NL7907932A

NL7907932A - Magnetoresistieve verplaatsingssensor en signaal- bewerkingsschakeling daarvoor.

Info

Publication number: NL7907932A
Application number: NL7907932A
Authority: NL
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 1978-10-27
Filing date: 1979-10-29
Publication date: 1980-04-29
Also published as: GB2034053B; NL190968B; CH659323A5; SE455732B; GB2034053A; DE2943369A1; DE2943369C2; IT1124694B; CA1140234A; JPS5559314A; SE7908903L; IT7926851A0; NL190968C; US4429276A; JPH0145008B2

Description

i '<i ' Ca/Sch/eh/1060

Magnetoresistieve verplaatsingssensor en signaalbewerkings-schakeling daarvoor.

De uitvinding heeft betrekking op een magnetoresistieve verplaatsingswaarneemtransducent, die samenwerkt met een magnetische tralie voor het waarnemen van relatieve translatie of rotatie. In het bijzonder heeft de uitvinding be-5 trekking op een inrichting voor het waarnemen van de relatieve verplaatsing van een magnetische tralie onder toepassing van waarneemelementen, die bestaan uit anisotropische magnetoresistieve stroken, alsmede op een signaalbewerkingsinrichting daarvoor.

10 Een magnetoresistieve waarneemtransducent is be schreven in het Amerikaanse octrooischrft 3.949.345, naar de inhoud waarvan hier wordt verwezen. Dit Amerikaanse octrooi-schrift onthult een magnetoresistief waameemelement, bestaande uit een eerste en een tweede stel parallelle stroken uit an-15 isotropisch magnetoresistief materiaal, bijvoorbeeld nikkelr kobalt of nikkel-ijzer, afgezet op, dan wel complementair geëtst van een laag op een isolerend substraat. De stroken en de hun verbindende geleiders zijn bij voorkeur afgezet onder toepassing van gebruikelijke dunne-filmtechnieken op een ge-20 schikt substraat, bijvoorbeeld glas. Alle stroken van een waar-neemelement zijn in serie aangesloten tussen de aansluitingen van een spanningsbron en met het knooppunt van het eerste en het tweede stel stroken is een uitgangsaansluiting verbonden.

Een anisotropisch magnetoresistief materiaal bezit 25 een weerstandsvermogen (soortelijke weerstand), dat varieert met de richting van een daarover aangelegd magnetisch veld. Wanneer een magnetisch veld loodrecht staat op de door de stroken vloeiende stroom, is de weerstand van de stroken minimaal; wanneer het magnetische veld evenwijdig loopt met de 30 stroom door de stroken, is de weerstand daarvan maximaal. De weerstand van een stroom met uniforme dikte is recht evenredig met de lengte van de strook en omgekeerd evenredig met zijn breedte.

Een naast het waameemelement aangebracht magnetisch tralie bezit afwisselend noord- en zuidpolen, in de ✓ 4 - 2 - richting van de relatieve verplaatsing. De afstand tussen corresponderende magneetpolen (bijvoorbeeld vanaf een noordpool tot de voorgaande of volgende noordpool) definieert de steek of golflengte van het magnetische tralie. De afstand tussen 5 het eerste en het tweede stel stroken wordt vastgesteld in overeenstemming met de lengte van het magnetische tralie,, en wel zodanig dat, wanneer het eerste stel stroken een maximale weerstand vertoont, het tweede stel stroken een minimale weerstand vertoont, vise versa. Het eerste en het tweede stel stroken IQvormt te zamen een spanningsdeler, waarbij een uitgangssignaal kan worden afgenomen over ëén van de stellen stroken. Aangezien het weerstandsvermogen (en de weerstand) van de twee stellen stroken in tegengestelde zin varieert met het variëren van hun relatie met de magneetpolen in het magnetische tralie, varieert 15het uitgangssignaal eveneens recht evenredig met die relatie.

De meetresolutie, ofwel de minimaal waarneembare verplaatsing, onder toepassing van het waarneemelement volgens het bovengenoemde Amerikaanse octrooischrift, wordt bepaald door de minimaal bruikbare golflengte van het magnetische 20tralie, die op zijn beurt wordt beperkt door de eindige minimale afmetingen van de stellen stroken. In de praktijk kan geen betere resolutie dan 1 mm worden bereikt zonder toepassing van betrekkelijk dure fasemodulatiedetectie voor interpolatie.

Het is bij de inrichting volgens het genoemde 25Amerikaanse octrooischrift gewenst, een aantal in serie geschakelde dergelijke waarneemelementen toe te passen, die in de richting van de verplaatsing achter elkaar zijn aangebracht.

Door toepassing van een aantal waarneemelementen op deze wijze kan de inrichting groot worden. Wanneer bijvoorbeeld de golf-301engte van het magnetische tralie bijvoorbeeld 2 mm bedraagt, en indien het aantal waarneemelementen bijvoorbeeld 10 is, is de lengte van het stel van 10 waarneemelemente ten minste 40mm.

De typische slechte resolutie en de grote afme-35tingen van het waarneemelement volgens het genoemde Amerikaanse octrooischrift leidt tot een kostenverhoging bij het vervaardigen van een practisch waarneemelement.

790 7932 -3-- *' *»

De Japanse octrooiaanvrage 114.699/1977 beschrijft een poging tot verbetering van de resolutie met verkleinde afmetingen door ëên van een stel parallelle magnetoresistieve stroken in de plaats te stellen van elk van het aantal stel-5 len stroken volgens het Amerikaanse octrooischrift. De parallelle stroken zijn zigzagsgewijze electrisch in serie geschakeld.

Elk van de stroken vertoont een afhankelijkheid van lek van de magneetflux van ëën enkele magneetpool voor het beïnvloeden van zijn weerstandsvermogen. Wanneer evenwel de golflengte ?( 10 van het magnetische tralie is verkleind ter verbetering van de resolutie van het element, is de magnetische lekflux dusdanig drastisch verlaagd, dat de betrokken stroken niet verzadigd worden. Dit leidt tot problemen in verband met magnetische hysterese.

15 Een gedeeltelijke oplossing ter verkrijging· van verzadiging van de stroken met een betrekkelijk korte golf- ' lengte ^van een magnetische tralie omvat het afzetten van een dunne film uit magnetisch hoog-permeabel materiaal voor vorming van gesloten magnétische circuits rond’paren”'naast 20 elkaar gelegen stroken. De gesloten magnetische circuits induceren een verhoogde lekflux vanaf het magnetische tralie, waardoor een zodanige verhoging van het magneetveld, waaraan de stroken zijn blootgesteld, wordt verkregen, dat verzadiging wordt bereikt en hysterese-effecten zijn voorkomen.

25 De voordelen, die toepassing van de gesloten magnetische banen in dunne filmtechniek biedt, zijn beperkt door de betrekke lijk lage waarde van de magnetische permeabiliteit die in een dunne film kan worden bereikt.

Een andere benadering voor het bereiken van ver-30 zadiging van de magnetoresistieve stroken is beschreven in een artikel, getiteld "contactloze schakelaar, gebaseerd op het magnetoresistieve effect", welk artikel is verschenen op bladzijde 3E in de uitgave van 1 mei 1975 van Electronics Magazine (McGraw-Hill). Een magnetisch voorveld, met een 35 sterkte in de orde van 50 Oersted, wordt aangelegd over de magnetoresitieve stroken teneinde ze in hun verzadigde toestand te houden. Op deze wijze is elke verandering van het uitgangssignaal ten gevolge van de nabijheid van het magnetische 790 79 32

«· A

- 4 - tralie vrij van beïnvloeding door hysterese. In het artikel wordt eveneens opgemerkt, dat door het aanleggen van het magnetische voorveld onder een hoek van 45° ten opzichte van de stroken een verdere verlaging van de toch al geringe tempe-5 ratuurcoëfficient van de magnetoresistantie tot de waarde nul wordt bereikt.

Volgens een verdere poging ter verhoging van de resolutie van een magneto-electrische transducent wordt gebruik gemaakt van stroken magnetoresistief materiaal in een 10 zichzelf herhalend, symmetrisch-driehoekig golfpatroon, waarvan de golflengte gelijk is aan de golflengte A.van het magnetische tralie, waarover een constant magnetisch voorveld wordt aangelegd met een richting, normaal ten opzichte van de magnetische velden van het magnetische tralie. Door de wissel-15 werking van de noord- en zuidpolen van het magnetische tralie met het magnetische voorveld ontstaan vectorieel uit te drukken resulterende magnetische velden. De resultante magnetisch-veldvectoren van het magnetische tralie en het magnetische voorveld zijn parallel aan aangrenzende paren stroken bij de 20 ene positie, hetgeen een maximaal weerstandsvermogen oplevert, en vormen een hoek met de magnetische stroken bij een andere positie, hetgeen tot een minimaal weerstandsvermogen aanleiding geeft. Twee driehoekige golfpatronen zijn tegelijkertijd blootgesteld aan de velden van het magnetische tralie. De twee 25 driehoekige golfpatronen zijn zodanig gerangschikt, dat een maximum in het uitgangssignaal van het ene patroon samenvalt met een minimaal uitgangssignaal van het andere patroon, vise versa.

Het driehoekige golfelement bezit het nadeel, dat 30 het een verlaagd uitgangsrendement bezit als gevolg van het feit, dat de stroken van elk aangrenzend paar zijn aangebracht over de helft van de golflengte λ.van het magnetische tralie.

. Verondersteld wordt, dat hierdoor ten minste een gedeeltelijke opheffing van het magnetoresistieve effect optreedt.

35 De uitvinding stelt zich ten doel, een magneto resistieve verplaatsingssensor te verschaffen, die de beperkingen van destand der techniek overwint.

790 79 32 - 5 -

Het is een verder doel van de uitvinding, een mag-netoresistieve verplaatsingssensor te verschaffen, waarbij gebruik wordt gemaakt van ten minste twee magnetoresistieve sensoren of waarneemelementen, die elk een uitgangssignaal 5 afgeven, welke twee magnetoresistieve sensoren een zodanige onderlinge afstand bezitten, dat daardoor een faseverschil in hun uitgangssignalen optreedt van minder dan 180°.

Volgens een aspect vancfe uitvinding wordt een magnetoresistieve verplaatsingssensor voor toepassing in samen-10 hang met ten minste één langwerpig magnetisch tralie met een bepaalde golflengte verschaft, omvattende een eerste magnetoresistieve sensor, die werkzaam is voor afgifte van een eerste uitgangssignaal als reactie op zijn verplaatsing ten opzichte van het genoemde ten minste ene magnetische tralie, een tweede 15 magnetoresistieve sensor, die werkzaam is voor afgifte van een tweede uitgangssignaal als reactie op zijn verplaatsing ten opzichte van het genoemde ten minste ene magnetische tralie, welke eerste en tweede magnetoresistieve sensoren een vaste positie ten opzichte van elkaar bezitten en een onderlinge af-20 stand vertonen, waardoor de door hun afgegeven, respectievelijk eerste en tweede uitgangssignalen een relatief faseverschil bezitten van aanzienlijk minder dan 180°*

Volgens een kenmerk van de uitvinding omvatten de eerste en de tweede magnetoresistieve sensor elk ten minste 25 twee evenwijdige stroken uit magnetoresistief materiaal met een zodanige onderlinge tussenruimte, dat hun magnetoresistanties een relatieve fase van 180° bezitten, waarbij het uitgangssignaal wordt afgenomen vanaf het knooppunt van de genoemde ten minste twee evenwijdige stroken.

30 Verdere kenmerken en bijzonderheden van de uit vinding zullen worden genoemd en toegelicht aan de hand van een tekening. In de verschillende figuren zijn dezelfde elementen telkens met hetzelfde verwijzingssymbool aangeduid.

In de tekening tonen: 790 79 32 * a - 6 - figuur 1 een schematisch, vereenvoudigd aanzicht van een magnetoresistieve sensor volgens de stand der techniek; figuur 2 een aanzicht van nabij van een andere magnetoresistieve sensor volgens de stand der techniek, waar-5 bij de magnetische circuits voor het verhogen van de lekflux zijn aangegeven; figuur 3 een magnetoresistieve verplaatsingssensor volgens de stand der techniek, waarbij gebruik wordt gemaakt van magnetoresistieve stroken, die zijn aangebracht in een zich 10 herhalend driehoekig patroon en zijn blootgesteld aan een magnetisch voorveld; figuur 4 een schema van een magnetoresistieve verplaatsingssensor volgens een eerste uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding; 15 figuur 5 een magnetoresistieve verplaatsingssensor volgens een tweede uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding; figuur 6 een schema van een magnetoresistieve verplaatsingssensor volgens een derde uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding; 20 figuur 7 een schema van een magnetoresistieve verplaatsingssensor volgens een vierde uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding; figuur 8 een schema van een magnetoresistieve verplaatsingssensor volgens een vijfde uitvoeringsvoorbeeld 25 van de uitvinding; figuur 9 een schema van een magnetoresistieve verplaatsingssensor volgens een zesde uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding; figuur 10 een schema van een magnetoresistieve 30 verplaatsingssensor volgens een zevende uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding; figuur 11 een schema van een magnetoresistieve verplaatsingssensor vplgens een achtste uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding; 35 figuur 12 een magnetoresistieve verplaatsings sensor volgens een uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding, welke speciaal is in gericht voor het waarnemen van rotatie; 7907932 » > - - 7 - figuren 13A-13L golfvormen als toelichting bij de beschrijving van de wijze, waarop onder toepassing van interpolatie de resolutie wordt verbeterd; 5 figuur 14 een logisch schema van een signaalbe- werkingsschakeling voor het verbeteren van de resolutie door middel van interpolatie; figuren 15A-15E golfvormen ter toelichting bij de beschrijving van een magnetoresistieve verplaatsingssensor 10 met vier uitgangen; figuren 16A-16S golfvormen ter toelichting bij de beschrijving van de wijze, waarop de uitgangssignalen van een magnetoresistieve verplaatsingssensor met vier uitgangen kunnen worden geïnterpoleerd ter verkrijging van een resolutie van 15 2.2,5°; figuren 17A-17R golfvormen van een aantal signalen zoals die optreden in een magnetoresistieve. verplaatsingssensor, en een signaalbewerkingsschakeling daarvoor, waarbij gebruik wordt gemaakt van 8 uitgangssignalen ter verkrijging 20 van een oplossend vermogen van 22,5 ; figuur 18 een golfvorm-schema van vier uitgangssignalen van een magnetoresistieve verplaatsingssensor ter toelichting bij de beschrijving van een andere wijze waarop een oplossend vermogen van 22,5° kan worden bereikt; 25 figuur 19 een schematische weergave van êên wijze, waarop magnetoresistieve verplaatsingssensoren in een schakeling kunnen zijn opgenomen; figuur 20 een schema van een andere rangschikking van magnetoresistieve verplaatsingssensoren in een schakeling; 30 figuur 21 een schema van weer een andere rang schikking van magnetoresistieve verplaatsingssensoren in een schakeling; en figuur 22 een schema van weer een andere rangschikking van magnetoresistieve verplaatsingssensoren in $en 35 schakeling.

790 7 9 32 - 8 -

Alvorens over te gaan tot de gedetailleerde beschrijving van de uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding, volgt eerst een korte beschrijving van de uitvoeringsvormen van de stand der techniek, die zullen worden besproken in 5 samenhang met de achtergronden van de onderhavige uitvinding.

De in figuur 1 met 20 aangeduide magnetoresis-tieve sensor bezit twee groepen magnetoresistieve elementen 22 en 221, in de dichte nabijheid van een magnetisch tralie 24, waarvan de magnetische noord- en zuidpolen elkaar telkens 10 afwisselen. De afstand tussen aangrenzende polen, bijvoorbeeld aangrenzende noordpolen, is gedefinieerd als de golflengte A van het magnetische tralie 24.

Elke groep magnetoresistieve elementen, bijvoorbeeld de groep 22, bestaat uit ten minste êën magnetoresis-15 tief element, dat is voorzien van ten minste een en bij voorkeur een aantal evenwijdige stroken 28. Indien een aantal evenwijdige stroken 28 wordt toegepast, worden hun uiteinden serpentine-gewijze met elkaar verbonden door betrekkelijk brede verbindingsgeleiders 30. De magnetoresistieve elementen 26 20 in elke groep 22, 22' veronen een onderlinge afstand van A0* waarin e gelijk is aan k/2 (k = 1, 2,....}. In het getekende uitvoeringsvoorbeeld is je = 1/2 (k = 1). De afstand tussen het meest rechtse element in groep 22 en het meest linkse element in groep 22' is gelijk aan n-Ae +Xe/2. In het ge-25 tekende uitvoeringsvoorbeeld is n - 0 en is de onderlinge afstand gelijk aan A/4 (k = 1>. Tengevolge van de afstand tussen de elementen 26 in dezelfde groep 22 of 221 worden alle stroken 28 van éên groep op dezelfde wijze beïnvloed door de magnetische velden van het magnetische tralie 24. Getekend 30 is bijvoorbeeld, dat elk magnetoresistief element 26 in de groep 22 grenst aan een pool van het magnetische tralie 24. Tengevolge van de onderlinge afstand tussen de groepen is elk van de magnetoresistieve elementen 26 in de groep 22 in hoofdzaak halverwege geplaatst tussen aangrenzende noord- en zuid-35 polen en wordt derhalve door deze magnetische velden practisch niet beïnvloed. Daardoor vertonen alle stroken 28 in de groep 22’ een maximale weerstand ten gevolge van het feit, dat de 79079 32 -9-.

magnetische velden van het magnetische tralie 24 evenwijdig lopen aan de stroken 28, en tegelijkertijd vertonen alle stroken 28, waarmee geen magnetische velden corresponderen, evenwijdig met de stroom daardoor, een minimale weerstand.

5 Over de ingangsaansluiting 32 wordt een aanzet- spanning VE aangelegd en het uitgangssignaal kan worden afgenomen vanaf het knooppunt van de groepen 22 en 22*, waarna dit uitgangssignaal wordt toegevoerd aan de uitgangsaanslui-tingen 34 en 34'.

10 Het zal de.deskundige duidelijk zijn dat, aange zien de magnetoresistieve sensor wordt aangebracht in de met de tweezijdige pijl 36 aangeduide richting, de spanning aan de uitgangsaans lui ting 34 varieert in overeenstemming met het verband tussen de golflengte van het magnetisch tralie 24 15 met de afstand van de magnetoresistieve elementen 26 in de groepen 22 en 22'. In de getoonde situatie is de weerstands-waarde van de rechtse elementen 26 in de groep 22' maximaal en die van de groep 22 minimaal. Hierdoor wordt een minimaal uitgangssignaal verkregen aan deuitgangsaansluiting 34'. In-20 dien de magnetoresistieve sensor 20 over een afstand λ/4 wordt verplaatst in ëën van de door de dubbele pijl 36 aangeduide richtingen* raakt ëën van de magnetoresistieve elementen 26 in de groep 22 gealigneerd met de magneetpolen in het magnetische tralie 34 en die van de groep 22 worden 25 over een afstand ^,/4 buiten alignering daarmee gebracht.

In deze verplaatste positie is derhalve de weerstand van ëën van de elementen 26 in de groep 22 maximaal en is dië van de elementen 26 in de groep 22r minimaal, waardoor een wijziging in de uitgangsspanning aan de uitgangsaansluiting· 30 34 en 34' optreedt. Indien de magnetoresistieve sensor 20 ononderbroken wordt verplaatst in de ene of de andere richting van de pijl 36, komt het uitgangssignaal aan de uitgangs-aansluitingen 34 en 34' overeen met een sinusoidale functie.

Figuur 2 toont een uitvoeringsvoorbeeld van de 35 uitvinding, waarbij de individuele stroken 28 op een afstand \/2 van elkaar zijn gelegen en een afstand ^ vanaf een magnetisch tralie 24 vertonen.. In de getekende situatie is elke strook 28 blootgesteld aan de inwerking van een noord- 790 7 9 32 tr t - 10 - pool of een zuidpool. In deze situatie verloopt de magnetische lekflux van het magnetische tralie 24 in hoofdzaak evenwijdig met de strook i, die is weergegeven door de rechte onderbroken pijlen. Op deze wijze correspondeert deze positie met een maxi-5 male weerstandswaarde. Met de relatieve verplaatsing van de magnetoresistieve sensor 20' over een afstand ter grootteA/4 in de door de dubbele pijl 36 aangeduide richting wordt de weerstandswaarde van de groep 22 (of 22') van de magnetoresistieve elementen minimaal.

10 Zoals boven reeds is uiteengezet, belemmert de korte golflengte λ de verzadiging van eb stroken 28. Daarom zijn U-vormige magnetische circuits 28 uit materiaal met een hoge magnetische permeabiliteit gevormd, bij voorkeur onder toepassing van dunne-filmtechnieken, over aangrenzende paren 15 stroken 28, ter verkrijging van een fluxbaan voor de flux 0, zoals met de U-vormige onderbroken pijlen is weergegeven.

Zoals boven reeds is beschreven, wordt de magnetische permeabiliteit jtx van de magnetische circuits 38 begrensd door het beschikbare materiaal, dat kan zijn gevormd in dunne-film-20 technieken. De mogelijkheid bestaat, dat dit acceptabele oplossend vermogen niet bereikt kan worden.

Figuur 3 toont een verder uitvoeringsvoorbeeld van een magnetoresistieve sensor 20r1, waarbij de groepen 22 en 22* zijn voorzien van stroken, respectievelijk 28 en 28*, 25 die zijn gerangschikt als een zich herhalende driehoekige golf, waarvan de golflengte gelijk is aan de golflengte A. van het magnetische tralie 24, terwijl de fase van de driehoekige golf in de groep 22 tegengesteld is aan dié van de driehoekige golf in oh groep 22r; 30 De stroken 28 en 28* vormen de hoeken 0 en -0 met een normaal op het magnetische tralie 24. Zoals in figuur 1 is weergegeven, worden de ingangsaansluitingen 32 en de uit-gangsaansluiting 34 gebruikt voor respectievelijk het aanleggen van een bekrachtigingsspanning en voor het verkrijgen 35 van een uitgangssignaal.

Een magnetisch voorveld, corresponderend met de vector Hg wordt aangelegd in een richting, die althans ten 790 7 8 32 - 11 - minste nagenoeg loodrecht staat op de vectoren Hg van het magnetische signaalveld van het magnetische tralie 24. De « resulterende vlakke magnetische-veldvectoren H vormen hoeken I * 0 met demagnetische-signaalveIdvectoren Hc. De relatie tussen 5 de hoek 0' van de resulterende magnetische-veldvector H en de hoek 0° van de stroken 28 luidt bij voorkeur als volgt: 00¾¾ 90° - 0 10 In de getoonde relatieve posities zijn de stroken 28 van de groep 22 in hoofdzaak evenwijdig met de resulterende magnetische-veldvectoren H en him weerstand is derhalve maximaal. De stroken 28' van de groep 22f daarentegen worden door-sneden door resulterende magnetische-veldvectoren H, zoals door 15 de pijlen 40 is weergegeven, waardoor deze stroken een minimale weerstandswaarde bezitten. Zoals eerder is besproken, bezit het uitvoeringsvoorbeeld volgens figuur 3 beperkingen ten aanzien van zijn oplossend vermogen, terwijl zijn uitgangssignaal geen informatie biedt ten aanzien van de richting 20 van verplaatsing. Bovendien wordt aangenomen, dat de rangschikking van aangrenzende stroken 28 over een afstand van f^/2 uitdoving van het magnetoresistieve effect met zich meebrengt.

Figuur 4 toont een magnetoresistieve verplaatsings-25 sensor 42 volgens de uitvinding, die zich in de nabijheid van een magnetisch tralie 24 met een golflengte^ bevindt.

De magnetoresistieve verplaatsingssensor 42 omvat een eerste magnetoresistieve sensor 44 met stroken 28 en 28' en een tweede magnetoresistieve sensor 44’ met stroken 28'' en 28*T * 30 gealigneerd in de verplaatsingsrichting, zoals die wordt aangeduid door de twee-richtingspij1 36. De stroken 28, 28’, 28'' en 28''' zijn bij voorkeur door middel van dunne-film-technieken afgezet op een glazen substraat. Verbindingsgeleiders 30 zijn bij voorkeur afgezet onder toepassing van 35 dunne-filmtechnieken, bij voorkeur onder gebruikmaking van hetzelfde magnetoresistieve materiaal als voor de stroken 28 is toegepast. Door de vergrote breedte van de verbindings-geleiders 30 is hun weerstand (en de verandering van de weer- 790 7 9 32 - 12 - stand tengevolge van de aanwezigheid of de afwezigheid van een magnetisch veld) zodanig gedaald, dat hun magnetoresis-tieve effect kan worden verwaarloosd. Een magnetisch voorveld H_ wordt, zoals door de dubbele pijlen 46 is aangeduid, even-

O

5 wijdig aan de stroken 28 aangelegd over de magnetoresistieve verplaatsingssensor 42. De eerste magnetoresistieve sensor 44 bezit een eerste groep 48 magnetoresistieve stroken 28 en een tweede groep 48* van magnetoresistieve stroken 28*.

De stroken 28 en 28' vertonen een afstand K/2 van dè volgende 10 aangrenzende strook binnen dezelfde groep. Corresponderende stroken 28 en 28’ in de groepen 48 en 48' vertonen een onderlinge afstand (n/2 + 1/4)λ,/ waarbij n gelijk is aan 1, 2, 3,.... Zoals in samenhang met figuur 1 is uiteengezet, brengt elke verplaatsing in de richting van de dubbele pijl 36 ter grootte 15 ^/4 een verandering van 90° teweeg in het aan de uitgangs-aansluiting 34 beschikbare uitgangssignaal.

De tweede magnetoresistieve sensor 44' bezit eveneens groepen 48'' en 48'*' magnetoresistieve stroken 28'' en 28,,T met dezelfde relatie ten opzichte van de stroken binnen 20 dezelfde groep en zijn bijbehorende groep als de stroken 28 en 28' in de groepen 48 en 48'. De onderlinge afstand tussen corresponderende stroken in de groepen 48 en 48' wordt beschreven door de relatie fa/2 + 1/8)A. waarin m een geheel getal is.

25 Zoals de expert duidelijk zal zijn, zijn de aan de uitgangsaansluitingen 34 en 34' beschikbare signalen ten opzichte van elkaar over 90° verplaatst, aangezien de magnetoresistieve verplaatsingssensor 42 is verplaatst in êên van de door de dubbele pijl 36 aangeduide richtingen. Een 30 verbeterd oplossend vermogen is verkregen tengevolge van het feit, dat nuldoorgangen met onderlinge afstanden van 90° kunnen worden gedetecteerd in de signalen aan de uitgangsaansluitingen 34 en 341. Bovendien kan uit de uitgangssignalen een indicatie over de richting van verplaatsing worden afge-35 leid.

Het uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding volgens figuur 4 is in het bijzonder effectief, indien de magnetische velden van het magnetische raster 34 voldoende groot zijn in - 13 - vergelijking tot het magnetische voorveld Ηβ om verzadiging in de stroken te bereiken.

Figuur 5 toont een verder uitvoeringsvoorbeeld van een magnetoresistieve verplaatsingssensor 50 volgens de 5 uitvinding. De stroken 28 binnen de groep 48, 28' binnen de groep 48', 28'' binnen de groep 48'' en 28'M binnen de groep 48111 vertonen een onderlinge afstand ter grootte en corresponderende stroken binnen de twee groepen 48 en 48' van de eerste magnetoresistieve sensor 44, evenals 48'1 en 10 48111 van de tweede magnetoresistieve sensor 44'', vertonen een onderlinge afstand ter grootte mA+ A/2. Tengevolge van de afstand Λ tussen aangrenzende stroken, in een groep vertonen bovendien corresponderende stroken, bijvoorbeeld 28 en 28* in de eerste magnetoresistieve sensor 44 en de tweede sen-15 sor 44',.een onderlinge afstand ter grootte (m + m/4)^. Evenals bij figuur 4 kan deze onderlinge afstand worden bereikt door een rangschikking, waarbij de einden tegen elkaar zijn geplaatst, van de eerste en de tweede magnetoresistieve sensor 44 en 44', of kan ook worden bereikt volgens figuur 5 20 door zodanige rangschikking', dat de zijden aan elkaar grenzen. In de rangschikking volgens figuur 5 is m gelijk aan nul, maar m kan ook andere waarden bezitten. Dit.magnetische voorveld H-., zoals met de dubbele pijl 46 is aangeduid, is onder een O _ hoek van 45° aangelegd aan de stroken 28, 28', 28'1 en 28111. 25 Zoals boven reeds is beschreven draagt dit bij tot het verlagen van de temperatuurcoëfficient van het magnetoresistieve effect.

De magnetoresistieve verplaatsingssensor 50 volgens figuur 5 levert twee uitgangssignalen met een fase-30 verschil van 90° aan de uitgangsaansluiting 34 en 34'. De uitgangssignalen aan de uitgangsaansluitingen 34 en 34’ doorlopen één volledige cyclus onder invloed van de verplaatsing over één golflengte van het magnetische tralie 24 in de door de dubbele pijl 36 aangeduide richting. Nul doorgangen 35 van de uitgangssignalen aan de uitgangsaansluitingen 34 en 34' treden op, wanneer de weerstandswaarden van de bijbehorende groepen stroken van een magnetoresistieve sensor 44 of 44' gelijk zijn. Wanneer dus de weerstandswaarde van een - - 14 - groep 48 gelijk is aan die van 481, betekent dit een waarneming van een nuldoorgang.

Fgiuur 7 toont een magnetoresistieve verplaatsings-sensor 54, waarbij corresponderende stroken 28 en 28' in de 5 eerste magnetoresistieve sensor 44 zijn gealigneerd met respectievelijk de stroken 28*’ en 28'11 in de tweede magnetoresistieve sensor 44*. Twee magnetische tralies 24 en 24* beïnvloeden respectievelijk de eerste sensor 44 en de tweede sensor 44 ’. De magnetische tralies 24 en 24' zijn volgens de 10 uitvinding ten opzichte van elkaar verplaatst over (m/2 + 1/4) A of (m/2 + 1/2) A - In het getekende uitvoeringsvoorbeeld zijn de tralies 24 en 24' ten opzichte van elkaar over Λ/4 verplaatst, waardoor een effectief faseverschil in het uitgangssignaal van de uitgangsaansluitingen 34 en 34f van 90° optreedt.

15 Het magnetische voorveld Hö is bij voorkeur aangebracht onder ö o een hoek 0 ter grootte van 45° tan opzichte van de stroken 28, 28f, 28'* en 28,,?.

Figuur 8 toont een magnetoresistieve verplaatsings-sensor 56, waarbij de eerste en de tweede magnetoresistieve 20 sensoren, respectievelijk 44 en 44', verweven zijn geplaatst. Zoals boven is besproken, kan de afstand tussen aangrenzende stroken, bijvoorbeeld de stroken 28 in de eerste magnetoresistieve sensor 44, elk geheel veelvoud van een halve golflengte bedragen. In het uitvoeringsvoorbeeld volgens figuur 8 25 vertoont de ruimte een herhaalde afwisseling tussen Aen 2 A, waarbij de groep 48 is verweven mer de groep 48*' en de groep 48* is verweven met de groep 48'11 door het aligneren en het verweven van de stroken, die een onderlinge afstand A in ëén groep vertonen met stroken, die een onderlinge afstand 2A 30 vertonen in de begeleidende, bijbehorende groep. Zoals eerder is besproken, vertonen de eerste en de tweede magnetoresistieve sensoren 44 en 44’ een verschuiving over^/4 in de door de dubbele pijl 36 aangeduide verplaatsingsrichting.

De genoemde verweving brengt een verkleining van het door de 35 magnetoresistieve verplaatsingssensor 56 ingenomen oppervlak met zich mee.

Het uitvoeringsvoorbeeld volgens figuur 8 omvat tevens verdelingen 58, die de magneetpolen van het magnetisch 790 79 32 - 15 - tralie 24 begrenzen, die onder een hoek 0 schuin zijn geplaatst ten opzichte van de door de dubbele pijl 36 aangeduide ver-plaatsingsrichting. Door het aanbrengen van de verdelingen 58 van het magnetische tralie 24 op de diagonaal is de effec-5 tieve breedte van het magnetische tralie 24 verhoogd ten opzichte van de werkelijke breedte van het magnetische tralie 24. De stroken 28, 28', 28'' en 28'' * zijn eveneens onder een hoek 0 geplaatst. Het magnetische voorveld Ηβ kan onder een hoek Θ ten opzichte van de stroken zijn aangebracht. In de in 10 figuur 8 getoonde situatie, is de hoek Θ van het magnetische

voorveld Hn 45° en is de hoek 0 van de stroken en de verde-ϋ O

lingen 58 van het magnetische tralie 24 45 . Hierdoor wordt een zelfde resultaat verkregen als met het uitvoeringsvoorbeeld volgens figuur 5. Indien de hoek Θ nul is (dat wil zeggen, 15 indien het magnetische voorveld Ηβ evenwijdig met de stroken verloopt), worden dezelfde prestaties verkregen als met het uitvoeringsvoorbeeld volgens figuur 4.

Figuur 9 toont een verdere uitvoeringsvorm van een magnetoresistieve verplaatsingssensor 60, waarin een ver-20 hoging mogelijk is van het aantal stroken 28, 28’, 28.’1 en 281,1, dat is blootgesteld aan het magnetische veld van een magnetisch tralie 24 in een verweven systeem. De aandacht wordt er op gevestigd, dat paren stroken zeer dichtbij elkaar zijn geplaatst, waarbij de magnetische lekflux van het magnetische .

25 tralie 24 gelijkelijk inwerkt op beide elementen van het paar. Hierdoor treedt een effectieve verdubbeling van het magnetoresistieve effect op in vergelijking tot een enkelvoudige strook 28 op dezelfde plaats. Dergelijke strookparen vertonen een onderlinge afstand, die voldoet aan dezelfde regels, als 30 eerder zijn beschreven voor enkelvoudige stroken. In het uitvoeringsvoorbeeld volgens figuur 9 vertonen de strookparen een onderlinge afstand van Zoals is getekend, omvat elke groep 48, 48', 48'1 en 48'11 magnetoresistieve stroken in totaal 10 stroken, respectievelijk 28, 28', 28’* en 28‘*', en wordt der-35 halve sterker beïnvloed door het magnetoresistieve effect.

Er wordt op gewezen, dat de relatieve brede verbindingsgeleiders 30 slechts aan één einde van elke strook aanwezig zijn. Hoewel brede verbindingsgeleiders zouden kunnen worden toegepast 790 7 9 32 - 16 - aan het gesloten einde van de paren stroken, zou tengevolge van de geringe afstand tussen de stroken en de daardoor optredende geringe lengte van de verbinding daartussen elk mag-netoresistief effect in het verbindingsgedeelte minimaal zijn 5 en kan de extra breedte van de verbindingsgeleider worden weggelaten.

De uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding volgens de figuren 4- 9 leveren vier nuldoorgangen gedurende de verplaatsing van de magnetoresistieve verplaatsingssensor 42, 50, 10 52, 54, 56 of 60 bij verplaatsing over één golflengte A r zodat over elk faseverschil van 90° over een lengte A een uitgangssignaal wordt geleverd. Een verdere verbetering in de resolutie kan worden verkregen door toepassing van een magnetoresistieve verplaatsingssensor 62 volgens figuur 10. Een 15 eerste, een tweede en een derde magnetoresistieve sensor 44, 44' en 44", elk gelijk aan de eerder beschreven sensoren, zijn zij aan zij geplaatst. Een onderlinge afstand van A/6 is aanwezig tussen de meest nabije stroken van aangrenzende sensoren. Zoals de deskundige duidelijk zal zijn in het licht 20 van de voorgaande beschrijving, verschaft een dergelijke onderlinge afstand drie signalen aan de uitgangsaansluitingen 34, 34' en 34", met een onderling faseverschil van 60°. Hierdoor worden zes nuldoorgangen per golflengte Averkregen en daardoor een oplossend vermogen van 60°. Zoals nog zal worden be-25 schreven, kan door een geschikte signaalbewerkingseenheid deze resolutie nog met een factor twee verbeterd worden, waardoor een oplossend vermogen van 30° wordt verkregen. Esidergelijke resolutieverbetering is onthuld in de ter inzage gelegde Japanse octrooiaanvrage 2258/73.

30 Het in figuur 11 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld van een magnetoresistieve verplaatsingssensor 64 omvat vier magnetoresistieve sensoren 44, 44', 44" en 44'" met een onderlinge afstand tussen corresponderende stroken van aangrenzende sensoren ter grootte ( - 1/8) .In het licht van 35 de voorgaande beschrijving zal het duidelijk zijn, dat hierdoor bij elke 45° een nuldoorgang wordt verkregen aan de uitgangsaansluitingen 34, 34', 34" en 34"*. Deze resolutie kan door geschikte signaalbewerking met een factor twee worden ver- 790 7 9 32 - η - beterd, waardoor een oplossend vermogen van 22,5° wordt verkregen .

Het uitvoeringsvoorbeeld volgens figuur 11 omvat eveneens magnetische velden in het magnetische tralie 24', 5 die zich dwars op de verdelingen daarvan uitstrekken, zoals is weergegeven door de pijltjes in het magnetische tralie 24*.

Elk van de in het voorgaande beschreven uitvoe-ringsvoorbeelden kan worden toegepast op een rotatiesensor, zoals in figuur 12 is weergegeven. Een magnetoresistieve ro-10 tatiesensor 66 kan zij 'voorzien van het magnetische tralie 24'', dat is bevestigd op een roterend.orgaan/ bijvoorbeeld een schijf 68. De schijf 68 kan roteren in de door de chbbele pijl 36' aangeduide richtingen rond een as 70 in de nabijheid van een eerste en een tweede magnetoresistieve sensor 44 en 44'.

15 Afgezien van het feit, dat de stroken 28, 28', 28*' en 28*'' en de verdelingen van het magnetische tralie 241 langs de radii of stralen van. de schijf 68 zijn gerangschikt en dat het magnetische voorveld Hg-dienrt-te~z±jir georiënteerd-met-zijn hoek Θ ten opzichte van de fadii van de schijf 68, werkt de 20 magnetoresistieve rotatiesensor 66 op dezelfde wijze als de in het voorgaande beschreven magnetoresistieve verplaatsings-sensoren? hij zal'daarom niet verder worden behandeld.

Nu zal aan de hand van de figuren 13A-13L een signaalbewerkingswijze worden beschreven ter verbetering van 25 de resolutie van de elementen met twee uitgangen volgens de figuren 4, 5, 6, 7, 8, 9 en 12 met een factor twee onder toepassing van uitsluitend de nuldoorgangen als positie-indicatoren. Hoewel de uitgangssignalen van de eerder beschreven magnetoresistieve sensoren gewoonlijk sinusoidaal verlopen, wordt, 30 voor het gemak van de onderhavige beschrijving, aangenomen, dat deze signalen een driehoekige golfvorm bezitten. Het signaal(A),dat afkomstig kan zijn van de eerste magnetoresistieve sensor 44 in de in het voorgaande beschreven uitvoerings-voorbeelden, doorloopt êên volledige cyclus bij het optreden 35 van een verplaatsing over ëën golglengte Een tweede signaal (B),dat afkomstig kan zijn van de tweede magnetoresistieve sensor 44 in de voorgaande uitvoeringsvoorbeelden vertoont een faseachterstand ten opzichte van het signaal (A) van 90°.

790 7 9 32 - 18 -

Indien uitsluitend de nuldoorgangen zouden worden toegepast ter verkrijging van de verplaatsings- of rotatieresolutie, zouden vier punten met onderlinge afstanden van 90° worden verschaft.

5 Indien de som en het verschil van de signalen (A) en (B) worden genomen, zoals in figuur 13B is weergegeven, kan de resolutie met een factor twee worden verbeterd. Het verschil (A) - (B) is met een getrokken lijn weergegeven en de som (A) + (H) met een onderbroken lijn. De aandacht wordt 10 er op gevestigd, dat het somsignaal en het versehilsignaal vier extra nuldoorgangen toevoegen tussen de in figuur 13A weergegeven nuldoorgangen van de signalen (A) en (B). Indien alle acht nuldoorgangen worden gebruikt, wordt een resolutie van 45° bereikt.

15 Figuur 13 toont een signaalbewerkingsschakeling 72, waarmee de in het voorgaande beschreven verbeterde resolutie kan worden verkregen. Het signaal (A) wordt toegevoerd aan een ingang van een Schmitt-trekkerschakeling 74, aan de positieve ingang van een opteller 76 en aan een positieve 20 ingang van een aftrekker 78. Het signaal (B) wordt toegevoerd aan een ingang van een Schmitt-trekkerschakeling 80, aan een positieve ingang van de opteller 76en een negatieve ingang van de aftrekker 78. Het uitgangssignaal van de opteller 76 wordt toegevoerd aan een ingang van een Schmitt-trekkerscha-25 keling 82. Het uitgangssignaal van de aftrekker 78 wordt toegevoerd aan een Schmitt-trekkerschakeling 84.

Elk van de Schmitt-trekkerschakelingen 74, 80, 82 en 84 vertonen elk een rechtstreekse uitgang, respectievelijk 86, 88, 90 en 92, en een géïnverteerde uitgang, respectievelijk 86,88,9ÏÏ 30 en 9?. De rechtstreekse uitgang 86 is verbonden met een differentiator 94 en met ëên ingang van elk van de EN-poorten 96 en 98. De uitgang van de differentiator 94 wordt toegevoerd aan ëên ingang van elk van de EN-poorten 100 en 102.De geïnverteerde uitgang 86 is verbonden met een differentiator 35 104 en met ëén ingang van elk van de EN-poorten 106 en 108.

De uitgang van de differentiator 104 is verbonden met êën ingang van elk van de EN-poorten 110 en 112. De rechtstreekse uitgang 88 is verbonden met een ingang van een differentiator 70n 7 Q*9 - 19 - 114 en met een ingang van elk van de EN-poorten 100 en 112.

De geïnverteerde uitgang 88 is verbonden met een ingang van een differentiator 116 en met ëên ingang van elk van de EN-poorten 110 en 102. De rechtstreekse uitgang 90 is ver-5 bonden met een ingang van een differentiator 118 en met ëên ingang van elk van de EN-poorten 120 en 122. De uitgang van de differentiator 118 is verbonden met ëên ingang van elk van de EN-poorten 124 en 126. De geïnverteerde uitgang 9ÏÏ is verbonden met een ingang van een differentiator 128 en met één 10 ingang van elk van de EN-poorten 130 en 132. Het uitgangssignaal van de differentiator 128 wordt toegevoerd aan de EN-poorten 134 en 136. De rechtstreekse uitgang 92 is verbonden met een ingang van een differentiator 138 en met ëën ingang van elk van de EN-poorten 136 en 124. Het uitgangssignaal van de 15 differentiator 138 wordt toegevoerd aan één ingang van elk van de EN-poorten 130 en 120. De geïnverteerde uitgang 92 is verbonden met een ingang van een differentiator 140. De uitgang van de differentiator 140 is verbonden met één ingang van elk van de EN-poorten 122 en 132. De uitgangen van de EN-poorten 100, 20 110, 106, 98, 124, 134, 130 en 122 zijn verbonden met een eerste ingang 142 van een omkeerbare teller 144. De uitgangen van de EN-poorten 102, 112, 96, 108, 126, 136, 120 en 132 zijn verbonden met een tweede ingang 146 van de omkeerbare teller 144.

Zoals bekend is,-levert een Schmitt-trekkerschake-25 ling een eerste uitgangsniveau, wanneer zijn ingangssignaal zich beneden een bepaalde spanning bevindt, bijvoorbeeld nul, en een tweede uitgangsniveau, wanneer zijn ingangssignaal zich boven die vooraf bepaalde spanning bevindt. Voor de onderhavige beschrijving wordt aangenomen, dat de uitgangssignalen 30 van de Schmitt-trekkerschakelingen 74, 80, 82 en 84 worden omgeschakeld, indien hun ingangssignalen de waarde nul passeren in positieve of negatieve richting. Zo zijn de rechtstreekse uitgangen 86, 88, 90 en 92 van de Schmitt-trekkerschakelingen 74, 80, 82 en 84 weergegeven in de figuren 13C, 13D, 13E en 13F. 35 De geïnverteerde uitgangen 86, 88, 90 en 92 geven uitgangssignalen af, die de inversen zijn van de in de figuren 13C-13F getekende signalen. De uitgangssignalen van de differentiatoren 94 en 104 zijn voor de verplaatsing in de plus-x-richting weer-700 7 o xo - 20 - gegeven in het bovenste gedeelte van figuur 13G. Voor de duidelijkheid is het uitgangssignaal van de differentiator 104 weergegeven als het in negatieve richting gaande "naaldje" (engels:"spike"). Het zal evenwel duidelijk zijn, dat in wezen 5 het uitgangssignaal van de differentiator 104 een in negatieve richting gaand naaldje moet zijn, aangezien sprake is van de geïnverteerde uitgang 8éT. Tengevolge van de door de EN-poorten uitgevoerde poortbewerkingen worden de als in positieve richting gaand weergegeven naaldjes toegevoerd aan de ingang 46 van 10 de omkeerbare teller 144 en de als in negatieve richting gaand weergegeven naaldjes toegevoerd aan de ingang 142 van de omkeerbare teller 144* Indien verplaatsing optreedt in de min-x-richting, vertonen de uitgangssignalen van de differentiatoren 94 en 104 de in de onderste kromme van figuur 13G weergegeven 15 vorm* De aandacht wordt erop gevestigd, dat door omkering van de bewegingsrichting tevens een omkering van de richting van de naaldjes optreedt· Op deze wijze ontvangt de tegengestelde ingang van de ingangen 142 en 146 signalen in afhankelijkheid van de richting van verplaatsing of rotatie.

20 Figuur 13H toont de signalen die aan de omkeer bare teller 144 worden toegevoerd onder invloed van de uitgangssignalen van de EN-poorten 96, 98, 106 en 108, die aan een poortbewerking zijn onderworpen door de gedifferentieerde rechtstreekse en geïnverteerde uitgangssignalen 88 en 88r die zijn 25 ontstaan door besturing door de nuldoorgangen van het signaal (B). Op dezelfde wijze toont figuur 131 de ingangssignalen van de omkeerbare teller 144, die afkomstig zijn van de EN-poorten 124, 126, 134 en 136, na poortbewerking onder besturing van de nuldoorgangen van (A) + (B). Figuur 13J toont de ingangs-30 signalen van de omkeerbare teller 144, die afkomstig zijn van de EN-poorten 120, 122, 130 en 132 op basis van de nuldoorgangen van (A) - (B). De omkeerbare teller 144 blijft in de pas met zijn ingangssignalen en de richting daarvan voor het handhaven van een aan nieuwe informatie aangepast tèlresultaat, dat 35 een maat vormt voor de in gang zijnde verplaatsing of rotatie-hoek in incrementen van 45°, zoals in figuur 13K is weergegeven voor beweging in de plus-x-richting en in figuur 13L voor bewegingen in de min-x-richting.

790 79 3? - 21 -

Indien een magnetoresistieve verplaatsingasersor, bijvoorbeeld de in figuur 11 weergegeven sensor 64, vier magnetoresistieve sensoren 44, 44', 44'' en 44'r' omvat, geven de in figuur 15A weergegeven vier uitgangssignalen (A), (B), 5 (C) en (D) daarvan acht nuldoorgangen per golflengte van het magnetische tralie, waardoor een resolutie van 45° wordt verkregen. De uitgangssignalen van de Schmitt-trekkerschakelingen (niet getekend) die reageren op signalen (A), (B), (C) en (D), zijn respectievelijk in de figuren 15B-15E weergegeven.

10 De figuren 16A-16S tonen, hoe de resolutie van 45°, die beschikbaar is door de aanwezigheid van 4 signalen, bijvoorbeeld (A), (B), (C) en (D), die onderling over 45° zijn verplaatst, kan worden verbeterd tot een oplossend vermogen van 22,5°. De vier signalen zijn in figuur 16A weergegeven. 15 Figuur 16B toont hetsignaal (A) - (B) met een getrokken lijn, het signaal (A) + (D) met een onderbroken lijn, het signaal (B) - (C) met een streep-stippellijn en het signaal (C) - (D) met een streep-twee-stippellijn. De figuren 16C-16J tonen de uitgangssignalen van de Schmitt-trekkerschakelingen (niet ge-20 tekend), corresponderend met respectievelijk de signalen (A), (B), (C) , (D), (A) - (B), (B) - (C), (C) - (D) en (A) + (D).

Zoals blijkt uit de figuren 16K-16S zijn met de signalen volgens figuur 14 equivalente signalen-in staat tot het doen ontstaan van een uitgangspuls bij elke 22,5° verplaatsing langs 25 een magnetisch tralie’in de verplaatsingsrichting. Aangezien de afgifte van de naaldjes-signalen volgens de figuren 16K-16R ter verkrijging van telingangssignalen volgens figuur 1.6S de vakman duidelijk zal zijn in het licht van de in figuur 14 weergegeven, soortgelijke schakeling, is de inrichting voor 30 het verkrijgen van de in de figuren 16B-16S getoonde signalen noch getekend, noch beschreven.

Een meer directe methode ter verkrijging van een resolutie van 22,5° is in de figuren 17A-17R weergegeven. Zoals in figuur 17A is getekend, worden acht afzonderlijke signalen 35 (A), (B), (C), (D), (E), (F), (G) en (H) met onderlinge afstanden van 22,5°, toegevoerd aan (niet getekende) Schmitt-trekkerschakelingen, waardoor de in de figuren 17B-17I weergegeven signalen worden verkregen. De figuren 17J-17R tonen - 790 7 9 32 - 22 - de verkregen signalen voor toevoer aan een omkeerbare teller (niet getekend) voor verplaatsing over één golflengte in de plus-x-richting. De signalen, die aan de omkeerbare teller worden toegevoerd voor rotatie in de min-x-richting, zijn 5 niet weergegeven? hun vorm. en verdere eigenschappen zullen evenwel duidelijk zijn aan de hand van de voorgaande beschrijving. De bovenstaande rangschikking met toepassing van acht signalen ter verkrijging van een oplossend vermogen van 22,5° is voordelig, aangezien geen opteller- en aftrekker-schakelingen 10 noodzakelijk zijn, zodat volstaan kan worden met een eenvoudige schakeling.

Een andere wijze ter verkrijging van een resolutie van 22,5°, zoals in figuur 18 is weergegeven, maakt slechts gebruik van de signalen (A) en (B), met een onderlinge afstand 15 van 90°, het signaal (C) met een achterstand van 22,5° ten opzichte van (A) en het signaal (D) met een achterstand van 22,5° ten opzichte van het signaal (B). De wijze, waarop de in figuur 18 getekende signalen worden gebruikt ter verkrijging van een resolutie van 22,5° kan als volgt worden weergegeven: 20 CA) signaal VA = E^ sin· Cn^ + 9) (B) signaal VB = Εχ sin (ηλ + Θ -^Γ/2) (A)+(B) signaal Ya.+B * ^2 s^n + ® - T^/4) j i (A)-(B) signaal VA-B » sin (n?i + 9 + lf/4) 25 <C) signaal Vc = sin (n^ +9 - T/8) ! (Σ>) signaal sin (ηΑ+θ“51Γ/8) j (C) +(D) signaal Vc+B = E£ sin + 9 - 31^/8) \ (C)-(D) signaal VC-D - E2 sin (nA + θ + 1Γ/8)· ! 30 Hoewel het gebruxx van ae signalen volgens figuur 18 een weinig verschilt van het gebruik van de signalen volgens figuur 16 ter verkrijging van een oplossend van 22,5°, zijn de bereikte resultaten gelijk.

De figuren 19 en 20 tonen twee mogelijke wijzen, 35 waarop een aantal magnetoresistieve sensoren, bijvoorbeeld de vier magnetoresistieve sensoren 44,44*, 44**, 44*'*, met elkaar kunnen worden verbonden ter verkrijging van aan signaal-bewerkingsschakelingen toe te voeren uitgangssignalen. Door 7Qf> 7 o ·*? - 23 - middel van de variabele weerstanden 148-148111 kunnen de signalen worden gebalanseerd. Zoals blijkt uit figuur 19, worden de individuele uitgangssignalen afgegeven aan respectievelijk de uitgangsaansluitingen 34, 34', 34'*, 34111 5 terwijl het gemeenschappelijke uitgangspunt aarde of de bron van bekrachtigingsspanning VE kan zijn.

In de rangschikking volgens figuur 20 wordt de gemeenschappelijke signaalspanning Vg^ afgegeven via de respectieve uitgangsaansluiting 34, 34', 34'', 34111. De indi-lOviduele uitgangen kunnen worden afgenomen van één van de ingangsaansluitingen 32, 32', 32* *, 3211 1 van elk van de mag-netoresistieve verplaatsingssensoren, respectievelijk 44, 44', 44'' en 44111. Zoals in de figuren 21 en 22 is weergegeven, is het vereiste aantal uitwendige aansluitingen aanzienlijk 15verminderd.

De uitvinding beperkt zich niet tot de in het voorgaande beschreven en aan de hand van de tekening toegelichte uitvoeringsvoorbeelden. Verschillende wijzigingen in de onderdelen en in hun onderlinge samenhang kunnen worden aan-20gebracht, zonder dat daardoor het kader vancfe uitvinding wordt overschreden.

790 7 9 32

Claims

1. Magnetoresistieve verplaatsingssensor voor toepassing in samenhang met ten minste één langwerpig magnetisch tralie met een golflengte, omvattende: een eerste magnetoresistieve sensor, die werkzaam is voor opwekking en 5 afgifte van een eerste uitgangssignaal onder invloed van verplaatsing daarvan ten opzichte van het genoemde ten minste ene magnetische tralie; een tweede magnetoresistieve sensor, die werkzaam is voor opwekking en afgifte van een tweede uitgangssignaal onder invloed van verplaatsing daarvan ten op-10 zichte van het genoemde ten minste ene magnetische tralie; met het kenmerk, dat de eerste en de tweede magnetoresistieve sensor (44, 44*) een vaste ruimtelijke relatie ten opzichte van elkaar vertonen met een onderlinge afstand van [(m/2 + 1/4} A , (m/2 + 1/2 )A , of (m/2 + 1)λ] ; dat middelen 15 aanwezig zijn voor het aanleggen van een magnetisch voorveld Η„ aan de eerste en de tweede magnetoresistieve sensor; en 13 dat het genoemde magnetische voorveld, in samenhang met de genoemde tussenruimte, werkzaam is voor het veroorzaken van een relatief faseverschil tussen het eerste en het tweede uit-20 gangssignaal van aanzienlijk minder dan 180°.

2. Sensor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste en de tweede magnetoresistieve sensor (44, 441) elk ten minste twee parallelle stroken (28, 28', 28’*, 28111) uit magnetoresistief materiaal omvatten met een zodanige onder- 25 linge afstand, dat de magnetoresistanties daarvan een relatieve fase van 180° bezitten, waarbij het uitgangssignaal kan worden afgenomen van een knooppunt van de genoemde, ten minste twee parallelle stroken.

3. Sensor volgens conclusie 2, met het kenmerk, 30 dat de genoemde ten minste tree evenwijdige stroken (28, 28f, 28’', 28111) eerste en tweede groepen (48, 48', 48'*, 48*1 *) evenwijdige stroken omvatten, welke eerste groep evenwijdige stroken een relatieve steek van η/2λ bezit, waarinA de golflengte is en n» 1, 2, 3,...., en de eerste en de tweede groep een 35 effectieve afstand tussen corresponderende evenwijdige stroken vertonen van (m/2 + l/k)A / waarin m=0, 1, 2, 3, .... en k=3, 4, 5, ..i. . 790 7932 - 25 -

4. Sensor volgens conclusie 2, waarin elk van de eerste en de tweede magn eboresistieve sensoren een ver-bindingsgeleider omvat, die werkzaam is voor het verbinden van de genoemde ten minste twee evenwijdige stroken in serie 5 welke verbindingsgeleiders als ëën geheel zijn gevormd met de genoemde ten minste twee evenwijdige stroken, met het kenmerk, dat de breedte van de verbindingsgeleiders (30) aanzienlijk groter is dan de breedte van de ten minste twee stroken ter vermindering van het magnetoresistieve effect van de veΓΙΟ bindingsgeleiders.

5. Sensor volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de richting van het magnetische veld evenwijdig loopt met de stroken (28, 28', 28", 28'").

6. Sensor volgens conclusie 2, met het kenmerk, 15 dat de richting van het magnetische veld (EL) een hoek van 45° maakt met de stroken (28, 28', 28'', 28" *).

7. Sensor volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het magnetische tralie (24') is voorzien van magnetische domeinen met verdelingen (56), die schuin zijn opgesteld onder 20 een hoek (0) ten opzichte van de genoemde golflengte, en dat de genoemde ten minste twee evenwijdige stroken (28, 28', 28", 28'") in de genoemde eerste en tweede magnetoresistieve sensor diezelfde schuine positiè, onder de hoek (0) bezitten.

8» Sensor volgens conclusie 7, met het kenmerk, 25 dat de richting (Θ) van het magnetische voorveld (Hn) even- O wijdig verloopt aan de genoemde hoek (0).

9. Sensor volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de richting (Θ) van het magnetische veld (He) een hoek O ^ van ongeveer 45° maakt met de hoek(0).

10. Sensor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste en de tweede magnetoresistieve sensor (44, 44') met hun einden tegen elkaar zijn geplaatst in de richting van de golflengte.

11. Sensor volgens conclusie 1, met het kenmerk, 35 dat de eerste en de tweede magnetoresistieve sensor (44, 44’) zij aan zij zijn geplaatst, in de dwarsrichting ten opzichte van de golflengte.

12. Sensor volgens conclusie 1, met het kenmerk,· 790 7 9 32 — - 26 - dat de eerste en de tweede magnetoresistieve sensor (44, 44*) elk een aantal evenwijdige stroken (28, 28’, 28'28’,f) vertonen, die in serie zijn geschakeld voor vorming van ten minste één U-vormige lus, welke ten minste ene U-vormige lus 5 van de eerste magnetoresistieve sensor (44) is verweven met de genoemde ten minst e-ene U-vormige lus van de tweede magnetoresistieve sensor (44').

13. Sensor volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat het aantal stroken (28, 28', 28’’, 281") in ten minste 10 ëën van de eerste en de tweede magnetoresistieve sensor (44, 44. ten minste twee stroken omvatten, die zodanig dicht bij elkaar zijn geplaatst, dat zij in in hoofdzaak gelijke mate worden beïnvloed door ëën enkel gedeelte van het magnetische tralie, en dat de genoemde ten minste twee stroken een U-vormige 15 lus vormen, die is verweven met een U-vormige lus in de andere magnetoresistieve sensor.

14. Magnetoresistieve verplaatsingssensor, omvattende: een magnetische schaal, waarop magnetische-traliever-delingen zijn geregistreerd met een vooraf bepaalde golflengte; 20 ten minste ëën detectie-element, dat aanligt tegen en gericht is naar de magnetische-tralieverdelingen en in de golflengte-richting verplaatsbaar is ten opzichte van.de magnetische schaal; elk van welke detectie-elementen bestaat uit twee in serie met elkaar geschakelde elementeenheden; elk van 25 welke elementeenheden een aantal stroken uit ferromagnetisch materiaal met een anisotropisch magnetoresistantie-effect bezitten, alsmede die stroken met elkaar verbindende verbindings-geleiders, welke stroken van welke elementeenheden ten minste in hoofdzaak evenwijdig met elkaar zijn; gekenmerkt door 30 middelen voor het aanleggen van een magnetisch voorveld (Ηβ) aan elk van de genoemde detectie-elementen (44, 44*) onder een vooraf bepaalde hoekoriëntatie (0, Θ) ten opzichte van de stroken (28, 28', 28’', 28*1') daarvan, waardoor, in combinatie, ten minste ëën uitgangssignaal met een gewenste karak-35 teristiek kan worden afgegeven.

15. Sensor volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de breedte van de verbindingsgeleiders (30) aanzienlijk groter is dan die van de stroken (28, 28', 28,f, 28,,,) zodat 79079 32 - 27 - ze in hoofdzaak vrij zijn van het genoemde magnetoresistieve effect.

16. Sensor, volgens conclusie 14, met het kenmerk., dat de genoemde twee elementeenheden (44, 44') een vaste 5 onderlinge afstand vertonen.

17. Sensor volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de verdelingen (58) van het magnetische tralie (24) zijn aangebracht onder een diagonaalhoek (0) ten opzichte van de genoemde golflengte, dat de stroken (28, 28', 28'*, 281 *1) 10 van elke elementeenheid (44, '44') evenwijdig met die diagonaalhoek (0) zijn aangebracht, waarbij de twee elementeenheden (44, 44') met elkaar zijn verweven en zijn voorzien van een aantal stroken (28, 28') van één elementeenheid (44), die afwisselend zijn geplaatst met stroken (28'', 28 * * *) 15 van de andere elementeenheid (44'), en wel op intervallen, die gelijk zijn aan gehele veelvouden van de genoemde golflengte (λ.). 790 7 9 32