DE4090509C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Kodiereinrich
tung zur Durchführung der Positions- bzw. Lagebestimmung
durch Umwandlung der Veränderung des Magnetfeldes in ein elek
trisches Signal unter Anwendung von Elementen mit
magnetischer Widerstandswirkung durch Veränderung des elektri
schen Widerstandes durch das Magnetfeld, insbesondere bezieht
sie sich auf die Verbesserung der magnetischen Kodiereinrich
tung, um die Exaktheit der Signalanzeige zu verbessern.
Der sehr exakte Positionssensor oder Rotations- bzw. Drehsensor
(nachfolgend als Rotationssensor bezeichnet) ist auf umfangrei
chen technischen Gebieten der NC-Werkzeugmaschinen, Roboter, OA-
Instrumente, Video-Bandaufnahmegeräte usw. erforderlich. Auf
diesen industriellen Gebieten erfolgt die Anwendung zahlreicher
Servomotoren und Rotations-Kodiereinrichtungen. Bei der Entwick
lung der OA- und FA-Technologien sind Sensoren mit höherer Be
triebsgeschwindigkeit und Zuverlässigkeit erforderlich. Unter
diesen Umständen wird zum Beispiel der herkömmliche optische Typ
vielfach als Rotationssensor verwendet, er ist aus solchen Fak
toren wie Photozelle oder LED-Diode, nämlich Halbleiterelementen,
zusammengesetzt, wobei diese gegenüber Staub nicht wider
standfähig sind und eine unzureichende Beständigkeit bei ei
ner Temperaturveränderung aufweisen. Optische Sensoren zeigen
auch Mängel der zahlreichen Bauteile und komplizierte
Strukturen.
Folglich wurden in den letzten Jahren magnetische Typen unter
Anwendung magnetischer Widerstandswirkungen entwickelt und diese
Typen zeigen eine größere Exaktheit der Anzeige und Stabili
tät gegenüber der Temperatur, wobei sie gegenüber Staub wider
standsfähig sind, womit sie schrittweise auf vielen Gebieten an
gewendet werden.
Fig. 5 zeigt eine schematische Schrägansicht im Schnitt als Bei
spiel des herkömmlichen magnetischen Rotationssensors, in dieser
Zeichnung ist die Rotationstrommel 51 mit einer Struktur aufge
baut, die sich um den Rotationsschaft 52 dreht, zum Beispiel in
der mit dem Pfeil gekennzeichneten Richtung. Die Schicht mit dem
Magnetaufzeichnungsmedium ist um die Rotationstrommel 51 herum
vorgesehen und die Magnetisierung ist als wechselseitiges Auf
treten der NS-Magnetpole auf der Oberfläche des Trommelumfangs
angegeben. Diese Schicht des Magnetaufzeichnungsmediums kann zum
Beispiel ein Magnetfilm wie γ-Eisen usw. oder gefiedert sein, wie
zum Beispiel Strontiumferrit usw.
In Übereinstimmung mit der Exaktheit der Anzeige erfolgt eine
Magnetisierung von mindestens mehr als einem geeignet ausgewähl
ten Magnetpol. Wenn es einige hundert bis einige tausend magne
tisierte Magnetpole gibt, bildet folglich die Breite des Magnet
pols einen ziemlich engen Mikromagnet.
Der Magnetsensor 53, der gegenüber der magnetisierten Oberfläche
der Rotationstrommel 51 angeordnet ist, ist mit einer Einheit 54
eines magnetischen Widerstandselements versehen.
Der Magnetsensor 53 wird innerhalb eines bestimmten Abstan
des G zur Rotationstrommel 51 im Wirkungsbereich des Magnet
feldes des Magnetmagnet angeordnet. Durch diese Strukturen wird
bei der Rotation der Rotationstrommel 51 der Magnetfeldverlust
auf der Oberfläche der Trommel mit der Rotation der Magnettrom
mel 51 auf die Einheit 54 des Elementes mit magnetischer Wi
derstandswirkung gerichtet, die entgegengesetzt angeordnet ist,
wodurch jedes magnetoempfindliche Profil an der Einheit 54 des
Elementes mit magnetischer Widerstandswirkung zur elektromagne
tischen Umwandlung der Stärke des Magnetfeldverlustes an der
Eingangsoberfläche in eine Veränderung des Widerstandswertes des
Profils beiträgt, folglich wird ein elektrisches Signal abgege
ben, und es können die Rotationsgeschwindigkeit und -position
angegeben werden.
Die herkömmlich verwendete in Fig. 5 gezeigte magnetische Ko
diereinrichtung wird wie bereits erwähnt mit im bestimmten Ab
stand G entgegengesetzt angeordneter Magnettrommel, als Einrich
tung zur wiederholten Erzeugung eines Signals, und Magnetsensors
in paralleler Form ohne Kontakt angewendet. Die Einheit des
Elementes mit magnetischer Widerstandswirkung des Magnetsensors
ist aus einer Vielzahl magnetoempfindlicher Profile, die elektrisch leitend
verbunden sind, zusammengesetzt. Mit dieser oben genannten zu
sammengesetzten Kodiereinrichtung ist es zum Beispiel möglich,
eine sofortige und exaktere Anzeige der Position von sich bewe
gendem Material und/oder der Rotationsgeschwindigkeit von Moto
ren, zum Beispiel numerisch gesteuerten (NC)-Prozessoren oder
Robotern vorzunehmen.
Während bei den oben genannten Systemen in letzter Zeit ver
schiedene Funktionen und größere Exaktheit gefordert werden,
werden bei Anzeigeinstrumenten Kompaktheit und große Leistungen
als auch sehr exakte Wirkungen gefordert, zum Beispiel wird bei
der magnetischen Kodiereinrichtung die Anzeige von hoher und ge
ringer Rotationsgeschwindigkeit und/oder der Position usw. mit
großer Exaktheit gefordert. Zur Erfüllung dieser Forderungen ist
es erforderlich, das Ausgangssignal mit
unterschiedlicher Pulszahl zu erzeugen. Da die herkömmliche ma
gnetische Kodiereinrichtung, wie es oben erwähnt wurde, haupt
sächlich mit einer Magnetpollinie auf der Außenoberfläche der
Rotationstrommel versehen ist, kann sie in dieser Form die oben
genannte Forderung nicht erfüllen; auch die Erfüllung der oben
genannten Forderung durch Kombination einer Vielzahl magneti
scher Kodiereinrichtungen würde zu komplizierten Strukturen des
gesamten Systems mit zahlreichen Teilen führen. Somit gibt es
Probleme, die der Forderung nach kompaktem Aufbau
entgegenstehen.
Dieses Problem wurde, so wie es
in Fig. 10 gezeigt ist, gelöst durch eine magnetische Kodiereinrichtung mit
Merkmalen nach Anspruch 1.
Mit diesem Aufbau
können Ausgangssignale mit unterschiedlichen Pulszahlen induziert
werden. So wird zum Beispiel für eine Rotation mit hoher Ge
schwindigkeit eine geringe Pulszahl und für eine Rotation mit
geringer Geschwindigkeit eine hohe Pulszahl angewendet, wodurch
jeweils eine sehr exakte Anzeige vorgenommen werden kann. Unter
Anwendung dieser Verfahren kann eine gleichzeitige Anzeige der
Signale mit geringer Pulszahl und hoher Pulszahl erfolgen, wo
durch der spätere Schaltungsablauf eine weitere Synthese zu
einem noch exakteren Pulssignal vornehmen kann.
Als Ergebnis der verschiedenen Überprüfungsversuche zeigten sich
jedoch die folgenden Probleme, wenn die Inkrementphasen I₁, I₂,
I₃ mit unterschiedlichen Magnetpolen auf der gleichen Rotation
trommel wie oben angeordnet sind. Wie es in der schematischen
Fig. 11(a) und (b) gezeigt ist, bedeutet dies, daß zahlreiche
Magnetpole mit geringerem Abstand zwischen den Polen schritt
weise zu kürzeren Reichweiten des wirksamen Magnetflusses Φ
führten, selbst wenn die magnetischen Eigenschaften des Magnet
aufnahmemediums selbst die gleichen waren. Folglich erscheint
der Wert des am magnetischen Widerstandselements hervorgerufenen
Ausgangssignals unterschiedlich. Zum Beispiel zeigt die Signal
wellenform, die von den magnetischen Widerstandselementen a₁ und
b₁ angezeigt wird, die im gleichen Abstand x von der Ober
fläche des Mediums angeordnet sind, die Formen wie im gleichen Dia
gramm (a′) und (b′), und die Größe der Signalwellenform und die
Art der Wellenform und der Verzerrung der Wellenform sind unter
schiedlich, somit ist eine Anwendung für praktische Zwecke
schwierig, und es entstand ein Problem, da keine magnetische
Kodiereinrichtung für Präzisionsinstrumente, wie sie oben er
wähnt ist, realisiert werden konnte.
Zur Erreichung der oben genannten Aufgabe weist die Erfindung
die Besonderheit der entgegengesetzten Anordnung des oben ge
nannten Elementes mit magnetischer Widerstandswirkung und der
Magnetpollinie in einem Intervall oder Abstand auf, so daß dem
oben genannten Profil der magnetischen Kodiereinrichtung mit dem
stark magnetischen dünnen Film ein Magnetfeld eingegeben werden
kann, das geringer als das anisotrope Magnetfeld durch Bildung
einer Profilierung ist. Hierbei weist die magnetische Kodiereinrichtung
Magnetsensoren aus einer Vielzahl von Elementen mit magnetischer
Widerstandswirkung auf, wobei die Aufbaufaktoren des Profils mit dem
stark magnetischen dünnen Film die magnetischen Widerstandswir
kungen bedingen. Ferner weist sie eine Einrichtung zur wiederholten Erzeu
gung von Magnetsignalen auf, die eine Vielzahl von Magnet
pollinien hat, die mit unterschiedlichen Höhen magnetisiert
sind.
Das heißt, daß die Erfindung die Besonderheiten aufweist, daß sie
bei der Anordnung der Magnettrommel in einem bestimmten Abstand
technische Maßnahmen vorsieht, um auf der Oberfläche der Elemente
mit magnetischer Widerstandswirkung ein Magnetfeld durch
Außeneingabe zu bilden, das geringer als das anisotrope Magnet
feld durch Profilierung ist, um keine Verzerrung der Wellenform
des Ausgangssignals hervorzurufen. Hierzu ist die magnetische Kodier
einrichtung so angeordnet, daß sie sich im Verhältnis zum
oben genannten Magnetmaterial usw. für das Element mit magneti
scher Widerstandswirkung in einem bestimmten Intervall oder Ab
stand entgegengesetzt zur oben genannten Magnetpollinie inner
halb des Wirkungsbereiches des Magnetfeldes der Einrichtung zur
Erzeugung des Magnetfeldes bewegen kann, da das Magnetmaterial
mit Magnetpollinien, wie der Inkrementphase usw. versehen ist,
die bei der Einheit des Elementes mit magnetischer Widerstands
wirkung zum Auftreten einer Vielzahl von Magnetpolen auf der
Oberfläche in relativer Bewegungsrichtung gebildet werden.
Fig. 7 zeigt ein Diagramm, das die Signalanzeige durch das Ele
ment mit magnetischer Widerstandswirkung beschreibt. Wie es in
Fig. 7(a) gezeigt ist, zeigt bei einem magnetoempfindlichen
Profil, das aus einem dünnen stark magnetischen Film mit magne
tischer Widerstandswirkung besteht, wenn das Magnetfeld H von
außen in einer rechtwinkligen Richtung zur Längsrichtung des
Profils eingegeben wird, der Widerstandswert zwischen beiden
Seiten A und B des Profils die Veränderungen der Werte, wie sie
in Fig. 7(b) gezeigt sind. Hk′ bedeutet hier das anisotrope Ma
gnetfeld durch Profilierung und wird durch die folgende Formel
ausgedrückt:
Hk′ = HD + Hk⁰
HD = (4 π Ms) t/W
worin
Hk⁰: das anisotrope Magnetfeld des Magnetfilmes,
HD: das entmagnetisierende Feld,
4 π Ms: die Sättigungs-Magnetisierung des Magnet filmes,
t: die Filmdicke des Magnetfilmes,
W: die Breite des magnetoempfindlichen Profils darstellen,
Han bezeichnet dabei die Halbwertsbreite des in Fig. 7(b) darge stellten, durch eine Glockenfunktion charakterisierbaren Zusammen hanges zwischen der relativen Widerstandsänderung ΔR/R des Magnetwiderstandes und dem traversalen magnetischen Feld H.
Hk⁰: das anisotrope Magnetfeld des Magnetfilmes,
HD: das entmagnetisierende Feld,
4 π Ms: die Sättigungs-Magnetisierung des Magnet filmes,
t: die Filmdicke des Magnetfilmes,
W: die Breite des magnetoempfindlichen Profils darstellen,
Han bezeichnet dabei die Halbwertsbreite des in Fig. 7(b) darge stellten, durch eine Glockenfunktion charakterisierbaren Zusammen hanges zwischen der relativen Widerstandsänderung ΔR/R des Magnetwiderstandes und dem traversalen magnetischen Feld H.
Auf der anderen Seite ist die Stärke des Magnetfeldes durch magnetischen
Streufluß, der zur Rotationszeit der Magnettrommel an der
Position X im Abstand x von der Oberfläche der Magnettrommel er
halten wird, so wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Diese Wirkungs
größe hängt deutlich vom Abstand x ab.
Folglich wird (vgl. Fig. 6(a)) in diese Struk
tur in jedes magnetoempfindliche Profil des Elementes mit magne
tischer Widerstandswirkung durch die Trommelrotation periodisch
ein Oberflächenmagnetfeld eingegeben, wodurch sich der Wider
standwert, wie in Fig. 6(b) gezeigt,
mit dem Abstand zwischen der Magnetpollinie und dem ma
gnetoempfindlichen Profil in jedem Widerstandselement MR₁ und MR₂
in der äquivalenten Schaltung ändern (Fig. 9), und das Mittelpunktspoten
tial e₀ erhält eine periodische Signalamplitude. Eine größere
Magnetfeldeingabe wie in C erschwert hier die Exaktheit des
Signals durch Verzerrung der Signalwellenform, dies läßt sich
jedoch sehr schwer in der nachfolgenden Schaltungstechnik berücksichtigen. Eine
zu geringe Magnetfeldeingabe wie in A führt zum Erhalt einer ge
ringen Signalwellenform, dies läßt sich ebenfalls schlecht durch
die nachfolgende Schaltungstechnik berücksichtigen.
Folglich werden bei nahezu gleichem Niveau des Höchstwertes der
Magnetfeldeingabe bei anisotropem Magnetfeld Hk′ durch Profilie
rung die Verzerrung verringert und das Ausgangssignal
vergrößert.
Bei der
erfindungsgemäßen magnetischen Kodiereinrichtung ist es möglich, zur
Optimierung der Signalwellenform und der Breite des Ausgangs
signals jedes Elementes mit magnetischer Widerstandswirkung,
technische Maßnahmen beim Aufbau auszuwählen, indem das
anisotrope Magnetfeld Hk′ durch
Veränderungen der Breitenabmessung
an jedem Element profiliert
wird.
Bei der magnetischen Kodierein
richtung kann ein Aufbau gewählt werden, um die Signalwellenform
und den Wert des Ausgangssignals jedes Elementes mit magneti
scher Widerstandswirkung annähernd auszugleichen, indem die Ma
gnetfeldstärke, die auf der Oberfläche der Elemente mit magneti
scher Widerstandswirkung vereinheitlicht wird dadurch daß die Dicke des Films des
Magnetaufzeichnungsmediums jeder Phase der Magnettrommel
und die Anzahl der Magnetpollinien jeder Phase verändert wird.
Darüber hinaus kann man bei dieser Erfindung anstelle der Rota
tionstrommel ein ebenes Teil (flat drum) als Magnettrommel aus
wählen, um eine ebene magnetische Kodiereinrichtung zu bilden,
die auf diesem technischen Gebiet bekannt ist.
Beim oben genannten Aufbau der Erfindung erhält man
eine für eine nachfolgende schaltungstechnische Verarbeitung sehr
geeignete Wellenform des Ausgangssignals
in Form einer Pseudo-Sinuswelle mit maximalem Amplitudenwert, ohne daß
eine Verzerrung
erfolgt. Dies heißt, daß bei der magnetischen Kodierein
richtung mit dem oben gennanten Aufbau unabhängig von der Zahl
der Magnetpole und dem Typ des magnetischen Aufzeichnungsmediums
der Magnettrommel eine optimale Signalwellenform zur Anzeige des
Ausgangssignals erhalten werden kann.
Außerdem wird bei dieser Erfindung eine Annäherungswirkung der
Signalwellenform und des Wertes des Ausgangssignals des Elemen
tes mit magnetischer Widerstandswirkung erreicht, die
durch die Größe der Magnetfeldstärke oder die Länge der Reich
weite des Magnetflusses auf Grund der Menge der Magnetpole, die
aus der Vielzahl der Magnetpole vorgesehen sind, zum Beispiel
die Inkrementphase hervorgerufen wird. Das heißt, während die In
tervalle auf dem Element mit magnetischer Widerstandwirkung des
Magnetsensors, das entgegengesetzt zur Inkrementphase einer
großen Anzahl von Magnetpolen angeordnet ist, ausgedehnt wird,
wird das Intervall auf dem Element mit magnetischer Widerstands
wirkung des Magnetsensors reduziert, das zur Inkrementphase
einer geringen Anzahl von Magnetpolen entgegengesetzt ist. Da
durch wird es möglich, die Magnetfeldstärke, die auf das magneto
empfindliche Profil wirkt, aus dem jedes der Elemente mit ma
gnetischer Widerstandswirkung besteht, auf nahezu das gleiche
Niveau auszugleichen.
Nach dieser Erfindung ist es ebenfalls möglich, die Signalwel
lenform und das Ausgangssignal auf nahezu das gleiche Niveau
anzugleichen, nämlich den Betrag der Widerstandsveränderung des
magnetoempfindlichen Profils der Einheit des Elementes mit
magnetischer Widerstandswirkung gegenüber unterschiedlichen Ma
gnetfeldstärken von jedem Magnetpol der angeordneten Einheit
anzugleichen, die auf der Oberfläche jedes Elementes mit magne
tischer Widerstandswirkung des Magnetsensors erhalten werden,
indem das anisotrope Magnetfeld Hk′ durch Profilierung geändert
wird, und indem in diesem Zustand verschiedene Breitenabmessungen
des magnetoempfindlichen Profils jeder Einheit des Elementes mit
magnetischer Widerstandswirkung ausgebildet werden, wobei die
gleiche Abmessung des Abstandsinvervalls zu jeder Magnetpolan
ordnung der Magnettrommel beibehalten wird, die entgegengesetzt
zum entsprechenden Element mit magnetischer Widerstandswirkung
des Magnetsensors angeordnet ist.
Fig. 12 zeigt eine graphische Darstellung der Verhältnisse der
Stärke des Oberflächenmagnetfeldes bei jedem Element mit magne
tischem Widerstand a, b, c und der Breite des magnetoempfindli
chen Profils Wa, Wb, Wc jedes Elementes mit magnetischer Feldwi
derstandswirkung. Das anisotrope Magnetfeld durch Profilierung
ist im Falle von Wa<Wb<Wc der Breite des magnetoempfindli
chen Profils aHk′<bHk′<cHk′. Somit kann durch Gestaltung der
Breite jedes magnetoempfindlichen Profils, um eine annähernde
Übereinstimmung mit der Magnetfeldstärke Ha, Hb, Hc auf der
Oberfläche jedes der Elemente mit magnetischer Widerstandswir
kung zu erhalten, in diesem Zustand für jedes Profil ein nahezu
gleicher Wert des Betrags der Widerstandsveränderung erhalten
werden, wobei das Intervall des Abstandes zwischen dem Magnet
sensor und der Magnettrommel beibehalten wird. Somit kann man
erwarten, daß von jedem Element mit magnetischer Widerstandswir
kung ein nahezu gleiches Niveau der Signalwellenform als auch
des Ausgangswertes des Ausgangssignals erhalten wird.
Durch Veränderung der Filmdicke des Magnetaufzeichnungsmediums
bei der Einheit mit einer Vielzahl angeordneter Magnetpole kann
bei unterschiedlicher Anzahl der Magnetpole (nämlich unter
schiedliche Magnetisierungshöhe) der Einrichtung zur Erzeugung
des Magnetsignals als nächstes eine Ein
stellung vorgenommen werden, um eine nahezu gleiche Stärke der
Magnetfeldeingabe für das entgegengesetzt angeordnete Element
mit magnetischer Widerstandswirkung vorzunehmen, und es ist in
diesem Zustand möglich, eine gleiche Niveauanpassung für die
Signalwellenform und den Wert des Ausgangssignals jedes Elemen
tes mit magnetischer Widerstandswirkung vorzunehmen, wobei der
Intervallabstand des Elementes mit magnetischer Widerstandswir
kung zur Magnetpollinie in der gleichen Abmessung gehalten wird.
Fig. 13 zeigt das berechnete Ergebnis, das durch Simulierung der
Anwendung des Verfahrens mit begrenztem Element erhalten wurde,
für die Stärke des Oberflächenmagnetfeldes und die Magnetisie
rungshöhe und die Filmdicke des Magnetaufzeichnungsmediums bei
Verwendung eines Magnetfilms unter Anwendung von Co-γ Fe₂O₃ als
Magnetaufzeichnungsmedium. Aus diesem Diagramm wird deutlich,
daß man einen ähnlichen Effekt erhalten kann, indem die optimale
Filmdicke jeder angeordneten Magnetpoleinheit bei der Magneti
sierungshöhe λ ausgewählt wird - sogar durch Festlegung
des räumlichen Abstandes x und der Magnetstärke der Oberfläche.
Darüber hinaus ist es mit dieser Erfindung möglich, die Aus
gangssignalwellenform und den Wert des Ausgangssignals durch ge
eignete Kombination jedes der oben genannten Systeme anzupassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt einen Schnitt der wichtigsten Teile, der eine Aus
führungsform dieser Erfindung darstellt.
Fig. 2 zeigt ein Strukturdiagramm im Umriß, das den in dieser
Ausführungsform verwendeten Magnetsensor zeigt.
Fig. 3(a) (b) zeigt eine Draufsicht und eine Schnittansicht der
in dieser Ausführungsform verwendeten Magnettrommel.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm jedes Signals, das mit dieser Ausfüh
rungsform erhalten wird.
Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Schrägansicht des schematischen
Abbildes bei einem Beispiel einer herkömmlichen magneti
schen Kodiereinrichtung.
Fig. 6(a) (b) zeigt eine vergrößerte Schrägansicht der schemati
schen Abbildung des Anzeigeteils der in Fig. 5 gezeigten
herkömmlichen magnetischen Kodiereinrichtung und das
äquivalente Schaltdiagramm.
Fig. 7(a) (b) zeigt das Diagramm eines magnetoempfindlichen Pro
fils und seine Eigenschaften.
Fig. 8(a) (b) zeigt Diagramme, die die Magnettrommel und die
Magnetstärke der Oberfläche in Abhängigkeit von der Umdre
hungszeit beschreiben.
Fig. 9 zeigt ein Diagramm, das die Veränderung des Ausgangs
signals und des Widerstandswertes im Zeitverlauf der Ma
gnetfeldstärke darstellt.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel des Aufbaus der magnetischen Kodier
einrichtung mit einer Vielzahl von Ausgangssignalen.
Fig. 11(a) (a′) (b) (b′) zeigt eine schematische graphische Dar
stellung der Wellenform des Ausgangssignals im gleichen
Abstand im Falle unterschiedlicher Magnetisierungshöhe.
Fig. 12 zeigt eine Darstellung, die die Veränderung der Profil
breite des magnetoempfindlichen Teils beschreibt, um die
Veränderung des Widerstandswertes der Stärke des Ober
flächenmagnetfeldes jedes Elementes mit magnetischer Wi
derstandswirkung anzugleichen.
Fig. 13 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwi
schen der Stärke des Oberflächenmagnetfeldes und der Ma
gnetisierungshöhe und der Filmdicke des Magnetaufzeich
nungsmediums zeigt.
Es wurde eine Magnettrommel 1 hergestellt, indem 3 Magnetpolli
nien von 2000 magnetisierten Polen zur Anzeige der Drehzeit bei
geringer Geschwindigkeit, 256 Magnetpolen zur Anzeige der Dre
hung mit hoher Geschwindigkeit und ein Magnetisierungspol zur
Anzeige des Standardpunktes verwendet wurden, wobei die Ma
gnetschicht durch Magnetanstrich eines Magnetpulvers aus
Co-γ-Fe₂O₃ als Magnetaufzeichnungsmedium auf der Außenoberfläche
der Rotationstrommel gebildet wurde, die aus einem nicht
magnetischen Material besteht, das mit einem Durchmesser von
130 mm und einer Länge in axialer Richtung von 25 mm aufgebaut war.
Bei dieser Ausührungsform wurde eine Stufendifferenz bei der
Einheit mit 256 magnetisierten Polen vorgesehen, die einen
kürzeren Weg als die anderen hat. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist,
ist der in dieser Ausführungsform verwendete Magnetsensor aus
drei Einheiten 31, 32 und 33 von magnetischen
Widerstandselementen zusammengesetzt. Jede Breite des
magnetoempfindlichen Profils wird als jeweilige Z-Einheit;
10 µm, P-Einheit; 20 µm, V-Einheit; 10 µm festgelegt. Die
magnetische Kodiereinrichtung dieser Erfindung wurde unter deren
Verwendung aufgebaut.
Fig. 1 zeigt eine seitliche Schnittansicht, die den schemati
schen Aufbau der magnetischen Kodiereinrichtung dieser Ausfüh
rungsform darstellt. Die gleichen Teile sind mit den gleichen
Bezugsziffern wie in den Fig. 10 und 11 gezeigt. In der Fig. 1
hat die Magnettrommel 1 die Z-Phasen-Magnetpollinie zur An
zeige des Standardpunktes, die P-Signal-Magnetpollinie als In
krementphase und die V-Signalphasen-Magnetpollinie 13, dies ent
spricht der jeweiligen oben genannten 2000 Puls/Rotation (P/R)
und 256 P/R.
Drei Elemente 31, 32, 33 mit magnetischer Widerstandswirkung des
Magnetsensors 3 sind entgegengesetzt zur oben genannten Z-Pha
sen-Magnetpollinie 11, der P-Signalphasen-Magnetpollinie 12, der
V-Signalphasen-Magnetpollinie 13 angeordnet. In diesem Fall sind
die Elemente 32 und 33 mit magnetischer Widerstandswirkung im
Abstand g₂ und g₃ jeweils entgegengesetzt zu den magnetisierten
Magnetpollinien 12 und 13 angeordnet, in dieser Ausführungsform
wurde g₂=130 µm und g₃=665 µm festgelegt. Wenn die Einheiten
31 bis 33 der Elemente mit magnetischer Widerstandswirkung auf
der gleichen Ebene angeordnet sind, wurde der Radius der V-Si
gnalphasen-Magnetpollinie 13 um 535 µm geringer als der der P-
Signalphasen-Magnetpollinie 12 auf der Magnettrommel 1 festge
legt (die mit einem Durchmesser von 1070 µm ausgebildet war).
Die in der Z-Phase magnetisierte Einheit 11 wurde mit dem glei
chen Durchmesser wie die P-Signalphasen-Magnetpollinie 12
gebildet.
Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, können beim oben genannten Aufbau
die Elemente 31 bis 33 mit magnetischer Widerstandswirkung na
hezu ein gleiches Niveau der Ausgangsspannung von 50 mV und na
hezu die gleiche Wellenform zeigen. Wie es aus diesem Diagramm
deutlich wird, können mit dieser Erfindung ein Ausgangssignal
wert und eine Wellenform mit gleichem Niveau erhalten werden.
Bei der oben genannten Ausführungsform wurde der Abstand zwi
schen jeder Pollinie und jedem Element mit magnetischem Wider
stand verändert, und es ist leicht verständlich, daß eine Wel
lenform und ein Ausgangssignalwert mit gleichem Niveau erhalten
werden kann, sogar wenn die Filmdicke des Magnetaufzeichnungsme
diums oder die Breite des Profils mit stark magnetischem dünnem
Film des in der oben aufgeführten Beschreibung dieser Erfindung
beschriebenen Typs verändert werden.
Wie oben beschrieben ist, besteht diese Erfindung aus den oben
genannten Strukturen und Wirkungen, folglich ist es möglich, aus
einem Satz der magnetischen Kodiereinrichtung, die aus der
Magnettrommel und dem Magnetsensor aufgebaut ist, gleichzeitig
eine Vielzahl von Ausgangssignalen zu erhaltendes gesamte System
kann sehr klein und kompakt gefertigt werden. Darüber hinaus
können die Bauteile reduziert werden und die Herstellung ist
einfach. Ausgangssignale mit unterschiedlichen Pulszahlen können
gleichzeitig erhalten werden, somit ist zum Beispiel die gleich
zeitige Anwendung von Ausgangssignalen für hohe und geringe Ge
schwindigkeiten möglich, außerdem kann die Exaktheit der Anzeige
stark erhöht werden.
Claims (5)
1. Magnetische Kodiereinrichtung mit einem Magnetsensor (3,
93), der eine Vielzahl von magnetischen Dünnfilm-
Widerstandselementen aufweist, und einer Einrichtung (1,
91) zur wiederholten Erzeugung von Magnetsignalen, die aus
einer Zuwachsphase sowie aus Inkrementphasen besteht, wobei
die Inkrementphasen aus einer Vielzahl von Magnetpollinien
bestehen und die Magnetisierungsabstände der einzelnen
Inkrementphasen unterschiedlich zueinander sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Magnetpollinien im Abstand
gegenüber den magnetischen Widerstandselementen angeordnet
sind, derart, daß dem stark magnetischen dünnen Film
(31, 32, 33; 93, 94a, 94b, 94c) ein
Magnetfeld eingegeben werden kann, das geringer als das an
isotrope Magnetfeld entsprechend dem anisotropen Magnetfeld
durch Profilierung des magnetischen Dünnfilm-
Widerstandselementes ist.
2. Magnetische Kodiereinrichtung mit den Merkmalen im
Oberbegriff von Anspruch 1, die Magnetsensoren umfaßt, da
durch gekennzeichnet, daß die magnetischen Dünnfilm-
Widerstandselemente auf der gleichen Ebene angeordnet sind,
wobei der Abstand zwischen dem Magnetsensor (3, 93) und der
Einrichtung (1, 91) verändert wird, indem die
Stufendifferenz an der Position der entgegengesetzten
Magnetpollinien so gewählt wird, daß dem Profil mit den
stark magnetischen dünnen Filmen (31, 32, 33; 93, 94a, 94b, 94c) ein Magnetfeld eingegeben
werden kann, das geringer als das anisotrope Magnetfeld
entsprechend dem anisotropen Magnetfeld durch Profilierung
der magnetischen Dünnfilm-Widerstandselemente ist.
3. Magnetische Kodiereinrichtung mit den Merkmalen im
Oberbegriff von Anspruch 1, die Magnetsensoren umfaßt, die
jeweils im gleichen Abstand zu der Einrichtung (1, 91) an
geordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der stark
magnetische dünne Film (31, 32, 33; 93, 94a, 94b, 94c) mit unterschiedlichen
Breitenabmessungen profiliert wird, derart, daß den stark
magnetischen Profilen ein Magnetfeld eingegeben werden
kann, das geringer als das anisotrope Magnetfeld durch
Profilierung der magnetischen Dünnfilm-Widerstandselemente
ist.
4. Magnetische Kodiereinrichtung mit den Merkmalen im
Oberbegriff von Anspruch 1, die Magnetsensoren umfaßt, die
jeweils im gleichen Abstand zu der Einrichtung (1, 91) an
geordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasen (Z, P, V; Z, I₁, I₂, I₃) der
Einrichtung (1, 91) unterschiedliche Filmdicken
besitzen, derart, daß dem Profil mit dem stark magnetischen
dünnen Film ein Magnetfeld eingegeben werden kann, das ge
ringer als das anisotrope Magnetfeld durch Profilierung der
magnetischen Dünnfilm-Widerstandselemente ist.
5. Magnetische Kodiereinrichtung mit den Merkmalen im
Oberbegriff von Anspruch 1, die Magnetsensoren umfaßt, da
durch gekennzeichnet, daß einer der Faktoren aus
Filmdicke des Magnetaufzeichnungsmediums,
Breite des Profils mit dem
stark magnetischen dünnen Film (31, 32, 33; 93, 94a, 94b, 94c) und des Abstandes zwischen
der Einrichtung (1, 91) und dem Magnetsensor (3, 93)
verändert wird, derart, daß dem Profil
mit dem stark magnetischen dünnen Film ein Magnetfeld ein
gegeben werden kann, das geringer als das anisotrope
Magnetfeld durch Profilierung der magnetischen Dünnfilm-
Widerstandselemente ist.
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