigen 90-Grad-Biegung ein Start einer Domänenwandfortpflanzung entlang eines anschließenden Segments des Magnetstreifens bei einem Winkel des Magnetfeldes von null Grad bezüglich der Magnetstreifenausrichtung beginnen (d. h. es liegt eventuell keine Feldkomponente mehr vor, die zu der Domänenwandfortpflanzungsrichtung senkrecht ist). Demgemäß kann ein Ausmaß einer Phasenverzögerung gemäß einem Entwurf eines Magnetstreifens (z. B. eines Erfassungselements 310) des MTC-Sensors 220 angepasst werden. Deshalb kann gemäß manchen hierin beschriebenen Implementierungen ein MTC-Sensor 220 mit einem nicht-spiralförmigen Magnetstreifen bereitgestellt werden, um eine stabile, zuverlässige Funktionalität zu gewährleisten.In some implementations, for an additional 135 degree rotation after a standard 90 degree bend, a start of domain wall propagation along a subsequent segment of the magnetic stripe may begin at a zero degree magnetic field angle with respect to the magnetic stripe orientation (i.e. there may be no field component left). which is perpendicular to the domain wall propagation direction). Accordingly, an amount of phase lag may be adjusted according to a design of a magnetic stripe (e.g., sensing element 310) of the MTC sensor 220. FIG. Therefore, according to some implementations described herein, an MTC sensor 220 can be provided with a non-spiral magnetic stripe to ensure stable, reliable functionality.
Wie ferner durch 5 und durch das Bezugszeichen 540 gezeigt ist, können Phasenverzögerungsbiegungen in einem nicht-spiralförmigen Magnetstreifen eines MTC-Sensors (z. B. des MTC-Sensors 220) enthalten sein. Wie für das Bezugszeichen 540 gezeigt ist, ist an jeder Biegung des Magnetstreifens (abgesehen von der ersten und der letzten Biegung) eine Phasenverzögerungsbiegung in den überlappenden Streifenwindungen des Magnetstreifens enthalten. Demgemäß können die Phasenverzögerungsbiegungen des Magnetstreifens, des MTC-Sensors bei Bezugszeichen 540, bewirken, dass sich eine Domänenwand aufgrund sich überlappender Streifenwindungen des Magnetstreifens über die Überschneidungen hinweg fortpflanzt, ohne eine Drehung an den Überschneidungen vorzunehmen.How further by 5 and shown by reference numeral 540, phase delay bends may be included in a non-spiral magnetic stripe of an MTC sensor (e.g., MTC sensor 220). As shown for reference numeral 540, at each bend in the magnetic stripe (aside from the first and last bends), a phase delay bend is included in the overlapping strip turns of the magnetic stripe. Accordingly, the phase delay flexures of the magnetic stripe, MTC sensor at reference numeral 540, may cause a domain wall due to overlapping stripe turns of the magnetic stripe to propagate across the intersections without rotating at the intersections.
Gemäß manchen Implementierungen stellt der MTC-Sensor 220 eine Phasenverzögerungsbiegungsfunktionalität für sowohl im Uhrzeigersinn erfolgende als auch gegen den Uhrzeigersinn erfolgende Drehungen eines drehbaren Objekts bereit, so dass beide Biegungen eines Segments des Magnetstreifens Überschneidungen mit Phasenverzögerungsbiegungen enthalten.According to some implementations, the MTC sensor 220 provides phase delay flex functionality for both clockwise and counterclockwise rotations of a rotatable object such that both flexures of a segment of the magnetic stripe include intersections with phase delay flexures.
Wie oben angegeben wurde, ist 5 lediglich als Beispiel vorgesehen. Andere Beispiele sind möglich und können sich von dem, was in Bezug auf 5 beschrieben wurde, unterscheiden.As stated above, is 5 provided as an example only. Other examples are possible and may differ from what is related to 5 has been described.
6 ist ein Diagramm einer beispielhaften Implementierung 600 einer Streifenverschmälerung, wie sie durch das Bezugszeichen 610 gezeigt ist, die bei einem hierin beschriebenen Mehrfachumdrehungszähler-Sensor implementiert sein kann. 6 6 is a diagram of an example implementation 600 of stripe narrowing, as indicated by reference numeral 610, that may be implemented in a multi-revolution counter sensor described herein.
Die beispielhafte Streifenverschmälerung der 6 kann bei dem MTC-Sensor 220 gemäß manchen hierin beschriebenen Implementierungen implementiert sein. In manchen Fällen kann aufgrund einer maximalen seitlichen Ausdehnung einer Überschneidung beispielsweise ein diagonales Überqueren der Überschneidung größer ausfallen als eine Breite des Magnetstreifens, was die Formanisotropie entlang eines derartigen Pfades verringert. Deshalb kann die Überschneidung selbst eine Erzeugung von unbeabsichtigten Domänenwänden bei relativ geringen Magnetfeldern bewirken. Die Streifenverschmälerung trägt dazu bei, eine derartige unbeabsichtigte Domänenwanderzeugung an Überschneidungen abzumildern.The exemplary strip narrowing of the 6 may be implemented at the MTC sensor 220 according to some implementations described herein. In some cases, due to a maximum lateral extent of an intersection, for example, a diagonal traverse of the intersection may be larger than a width of the magnetic stripe, reducing shape anisotropy along such a path. Therefore, the intersection itself can cause the creation of unintended domain walls at relatively low magnetic fields. Stripe narrowing helps mitigate such unintended domain wall generation at intersections.
Bei manchen Implementierungen kann eine lokale Abschirmung des externen Magnetfeldes an der Überschneidung unter Verwendung beispielsweise einer IMC-Schicht, wie sie bezüglich 1C erörtert wurde, eine Zunahme einer Höchstmagnetfeldstärke ermöglichen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann eine Formanisotropie an einer Überschneidung erhöht werden, wenn eine Breite des Magnetstreifens an der Überschneidung verringert wird. Wie durch beispielhafte Implementierungen 600 der 6 gezeigt ist, kann die Magnetstreifenbreite (w) über eine Abstufungslänge (lAbstufung) hinweg allmählich auf eine reduzierte Breite (wreduziert) verringert werden, während sich der Magnetstreifen an eine Überschneidung annähert. Ferner durchläuft der Magnetstreifen die Überschneidung bei der reduzierten Breite (wreduziert) und nimmt dann allmählich (z. B. über eine selbe Abstufungslänge (lAbstufung) oder eine andere Abstufungslänge) hinweg auf die ursprüngliche Magnetstreifenbreite (w) zu. Als spezifischeres Beispiel kann eine Breite des Magnetstreifens an der Überschneidung zwischen 50 % und 90 % der ursprünglichen Breite des Magnetstreifens betragen. Bei manchen Implementierungen sind glatte Variationen der Breite des Magnetstreifens von Interesse. Eine Abstufungslänge gibt an, über welche Streifenlänge hinweg sich eine Verringerung der Streifenbreite erstreckt. Eine derartige Abstufungslänge kann je nach bestimmten Umständen zumindest das Doppelte der Breite des Magnetstreifens betragen. Es ist zu beachten, dass die 6 nicht maßstabsgetreu gezeichnet ist.In some implementations, local shielding of the external magnetic field at the intersection can be achieved using e.g as an IMC layer, as regards 1C discussed, allow an increase in peak magnetic field strength. Additionally or alternatively, shape anisotropy at an intersection may be increased if a width of the magnetic stripe at the intersection is decreased. As illustrated by example implementations 600 of the 6 As shown, the magnetic stripe width (w) may be gradually reduced to a reduced width (w reduced ) over a step length (l step ) as the magnetic stripe approaches an intersection. Further, the magnetic stripe passes through the intersection at the reduced width (w reduced ) and then gradually increases (e.g. over a same increment length (l increment ) or a different increment length) to the original magnetic stripe width (w). As a more specific example, a width of the magnetic stripe at the intersection may be between 50% and 90% of the original width of the magnetic stripe. In some implementations, smooth variations in the width of the magnetic stripe are of interest. A gradation length indicates over which stripe length a reduction in stripe width extends. Such a gradation length may be at least twice the width of the magnetic stripe, depending on particular circumstances. It should be noted that the 6 is not drawn to scale.
Als solches kann gemäß manchen hierin beschriebenen Implementierungen kann ein Einschließen einer Streifenverschmälerung an den Überschneidungen eines Magnetstreifens des MTC-Sensors 220 eine Erzeugung unbeabsichtigter Domänenwände an den Überschneidungen hin bewirken, die zu höheren Magnetfeldwerten verschoben werden sollen, und es kann ermöglichen, dass der Magnetfeldbereich erweitert wird.As such, according to some implementations described herein, including a stripe narrowing at the intersections of a magnetic stripe of the MTC sensor 220 may cause creation of unintended domain walls at the intersections to be shifted toward higher magnetic field values and may allow the magnetic field range to be expanded becomes.
Wie oben angegeben wurde, ist 6 lediglich als Beispiel vorgesehen. Andere Beispiele sind möglich und können sich von dem, was unter Bezug auf 6 beschrieben wurde, unterscheiden.As stated above, is 6 provided as an example only. Other examples are possible and may differ from what is referred to 6 has been described.
7A-7C sind Diagramme von beispielhaften Implementierungen 700A-700C eines jeweiligen eines hierin beschriebenen Mehrfachumdrehungszähler-Sensors. 7A-7C umfassen einen weiteren nicht-spiralförmigen, rückkopplungsfreien Magnetstreifen, der durch den MTC-Sensor 220 (z. B. als Erfassungselement 310 der 3) dazu verwendet werden kann, eine Umdrehungszahl des Magneten 210 in 2 zu bestimmen. Die Magnetstreifen der 7A-7C umfassen Phasenverzögerungsbiegungen, wie sie hierin beschrieben sind. 7A-7C 700A-700C are diagrams of example implementations of a respective multi-revolution counter sensor described herein. 7A-7C comprise another non-helical, feedback-free magnetic stripe which is detected by MTC sensor 220 (e.g. as sensing element 310 of FIG 3 ) can be used to determine a number of revolutions of the magnet 210 in 2 to determine. The magnetic strips of 7A-7C include phase delay bends as described herein.
Wie in 7A gezeigt ist, umfasst der Magnetstreifen der beispielhaften Implementierung 700A eventuell nicht mehr als eine Überschneidung in jedem Segment. Bei dem Magnetstreifen der beispielhaften Implementierung 700A wendet sich der Magnetstreifen auf eine nicht-spiralförmige Weise zwei Windungen lang nach innen hin zu einer Mitte des MTC-Sensors und wendet sich anschließend zwei Windungen lang nach außen, bis die Endspitze erreicht ist. Wenn man den Magnetstreifen von einem Ende zum anderen kontinuierlich verfolgt, ändert sich die Drehrichtung nicht. Als solches kann jede Windung des Magnetstreifens zwei Phasenverzögerungsbiegungen zwischen einer ersten Überschneidung und einer zweiten Überschneidung, die auf die erste Überschneidung folgt oder zu derselben benachbart ist, umfassen.As in 7A As shown, the magnetic stripe of example implementation 700A may include no more than one intersection in each segment. In the magnetic stripe of example implementation 700A, the magnetic stripe turns inward for two turns toward a center of the MTC sensor in a non-spiral fashion, and then turns outward for two turns until the end tip is reached. If you continuously follow the magnetic stripe from one end to the other, the direction of rotation does not change. As such, each turn of the magnetic stripe may include two phase delay bends between a first intersection and a second intersection subsequent to or adjacent to the first intersection.
Bei 7B ist der Magnetstreifen der beispielhaften Implementierung 700B ähnlich dem der beispielhaften Implementierung 700A, jedoch umfasst der Magnetstreifen der beispielhaften Implementierung 700B an jeder Überschneidung des Magnetstreifens Streifenverschmälerungen, wie in dem Kreis vergrößert gezeigt und unter Bezugnahme auf 6 erörtert ist. In 7C ist der Magnetstreifen der beispielhaften Implementierung 700C ähnlich dem der beispielhaften Implementierung 700A, jedoch umfasst der Magnetstreifen der beispielhaften Implementierung 700C IMC-Schichten, die über einer Endspitze des Magnetstreifens und über jeder Überschneidung des Magnetstreifens positioniert sind (z. B. derart, dass die IMC-Schicht dazu konfiguriert ist, zwischen einem Magneten bzw. der Endspitze bzw. Überschneidungen des Magnetstreifens der beispielhaften Implementierung 700C positioniert zu sein).at 7B For example, the magnetic stripe of example implementation 700B is similar to that of example implementation 700A, however, the magnetic stripe of example implementation 700B includes stripe narrowings at each intersection of the magnetic stripe, as shown enlarged in the circle and with reference to FIG 6 is discussed. In 7C For example, the magnetic stripe of example implementation 700C is similar to that of example implementation 700A, however, the magnetic stripe of example implementation 700C includes IMC layers positioned over an end tip of the magnetic stripe and over each intersection of the magnetic stripe (e.g., such that the IMC layer is configured to be positioned between a magnet or the end tip or intersections of the magnetic stripe of example implementation 700C).
Wie oben angegeben wurde, sind 7A-7C lediglich als Beispiele vorgesehen. Andere Beispiele sind möglich und können sich von dem, was unter Bezug auf 7A-7C beschrieben wurde, unterscheiden.As stated above, are 7A-7C provided as examples only. Other examples are possible and may differ from what is referred to 7A-7C has been described.
Manche hierin beschriebenen Implementierungen stellen einen MTC-Sensor bereit, der in der Lage ist, eine Formanisotropie und/oder Inhomogenität bei einem Magnetstreifen des MTC-Sensors zu berücksichtigen. Der MTC-Sensor kann eine IMC-Schicht und/oder einen Magnetstreifen mit einer nicht-spiralförmigen, rückkopplungsfreien Struktur und/oder einen Magnetstreifen mit Phasenverzögerungsbiegungen und/oder einen Magnetstreifen mit Streifenverschmälerungen an Überschneidungen umfassen. Derartige Implementierungen bei dem MTC-Sensor können gewährleisten, dass Domänenwände in dem gesamten Magnetstreifen entsprechend einer Magnetfeldänderung ordnungsgemäß fortgepflanzt werden. Ferner können derartige Implementierungen gewährleisten, dass die Domänenwände nicht unnötig in dem Magnetstreifen erzeugt werden oder aus dem Magnetstreifen verloren gehen. Als solches kann ein MTC-Sensor dazu konfiguriert sein, eine zuverlässige Funktionalität des MTC-Sensors zu gewährleisten, um eine Umdrehungszahl für ein drehbares Objekt präzise zu ermitteln.Some implementations described herein provide an MTC sensor capable of accounting for shape anisotropy and/or inhomogeneity in a magnetic stripe of the MTC sensor. The MTC sensor may comprise an IMC layer and/or a magnetic stripe with a non-spiral, feedback-free structure and/or a magnetic stripe with phase delay bends and/or a magnetic stripe with stripe narrowings at intersections. Such implementations in the MTC sensor can ensure that domain walls are properly propagated throughout the magnetic stripe according to a magnetic field change. Furthermore, such implementations can ensure that the domain walls are not unnecessarily created in or lost from the magnetic stripe. As such, an MTC sensor can do this con be configured to ensure reliable functionality of the MTC sensor in order to precisely determine a number of revolutions for a rotatable object.
Die vorstehende Offenbarung stellt eine Veranschaulichung und Beschreibung bereit, soll jedoch nicht erschöpfend sein oder die Implementierungen auf die genaue offenbarte Form beschränken. Modifikationen und Variationen sind angesichts der obigen Offenbarung möglich oder können aus der Praxis der Implementierungen abgeleitet werden.The foregoing disclosure provides illustration and description, but is not intended to be exhaustive or to limit implementations to the precise form disclosed. Modifications and variations are possible in light of the above disclosure or may be acquired from practice of implementations.
Gemäß der Verwendung hierin sollen die Begriffe Apparatur und Element im breiten Sinne als Hardware, Firmware und/oder eine Kombination aus Hardware und Software ausgelegt werden.As used herein, the terms apparatus and element should be construed broadly as hardware, firmware, and/or a combination of hardware and software.
Obwohl bestimmte Kombinationen von Merkmalen in den Patentansprüchen aufgeführt und/oder in der Spezifikation offenbart sind, sollen diese Kombinationen die Offenbarung möglicher Implementierungen nicht einschränken. In der Tat können viele dieser Merkmale auf Arten und Weisen kombiniert werden, die in den Patentansprüchen nicht speziell aufgeführt und/oder in der Spezifikation nicht speziell offenbart sind. Obwohl jeder nachstehend aufgeführte abhängige Patentanspruch direkt von lediglich einem Patentanspruch abhängen kann, umfasst die Offenbarung möglicher Implementierungen jeden abhängigen Patentanspruch in Kombination mit jedem anderen Patentanspruch in dem Satz von Patentansprüchen.Although certain combinations of features are listed in the claims and/or disclosed in the specification, these combinations should not limit the disclosure of possible implementations. Indeed, many of these features can be combined in ways not specifically recited in the claims and/or not specifically disclosed in the specification. Although each dependent claim listed below may depend directly on only one claim, the disclosure of possible implementations includes each dependent claim in combination with every other claim in the claim set.
Kein Element, keine Handlung und keine Anweisung, das bzw. die hierin verwendet wird, sollte als kritisch oder wesentlich ausgelegt werden, es sei denn, es bzw. sie wird ausdrücklich als solche(s) beschrieben. Auch sollen gemäß der Verwendung hierin die Artikel „ein“ und „eine(s,r)“ ein oder mehrere Posten umfassen und können austauschbar mit „ein(e, er, es) oder mehrere“ verwendet werden. Ferner soll gemäß der Verwendung hierin der Begriff „Gruppe“ einen oder mehrere Posten (z. B. verwandte Posten, nicht verwandte Posten, eine Kombination verwandter Posten und nicht verwandter Posten usw.) umfassen und kann austauschbar mit „ein(e, er, es) oder mehrere“ verwendet werden. Dort, wo lediglich ein Posten beabsichtigt ist, wird der Begriff „ein(e, er, es)“ oder ähnliche Sprache verwendet. Ferner sollen die Begriffe „hat“, „haben“, „aufweisen“ oder dergleichen offene Begriffe sein. Ferner sollte der Ausdruck „auf der Basis von“ „zumindest teilweise auf der Basis von“ bedeuten, wenn nicht ausdrückliches etwas anderes angegeben ist.No element, action or instruction used herein should be construed as critical or essential unless expressly described as such. Also, as used herein, the articles "a" and "an" are intended to include one or more items and may be used interchangeably with "one or more." Further, as used herein, the term "group" is intended to include one or more items (e.g., related items, unrelated items, a combination of related items and unrelated items, etc.) and may be interchangeable with "a, he, es) or more". Where only one item is intended, the term "a, he, it" or similar language is used. Furthermore, the terms "has", "have", "have" or the like are intended to be open-ended terms. Further, the phrase "based on" should mean "based at least in part on" unless expressly stated otherwise.
