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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Erfassungsgerät gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Ein
solches magnetisches Erfassungsgerät ist eine äußerst empfindliche Vorrichtung
zur Erfassung von Verschiebungen, Umdrehungen und dergleichen eines
zu erfassenden Gegenstands, unter Verwendung der Änderung
der Magnetoresistenz (Widerstandsänderung) in einem Magnetoresistenzeffektelement.
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Bislang
wurde ein Magnetsensor infolge seiner Kompaktheit in weitem Maße eingesetzt.
Der magnetische Sensor ist mit einem Vormagnetisierungsmagneten
versehen und arbeitet so, daß er
die Verschiebungen, Umdrehungen und dergleichen eines Gegenstands,
der aus einem magnetischen Material besteht, unter Verwendung einer
Widerstandsänderung
in einem Magnetoresistenzeffektelement feststellt.
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Beispielsweise
zeigt die japanische Veröffentlichung
JP 3 195970 A einen
magnetischen Sensor der voranstehend genannten Art nach dem Stand der
Technik.
1 zeigt das
Meß- oder
Erfasssungsprinzip, welches der magnetische Sensor einsetzt, der
in der
JP 3 195970 A beschrieben
ist. Der magnetische Sensor in
1 ist
mit einem Vormagnetisierungsmagneten
15 versehen, der ein
Vormagnetisierungsmagnetfeld
13 in Richtung auf ein Zahnrad
11 als
zu erfassenden Gegenstand erzeugt, der aus magnetischem Material
besteht.
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Ein
isolierendes Substrat 17a ist in einer Ebene senkrecht
zur Richtung des Vormagnetisierungsfeldes 13 angeordnet,
und mit Magnetoresistenzeffektelementen 16a, 16b versehen.
Magnetische Kraftlinien in dem Vormagnetisierungsfeld, welches von
dem Vormagnetisierungsmagneten 15 erzeugt wird, werden
durch Hügel
und Täler
des Zahnrads 11 periodisch moduliert und in ein sinusförmiges Signalmuster
umgewandelt, entsprechend den Relativpositionen der Zähne des
Zahnrades 11.
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Ein
Ablenkwinkel θ des
Vormagnetisierungsfeldes 13 ändert sich entsprechend der
Bewegung des Zahnrades 11. Bei dieser Anordnung wird die
Bewegung des Zahnrades 11 dadurch erfaßt, daß die Änderung der Magnetfeldstärke in der
Richtung des Ablenkwinkels erfaßt
wird, die durch eine Änderung des
Magnetfeldwinkels hervorgerufen und in der Ebene des Elements 16b erzeugt
wird, und zwar als Widerstandsänderung
in dem Element 16b.
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2 zeigt die zweite Form
des magnetischen Sensors, der in der
JP 3 195970 A beschrieben ist. In
2 ist das Magnetoresistenzeffektelement
16b auf
einem isolierenden Substrat
17b in einer Ebene angeordnet,
welche die Richtung des Vormagnetisierungsfeldes
13 und
die Bewegungsrichtung des Zahnrades
11 enthält.
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Bei
dieser Form ändert
sich, infolge von Änderungen
eines Winkels, der durch eine Magnetrichtung infolge der magnetischen
Ablenkung und eine momentane Richtung in dem Magnetoresistenzeffektelement 16b aufgespannt
wird, die Magnetoresistenz des Elements 16b in Reaktion
auf Zustandsänderungen
des Vormagnetisierungsfeldes 13, die durch die Bewegung
des Zahnrades 11 hervorgerufen werden.
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In
beiden Fällen
der voranstehend geschilderten ersten und zweiten Formen des magnetischen Sensors
ist daher die Richtung des Vormagnetisierungsfeldes 13 eine
Richtung in Bezug auf das Zahnrad 11, und wird der Effekt
genutzt, daß sich
die Richtung des Magnetfeldes 13 zur Bewegungsrichtung des
Zahnrades 11 in Reaktion auf die Bewegung des Zahnrades 11 auslenkt.
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Allerdings
wird bei dem konventionellen magnetischen Sensor, wenn ein Luftspalt
zwischen dem Zahnrad 11 und den Magnetoresistenzeffektelementen 16a, 16b größer wird,
die Empfindlichkeit des magnetischen Sensors verringert, da der
Ablenkwinkel abrupt abnimmt.
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Um
eine Verringerung der Empfindlichkeit des Sensors zu verhindern
hat die Anmelderin bereits eine Anmeldung mit dem Titel "Magnetisches Erfassungsgerät" in der
JP 3-172499 A eingereicht. Das
magnetische Erfassungsgerät
ist in
3 gezeigt.
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In 3 erzeugen sowohl ein erster
Magnet 25a als auch ein zweiter Magnet 25b Vormagnetisierungsfelder
in Richtung auf das Zahnrad 11. Der zweite Magnet 26b ist
so angeordnet, daß er
dem ersten Magneten 25a so gegenüberliegt, daß jeder Pol
dieses Magneten 25a einer anderen Art eines Pols des zweiten
Magneten 25b gegenüberliegt. Weiterhin
sind der erste und zweite Magnet 25a, 25b entlang
der Bewegungsrichtung des Zahnrades 11 angeordnet.
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Das
Magnetoresistenzeffektelement 16 ist in dem Magnetfeld
zwischen dem ersten Magneten 25a und dem zweiten Magneten 25b angeordnet
und liegt in einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung des Zahnrades 11,
zur Erzeugung einer Widerstandsänderung
durch Zustandsänderungen
des Vormagnetisierungsfeldes in Reaktion auf die Bewegung des Zahnrades 11.
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Bei
dem Magnetoresistenzeffektelement 16 ist, wie in 4 gezeigt, das Magnetoresistenzeffektelement 16b mit
dem Magnetoresistenzeffektelement 16a in Reihe geschaltet.
Das Element 16a ist in einer Richtung senkrecht zur Richtung
X angeordnet, die zum Zahnrad 11 hinweist, und das Element 16b ist
entlang der Richtung X angeordnet.
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Bei
dem magnetischen Erfassungsgerät
mit dem voranstehend geschilderten Aufbau wird, wie in 5 gezeigt, das Vormagnetisierungsfeld
in Bewegungsrichtung des Zahnrades 11 in einem Raum erzeugt,
der zwischen dem ersten Magneten 25a und dem zweiten Magneten 25b vorhanden
ist. Infolge der Bewegung des Zahnrades 11 wird das Vormagnetisierungsfeld
abgelenkt und moduliert durch den Ablenkwinkel θ zur Richtung X, die zum Zahnrad 11 hinzeigt.
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Das
Magnetoresistenzeffektelement 16a, welches in der Richtung
senkrecht zur Richtung X angeordnet ist, die zum Zahnrad 11 hinzeigt,
erzeugt daher die Widerstandsänderung
infolge der Zustandsänderung
des Vormagnetisierungsfeldes in Reaktion auf die Bewegung des Zahnrades 11.
Daher wird die Verringerung der magnetischen Modulation in Bezug
auf den Luftspalt zwischen dem Zahnrad 11 und dem Magnetoresistenzeffektelement 16a relativ
verringert, wodurch die Empfindlichkeit in Bezug auf den Luftspalt
verbessert werden kann.
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Obwohl
es vorzuziehen ist, das magnetische Erfassungsgerät von 3 zu verkleinern, wird darauf
hingewiesen, daß es
erforderlich ist, die Magneten 25a, 25b in Bewegungsrichtung
des Zahnrades 11 dünner
auszubilden, und die Entfernung zwischen den Magneten 25a und 25b zu
diesem Zweck zu verringern.
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Eine
derartige Verringerung der Dicke der Magneten 25a, 25b macht
es allerdings unmöglich, eine
ausreichenden Magnetfeldstärke
sicherzustellen. Alternativ hierzu wird, wenn die Entfernung zwischen
dem Magneten 25a, 25b verringert wird, die magnetische Änderung
verringert. Daher sinkt die Empfindlichkeit des Sensors wesentlich
ab.
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Beispielsweise ändert sich
in einem Fall, in welchem die Entfernung zwischen zwei Magneten, die
jeweils eine Dicke von 2 mm aufweisen, 4 mm beträgt, wie durch Markierungen • in 6 gezeigt ist, die Empfindlichkeit
von etwa 65 mV auf etwa 7 mV in Bezug auf einen erfaßten Spalt
von 0 bis 3 mm. Weiterhin ändert
sich in einem Fall, in welchem die Entfernung zwischen zwei Magneten,
die jeweils eine Dicke von 1 mm aufweisen, 2 mm beträgt, wie
durch Markierungen x in 6 gezeigt
ist, die Empfindlichkeit von etwa 40 mV auf etwa 5 mV bei einem
festgestellten Spalt von 0,5 bis 2 mm. Daher ist es unmöglich, das
in den 14 bis 16 gezeigte magnetische Erfassungsgerät zu miniaturisieren.
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Weiterhin
hängt die
Intensität
des Magnetfeldes H wesentlich von der Position der Richtung X ab. Wenn
daher das Magnetoresistenzeffektelement 16 in dem Vormagnetisierungsfeld
angeordnet wird, wird ein Unterschied des magnetischen Arbeitspunktes bei
einem identischen Magnetoresistenzeffektelement 16a hervorgerufen,
abhängig
von der Position. Bei dem Magnetoresistenzeffektelement 16a ändert sich
der Widerstand durch die Magnetfeldstärke, wie in 7 gezeigt ist.
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Da
sich das Magnetfeld in einem vorbestimmten Bereich mit dem Arbeitspunkt
als Zentrum infolge der Bewegung des Zahnrades 11 ändert, ändert sich
auch entsprechend der Widerstand. Beispielsweise weisen das Magnetoresistenzmikroelement
(der Abschnitt) MRE1 an der am nächsten
am Zahnrad 11 gelegenen Seite, das Magnetoresistenzmikroelement
(Abschnitt) MREA an einem Punkt A, und das Magnetoresistenzmikroelement
(Abschnitt) MREn an der am weitesten vom Zahnrad 11 entfernten
Seite jeweilige Arbeitspunkte auf, wie sie in 7 dargestellt sind.
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In
Bezug auf die Änderungen
des Widerstandswertes in Bezug auf Änderungen der Magnetfeldstärke in einem
identischen Bereich stellt der Abschnitt MRE1 den kleinsten Wert
dar, der Abschnitt MREA einen mittleren Wert, und der Abschnitt
MREn den größten Wert,
wie in 8 gezeigt ist.
Die Widerstandsänderung
des Magnetoresistenzeffektelementes 16a zeigt eine in 9 dargestellte Signalform, infolge
des Aufbaus der Abschnitte MRE1 bis MREn. Da die sich ergebende
Signalform die in der Figur gezeigten Verzerrungen aufweist, tritt
daher die Schwierigkeit auf, daß sich
kein stabiles Sensorausgangssignal erzielen läßt.
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Aus
der Fachpublikation "Eigenschaften
und Anwendungen der Magnetfeldsensoren KMZ 10", von J. JESSEN u.a., in: Philips Components,
Technische Informationen TI 90 12 28, Seiten 1 bis 4 ist ein magnetisches
Erfassungsgerät
bekannt, welches folgendes aufweist: einen (ersten) Vormagnetisierungsmagneten,
der ein Magnetfeld zu einem Gegenstand hin erzeugt, der eine magnetische
Substanz aufweist; und eine Magnetoresistenzvorrichtung, die so angeordnet
ist, daß sie
dem Vormagnetisierungsmagneten gegenüberliegt, und an eine Poloberfläche des
Vormagnetisierungsmagneten an einer Seite des Gegenstands anschließt, wobei
eine magnetfeldempfindliche Ebene der Magnetoresistenzvorrichtung
in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des
Gegenstands angeordnet ist, zur Erzeugung einer Änderung des Widerstandswertes
infolge einer Änderung
des Magnetfeldes in Reaktion auf eine Bewegung des Gegenstands;
wobei die Magnetoresistenzvorrichtung eine erste Magnetoresistenzvorrichtung
aufweist, bei welcher mehrere erste Magnetoresistenzmikroelemente
nebeneinanderliegend entlang einer ersten Richtung angeordnet sind,
die zum Gegenstand hin zeigt und im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Gegenstands ist, und miteinander in Reihe geschaltet sind, wobei
die ersten Magnetoresistenzmikroelemente jeweils längliche
Muster bilden, die in einer zweiten Richtung verlaufen, die im wesentlichen senkrecht
zur ersten Richtung ist.
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Ein
magnetisches Erfassungsgerät,
das im wesentlichen die gleichen Merkmale wie das im Zusammenhang
mit der zuvor genannten Fachpublikation "Eigenschaften und Anwendungen der Magnetfeldsensoren
KMZ 10" beschriebene
magnetische Erfassungsgerät
aufweist, ist ferner aus der
DE 198 80 095 C2 bekannt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines kompakten magnetischen Erfassungsgerätes mit hoher Empfindlichkeit, welches
stabile Sensorsignale ohne Erzeugung einer Signalformverzerrung
erzeugen kann.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein magnetisches Erfassungsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Dieses
magnetische Erfassungsgerät
weist folgendes auf:
einen Vormagnetisierungsmagneten, der
ein Magnetfeld zu einem Gegenstand mit einer magnetischen Substanz
erzeugt;
eine Magnetoresistenzvorrichtung, die so angeordnet
ist, daß sie
dem Vormagnetisierungsmagneten gegenüberliegt, und an eine Poloberfläche des
Vormagnetisierungsmagneten auf einer Seite des Gegenstands anschließt, wobei
eine magnetfeldempfindliche Ebene der Magnetoresistenzvorrichtung
in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des
Gegenstands angeordnet ist, zur Erzeugung einer Änderung des Widerstandswertes infolge
einer Änderung
des Magnetfeldes in Reaktion auf die Bewegung des Gegenstands.
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Gemäß der Erfindung
werden ein Vormagnetisierungsfeld, welches vom Vormagnetisierungsmagneten
zum Gegenstand verläuft,
und ein anderes Vormagnetisierungsfeld in Bewegungsrichtung des Gegenstands
erzeugt. Da die Magnetoresistenzvorrichtung so angeordnet ist, daß sie dem
Vormagnetisierungsmagneten gegenüberliegt,
und an die Poloberfläche
an der Seite des Gegenstands angrenzt, und in der Ebene im wesentlichen
senkrecht zur Bewegungsrichtung des Gegenstands angeordnet ist, wird
daher das Vormagnetisierungsfeld, welches in der Bewegungsrichtung
des Gegenstands vorhanden ist, zur dem Gegenstand gegenüberliegenden Richtung
durch die Bewegung nach Durchgang durch die Magnetoresistenzvorrichtung
moduliert.
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Da
die Größe der Modulation
gegen das Vormagnetisierungsfeld ein Maximum in der Nähe der Poloberfläche des
Vormagnetisierungsmagneten auf der Seite des Gegenstands annimmt,
ist es darüber hinaus
möglich,
bei der Magnetoresistenzvorrichtung eine hohe Änderung des Widerstands mit
hoher Empfindlichkeit hervorzurufen, infolge der Anordnung der Magnetoresistenzvorrichtung
in dieser Position, und darüber
hinaus kann das magnetische Erfassungsgerät durch die Verwendung eines
einzigen Magneten miniaturisiert werden.
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Zusätzlich zu
den voranstehenden Merkmalen zeichnet sich das erfindungsgemäße magnetische
Erfassungsgerät
dadurch aus, daß die
Magnetoresistenzvorrichtung eine erste Magnetoresistenzvorrichtung
aufweist, bei welcher mehrere erste Magnetoresistenzmikrolemente
nebeneinanderliegend entlang einer ersten Richtung angeordnet sind,
die zum Gegenstand hinweist und im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Gegenstandes ist, und miteinander in Reihe geschaltet sind,
wobei die ersten Magnetoresistenzmikroelemente jeweils längliche
Muster bilden, die in einer zweiten Richtung verlaufen, die im wesentlichen
senkrecht zur ersten Richtung ist, wobei die Breite der ersten Magnetoresistenzmikroelemente
in der ersten Richtung kleiner ist als die Abmessungen der länglichen
Muster in der zweiten Richtung, und zwar um eine vorbestimmte Länge.
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Da
die jeweiligen Magnetoresistenzmikroelemente ein längliches
Muster bilden, welches in der zweiten Richtung im wesentlichen senkrecht
zur ersten Richtung angeordnet ist, die zum Gegenstand hinweist,
wird gemäß dem voranstehend
geschilderten Merkmal der Erfindung die Widerstandsänderung infolge
einer Änderung
des Zustands des Vormagnetisierungsfeldes erzeugt, die der Bewegung
des Gegenstands entspricht.
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Da
die Breite der ersten Magnetoresistenzmikroelemente in der ersten
Richtung kleiner ist als die Abmessungen der länglichen Muster in der zweiten
Richtung, und zwar um die vorbestimmte Länge, ist es darüber hinaus
möglich,
eine Änderung
des Magnetfeldes in der ersten Richtung infolge einer verringerten
Entfernung zwischen den benachbarten ersten Magnetoresistenzmikroelementen
zu verringern, so daß die
Unterschiede der jeweiligen Widerstandswerte der ersten Magnetoresistenzmikroelemente
in Bezug auf die Magnetfeldstärke
verringert werden können.
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Anders
ausgedrückt
ist es infolge einer Verringerung von Positionsunterschieden unter
den Arbeitspunkten der Magnetoresistenzmikroelemente möglich, die
Unterschiede der Widerstandsänderung unter
den ersten gegenseitigen Magnetoresistenzmikroelementen zu verringern,
wodurch Sinussignalformen ohne Signalformverzerrung zur Verfügung gestellt
werden, die identisch sind. Da die Signalform eines Summenwiderstands,
die durch Zusammensetzen jeweiliger Signalformen von Widerständen der
ersten Magnetoresistenzmikroelemente erhalten werden kann, eine
Sinussignalform ohne Signalformverzerrung zeigt, ist es möglich, stabile
Sensorsignale ohne Signalformverzerrung zu erhalten. Es wird darauf
hingewiesen, daß im
Zusammenhang mit dem voranstehend geschilderten Merkmal die ersten
Magnetoresistenzmikroelemente vorzugsweise mit einer Anschlußklemme
versehen sind, welcher elektrische Energie zugeführt wird.
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Zusätzlich zu
den voranstehend geschilderten Merkmalen zeichnet sich das magnetische
Erfassungsgerät
gemäß der Erfindung
dadurch aus, daß die
Magnetoresistenzvorrichtung weiterhin eine zweite Magnetoresistenzvorrichtung
aufweist, die in Reihe mit der ersten Magnetoresistenzvorrichtung
geschaltet ist, und benachbart einer Poloberfläche des Vormagnetisierungsmagneten
auf der Seite des Gegenstands angeordnet ist, wobei die zweite Magnetoresistenzvorrichtung
mehrere zweite Magnetoresistenzmikroelemente aufweist, die entlang
der zweiten Richtung nebeneinanderliegend angeordnet sind, und jeweils
Muster bilden, die in der zweiten Richtung verlaufen, mit Abmessungen,
die im wesentlichen gleich der Breite der ersten Magnetoresistenzmikroelemente
sind.
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Das
voranstehend geschilderte Merkmal der Erfindung führt dazu,
da die zweite Magnetoresistenzvorrichtung aus den mehreren zweiten
Magnetoresistenzmikroelementen besteht, die nebeneinanderliegend
entlang der zweiten Richtung angeordnet sind, so daß sie kurze
Muster bilden, daß die
Widerstandsänderung
in Reaktion auf die Änderung
des Magnetfeldes relativ klein ist, verglichen mit der Widerstandsänderung
der ersten Magnetoresistenzvorrichtung, so daß sich ein konstanter Widerstandswert ergibt.
Daher ist es möglich,
ein Ausgangssignal entsprechend der Widerstandsänderung der ersten Magnetoresistenzvorrichtung
von einer mittleren Anschlußklemme
zwischen der ersten Magnetoresistenzvorrichtung und der zweiten
Magnetoresistenzvorrichtung zur Verfügung zu stellen. Es wird darauf hingewiesen,
daß im
Zusammenhang mit dem voranstehend geschilderten Merkmal die zweiten
Magnetoresistenzmikroelemente vorzugsweise eine Masseanschlußklemme
aufweisen. Besonders bevorzugt ist die Magnetoresistenzvorrichtung
zwischen den ersten Magnetoresistenzeffektelementen und den zweiten
Magnetoresistenzeffektelementen mit einer Ausgangsklemme des magnetischen
Erfassungsgeräts
versehen.
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Zusätzlich zu
den voranstehend geschilderten Merkmalen zeichnet sich das magnetische
Erfassungsgerät
gemäß der vorliegenden
Erfindung dadurch aus, daß die
Magnetoresistenzvorrichtung weiterhin aufweist: eine dritte Magnetoresistenzvorrichtung,
die mit der zweiten Magnetoresistenzvorrichtung verbunden ist, und
so angeordnet ist, daß sie sich
entlang der zweiten Richtung erstreckt, und an die Poloberfläche des
Vormagnetisierungsmagneten an der Seite des Gegenstands anschließt, wobei
die dritte Magnetoresistenzvorrichtung identisch zur ersten Magnetoresistenzvorrichtung
aufgebaut ist; und eine vierte Magnetoresistenzvorrichtung, die
an die dritte Magnetoresistenzvorrichtung und die erste Magnetoresistenzvorrichtung
angeschlossen ist, und so angeordnet ist, daß sie entlang der zweiten Richtung verläuft, und
an die Poloberfläche
des Vormagnetisierungsmagneten auf der Seite des Gegenstands anschließt, wobei
die vierte Magnetoresistenzvorrichtung einen identischen Aufbau
wie die zweite Magnetoresistenzvorrichtung aufweist.
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Das
voranstehend geschilderte Merkmal der Erfindung führt dazu,
da die erste Magnetoresistenzvorrichtung bis zur vierten Magnetoresistenzvorrichtung
entlang der zweiten Richtung angeordnet sind, daß es möglich ist, die Abmessungen
der ersten bis vierten Magnetoresistenzvorrichtung in der ersten Richtung
relativ zu verringern. Da die Phasendifferenz des mittleren elektrischen
Potentials unter der jeweiligen ersten bis vierten Magnetoresistenzvorrichtung 180 ° beträgt, zeigt
daher ein mittleres elektrisches Potential ein hohes Sensorausgangssignal.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 eine
Perspektivansicht eines magnetischen Erfassungsgerät nach dem
Stand der Technik als ein erstes Beispiel;
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2 eine
Perspektivansicht des magnetischen Erfassungsgeräts nach dem Stand der Technik
als anderes Beispiel;
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3 eine
Perspektivansicht des magnetischen Erfassungsgeräts nach dem Stand der Technik
als weiteres Beispiel;
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4 eine
schematische Darstellung von Magnetoresistenzmikroelementen des
magnetischen Erfassungsgerätes
gemäß 3;
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5 eine
schematische Darstellung eines Ablenkwinkels eines Magnetfeldes
bei dem magnetischen Erfassungsgerät von 3;
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6 eine
schematische Darstellung der Beziehung zwischen der Empfindlichkeit
und dem festgestellten Spalt des magnetischen Erfassungsgeräts von 3,
wobei zwei Magneten dünner
ausgebildet sind, während
ein dazwischen vorhandener Spalt verringert wird;
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7 eine
schematische Darstellung des jeweiligen magnetischen Arbeitspunktes
von Magnetoresistenzmikroelementen MRE des Magnetoresistenzeffektelements
von 4;
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8 eine
schematische Darstellung der jeweiligen Widerstandsänderung
entsprechend den jeweiligen Magnetoresistenzmikroelementen MRE von 4;
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9 eine
schematische Darstellung einer Änderung
des Summenwiderstandswertes der jeweiligen Widerstände, welche
den jeweiligen Magnetoresistenzmikroelementen MRE von 4 entsprechen;
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10 eine
Perspektivansicht eines magnetischen Erfassungsgerätes gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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11 eine
schematische Darstellung der Verteilung der magnetischen Kraftlinien
eines Vormagnetisierungsmagneten, welcher das magnetische Erfassungsgerät gemäß der ersten
Ausführungsform bildet;
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12 eine
Querschnittsansicht des magnetischen Erfassungsgerätes, welches
mit dem Vormagnetisierungsmagneten und einem Magnetoresistenzeffektelement
gemäß der ersten
Ausführungsform
versehen ist;
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13 eine
schematische Darstellung des Aufbaus des Magnetoresistenzeffektelements
gemäß der ersten
Ausführungsform;
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14 eine
schematische Darstellung der Beziehung zwischen der Empfindlichkeit
und dem festgestellten Spalt des magnetischen Erfassungsgerätes gemäß der ersten
Ausführungsform;
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15 eine
schematische Darstellung des jeweiligen magnetischen Arbeitspunktes
von Magnetoresistenzmikroelementen MRE1 bis MRE3 des Magnetoresistenzeffektelements
von 13;
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16 eine
schematische Darstellung der jeweiligen Widerstandsänderungen
des jeweiligen Magnetoresistenzmikroelements MRE1 bis MRE3;
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17 eine
schematische Darstellung der Änderung
des Summenwiderstandswertes der jeweiligen Magnetoresistenzmikroelemente
MRE1 bis MRE3;
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18 eine
schematische Darstellung eines Magnetoresistenzeffektelements in
Vollbrückenschaltung
nach dem Stand der Technik;
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19 eine
schematische Darstellung von Signalformen mittlerer Spannungen an
mittleren Anschlußklemmen
des Magnetoresistenzeffektelements in Vollbrückenschaltung nach dem Stand
der Technik;
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20 eine
schematische Darstellung des Aufbaus des Magnetoresistenzeffektelements
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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21 eine
schematische Darstellung von Signalformen mittlerer Spannungen an
mittleren Anschlußklemmen
des Magnetoresistenzeffektelements in Vollbrückenschaltung gemäß der zweiten Ausführungsform;
und
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22 eine
schematische Darstellung eines Vergleichs der Differenz der mittleren
Spannung des konventionellen Magnetoresistenzeffektelements in Vollbrückenschaltung
mit jener des Magnetoresistenzeffektelements in Vollbrückenschaltung
gemäß der zweiten
Ausführungsform.
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ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
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10 zeigt
ein magnetisches Erfassungsgerät
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Das
magnetische Erfassungsgerät
von 10 weist die Form eines magnetischen Sensors auf,
der für
ein Zahnrad 11 als zu erfassender, sich drehender Gegenstand
vorgesehen ist. Auf der rechten Seite des Zahnrades 11 sind
ein Vormagnetisierungsmagnet 25a und ein Magnetoresistenzeffektelement 18 angeordnet.
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Der
Vormagnetisierungsmagnet 25, der ein magnetisches Vormagnetisierungsfeld
in Richtung auf das Zahnrad 11 erzeugt, welches ein magnetisches
Material aufweist, ist mit dem Nordpol (N) an der Seite des Zahnrades 11 versehen.
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Das
Magnetoresistenzeffektelement 18 besteht aus einem Magnetoresistenzeffektelement 18a und
einem Magnetoresistenzeffektelement 18b. Weiterhin ist
das Magnetoresistenzeffektelement 18 so angeordnet, daß es dem
Vormagnetisierungsmagneten 25a gegenüberliegt, und an eine Poloberfläche des
Vormagnetisierungsmagneten 25a auf der Seite des Zahnrades 11 anschließt, und
in einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung des Zahnrades 11 angeordnet
ist. Infolge dieser Anordnung erzeugt das Element 18 eine Änderung
des Widerstandswertes, die durch Zustandsänderungen des Vormagnetisierungsfeldes
hervorgerufen wird, entsprechend der Bewegung des Zahnrades 11.
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11 zeigt
die Verteilung der magnetischen Kraftlinien des Vormagnetisierungsmagneten 25a.
Die magnetischen Kraftlinien des Vormagnetisierungsmagneten 25a oder,
anders ausgedrückt, das
Vormagnetisierungsfeld, umfassen ein Magnetfeld, welches von dem
Nordpol N zum Zahnrad 11 verläuft, ein Magnetfeld, welches
von dem Nordpol N zur Bewegungsrichtung des Zahnrades 11 verläuft, sowie
ein Magnetfeld, welches von dem Nordpol N bis zum Südpol S verläuft.
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Das
Magnetoresistenzeffektelement 18 ist in dem Vormagnetisierungsfeld
angeordnet, welches in Bewegungsrichtung des Zahnrades 11 verläuft, und an
einem Ort B in der Nähe
der Poloberfläche
des Vormagnetisierungsmagneten 25a auf der Seite des Zahnrades 11 angeordnet.
Es wird darauf hingewiesen, daß das
Vormagnetisierungsfeld in Bewegungsrichtung des Zahnrades 11 mit
wachsender Entfernung von der Poloberfläche des Vormagnetisierungsmagneten 25a allmählich abnimmt.
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12 ist
eine Querschnittsansicht eines verwirklichten magnetisches Erfassungsgerätes (Magnetsensors),
welches mit dem Magnetoresistenzeffektelement 18 und dem
Vormagnetisierungsmagneten 25a versehen ist. In 12 ist
im Zentrum eines Außengehäuses 12 mit
Horizontalabmessungen von 55 mm an der Außenseite und einer Dicke von
0,5 mm ein Isoliersubstrat 20 mit einer Dicke von beispielsweise
0,5 mm aufgenommen, auf welchem einige elektronische Bauteile 21 angebracht
sind, beispielsweise eine integrierte Schaltung (IC), Widerstände, Kondensatoren,
usw.
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Der
Vormagnetisierungsmagnet 25a mit einer Dicke von beispielsweise
2 mm ist zwischen einer linken Wand (in der Figur) des Außengehäuses 12 und
dem isolierenden Substrat 20 angeordnet, während das
Magnetoresistenzeffektelement 18 mit einer Dicke von beispielsweise
0,5 mm zwischen einer rechten Wand des Außengehäuses 12 und dem isolierenden
Substrat 20 angeordnet ist.
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13 zeigt
den Aufbau des Magnetoresistenzeffektelementes 18. Bei
dem Element 18 ist das Magnetoresistenzeffektelement 18b an
das Magnetoresistenzeffektelement 18a angeschlossen. Das Magnetoresistenzeffektelement 18a weist
eine Anschlußklemme
(a) auf, an welche drei Muster aus länglichen Elementen MRE1, MRE2
und MRE3 als Mikro-Magnetoresistenzelemente
in Reihe angeschlossen sind, und welcher elektrische Energie zugeführt wird.
In der Figur sind die Magnetoresistenzmikroelemente MRE1, MRE2 und
MRE3 so angeordnet, daß sie
in Vertikalrichtung Y verlaufen, also in der Richtung senkrecht
zu einer Richtung X, die zum Zahnrad 11 hin zeigt.
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Die
Entfernung von dem Magnetoresistenzmikroelement MRE1 bis zum Magnetoresistenzmikroelement
MRE3 in Richtung X ist ausreichend klein. Die Musterabmessungen
(also die Vertikallänge)
des Magnetoresistenzeffektelements 18a betragen beispielsweise
ein Mehrfaches bis das Dutzendfache der voranstehend erwähnten Entfernung
von dem Magnetoresistenzmikroelement MRE1 bis zum Magnetoresistenzmikroelement
MRE3 in der Richtung X.
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Andererseits
weist das Magnetoresistenzeffektelement 18b etwa zehn bis
zwanzig Magnetoresistenzmikroelemente MRES auf, die mehrere kurze Muster
in der Horizontalrichtung X bilden, und miteinander in Reihe geschaltet
sind, sowie eine Masseklemme (c). Bei dem Element 18 werden
Sensorausgangssignale über
eine zentrale Anschlußklemme
(b) erzeugt. Die Abmessungen (also die Länge in Richtung X) der kurzen
Muster sind etwas größer als die
Abmessungen in Richtung X von dem Magnetoresistenzmikroelement MRE1
zum Magnetoresistenzmikroelement MRE3 (also Länge in Richtung X).
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Das
Magnetoresistenzeffektelement 18a ist in der Richtung senkrecht
zur Richtung X angeordnet, die zum Zahnrad 11 hin zeigt,
während
das Magnetoresistenzeffektelement 18b in Richtung X angeordnet
ist. In jedem Magnetoresistenzeffektelement 18a, 18b ändert sich
der Widerstandswert in Abhängigkeit
von einem Winkel, der durch die Richtung eines elektrischen Stroms,
der durch das Element selbst hindurchgeht, und eine andere Richtung
des Magnetfeldes aufgespannt wird, und in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke.
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Im
Falle eines Winkels von 90 °,
der durch die Stromrichtung und die Magnetfeldrichtung aufgespannt
wird, ändert
sich beim Magnetoresistenzeffektelement 18a der Widerstandswert
entsprechend der Größe der Magnetfeldstärke in der
Richtung X, die zum Zahnrad 11 hinweist.
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Im
Falle eines Winkels von 0 ° zwischen
der Stromrichtung und der Magnetfeldrichtung ändert sich der Widerstandswert
des Magnetoresistenzeffektelements 18b nicht, ist also
unabhängig
von der Größe der Magnetfeldstärke. Da
sich in diesem Fall nur der Widerstandswert des Magnetoresistenzeffektelements 18a ändert, wird
das Ausgangssignal des Elements 18a verwendet.
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Bei
dem voranstehend geschilderten magnetischen Erfassungsgerät wird nicht
nur das Vormagnetisierungsfeld, welches zum Zahnrad 11 hinweist, sondern
auch das Vormagnetisierungsfeld in Bewegungsrichtung des Zahnrades 11 von
dem Vormagnetisierungsmagneten 25a erzeugt.
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Da
das Magnetoresistenzeffektelement 18 so angeordnet ist,
daß es
dem Vormagnetisierungmagneten 25a gegenüberliegt, und an die Poloberfläche des
Magneten 25a auf der Seite des Zahnrades anschließt, und
darüber
hinaus in der Ebene im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Zahnrades 11 angeordnet ist, wird das Vormagnetisierungsfeld
in Bewegungsrichtung des Zahnrades 11 in Richtung X durch
die Bewegung des Zahnrades 11 (Auftreten einer Auslenkung)
moduliert, welches durch das Magnetoresistenzeffektelement 18 hindurchgeht.
Durch die Bewegung des Zahnrades 11 ändert sich daher die Vormagnetisierungsmagnetfeldkomponente,
die in Richtung des Zahnrades 11 zeigt.
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Weiterhin
sind die Magnetoresistenzmikroelemente MRE1 bis MRE3, welche das
Magnetoresistenzeffektelement 18a bilden, in einer Ebene
angeordnet, die im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Zahnrades 11 verläuft
(also in einer Ebene parallel zu gegenüberliegenden Magnetoberflächen des
Magneten 25a), und sind in einer Richtung Y senkrecht zur
Richtung X angeordnet. Entsprechend der Bewegung des Zahnrades 11 ändert sich
daher der Widerstandswert des Magnetoresistenzeffektelementes 18a entsprechend
der sich ändernden
Magnetfeldstärke
in Richtung X, da der Winkel, der durch die Stromrichtung und die
Magnetfeldrichtung aufgespannt wird, etwa 90 ° beträgt.
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Da
die Stärke
der Modulation des Vormagnetisierungsfeldes (die Änderung
des Magnetfeldes infolge der Bewegung des Zahnrades 11)
einen Maximalwert in der Nähe
der Poloberfläche
des Vormagnetisierungsmagneten 25a auf der Seite des Zahnrades
zeigt, führt
die voranstehend geschilderte Anordnung des Magnetoresistenzeffektelementes 18 dazu, daß eine große Widerstandsänderung
erhalten wird, wodurch es möglich
wird, ein magnetisches Erfassungsgerät mit hoher Empfindlichkeit
zur Verfügung zu
stellen.
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14 zeigt
die Beziehung zwischen dem festgestellten Spalt und der Empfindlichkeit
des Magnetoresistenzeffektelementes. In 14 bezeichnet
eine Linie, welche Markierungen ∇ verbindet, die Beziehung
des Magnetoresistenzeffektelementes 18 mit Abmessungen
von 30 μm
in Richtung X. Aus der Figur wird deutlich, daß die Empfindlichkeit einen Wert
von etwa 23 mV im Falle des ermittelten Spaltes mit 2 mm zeigt,
wogegen die Empfindlichkeit einen Wert von etwa 70 mV im Falle des
festgestellten Spaltes von 0,5 mm zeigt.
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Im
Gegensatz hierzu zeigt bei dem konventionellen magnetischen Erfassungsgerät von 6 die
Empfindlichkeit einen Wert von etwa 5 mV im Falle des festgestellten
Spaltes von 2 mm, während
die Empfindlichkeit einen Wert von etwa 42 mV im Falle des festgestellten
Spaltes von 0,5 mm zeigt, wie durch Markierungen x dargestellt ist.
Hieraus wird deutlich, daß die
Empfindlichkeit des Geräts
gemäß der ersten
Ausführungsform
wesentlich höher
ist als jene des konventionellen Gerätes.
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In 14 bezeichnet
eine Linie, welche Markierungen • verbindet,
die Beziehung des Magnetoresistenzeffektelementes 18 mit
Abmessungen von 90 μm
in Richtung X, wobei ebenfalls eine Empfindlichkeit von etwa 12
mV im Fall des festgestelltes Spaltes von 2 mm auftritt. Dagegen
zeigt in dem konventionellen magnetischen Erfassungsgerät von 6 die Empfindlichkeit
einen Wert von etwa 5 mV im Falle des festgestellten Spaltes von
2 mm, wie durch Markierungen x dargestellt ist. Eine Linie, welche
die Markierungen x von 14 verbindet, gibt die Beziehung
des Magnetoresistenzeffektelementes 18 mit Abmessungen
von 300 μm
in Richtung X an, wobei ebenfalls eine Empfindlichkeit von etwa
6 mV im Falle des festgestellten Spaltes von 2 mm auftritt.
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Aus
den voranstehend geschilderten Ergebnissen wird deutlich, daß die Empfindlichkeit
des Magnetoresistenzeffektelementes 18 desto höher ist,
je kleiner die Abmessungen in Richtung X sind. Hierdurch ist es
möglich,
die Empfindlichkeit des Elements in Bezug auf den festgestellten
Spalt zu verbessern, und die Abhängigkeit
der Empfindlichkeit von dem Spalt des Vormagnetisierungmagneten 25a auszuschalten.
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Darüber hinaus
ist es infolge der Verwendung des einzigen Vormagnetisierungsmagneten 25a möglich, das
magnetische Erfassungsgerät
zu verkleinern. Im Falle des Magnetsensors von 12 betragen
die horizontalen Außenabmessungen
des Außengehäuses 12 nur
5 mm, selbst wenn der Vormagnetisierungsmagnet 25a, das
Isoliersubstrat 20, das Magnetoresistenzeffektelement 18 und
die mehreren Elektronikbauteile 21, die Signalverarbeitungsschaltungen
bilden, in dem Außengehäuse 12 angebracht
sind, wodurch ein derartig kompakter Sensor zur Verfügung gestellt
wird, wie er bislang nicht erzielt werden konnte. Unter Verwendung
der einzelnen Vormagnetisierungsmagneten 25a ist es darüber hinaus
möglich,
die Dicke des Magneten zu erhöhen, und
damit die Magnetfeldstärke.
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Wie
aus 11 hervorgeht, ist das Magnetoresistenzeffektelement 18 in
dem divergierenden Vormagnetisierungsfeld angeordnet. Daher ist
eine Differenz des Magnetfeldes vorhanden, welches das Magnetoresistenzeffektelement 18 feststellt,
in Abhängigkeit
von dessen Ort in der Ebene. Da die Verringerung der Empfindlichkeit
und die Signalformverzerrung von der Positionierung des Elements 18 herrühren ist
es wünschenswert,
das Magnetoresistenzeffektelement 18 in dem gleichförmigen Magnetfeld anzuordnen.
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Bei
einem normalen Vormagnetisierungsmagneten 25a ist die Divergenz
des Vormagnetisierungsfeldes in Richtung Y senkrecht zur Richtung
X so klein, daß sie
vernachlässigt werden
kann, verglichen mit der Divergenz des Vormagnetisierungsfeldes
in Richtung X. Infolge der Erfassung des Vormagnetisierungsfeldes
in Richtung X ist es darüber
hinaus erforderlich, die Änderung
des Vormagnetisierungsfeldes, welches auf das Magnetoresistenzeffektelement 18a einwirkt,
in der Richtung X zu verringern.
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In
dieser Situation ist es durch Ausbildung derartiger länglicher
Muster, die aus den Magnetoresistenzmikroelementen MRE1 bis MRE3
des Magnetoresistenzeffektelements 18a bestehen, und durch Verringerung
der Entfernung in Richtung X von den Magnetoresistenzmikroelementen
MRE1 bis MRE3 im Vergleich mit derselben Entfernung in Richtung
Y möglich,
die Magnetfeldverteilung in Richtung X zu verkleinern. Daher liegen,
wie aus 15 hervorgeht, die jeweiligen
Widerstandswerte der Magnetoresistenzmikroelemente MRE1, MRE2, MRE3
in Bezug auf die Magnetfeldstärke
nahe beieinander.
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Anders
ausgedrückt
ist es möglich,
die Unterschiede unter den Arbeitspunkten in dem Magnetoresistenzeffektelement 18a zu
verringern. Wenn daher das Magnetfeld in einem vorbestimmten Bereich
mit den Zentren der jeweiligen Arbeitspunkte für die Magnetoresistenzmikroelemente
MRE1, MRE2 und MRE3 variiert wird, entstehen aus den sich ergebenden
Widerstandsänderungen
in Abhängigkeit
von der Zeit identische Sinussignalformen ohne Verzerrungen, und
mit geringen Unterschieden zwischen den Magnetoresistenzmikroelementen
MRE1, MRE2 und MRE3.
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17 zeigt
eine Sinussignalform ohne Verzerrung des Summenwiderstands (der
vereinigten Widerstände),
die aus den jeweiligen Signalformen der Magnetoresistenzmikroelemente
MRE1, MRE2 und MRE3 zusammengesetzt ist. Der dargestellte Summenwiderstand
gibt daher bei der vorliegenden Ausführungsform den Widerstandswert
des Magnetoresistenzeffektelementes 18a an. Da das Sensorausgangssignal
infolge der Änderung
des Widerstandswertes erhalten wird, ist es wie voranstehend erwähnt möglich, ein
stabiles Sensorausgangssignal ohne Verzerrungen zu erzielen. Da
die Schwankungen des Vormagnetisierungsfeldes in der Richtung senkrecht
zur Richtung X klein sind, gibt es nur einen kleinen Einfluß infolge
von Verlängerung
der Muster in der erstgenannten Richtung.
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Obwohl
bei der ersten Ausführungsform
das Magnetoresistenzeffektelement 18 durch das Magnetoresistenzeffektelement 18a und
das Magnetoresistenzeffektelement 18b gebildet wird, kann
bei einer abgeänderten
Ausführungsform
beispielsweise nur das Magnetoresistenzeffektelement 18a eingesetzt
werden. Dies liegt daran, daß die
Widerstandsänderung
in Bezug auf die Änderung
des Magnetfeldes, die entsprechend der Bewegung des Zahnrades 11 hervorgerufen
wird, nur durch das Magnetoresistenzeffektelement 18a bestimmt
wird.
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Weiterhin
ist zwar bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform der durch die Muster des
Magnetoresistenzeffektelementes 18a und die Richtung X
zum Zahnrad 11 hin aufgespannte Winkel auf 90 ° eingestellt,
jedoch kann der Winkel auf einen anderen Winkel in der nähe von 90 ° geändert werden,
beispielsweise 80 °.
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ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
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Als
nächstes
wird ein magnetisches Erfassungsgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der ersten Ausführungsform
verwendet das Gerät
ein Magnetoresistenzeffektelement 18 in sogenannter Halbbrückenschaltung,
welches aus dem Magnetoresistenzeffektelement 18a und dem
Magnetoresistenzeffektelement 18b besteht.
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Im
Gegensatz hierzu verwendet das Gerät gemäß der zweiten Ausführungsform
ein Magnetoresistenzeffektelement in Vollbrückenschaltung, welches aus
zwei Magnetoresistenzeffektelementen 18 des Halbbrückentyps
besteht. In 18 ist ein Magnetoresistenzeffektelement
in Vollbrückenschaltung nach
dem Stand der Technik dargestellt.
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Bei
dem dargestellten Magnetoresistenzeffektelement sind ein Ende eines
Magnetoresistenzeffektelements 16a1 mit vertikalen Mustern
und ein Ende eines Magnetoresistenzeffektelements 16b1 mit
horizontalen Mustern gemeinsam an die mittlere Klemme (a) angeschlossen.
Das andere Ende des Magnetoresistenzeffektelements 16b1 und
ein Ende eines Magnetoresistenzeffektelements 16a2 mit
vertikalen Mustern sind gemeinsam an eine mittlere Klemme (d) angeschlossen.
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Das
andere Ende des Magnetoresistenzeffektelements 16a2 und
ein Ende eines Magnetoresistenzeffektelementes 16b2 mit
horizontalen Mustern sind gemeinsam an die mittlere Klemme (b) angeschlossen.
Das andere Ende des Magnetoresistenzeffektelementes 16b2 und
das andere Ende des Magnetoresistenzeffektelementes 16a1 sind
gemeinsam an die mittlere Klemme (c) angeschlossen.
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19 zeigt
die Änderung
des mittleren elektrischen Potentials Va, welches von der Klemme (a)
des voranstehend geschilderten Magnetoresistenzeffektelements in
Vollbrückenschaltung
abgenommen wird, sowie eine andere Änderung des mittleren elektrischen
Potentials Vb, welches von der Klemme (b) dieses Elements abgenommen
wird.
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Da
bei dem Magnetoresistenzeffektelement in Vollbrückenschaltung mit dem voranstehend
geschilderten Aufbau vier Magnetoresistenzeffektelemente 16a1 bis 16b2 mit
beträchtlich
großen
Abmessungen in Richtung X angeordnet sind, weicht die Phasendifferenz
des mittleren elektrischen Potentials der jeweiligen mittleren Klemmen
in nachteiliger Weise von 180 ° ab,
zusätzlich
zu der voranstehend geschilderten Schwierigkeit der Signalformverzerrung des
Sensorausgangssignals.
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Um
in einer derartigen Situation eine Phasendifferenz von 180 ° zu erzielen,
verwendet die zweite Ausführungsform
das in 20 gezeigte Magnetoresistenzeffektelement
in Vollbrückenschaltung.
Bei dem dargestellten Element ist ein Ende eines Magnetoresistenzeffektelementes 18a1 mit
vertikalen Mustern und ein Ende eines Magnetoresistenzeffektelementes 18b1 mit
horizontalen Mustern, angeordnet in der Richtung Y, an die mittlere
Klemme (a) angeschlossen.
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Das
andere Ende des Magnetoresistenzeffektelementes 18b1 und
ein Ende eines Magnetoresistenzeffektelementes 18a2 mit
vertikalen Mustern, angeordnet in der Richtung Y, sind an die mittlere Klemme
(d) angeschlossen. Das andere Ende des Magnetoresistenzeffektelementes 18a2 und
ein Ende eines Magnetoresistenzeffektelementes 18b2 mit
horizontalen Mustern, angeordnet in der Richtung Y, sind an die
mittlere Klemme (c) angeschlossen.
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Die
Magnetoresistenzeffektelemente 18a1, 18a2 sind
identisch aufgebaut wie das Magnetoresistenzeffektelement 18a von 13,
während
die Magnetoresistenzeffektelemente 18b1, 18b2 identisch mit
dem Magnetoresistenzeffektelement 18b aufgebaut sind. Wiederum
sind vier Magnetoresistenzeffektelemente 18a1, 18a2, 18b1, 18b2 in
der Nähe der
Poloberfläche
des Vormagnetisierungsmagneten 25a an der Seite des Zahnrades 11 angeordnet.
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21 zeigt
die Änderung
des mittleren elektrischen Potentials Va, welches von der Klemme (a)
des vorliegenden Magnetoresistenzeffektelements in Vollbrückenschaltung
abgenommen wird, sowie eine andere Änderung des mittleren elektrischen
Potentials Vb, welches von der Klemme (b) abgenommen wird.
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Bei
dem voranstehend geschilderten Magnetoresistenzeffektelement in
Vollbrückenschaltung
ist es möglich,
da vier Magnetoresistenzeffektelemente 18a1 bis 18b2 mit
kurzen Abmessungen in der Richtung X vorgesehen sind, die Signalformverzerrung des
Sensorausgangssignals auszuschalten, und eine Phasendifferenz des
mittleren elektrischen Potentials der jeweiligen mittleren Klemmen
von 180 ° zu
erzielen.
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Hierbei
ist der Änderung
der Spannungsdifferenz, die durch Subtrahieren des mittleren elektrischen
Potentials Vb an der Klemme (b) von dem mittleren elektrischen Potential
Va an der Klemme (a) erhalten wird, in Abhängigkeit von der Zeit in 22 dargestellt.
Aus dieser Figur wird deutlich, daß bei dem herkömmlichen
Element die Differenz der mittleren Spannung relativ gering ist,
da die Phasendifferenz zwischen den mittleren elektrischen Potentialen Va
und Vb von 180 ° abweicht
(vgl. 19). Aus diesem Grund weist
das herkömmliche
Element kleine Sensorausgangssignale auf.
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Im
Gegensatz hierzu ist bei dem Magnetoresistenzeffektelement gemäß der vorliegenden
Erfindung die Differenz der mittleren Spannungen relativ groß, da die
Phasendifferenz zwischen den mittleren elektrischen Potentialen
Va und Vb 180 ° beträgt, wie in 22 dargestellt
ist. Wird daher das Magnetoresistenzeffektelement gemäß 20 eingesetzt,
so ist es möglich,
hohe Sensorausgangssignale ohne Signalformverzerrung zu erzielen.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß bei
einer abgeänderten
Ausführungsform
das voranstehend geschilderte Magnetoresistenzeffektelement in Vollbrückenschaltung
auf dem isolierenden Substrat 20 angebracht sein kann,
auf welchem die elektronischen Bauteile 21 und dergleichen
bei der ersten Ausführungsform
angeordnet sind.