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AT343209B

Magnetic field sensing apparatus

Abstract

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AT343209B, drawing sheet 1
Sheet 1 of 18

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Expired 28 July 1995, 31.2 years ago.

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22 claims: 7 independent, 15 dependent

  1. 1
    PATENTANSPRÜCHE:1. Gerät das ein Ausgangssignal erzeugt, wenn es die Nähe einer Magnetfeldquelle abtastet mit einem auf einem Isolierträger aufgebrachten Magnetwiderstandselement(lO), zwei ferromagnetischen Streifen (A, B) auf diesem Träger die zwei aufeinander senkrechte Hauptstromwege (2A, 2B) bilden, wobeidie beiden Streifen in Serie geschaltet sind, um dazwischen einen Verbindungspunkt (5) zu bilden an dem das Ausgangssignal geliefertwird und mit Stromversorgungsanschlüssen, gekennzeichnet durch Impedanzschaltelemente (Rl, R2;106) die zu den in Serie geschalteten Streifen parallel liegen um mit diesen Streifen eine Brückenschaltung zu bilden und der Verbindungspunkt (5, 5a) einen Brückenausgangsanschluß enthält;und durch einen Generatormagnet (11) zur Erzeugung eines Magnetfeldes (H 2 ) wobei der Generatormagnet (11) eine Oberfläche besitzt die in einer vom Magnetwiderstandselement (10) beabstandeten (d) Ebene liegt um am Verbindungspunkt (5) ein Ausgangs Signal (e2) zu erzeugen das eine Funktion der relativen LagenderVorder- und Hinterkante (11a, 11b) des Generatormagneten (11) zur Vorderkante des Magnetwiderstandselementes (10) ist.
  2. 2
    Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generatormagnet (11) eine Oberfläche besitzt die eine Polfläche (S oder N) ist und auf den Träger im wesentlichen senkrecht steht (Fig. 5A und 5B).
  3. 3
    Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Generatormagneten (11) eine Polfläche (S oder N) ist und zum Träger im wesentlichen parallel liegt (Fig. 5C),
  4. 4
    Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorspannungsmagnet (100) vorgesehen ist, um für das Magnetwiderstandselement (10) ein Vorspannungsfeld (H^) zu liefern, wobei das Vorspannungsfeld (Ηχ) auf das vom Generatormagnet (11) erzeugte Magnetfeld (H2)im wesentlichen senkrecht steht.
  5. 5
    Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannungsfeld (H-p im wesentlichen parallel zum Träger liegt, so daß das Vorspannungsfeld (Ηχ) und das vom Generatormagnet (11) erzeugte Magnetfeld (¾) ein zusammengesetztes Feld (H Q ) bilden das mit dem Hauptstromweg (A oder B) einen Winkel(Θ)einschließt, wobei das vom Verbindungspunkt (5) stammende Ausgangssignal (e2) eine Funktion dieses Winkels (Θ;Fig. 14, 15) ist.
  6. 6
    Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke des zusammengesetzten Feldes (H Q ) genügend groß ist, um das Magnetwiderstandselement (10) zu sättigen.
  7. 7
    Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke des vom Generatormagnet (11) erzeugten Magnetfeldes (¾) genügend groß ist um das Magnetwiderstandselement (10) zu sättigen.
  8. 8
    Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Ausgangsschaltung (12;14, 15, 16, 17) die an den Verbindungspunkt (5) angeschlossen ist, um eine Ausgangsdarstellung (e Q ) des vom Verbindungspunkt (5) stammenden Ausgangssignales (β2) zu erzeugen,
  9. 9
    Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung einen Differentialverstärker (12;14) mit einem ersten, am Verbindungspunkt (5) liegenden Eingang (-) und einem zweiten an die Impedanzschaltelemente (5 1 , 5b) angeschlossenen Eingang (+) enthält.
  10. 10
    Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung einen mit dem Differentialverstärker (14)verbundenen Schwellenwertdetektor (15) enthält mit dem ermittelt wird, wann der Ausgang (¾) des Differentialverstärkers (14) eine vorgegebene Pegelschwelle kreuzt und die eine Anzeigeschaltung (16, 17) enthält, die anzeigt, daß die vorgegebene Pegelschwelle vom Differentialverstärkerausgang (¾) gekreuzt wird.
  11. 11
    Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeschaltung ein Relais (17) ist das in Abhängigkeit vom Kreuzender vorgegebenen Pegelschwelle durch den Differentialverstärkeraus- 14 Nr .343209 gang (e Q ) erregt wird.
  12. 12
    Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Generatormagnet (11) auf einem drehbaren Teil (18) befestigt ist der eine Ruhelage (o) aufweist, die Polfläche des Generatormagneten (11) zum Magnetwiderstandselement (10) symmetrisch liegt, wenn sich der drehbare Teil (18) in der Ruhelage ( 0 ) befindet;wobei dann vom Verbindungspunkt (5) ein vorgegebenes Ausgangssignal (ea) geliefert wird, wenn der drehbare Teil (18) aus seiner Ruhelage (5) weiter als um einen vorgegebenen Betrag (±x) ausgelenkt wird.
  13. 13
    Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Generatormagnet (11) in dieser Ebene (Fig. 5 bis 16 und 18)geradlinig bewegt werden kann (±x).
  14. 14
    Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der geradlinig bewegliche Generatormagnet (11) eine Ruhelage besitzt in der eine Polfläche (S oder N) des Generatormagneten (11) zum Magnetwiderstandselement (10) symmetrisch liegt, so daß vom Verbindungspunkt (5) dann ein vorgegebenes Ausgangssignal (eg) geliefert wird, wenn der geradlinig bewegliche Generatormagnet (11) aus seiner Ruhelage um mehr alsumeinen vorgegebenen Betrag (±x;Fig. 18) ausgelenkt wird.
  15. 15
    Gerät nach jedem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung von Magnetwiderstandselementen (Fig. 19 und 20) vorgesehen ist, von denen jedes einen Isolierträger, zwei ferromagnetische Streifen auf dem Träger die zwei aufeinander senkrechte Hauptstromwege bilden, wobei die beiden Streifen in Serie geschaltet sind um einen Verbindungspunkt zu bilden und Strom versorgungsanschlüsse besitzt;die Anordnung der Magnetwider Standselemente neben einer Anordnung von vorgegebenen ausgerichteten Generatormagneten (26, 29;Fig, 19, 20) liegen, deren Polflächen (S oder N) eine gemeinsame Fläche bestimmen.
  16. 16
    Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von Elementen (10) eine fest angeordnete geradlinige Anordnung (27) und die Anordnung der Generatormagnete (26) eine Zylinderfläche (25) bilden, wobei die Generatormagnete auf der Zylinderfläche in Übereinstimmung mit kodierten Darstellungen der Winkelstellung der Zylinderfläche angeordnet sind, die Zylinderfläehe sieh an der geradlinigen Anordnung der Elemente (27) vorbeidrehen kann, wodurch man von der geradlinigen Anordnung der Elemente ein Ausgangssignal erhält das die Winkelstellung der Zylinderfläche kennzeichnet.
  17. 17
    Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Elemente (10) eine Matrixanordnung (Fig. 20) enthält und die Anordnung der Generatormagnete (29) eine Fläche (28) bildet, wobei die Generatormagnete auf der Oberfläche der Ebene selektiv angeordnet sind und in Übereinstimmung mit der kodierten Information neben einem Element liegen;die Verbindungspunkte von mehreren Elementen gemeinsam an mehrere Ausgangsschaltungen (12χ bis 12θ) angeschlossen sind und die Stromversorgungsanschlüsse von Gruppen dieser Elemente gemeinsam (30χ bis 30θ;R) selektiv erregt werden, um dadurch an den Ausgangs Schaltungen (12χ bis 12g) Ausgangssignale als Ablesung der kodierten Information zu erzeugen,
  18. 18
    Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzschaltelemente in Serie geschaltete Widerstände (Ηχ, R2) enthalten von denen jeder einen Zweig der Brückenschaltung bildet und jeder der beiden ferromagnetischen Streifen (A, B) einen Zweig der Brüekenschaltung bildet.
  19. 19
    Gerät nach jedem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzschaltelemente einen dritten und vierten in Serie geschalteten ferromagnetischen Streifen (10b;Fig. 12 und 13) enthalten, wobei der dritte und vierte ferromagnetische Streifen Hauptstromwege besitzt, die im wesentlichen aufeinander senkrecht stehen und die vier ferromagnetische Streifen Brückenzweige der Brückenschaltung enthalten.
  20. 20
    Gerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte und vierte ferromagnetische Streifen (10b) auf einem andern Träger angebracht sind, wie der erste und zweite ferromagnetische Streifen (Fig. 12).
  21. 21
    Gerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte und vierte ferromagnetische Streifen (10b) so mit einem Magnetfeld versehen werden, daß andern durch die Serienschaltung des dritten und vierten ferromagnetischen Streifens bestimmten Verbindungspunkte auftretendes Ausgangssignal von den relativen Lagen der Vorder- und Hinterkante des Generatormagneten dazu (Fig. 12) nicht beeinflußt wird.
  22. 22
    Gerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß alle vier ferromagnetischen Streifen auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind (Fig. 13). (
Independent claims22