DE3148754A1

DE3148754A1 - Magnetische sensor-schaltervorrichtung

Info

Publication number: DE3148754A1
Application number: DE19813148754
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Chiba Ohkubo
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1980-12-09
Filing date: 1981-12-09
Publication date: 1982-08-05
Also published as: DE3148754C2; IT8125412A0; GB2089514A; FR2495859B1; IT1211140B; CA1182171A; US4492922A; CH657949A5; GB2089514B; FR2495859A1

Description

Magnetische Sensor-Schaltervorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Sensor-Schaltervorrichtung, die durch die Annäherung eines magnetisch permeablen Materials betätigt wird, und insbesondere auf eine magnetische Sensor-Schaltervorrichtung, die einen Magnetismus durch ein drei An-Schlüsse aufweisendes magnetisches Widerstandselement festzustellen gestattet, bei dem Widerstandscharacteristiken ausgenutzt sind, die durch den ferromagnetischen Magnetwiderstandseffekt hervorgerufen werden. Ein Element zur Umsetzung von Magnetismus in Elektrizität,

*° welches die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von dem Magnetfeld ändert, ist ein herkömmliches Element, welches auf dem Gebiet von Instrumenten bzw. Geräten und Artikeln in weitem Umfang verwendet wird, wie als Leser zum Lesen von magnetischen Maßen und von magnetisch festgelegten Festgrößen als Frequenzgenerator zur Steuerung der Drehung eines Motors etc. oder zum kontaktlosen Schalten und zur Pegeleinstellung.

Für dieses eine Umsetzung von Magnetismus in Elektrizität vornehmende Umsetzelement kann das einen magnetischen Widerstand Hufweisende ferromagnetische.':;Element verwendet werden, welches auf dem Prinzip der Feststellung des Magnetismus basiert, indem der ferromagnetische Widerstandseffekt von ferromagnetischem Metall ausge-

nutzt wird. Dabei kann auch ein Halbleiterelement mit magnetischem Widerstand oder ein Hall-Element verwendet werden, welches auf dem Prinzip der Feststellung von Magnetismus basiert, indem der Halbleiter-Magnetwider-

stands-Effekt des Halbleiters ausgenutzt wird. In 35

herkömmlicher Weise sind das Halbleiter-Magnetwiderstands-Element und das Hall-Element unter Verwendung

des Halbleiters hauptsächlich für das Element zur Umsetzung von Magnetismus in Elektrizität herangezogen worden.

Der ferromagnetische Widerstandseffekt von ferromagnetischem Metall kann generell in zwei Arten von Effekten aufgeteilt werden. Der erste Effekt ist eine Änderung des Widerstands, der sich mit einer spontanen Änderung der Magnetisierung aufgrund des externen

IQ Magnetfeldes ändert und der durch die Mott-Theorie erläutert wird. Im allgemeinen ist dieser Effekt ein negativer Magnetwiderstands-Effekt, was bedeutet, daß bei Vergrößerung des Magnetfeldes der Widerstand linear vermindert wird und daß dieser Effekt isotrop in Bezug auf die Richtung des Magnetfeldes ist. Obwohl dieser Effekt in der Nähe des Curie-Punktes in dem Fall verstärkt ist, daß die spontane Magnetisierung gesteigert wird, kann dieser Effekt so lange vernachlässigt .werden, wenn nicht starke Magnetfelder einwirken.

Auch der zweite bei einem relativ schwachen Magnetfeld beobachtete Effekt ist ein solcher Effekt, bei dem sich der Widerstand anisotropisch mit einem Winkel zwischen der Magnetisierungsrichtung und der Stromrichtung ändert. Dieser Effekt ist in dem Temperaturbereich stark ausgeprägt, in dem sich die spontane Magnetisierung mit der Temperatur schwach ändert und kleiner wird, wenn man sich dem Curie-Punkt nähert. Im allgemeinen weist der magnetische Widerstand des ferromagnetischen Metalls einen Maximalwert dann auf, wenn die Stromrichtung prallel zur Magnetisierungsrichtung verläuft, während ein minimaler Wert dann vorliegt, wenn die betreffenden Richtungen rechtwinklig zueinander verlaufen. Dies läßt sich durch folgende allgemeine Gleichung angeben:

= Rl · sin²© + R// · cos²© (1).

Die Gleichung (1) ist als Viogt-Thomson Gleichung bekannt. Bei dieser Gleichung (1) bezeichnet θ den Winkel zwischen dem Strom und der Sättigungs-Magnetisierung, Ribezeichnet den Widerstand für den Fall, daß der Strom rechtwinklig zu der Sättigungs-Magnetisierung verläuft und R/j bzeichnet den Widerstand für den Fall, daß der Strom parallel zu der Sättigungsipagnetisierung verläuft. Die magnetischen Widerstandselemente aus ferromagnetischem Metall, die diesen zweiten Effekt ausnutzen, sind teilweise in praktischem Gebrauch. Als ferromagnetischelMetalle, die den ferromagnetischen Widerstandseffekt zeigen, sind bekannt: NiCo-Legierung, NiFe-Legierung, NiAl-Legierung, NiMn-Legierung oder NiZn-Legierung.

In Fig. 1 ist das Prinzip einer herkömmlichen Ausführungsform einer magnetischen Sensor-Schaltervorrichtung gezeigt, die durch die Verwendung eines magnetischen Widerstandselements Io gebildet ist, bei dem der ferromagnetische Widerstandseffekt ausgenutzt ist. Bei der in Fig. 1 dargestellten herkömmlichen Ausführungsform weist das magnetische Widerstandselement 1ο einen ersten Stromweg 1 und einen zweiten Stromweg 2 auf. Diese beiden Stromwege sind durch ferromagnetisches Metall gebildet und miteinander in Reihe geschaltet. An den beiden Enden sind die betreffenden Stromwege mit Anschlüssen 3, 4 für einen Stromausgleich versehen, und der Mittelpunkt der betreffenden Verbindung ist mit einem Ausgangsanschluß 5 verbunden. Dadurch ist ein drei Anschlüsse aufweisendes magnetisches Widerstandselement gebildet. Der erste Stromweg 1 und der zweite Stromweg 2 sind außerdem so angeordnet und so geformt, daß sie rechtwinklig zueinander verlaufen. Ein Sättigungs-Vormagnetisierungsfeld H_ wird von einem Vormagnetisierungs-Magneten 6 hervorgerufen, der an diesem

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magnetischen Widerstandselement 1o fest angebracht ist. Dieses Vörmagnetisierungsfeld wird auf den ersten Stromweg 1 rechtwinklig zu dem Vorstrom und auf den zweiten Stromweg 2 parallel zu dem dort fließenden Vorstrom ausgeübt.

Das magnetische Widerstandselement 1o ist so angeordnet, daß es relativ zu einem magnetisch permeablen Stab 7 bewegt wird, der aus einem magnetisch permeablen Material besteht. Dieser Stab dient als ein zu ermittelndes Teil. Das magnetische Widerstandselement ermittelt die Änderungen in der Richtung des Vormagnetisierungsfeldes Hg bezogen auf die Stromwege. Diese Änderungen werden durch die Annäherung des magnetisch permeablen Stabes 7 hervorgerufen.

Das magnetische Widerstandselement 1o ist zwischen den Anschlüssen 3 und 4 mit Außenwiderständen 11 bzw. 12 verbunden. Dadurch ist eine Widerstands-Brückenschaltung gebildet, der der Vorstrom von einer nicht dargestellten Vorstromquelle geliefert wird. Zwischen dem Ausgangsanschluß 5 des magnetischen Widerstandselementes 1o und dem Ausgangsanschluß 13, der mit dem Verbindungspunkt zwischen den Außenwiderständen 11 und 12 ver- bunden ist, wird über eine Differenzverstärkerschaltung 15, die durch einen Operationsverstärker 14 gebildet ist, ein unsymmetrisches bzw. nicht ausgeglichenes Ausgangssignal erhalten.

Wenn sich bei der so gebildeten herkömmlichen magnetischen Sensor-Schaltervorrichtung der magnetisch permeable Stab 7 dem magnetischen Widerstandselement 1o annähert, dann wird der magnetisch permeable Stab 7 durch das Vormagnetisierungsfeld H derart magnetisiert, daß ein Magnetfeld in der Richtung abgegeben wird, die recht-

winklig zu dem Vormagnetisierungsfeld H_ß verläuft. Dadurch wird ein Betriebs-Magnetfeld in Richtung des in der Zeichnung dargestellten Pfeiles in den Stronwegen 1 und 2 des magnetischen Widerstandselements 1o erzeugt. Damit zeigen die Stromwege 1, 2 Widerstandscharakteristiken entsprechend der Gleichung (1)auf die Änderung der Richtung eines vorgegebenen Magnetfeldes hin und erzeugen zwischen den Ausgahgsanschlüssen 5, 13 eine unsymmetrische Ausgangsspannung 4V, die durch folgende Gleichung gegeben ist:

4 V = KV₀ cos2A9 (2) ·.-

Da bei der herkömmlichen Ausführungsform die Richtung des Vormagnetisierungsfeldes H„ so festgelegt ist, daß θ = 9o° in der Gleichung (2) ist, und da die durch die Annäherung des magnetisch permeablen Stabes 7 hervorgerufene Richtungsänderung des Magnetfeldes etwa +15° bei θ = 9o° beträgt und da darüberhinaus der tatsächliche Arbeitspunkt des Schalters auf etwa 1/3 des Ausgangspegels festgelegt ist, wird eine Änderung in der Richtung des Magnetfeldes von +1o° bei θ = 9o° ermittelt, um die Schaltoperation zu ermöglichen. Die Ausgangsspannung V, die in der obigen Gleichung (Z) angegeben ist, wird für diese Schaltoperation innerhalb des Bereiches ausgenutzt, der durch die voll ausgezogene Linie in der Kennlinienkurve für KV_n cos2e veranschaulicht ist, die durch die gestrichelte Linie in Figur 2 dargestellt ist. Bei der herkömmlichen magnetischen Sensor-Schaltervorrichtung mit derartigen Betriebseigenschaften hat sich herausgestellt, daß sie eine Temperaturabhängigkeit von etwa 1oo-2oo mV/1o C aufweist, wenn die Temperaturkennlinie der Ausgangs-, spannung 4V tatsächlich in der Nachbarschaft des Schalter-Arbeitspunktes gemessen wird.

In Anbetracht der Probleme, die die herkömmliche Ausführungsform mit sich bringt, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Änderungsrate der Ausgangsspannung auf die Änderung der Richtung des Magnetfeldes infolge der Annäherung des magnetisch permeablen Stabes derart zu vergrößern, daß die Feststellungs-Empfindlichkeit '»verbessert wird, während die Änderung der Ausgangsspannung auf die Temperaturänderung hin vermindert wird, was bedeutet, daß unter -^q Schaffung einer magnetischen Sensor-Schaltervorrichtung mit einem neuen Aufbau die Temperaturabhängigkeit der Ausgangsspannung reduziert sein soll.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen erfaßte Erfindung.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem Ausfühfungsbeispiel näher erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau einer bekannten Ausführungsform einer magnetischen Widerstands-Sensor-Schaltvorrichtung.

Figur 2 zeigt in einem Kennliniendiagramm die Arbeitskennlinie der bekannten Ausführungsform.

Figur 3 veranschaulicht schematisch das Prinzip des Aufbaus einer Ausführungsform einer magnetischen Sensor-Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung. 30

Figur 4 zeigt in einem Kennliniendiagramm die Arbeitskennlinie der Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Figur 5 zeigt schematisch ein praktisches Anordnungsmuster von Stromwegen von magnetischen Widerstandselementen, die bei der Ausführungsform gemäß der Erfindung angewandt werden.

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Figur 6 zeigt schematisch im Prinzip den Aufbau einer weiteren Ausführungsform der magnetischen Sensor-S ch altvorri ch tung.

Figur 7 zeigt in einem Kennliniendiagramm die Arbeitskennlinie der Ausführungsform gemäß Figur 6»

Figur 8 zeigt schematisch eine modifizierte Ausführungsform gemäß der Erfindung.
10

Figur 9 zeigt in einer Seitenansicht Hauptbereiche eines konkreten Aufbaus der Ausführungsform gemäß der Erfindung.

¹S in Figur 3 ist schematisch das Prinzip der magnetischen Sensor-Sehaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Gemäß Figur 3 weist ein magnetisches Widerstandselement 2o einen ersten Stromweg 21 und einen zweiten Stromweg 22 auf. Diese beiden Stromwege

²^ .sind aus einem geradlinig angeordneten ferromagnetischen Widerstandsmaterial gebildet und miteinander in Reihe geschaltet. An beiden Enden sind die Stromwege mit Vorspannungsanschlüssen 23, 24 verbunden_;und der Mittelpunkt der betreffenden Verbindung ist mit einem Aus-' ° gangsanschluß 25 verbunden. Dadurch ist ein drei Anschlüsse aufweisender Aufbau geschaffen. Eine Vorstrom- bzw. Vorspannungsquelle 26 ist zwischen den Vorspannungsanschlüssen 23j24 des magnetischen Widerstandselements 20 derart angeschlossen, daß ein Vorstrom I„ , von der Vorstromquelle 26 geliefert wird. Ein Vormagneti-J sierungsfeld Hg, das in Richtung eines Winkels G₀ be- j zogen auf den Vorstrom Ig auftritt, wird auf die Stromwege 21,22 des magnetischen Widerstandselements 20 durch einen Vormagnetisierungs-Magneten 30 ausgeübt.

. ;

ι a · h

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Wenn die Richtung des Vormagnetisierungsfeldes H_n in den entsprechenden Stromwegen 21, 22 durch die Annäherung des magnetisch permeablen Stabes 28 um eine feine Winkelauslenkung + θ ausgelenkt ist · und angenommen wird, daß V_Q die Spannung ist, die an den beiden Anschlüssen 23, 24 des magnetischen Widerstandselements 2o von der Speisequelle 26 her angelegt wird, dann tritt als Ausgangsspannung V (4Θ), die zwischen dem Ausgangsanschluß 25 und dem erdseitigen Anschluß 24 erzeugt wird, folgende Spannung auf: In dem ersten Stromweg 21 ist der Widerstandswert R_A vorhanden, was durch die folgende Gleichung (3) zum Ausdruck kommt:

R_A(4Ö) = R_L sin. (θ_ο + ΔΘ) + R// cos (θ_ο +Δ θ) ... (3).

Dies entspricht der Voigt-Thomson— Gleichung (1). In dem zweiten Stromweg 22 ist der Widerstandswert R_n vorhanden, wie er durch folgende Gleichung (4) veranschaullcht ist:

R_nWQ) = Rx sin² (Q₀ - Δ θ) + R// cos²(9₀ - ΔΘ) (4).

Damit kann die Ausgangsspannung V(^Q) durch folgende Gleichung (5) angegeben werden:

R_B

R. (ΔΘ) + A

ν 1 %

12 - v₀

² 2(R₁ +

In der das magnetische Widerstandselement 2o verwendenden magnetischen Sensor-Schaltvorrichtung genügt die Ausgangsspannung 4V folgender Beziehung:

AV = K₁V₀ · sin 2Δ& . (6)

Diese Ausgangsspannung wird dadurch erhalten, daß als Detektor-Ausgangsspannung ,4V eine unsymmetrische Spannung bezogen auf die Bezugsspannung V_/2 durch

2Q eine Brückenschaltung erzeugt wird, und zwar ähnlich wie beispielsweise bei der herkömmlichen Ausführungsform. Diese Ausgangsspannung AV ist durch die voll ausgezogene Linie der Kennlinienkurve KiV₀ . sin2ö veranschaulicht, wie sie in Figur 4 gezeigt ist.

Im Prinzip weist diese Ausgangsspannung eine Null-Temperaturabweichung auf und zeigt dennoch eine maximale Änderungsrate für4 9, wenn θ auf 45° festgelegt ist, und für·4θ = 0, wodurch eine Schaltoperation mit hoher Empfindlichkeit und Stabilität ermöglicht ist, vorausgesetzt, daß der tatsächliche Arbeitspunkt des Schalters auf einen Punkt P- festgelegt ist_f wie er in Figur 4 angedeutet ist.

Die magnetische Sensor-Schaltvorrichtung, die diesem Prinzip genügt, kann mit dem beispielsweise in Figur gezeigten konkreten Aufbau sehr einfach durch einen Vormagnetisierungs-Magneten 5o und durch ein magnetisches Widerstandselement 2o gebildet sein, welches durch mäanderartige Stromwege 41 bzw. 42 gebildet ist, die in Richtung eines Winkels von 45° bezogen auf das Vormagnetisierungsfeld H · angeordnet sind, welches durch den Vormagnetisierungs-Magneten 5o hervorgerufen wird. Das magnetische Widerstandselement 4o, welches auf dem Vormagnetisierungs-Magneten 3o angeordnet ist, ' ist in einem Gehäuse 51 aufgenommen und mit der externen

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Anschlußschaltung, wie einer Vorspannungsquelle und einer Detektorschaltung (nicht dargestellt) über ein Anschlußkabel 52 verbunden, welches mit den entsprechenden Anschlüssen 43, 44 und 45 verbunden ist. Außerdem ist in einem Ende des Vormagnetisierungs-Magneten 5o ein magnetisches Joch 53 angeordnet, welches parallel zu einem magnetisch permeablen Stab 48 eines zu ermittelnden Teils verläuft, so daß die Empfindlichkeit der Richtungsänderung in dem Vormagnetisierungsfeld H_ß aufgrund der Annäherung des magnetisch permeablen Stabes 48 verbessert ist.

Da bei der magnetischen Sensor-Schaltvorrichtung mit diesem Aufbau die Ausgangsspannung der ^'V (Θ) des magnetischen Widerstandselements 4o aufgrund der Annäherung des magnetisch permeablen Stabes 48 von dem Bezugspunkt θ = 45° auf der Kennlinienkurve K..V- sin 2Θ erzielt wird, ist die Feststellungs- bzw. Detektorempfindlichkeit verbessert, während die Temperaturdrift vermindert ist. Dies ermöglicht es, den Detektorbetrieb mit hoher Empfindlichkeit und Stabilität durchzuführen. Dieser Effekt kann darüberhinaus dann erreicht werden, wenn die Richtung des Vormagnetisierungsfeldes zu dem Vorstrom in der Nähe von θ = 45° liegt, und zwar sogar noch dann, wenn dieser Wert nicht exakt auf θ = festgelegt ist.

Anschließend wird die in Figur 6 dargestellt Ausführungsform betrachtet, die eine verbesserte Ausführungsform darstellt, bei der der Arbeitspunkt der auf dem Betriebsprinzip basierenden magnetischen Sensor-Schaltvorrichtung auf einen Wert bzw. eine Position eingestellt werden kann, bei der eine maximale Feststellungs-Empfindlichkeit und eine Null-Temperaturdrift im Prinzip erzielt werden.

Gemäß Figur 6 weist ein magnetisches Widerstandselement 12o einen ersten Stromweg 1:21 und einen zweiten Stromweg 122 auf. Diese beiden Stromwege sind durch ein ferromagnetisches Widerstandsmaterial gebildet und miteinander in Reihe geschaltet. An den beiden Enden sind Vorspannungs-Anschlüsse 123, 124 vorgesehen, und der Mittelpunkt der Reihenschaltung ist mit einem Ausgangsanschluß 125 verbunden. Dadurch ist ein drei Anschlüsse aufweisendes magnetisches Widerstandselement gebildet. Eine Vorspannungs- bzw. Vorstromquelle ist zwischen den Vorspannungsanschlüssen 123, 124 des magnetischen Widerstandselementes 12o angeschlossen, und eine Vorstrom I- wird von der Vorstromquelle 26 geliefert. Wenn in den entsprechenden Stromzweigen bzw. Stromwegen 121, 122 des magnetischen Widerstandselements 12o die Richtungen der Vormagnetisierungsfeider Η_β-, H₂ um einen feinen Auslenkungswinkel +^θ bezogen auf den Vorstrom I_ß geändert werden, und zwar durch eine Annäherung eines magnetisch permeablen Stabes 128, dann wird das Vormagnetisierungsfeld H₁ in Richtung eines Winkels θ_, der nach Belieben eingestellt sein kann, zuzüglich des feinen Auslenkungswinkels 4 9_C, auf den ersten Stromweg 121 ausgeübt. Dies bedeutet, daß auf diesem ersten Stromweg das Magnetfeld θ + Δθ_ ausgeübt wird. Das Vormagnetisierungsfeld H₂ wird in der Richtung θ_ -AQ^ auf den zweiten Stromweg 122 ausgeübt.

Unter der Annahme, daß der Winkel ©_—45 beträgt und daß die durch die Vorspannungsquelle 126 an die Anschlüsse 123, 124 des magnetischen Widerstandselements 12o angelegte Spannung V₀ beträgt, gilt für die Ausgangsspannung V (.ΔΘ) , die zwischen dem Ausgangsanschluß 125 und dem erdseitigen Anschluß 124 erzeugt wird, folgendes: In dem ersten Stromweg 121 ist ein Widerstandswert R. vorhanden, der der folgenden Gleichung (7)

• η «

entsprechend der genannten Voigt-Thomson-Gleichung (1) genügt:

= RjL sin² (45° - A&_Q + Δθ) + R// cos² (45°

In entsprechender Weise ist in dem zweiten Stromweg 122 ein Widerstandswert Rq vorhanden, der durch die folgende Gleichung (8) gegeben ist;

= Ri.sin²(45° + A9_Q - Δ θ) + R^ cos²(45°

VU9) = ; . v₀

_c - ΔΘ) (8) .

Demgemäß kann die Ausgangsspannung ν(4θ) durch die folgende Gleichung (9) angegeben werden:

= ^V0 - ^(RJL * ^R// ^{} sin 2 (49}C " ^Δθ)

² 2(Rj_ + R// ) ^V0

In der magnetischen Sensor-Schaltvorrichtung, in der das magnetische Widerstandselement 12o verwendet wird, genügt die erhaltene Ausgangsspannung ^V folgender.

durch die Gleichung 1o, gegebener Beziehung:

4V - K₁V₀ . sin

Diese Ausgangsspannung wird dadurch erzeugt, daß als 35

Detektor-Ausgangsspannung ^V eine unsymmetrische bzw. nicht ausgeglichene Spannung bezogen auf die Referenzspannung V_Q/2 durch eine Brückenschaltung erzeugt

wird, die ähnlich beispielsweise der bei der herkömmlichen Ausführungsform verwendeten Brückenschaltung ist. Diese Ausgangsspannung Δ V ist in der Kennlinienkurve ' K..V- sin 2Θ, wie sie in Figur 7 veranschaulicht ist, durch eine voll ausgezogene Linie angedeutet. Da die Temperaturdrift im Prinzip beim Ärbeitspunkt P₂ Null wird und da ferner die Änderungsrate für Αθ einen maximalen Wert dann hat, wenn Q₀ auf 45° und Δθ - Δθ = 0° festgelegt sind, kann die Schaltoperation bei dieser Ausführungsform mit hoher Empfindlichkeit und Stabilität ausgeführt werden.

Obwohl bei-der betreffenden Ausführungsform die Richtungen des die Stromwege 121, 122 durchfließenden Vorstroms I_n miteinander koinzidieren und obwohl die Richtungen der Vormagnetisierungsfeider H_-, H--auf einen Winkel von 45° + Δ& bezogen auf die Richtung des Vorstroms I₀ eingestellt bzw. festgelegt sind, können die entsprechenden Stromwege 141, 142 so orientiert sein, daß sie voneinander abweichen, wie dies Figur 8 veranschaulicht. Dadurch koinzidieren die Richtungen der Vormagnetisierungsfeider Η_β-, H₂ miteinander für eine ähnliche bzw. entsprechende Operation. Wenn die Vormagnetisierungsfelder H_B1, H_ß2 so gebildet sind, daß ihre Richtungen miteinander koinzidieren, dann können entsprechend einem konkreten Ausführungsbeispiel des in Figur 9 dargestellten Aufbaus die Vormagnetisierungsfeider H_ßl, H _ auf die entsprechenden Stromwege 131, 132 durch ein Stück eines Vormagnetisierungs-Magneten 14o derart ausgeübt werden, daß der Aufbau vereinfacht ist. Gemäß Figur 9 ist ein magnetisches Widerstandselement T3o, welches auf dem Vormagnetisierungs-Magneten 14o angeordnet ist, in einem Gehäuse 151 aufgenommen und mit den externen Einrichtungen, wie einer Vorstromquelle und einer Detektorschaltung (nicht dargestellt) über ein Ver-

bindungskabel 142 verbunden, welches an den Anschlußklemmen 133, 134, 135 angeschlossen ist. Außerdem ist der Vormagnetisierungs-Magnet 14o an dem Ende mit einem magnetischen Joch 141 versehen, welches parallel zu einem zu ermittelnden magnetisch permeablen Stab 138 vorgesehen ist.

Darüberhinaus sind bei dieser Aus führungsform im Prinzip die Vormagnetisxerungsfeider Hg.., H_ß2 und der Vor-

strom I in der Richtung θ = 45° als einem idealen Winkel ausgerichtet, wobei die Temperaturdrift der Ausgangsspannung AV zu Null wird. Dabei kommt +4Θ hinzu. Die Temperaturdrift kann jedoch reduziert werden, und die Änderungsrate der Ausgangsspannung Δ V kann auf Δ θ verbessert werden, wenn θ ungleich 45° ist.

Der Patentanwalt 20

Claims

7-35 Kitashinagawa 6-chome

Shinagawa-ku Tökyo/JAPAN

SE/pu

Ansprüche

[1 ./Magnetische Sensor-Schaltervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensorbereich mit einem drei Anschlüsse aufweisenden magnetischen Widerstandselement (20) vorgesehen ist, welches miteinander in Reihe liegende Stromwege enthält, die durch ein einem magnetischen Widerstand aufweisendes ferromagnetisches Material gebildet sind und deren Mittelpunkt mit einem Ausgangsanschluß verbunden ist, daß eine Speisespannungsquelle (Vo) vorgesehen ist, die einen Vorstrom an die genannten Stromwege abgibt, daß ein Vormagnetisierungs-Magnet 00) vorgesehen ist, der an jeden Stromweg ein Vormagnetisierungsfeld in einer Richtung unter einem Winkel 9_Q bezogen auf die Richtung des Vorstromes abgibt, der die jeweilige Strombahn des magnetischen Widerstandselements_(20) durchfließt,

und daß eine Annäherung eines magnetisch permeablen Materials dadurch feststellbar ist, daß eine Änderung des Widerstands der jeweiligen Strombahn aufgrund einer feinen Winkelauslenkung + θ der Richtung des Vormagnetisierungsfeldes bei Annhäherung des magnetisch

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permeablen Materials auftritt.
2. Vorrichtung..:.nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung des jeweiligen Stromweges des magnetischen Widerstandselements (20) so getroffen ist, daß der Vorstrom an jeden Stromweg in derselben Richtung abgegeben ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung des jeweiligen Stromweges und des Vormagnetisierungsfeldes so getroffen ist, daß die Richtung des den einen Stromweg durchfließenden Stromes unter einem Winkel θ zuzüglich einer feinen Winkelauslenkung +4Θ_■ £d.h. θ₀ +4Θ ) bezogen auf die Richtung des auf den betreffenden Stromweg ausgeübten Vormagnetisierungsfeldes verläuft^ und daß die Richtung des den anderen Stromweg durchfließenden Vorstroms unter einem Winkel θ_ zuzüglich einer feinen Winkelauslenkung -AQ (d.h. θ,. -^Qp) in Bezug auf die Richtung des auf den Stromweg ausgeübten Vormagnetisierungsfeldes verläuft.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung des jeweiligen Stromweges des magnetischen Widerstandselementes (20) so getroffen ist, daß der Vorstrom an den jeweiligen Stromweg in derselben Richtung abgegeben ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des auf den jeweiligen Vorstrom des magnetischen Widerstandselementes (20Ϊ ausgeübten Vormagnetisierungsfeldes durch einen Vormagnetisierungs-Magneten (30) festgelegt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel Θ- zwischen der Richtung des Vormagnetisierungsfeldes und der Richtung des Vorstroms auf 45° festgelegt ist. 5
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Stromweg des magnetischen Widerstandselementes (20) aus einem ferromagnetischen Material in Form eines Mäanders gebildet ist, dessen längere Seite in Richtung des Vorstroms verläuft.