CH656468A5

CH656468A5 - Magnetoresistiver wandler.

Info

Publication number: CH656468A5
Application number: CH2434/80A
Authority: CH
Inventors: Akihisa Narimatsu; Hiroyuki Ohkubo
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1980-03-27
Publication date: 1986-06-30
Also published as: DE3011462C2; FR2452716A1; FR2452716B1; IT8021051A0; US4361805A; IT1130374B; GB2052855B; GB2052855A; DE3011462A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetoresi-stiven Wandler gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.

Die obige Gleichung 1 ist aus W. Thompson: Proceedings 45 of the Royal Society, London, 546 (1851) bekannt als Voigt-Thompson's Gleichung. Ferner ist in der Gleichung (1) 0 ein Winkel zwischen der Richtung von Strom und gesättigter Magnetisierung, der Widerstand, wenn die Richtungen von Strom und gesättigter Magnetisierung einander senk-50 recht schneiden und Qu der Widerstand, wenn sie zueinander parallel sind. In einem ferromagnetischen metallischen Magnetwiderstandselement wird dieser zweite Effekt teilweise praktisch verwendet. Als ferromagnetische Metalle mit dem oben erwähnten Magnetwiderstandseffekt sind bekannt 55 NiCo-Legierungen, NiFe-Legierungen, NiAl-Legierungen, Ni-Mn-Legierungen, NiZn-Legierungen usw.

Wandler, bei denen Halbleiter verwendet wurden, haben Wandler-Charakteristiken, die von der Natur des Halbleitermaterials abhängen. Z.B. wenn das Halbleitermagnetwider-60 standselement durch ein Halbleitermaterial wie GaAs, InSb, usw. gebildet ist, hängen die Anzahl von Trägern und die Leichtigkeit des Übergangs weitgehend von der Temperatur ab. Diese Elemente haben negative Temperatur-Charakteri-stiken und eine breite Streuung von Widerstandswerten in 65 den verschiedenen Elementen, so dass ein externer Kompensationskreis benötigt ist, um die Temperatur und Widerstandsverteilung zu kompensieren. Zudem, weil der Widerstand des Halbleitermagnetwiderstandselements von der

Intensität des magnetischen Feldes annäherungsweise proportional von dessen Quadrat, wenn das Magnetfeld gering ist, abhängt, wird wenigstens 0,1 T Vormagnetisierung benötigt, und auch in einem Gebiet mit hoher Magnetisierung kann keine genügende Linearität des Widerstandes erhalten werden. Damit ist es sehr schwierig, bei einem Magnetfeld mit einem Halbleitermagnetwiderstandselement eine geringe Verschiebung mit genügender Linearität festzustellen.

Demgemäss ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wandler zu schaffen, bei dem Magnetfelder mittels eines Magnetwiderstandselementes, das als Magnetfühler wirkt, zu detektieren. Dabei soll der Wandler nur unwesentlich temperaturabhängig sein und eine Wandler-Charakteristik aufweisen, die geradlinig verläuft. Erfin-dungsgemäss wird dies erreicht durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus eines Wandlers in Verwendung für eine Magnetfeldsonde gemäss der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Prinzips einer ersten Ausführungsform des Wandlers gemäss der vorliegenden Erfindung, unter Verwendung des Magnetwiderstandselementes gemäss Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der am besten geeigneten Bedingungen für ein magnetisches Feld, das auf das Magnetwiderstandselement gemäss der ersten Ausführungsform einwirkt,

Fig. 4 einen schematischen Grundriss zur Darstellung einer Magnetanordnung des Magnetmaterials in der ersten Ausführungsform,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Wandlers nach der Erfindung unter Verwendung eines Magnetwiderstandselements gemäss Fig. 1,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Wandlers nach der vorliegenden Erfindung, bei der ein Magnetwiderstandselement gemäss Fig. 1 verwendet ist,

Fig. 7 ein Vektordiagramm zur Beschreibung des zusammengesetzten Magnetfeldes, das dem Magnetwiderstandselement in der dritten Ausführungsform gegeben ist,

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Ausbildung des Magnetwiderstandselements mit zwei Strompfadpartien, die in den Wandler gemäss der vorliegenden Erfindung eingebaut sind,

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Prinzips einer vierten Ausführungsform des Wandlers gemäss der vorliegenden Erfindung, bei der das Magnetwiderstandselement gemäss Fig. 8 eingebaut ist,

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels des Wandlers gemäss der vorliegenden Erfindung mit eingebautem Magnetwiderstandselement gemäss Fig. 8,

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform des Wandlers nach der Erfindung,

Fig. 12 den Verlauf der Widerstandscharakteristik des Magnetwiderstandselements in der sechsten Ausführungsform,

Fig. 13 eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform des Wandlers nach der Erfindung,

Fig. 14 eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform des Wandlers nach der Erfindung,

Fig. 15 einen schematischen Grundriss zur Darstellung einer Magnetisierungsweise der Magnetanordnung in der achten Ausführungsform,

Fig. 16 ein Schaltungsschema zur Darstellung eines Differ-

rentialverstärkers, der zwischen den Ausgangsanschlüssen der sechsten, siebten und achten Ausführungsform angeschlossen ist,

Fig. 17 ein Schaltungsschemazur Darstellung einer Modi-s fikation der sechsten oder siebten Ausführungsform,

Fig. 18 eine schematische Darstellung der Ausbildung des Magnetwiderstandselements mit Strompfadpartien, die in Form eines Mäandermusters ausgebildet sind und auf dem Wandler nach der Erfindung aufgebracht sind,

io Fig. 19 eine schematische Darstellung des Prinzips einer neunten Ausführungsform des Wandlers nach der Erfindung, bei der ein Magnetwiderstandselement nach Fig. 18 verwendet ist,

Fig. 20 eine schematische Darstellung einer Modifikation is des Magnetwiderstandselements mit einer mäanderförmigen Strompfadpartie, die im Wandler nach der Erfindung verwendbar ist,

Fig. 21 eine schematische Darstellung einer zehnten Ausführungsform des Wandlers nach der Erfindung, die mit 20 einem Magnetwiderstandselement gemäss Fig. 19 versehen ist,

Fig. 22 eine charakteristisches Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen Ausgangsspannung und Verschiebung gemäss der zehnten Ausführungsform,

2s Fig. 23 eine schematische Darstellung eines Magnetwiderstandselements für einen Wandler nach der Erfindung, der mit zwei Strompfadpartien in Mäanderform versehen ist,

Fig. 24 eine schematische Darstellung eines elften Ausführungsbeispiels des Wandlers nach der Erfindung, unter Ver-30 wendung des Magnetwiderstandselements nach Fig. 23, Fig. 25 bis 29 perspektivische Darstellungen von Ausführungsbeispielen nach der elften Ausführungsform,

Fig. 30 eine schematische Darstellung einer Modifikation des Magnetwiderstandselements für einen Wandler nach der 35 Erfindung, ausgerüstet mit zwei Strompfadpartien in Mäanderform,

Fig. 31 eine schematische Darstellung einer zwölften Ausführungsform des Wandlers nach der Erfindung mit einem Magnetwiderstandselement nach Fig. 30,

40 Fig. 32 eine schematische Darstellung einer Modifikation des Magnetwiderstandselements für einen Wandler nach der Erfindung bestehend aus zwei mäanderförmigen Strompfadpartien,

Fig. 33 eine schematische Darstellung einer dreizehnten 45 Ausführungsform des Wandlers nach der Erfindung mit einem Magnetwiderstandselement nach Fig. 32,

Fig. 34 ein Diagramm zur schematischen Darstellung des Signalmagnetfelds in der dreizehnten Ausführungsform, Fig. 35 einen Aufriss einer gegenständlichen Ausführungsso form eines Signalmagnetmaterials für die dreizehnte Ausführungsform,

Fig. 36 eine schematische Darstellung eines Magnetwiderstandselements zur Verwendung in einem Wandler nach der Erfindung, der mit vier Strompfadpartien in Mäanderform 55 versehen ist,

Fig. 37 eine schematische Darstellung einer anderen Modifikation des Magnetwiderstandselements für einen Wandler nach der Erfindung mit Strompfadpartien in Mäanderform, und

60 Fig. 38 eine schematische Darstellung einer vierzehnten Ausführungsform des Wandlers nach der Erfindung, bei der ein Magnetwiderstandselement nach Fig. 37 benützt ist.

Der Wandler nach der Erfindung umfasst ein Magnetes widerstandselement in Form von Strompfadpartien aus ferromagnetischem Material, eine Stromquelle zur Abgabe eines Vormagnetisierungsstroms an die Strompfadpartien und einen Magneten zur Erzeugung magnetischer Felder mit

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unterschiedlichen Richtungen bezüglich wenigstens zweier Regionen des Magnetwiderstandselementes. Durch das Ausdehnungsverhältnis dieser Magnetfühlerregionen wird bewirkt, dass jedes magnetische Feld entsprechend der relativen Verscheibung zwischen dem Magnetwiderstandselement und dem Magnet entspricht.

Für das Magnetwiderstandselement ist ein Element 1 verwendet, das als Magnetfühlerregion mit einer Strompfadpartie 2 in Form eines langen, flachen Streifens aus ferromagnetischem Material gebildet ist, wie in Fig. 1 gezeigt. Als fer-romagnetisches Material zur Bildung der Strompfadpartie 2 wird ein ferromagnetischer Metallfilm verwendet, der den ferromagnetischen Magnetwiderstandseffekt aufweist, wie die vordem genannte NiCo-Legierung, NiFe-Legierung, NiAl-Legierung, NiMn-Legierung oder NiZn-Legierung. Das Magnetwiderstandselement 1 wird mit einem magnetischen Feld H beaufschlagt, dessen Richtung einen Winkel 0 gegenüber dem Vormagnetisierungsstrom I durch die Strompfadpartie aus den Stromquellenanschlüssen 3a, 3b beaufschlagt. Dann zeigt die Strompfadpartie 2 die Widerstandseigenschaften, die durch die vorgenannte Voigt-Thomson-Gleichung (1) entsprechend dem zweiten der genannten ferromagnetischen Magnetwiderstandseffekte dargestellt sind.

In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind gleiche Elemente mit gleichen Referenzzeichen bezeichnet. Fig. 2 zeigt das Prinzip einer ersten Ausführungsform eines Wandlers nach der vorliegenden Erfindung, bei der die Stromanschlüsse 3a, 3b des Magnetwiderstandselements 1 an den in Längsrichtung voneinander entfernten Enden einer flachen, streifenförmigen Strompfadpartie 2 aus anisotropischem, ferromagnetischem Material mit ferromagnetischer Magnetwiderstandswirkung der genannten Legierungen besteht. Zwischen den genannten Stromanschlüssen 3a, 3b ist eine Konstantstromquelle 5 angeschlossen, die einen konstanten Strom I zur Vormagnetisierung über Strompfadpartie 2 leitet. Überdies ist einer der beiden Stromanschlüsse 3a, 3b (in diesem Beispiel der Anschluss 3b) geerdet.

Das Magnetwiderstandselement 1 liegt in einem Magnetfeld mit genügend grosser Intensität, um das ferromagne-tische Material zu sättigen, das die Strompfadpartie 2 bildet, und ist einer Magnetanordnung 4 ausgesetzt, die ein erstes Magnetfeld Hi und ein zweites Magnetfeld H2 erzeugt, wobei die Magnetfelder unterschiedliche Richtung aufweisen und beidseits einer Trennlinie lo liegen, die etwa senkrecht zur längsgerichteten Strompfadpartie 2 verläuft. Die Region Ai des ersten Magnetfeldes Hi ist durch eine unterbrochene Linie dargestellt und die Region Ai des zweiten Magnetfelds H2 durch strichpunktierte Linien in Fig. 2.

Das Magnetwiderstandselement 1 und die Magnetanordnung 4 sind relativ zueinander in Längsrichtung verschiebbar angeordnet (Richtung der Pfeile X, X) der Strompfadpartie 2 und die Lage der Trennlinie lo, die die Strompfadpartie 2 überquert, wird durch die Bewegung der Magnetanordnung 4 bewegt.

Allgemein gesehen hat ferromagnetisches Material eine ferromagnetische Magnetwiderstandswirkung, bei der der maximale Widerstands wert g x erzielt wird, wenn die Richtung des Stromes und der Magnetisierung parallel zueinander sind und der minimale Widerstandswert Qu wird erhalten, wenn die genannten Richtungen einander senkrecht schneiden. Der Widerstandswert g(0) pro Längeneinheit wird als Funktion des Winkels 0 zwischen den Richtungen von Strom und Magnetisierung in der vorgenannten Gleichung dargestellt.

In der Ausführungsform, bei der das ferromagnetische Material auf dem Magnetwiderstandselement 1 die Strompfadpartie 2 bildet, ergibt sich der Widerstandswert £1 pro Längeneinheit gemäss der folgenden Gleichung:

Pl — f*x. -sin^ej + p„ -cos^ö-^ (2)

wobei das erste magnetische Feld Hi eine Richtung aufweist, die einen Winkel 0i mit der Richtung des Vormagnetisierungsstromes I bildet, der der Strompfadpartie 2 zugeführt ist und gleicherart ergibt sich ein Widerstandswert g2 pro Längeneinheit durch die folgende Gleichung:

/°2 = A--sin202 + /°„'COs2e2 (3)

wobei das zweite magnetische Feld H2 einen Winkel ©2 aufweist.

Indem ein konstanter Vormagnetisierungsstrom I aus einer Konstantstromquelle 5 an die Strompfadpartie 2 auf dem Magnetwiderstandselement 1 geführt wird, wird eine Ausgangsspannung Vxi gemäss der nachfolgenden Gleichung über die Anschlüsse 3a, 3b an den beiden Enden der Strompfadpartie 2 erhalten:

vxl= i- Uxx -/»! + (L - Axj.)-

*= i- (a - lJ-ft-Axi + . (4)

dabei stellt i den Wert des genannten Vormagnetisierungsstromes I, L die gesamte Länge der Strompfadpartie 2, A xi die Länge der Strompfadpartie 2 im zweiten Magnetfeld H2 und a eine Konstante dar, gemäss der folgenden Gleichung:

Diese Konstante a kann andere Werte als 1 annehmen, entsprechend der Veränderung der Richtung von jedem magnetischen Feld Hi oder H2 mit Bezug auf die Richtung des Stromes I und nimmt einen Maximalwert an, wenn eines der magnetischen Felder Hi, H2 die Richtung des Stromes I orthogonal schneidet und die andere parallel dazu liegt.

Somit ist in dieser Ausführungsform, z.B. wie Fig. 3 darstellt, die Empfindlichkeit der Detektion der relativen Verschiebung zwischen der Magnetanordnung 4 und dem Magnetwiderstandselement 1 maximiert, wenn die genannte Strompfadpartie 2 durch das erste Magnetfeld Hi magnetisch gesättigt ist und eine Richtung aufweist, die orthogonal zu der des Stromes I in der Strompfadpartie 2 liegt und das zweite Magnetfeld H2 parallel zur Richtung des Stromes I liegt.

Wie aus der vorgenannten Gleichung (4) hervorgeht, ist die Ausgangsspannung Vxi über den Anschlüssen 3a, 3b in dieser Ausführungsform proportional zur Länge A xi und kann von der entsprechenden Lage der Trennlinie lo, die die Strompfadpartie 2 auf dem Magnetwiderstandselement 1 zwischen dem ersten und dem zweiten magnetischen Feld Hi und H2 überquert, erhalten werden.

Eine Ausführungsform einer Magnetanordnung 4 gemäss Fig. 4 wird zur Erzeugung der entsprechenden magnetischen Felder Hi, H2 in der ersten Ausführungsform verwendet. Nämlich, in Fig. 4 bedeutet N1 eine Magnetzone mit dem Pol N zur Erzeugung des ersten magnetischen Feldes Hi, Si bedeutet in gleicher Weise eine Magnetzone mit dem Pol S, N2 eine Magnetzone mit dem Pol N zur Erzeugung des genannten zweiten Magnetfeldes H2 und S2 eine gleicherweise magnetisierte Zone mit Pol S. Die genannten magnetisierten Zonen Ni, Si sind parallel zueinander angeordnet und wechseln sich in einem Abstand P ab. In gleicher Weise sind die entsprechend magnetisierten Zonen N2, S2 parallel zueinander angeordnet und wechseln ebenfalls ab. Die genannten magnetisierten Zonen Ni, Si und die magnetisierten Zonen

4

5

10

is

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5

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N2, S2 treffe auf die Trennlinie lo an den entsprechenden Längsenden unter unterschiedlichen Winkeln ©1 und ©2 auf. Eine derartige Magnetanordnung 4 erzeugt das erste Magnetfeld Hi mit einer Richtung, die orthogonal zu den magnetisierten Zonen Ni, Si steht, während das zweite magnetische Feld H2 eine Richtung aufweist, die orthogonal zu den genannten Magnetzonen N2, S2 steht. Indem das Ausmass der gegenseitigen Wirkung von jedem Magnetfeld in der Nachbarschaft der Trennlinie lo durch Verringerung der Abstände Pzwischen den Magnetisierungszonen Ni, Si und N2, S2 eingeengt wird, kann die Trennlinie klar zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetfeld Hi und H2 angegeben werden.

Anstelle der Aufteilung des Gebiets Ai des ersten Magnetfeldes Hi und des Gebiets A2 des zweiten Magnetfeldes H2 im ersten Ausführungsbeispiel mittels der klaren Trennlinie lo kann ein Gebiet mit einem magnetischen Feld vorgesehen sein, das eine andere Richtung aufweist gegenüber den beiden magnetischen Feldern Hi, H2 und auch eine bestimmte Breite aufweist.

Nämlich im zweiten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 ist

Pt ~ x2 "( PjL-sin20a ■ + Y2 " ( Px ' sin20b die Magnetanordnung 14 in ein erstes Gebiet Aa, und das zweite Gebiet Ab ist durch ein drittes Gebiet Ac mit vorbestimmter Breite So unterteilt, welches dritte Gebiet die Magnetfühlerregion auf dem Magnetwiderstandselement 1, s in der die Richtung der relativen Verschiebung zum Magnetwiderstandselement 1 kreuzt und erzeugt magnetische Felder Ha, Hb, Hc mit entsprechend unterschiedlichen Richtungen. Das Magnetwiderstandselement 1, auf dem sich die Strompfadpartie 2 mit einer Gesamtlänge L, aus ferromagneti-1» schem Material befindet und die die Magnetfühlerregion bildet, weist eine Länge X2 im Gebiet Ma des ersten magnetischen Feldes Ha auf, das einen Winkel ©a mit dem Strom I in der Strompfadpartie 2 einschliesst, und die Länge y2 im Gebiet Mb des zweiten Magnetfeldes Hb schliesst den Winkel is ©b ein, und die Länge So im Gebiet Mc des dritten Magnetfeldes Hc schliesst den Winkel ©c ein, wobei ©a < ©c < ©b ist. In einer derartigen Anordnung gemäss der zweiten Ausführungsform folgt der Gesamtwiderstand gt zwischen den beiden Anschlüssen 3 a, 3b der Strompfadpartie 2 auf dem 20 Magnetwiderstandselement der nachstehenden Gleichung:

r Pll -cos2©a)

h Pu -cos2©b)

+ f S°f6h ( i°j.-sin20c + Pu -cos2ec)dec -ds 0 J ©a

(6)

wobei X2 = L - So - y2 ist.

mit der Annahme:

02 = 0°, eb = und 0°«; 0c <f (7)

in Gleichung 6, ergibt

Aus pt = x2- p„ + y2-Px +f °. f? <.PX -sin ©c + /Vcos2öc)

J o */o d©c" ds

*2" Po "** (£*—X2~S0) • Px +

ir c n ,0c sin2©<~ ,2 so* Px • l~2

TT

. o - /> . r ©C , sin2©c, 2

o + s° + -T— lo

= x2- lP/s~Px) + (I- - So). Px +

»o

C PJL + A )

(8)

ergibt sich, dass wenn die Region Ac mit einer bestimmten in den Gebieten Aa, Ab der entsprechenden Magnetfelder Ha, Breite So des dritten Magnetfeldes Hc auf der Trennpartie zwi- 60 Hb liegen.

sehen den entsprechenden Regionen Aa, Ab der Magnetfelder Auch in einer derartigen Ausbildung des zweiten Ausfüh-Ha, Hb, in denen die Strompfadpartie 2 das Magnetwider- rungsbeispiels kann die Ausgangsspannung Vx2, die linear standselementes liegen, angeordnet ist und verschiedene mit der relativen Verschiebung zwischen der Magnetanord-

Richtungen aufweist, so ändert der Gesamtwiderstands wert nung 14 und dem Magnetwiderstandselement 12 variiert, gt linear mit der Längenänderung x2, das entspricht der rela- 65 zwischen den Anschlüssen 3a, 3b abgenommen werden, tiven Verschiebung zwischen der Magnetanordnung 14 und Als nächstes zeigt Fig. 6 das Prinzip einer dritten Ausfüh-der Strompfadpartie 2, wenn die genannte Breite So konstant rungsform des Wandlers nach der vorliegenden Erfindung, ist. Beide Endpartien der Strompfadpartie 2 müssen jedoch bei der ein Magnetwiderstandselement 1 verwendet ist, das

Ps = Pl. *sin20s + pt/ -cos2©s (10)

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mit Stromanschlussklemmen 3a, 3b an beiden in Längsrich- tigen Ausbildung der Anordnung ist der Widerstandswert qb tung voneinander entfernten Enden einer flachen, streifen- pro Längeneinheit der Strompfadpartie 2 durch das Vorförmigen Strompfadpartie 2 aus anisotropischem ferromagn - magnetfeld Hb mit einem Winkel 0b entsprechend der etischem Material versehen ist, welches magnetische Mate- folgenden Gleichung gegeben.

rial ferromagnetische Widerstandseffekte, wie NiCo-Legie- s rung, NiFe-Legierung, Ni AI-Legierung, NiMn-Legierung = PX' sin20ß + fr, - cos2©b (9) oder NiZn-Legierung, aufweist. Eine Konstantstromquelle 5 ist an die beiden Anschlüsse 3 a, 3b angeschlossen und ein konstanter Strom I fliesst durch den Pfad, um eine Vorma- und der Widerstandswert gs pro Längeneinheit der Strom-

gnetisierung zu bewirken. Überdies ist eine der genannten 10 pfadpartie 2 ist in ähnlicher Weise durch das Signalmagnet-

Stromanschlussklemmen 3a, 3b (hier der Anschluss 3b) feld Hs mit einem Winkel 0s entsprechend der folgenden geerdet. Gleichung gegeben.

Das genannte Magnetwiderstandselement 1 ist der vorma-gnetisierende Magnetanordnung 24b ausgesetzt, um in der ersten Region Ab ein Vormagnetfeld Hb zu erzeugen, mit 15 genügender Intensität, um das ferromagnetische Material, ... „

das die Strompfadpartie 2 bildet zu sättigen, und ebenso die Angenommen > die Gesamtlange der Strompfadpartie 2 auf

Signalmagnetanordnung 24s, die ein Signalmagnetfeld Hs in ^em Magnetwiderstandselement sei L und die Länge der der zweiten Region As erzeugt. Strompfadpartie 2, die sich im Signalmagnetfeld Hs befindet,

20 sei A3, ergibt sich der Widerstandswert r(0) durch die nach-

Zudem sind die Signalmagnetanordnung 24s und das stehende Gleichung 11, die vom resultierenden Magnetfeld-

Magnetwiderstandselement 1 derart angeordnet, dass sie faktor HB + Hs des Signalmagnetfeldes Hs und des Vor relativ zueinander bewegt werden können. In einer derar- magnetfeldes Hb abhängt:

P(&o) = AX3 • (/Oj_-sin^o + P„ - cos20o) (11)

Zudem ist der Winkel 0O in der obigen Gleichung 11 durch gnetfeld Hb und das Signalmagnetfeld Hs in die Gaussebene die Winkel ©b, ©s zwischen den entsprechenden Richtungen 30 gelegt, so ist die Grösse des resultierenden Magnetfeldes Ho des Vormagnetfeldes Hb und dem Signalmagnetfeld Hs und des Vormagnetfeldes Hb und des Signalmagnetfeldes Hs der Richtung des Vormagnetstromes I in der Strompfad- durch die folgende Gleichung gegeben.

partie 2 bestimmt, wie Fig. 7 zeigt. Nämlich, wird das Vorma-

. , y 5 0- (12)

|z + ßj rr-j/fx +a)2 + (y + b) 2

Auch ist die Neigung @0 durch die folgende Gleichung bestimmt.

0O = Arg (z + ß) = tan"1 ^ ^

mit den Ausdrücken (13)

z = x + iy x = Hg-sinGß* y = Hg-cos6B

ß — a + ib a = Hs-sin9s, b = IIs*cos9s

Entsprechend, unter der Annahme, dass der Strom I aus ss sich eine Ausgangsspannung Vc3 nach der folgenden Glei-der Konstantstromquelle 5 an die Anschlüsse 3a, 3b des chung.

genannten Magnetwiderstandselements 1 i beträgt, ergibt

Vxa = i - (L - AX3) - ( /\-sin20B + P» 'cos2Öß)

+ i-Ax3*( /^-sin2e0 + Pt/~cos20o) ' (14)

= i • L* ( /^jjsxn2©^ + -cos2©b)

+ i*ÄX3* ^ Py ~ (sin20o — sin2©ß) + ptf ' (cos2ö0-cos2©b) }

Wie sich aus Gleichung 13 ergibt, wird die Ausgangsspannung Vx3 erhalten, die proportional zur Länge ÄX3 der Strompfadpartie 2 ist, die sich im Signalmagnetfeld Hi befindet, wenn die Richtungen des Vormagnetfeldes Hb und des Signalmagnetfeldes Hs konstant sind.

Zudem zeigt sich aus dem oben genannten Ausführungsbeispiel, dass wenn die Richtung des Vormagnetfeldes Hb parallel und die Richtung des Signalmagnetfeldes Hs senkrecht zur Richtung des Stromes I in der Strompfadpartie 2 ist, wird die Empfindlichkeit zur Detektion einer relativen Ände-

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rung in der Magnetanordnung 24s für das Signal und das Magnetwiderstandselement unter idealen Bedingungen von Hs, Hb maximiert. Unter derart idealen Bedingungen ergibt sich die Ausgangsspannung Vx3 gemäss der nachfolgenden 5 Gleichung durch Einsetzen für

% "= ». 6o ' jr io in die Gleichung (14).

Vx 4= i • (L - Ax3) - pt/ + i - Ax3 -

= i- L - ßt + i- Ax3 -(/*„- p_l)

(15)

Der Wandler, der im Prinzip den Aufbau eines der beschriebenen 3 Ausführungsbeispiele nach Fig. 8 aufweist, besitzt 2 Strompfadpartien 2A, 2B und ergibt ein Potentiometer auf dem Magnetwiderstandselement 11 mit dem Mit-telabgriffanschluss 3c.

Fig. 9 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel unter Verwendung des Potentiometers auf der Basis der genannten ersten und zweiten Ausführungsformen mit dem Magnetwiderstandselement 11, das eine erste und eine zweite Strompfadpartie 2A, 2B aus seriell verbundenen flachen streifenförmigen, ferromagnetischen Materialien aufweist, wobei der Mittelpunkt der Verbindung mit dem Ausgangsanschluss 3c verbunden ist und beide Enden mit Stromanschlüssen 3a, 3b verbunden sind. In diesem Magnetwiderstandselement 11 wird nach Verbinden der Anschlüsse 3a, 3b mit einer Kon-stantspannungsquelle 15 ein erstes Magnetfeld Hi erzeugt, das eine Richtung aufweist, die orthogonal zur Längsrichtung der entsprechenden Strompfadpartie 2A, 2B in der ersten Region Ai, zwischen der die erste Strompfadpartie 2A kreuzenden Trennlinie k und der zweiten, die zweite Strompfadpartie 2B kreuzenden Trennlinie lb erzeugt und eine Magnetanordnung 34 zur Erzeugung des zweiten und dritten Magnetfeldes H2, H3 mit Richtungen parallel zu den entsprechenden Strompfadpartien 2A, 2B in der zweiten und dritten Region A2, A3 getrennt voneinander durch die entsprechende Trennlinie la, lb kann sich in Richtung der Pfeile X-X verschieben.

In einem derartigen Aufbau der vierten Ausführungsform zeigen die erste und die zweite Strompfadpartie 2A, 2B, die sich in den zwei Magnetfeldern Hi, H2, H3, erzeugt durch die Magnetanordnung 34, befinden, Änderungscharakteristika von differentieller Form, derart, dass der eine Widerstandswert Oa sich vergrössert, während der andere gb sich verkleinert, wenn die Trennlinien la, lb der entsprechenden Magnet-20 felder Hi, H?., H3 sich in Längsrichtung bewegen, und der Gesamtwiderstand (ga + gb) zwischen den Anschlüssen 3a, 3b verändert sich nicht, so dass ein konstanter Strom I mit einem Strom wert i gemäss der folgenden Gleichung aus der Kon-stantspannungsquelle 15 geliefert wird.

25

x =

Vin

Pa. +P b

(16)

30

wobei Vin die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen 3a, 3b des Magnetwiderstandselements 1 bedeutet, ga den Widerstandswert der ersten Strompfadpartie 2A und gb den Widerstandswert der zweiten Strompfadpartie 2B bedeuten. 35 Die entsprechenden Werte ga, gb können aus der gennanten Voigt-Thomson-Gleichung entnommen werden.

Unter der Annahme, dass die gesamte Länge der ersten Strompfadpartie 2A Li beträgt und die gesamte Länge der zweiten Strompfadpartie 2B L2, dann ist der Abstand zwi-40 sehen der ersten und der zweiten Strompfadpartie 2A, 2B, L3 und die gesamte Länge der Region Ai des ersten Magnetfeldes Hi ist Lo während die Länge der ersten Strompfadpartie 2A, die sich in diesem ersten Magnetfeld Hi befindet Axa beträgt und die Länge der zweiten Strompfadpartie 2B, die 45 sich im ersten Magnetfeld Hi befindet Axb, dann kann der entsprechende Widerstand ga, gb den folgenden Gleichungen entnommen werden:

Pa. - (Li - Axa ) - ( /°j_-sin2e2 + P// -cos282) + Axa - ( Px "sin2©! + P/t - cos2©i)

pfo — ( I>2 - Axg )"( /j_-sin2©3 + pji cos2©3) +Axjj * ( yO^-sin2©! + Pn ' cos2©^)

(17)

(18)

Der Gesamtwiderstand (ga + gb) zwischen den Anschlüssen 3a, 3b des Magnetwiderstandselements 11 wird durch die nachfolgende Gleichung bestimmt:

Pa +ph ~ (1*1 ~ AxÄ) * ( /°JL * sin2©2 -f- ptf ' cos2©2) +Axa- ( px ' sin2©i + ?" ' cos2©!)

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8

+ {I>2 - Axq) - ( Px-sin203 + P,/ • cos203)

+AxB • (/i.-sin2©! + /?„ " cos2©!)

= lj • ( pl •sin202 + p,, - cos202) + l2- .

( Px *sin2©3 + A/ " • cos2©3)

-Axa» ( -sin202 + p,f' cos2©2) +Axjj*

(/^X *sin203 + /5/,*cos203)

+ (Axa + Axjj) - { /'jl'sin2©! + po' cos201)

(19 )

Indem ©i = 90 °, 02 = 0 ° und Lo - Ls = Axa + axb in dieser zwar unabhängig von der relativen Verschiebung zwischen Ausführungsform sind, beträgt der Gesamtwiderstand (ga + der Magnetanordnung 34 und dem Magnetwiderstandsele-gb) gemäss der Gleichung ( 19) einen konstanten Wert und ment 11 gemäss der nachfolgenden Gleichung.

Pa. + Pb - (Li + L2) • ( Px - sin2©2 + - cos202)

- (L0 - l3) • ( /3j_ ♦ siri202 + pt/ ' cos2©2) + (L0 - L3)-(/3JL- sirx20i + /?,,- cos202)

= (Li + L2) - (fr, -(L0 ~ L3) - (/J, - px ) = (Li+L2+L3-L0) 'Pu+{h0 - ^3) ' Px

(20)

Wird weiter angenommen, dass jede Länge Li = L2 = Lo und Axa + Axb = Lo - Ls = La beträgt, ergibt sich die Ausgangsspannung Vx4 gemäss der nachfolgenden Gleichung.

Vx4 = * Vin pa. +pb

^2 ' P«

(2- Lo -L4) * Pf A l4 "Pl. « P/r" P±)

Vin

Axß - Vin

(2LQ - L4) • Pf, +L4- PX (21)

Der erste Ausdruck in der rechten Seite der Gleichung (21 ) ment 11, bei dem die entsprechenden Anschlüsse 3a, 3b mit bedeutet eine konstante Spannung und der zweite Wert ss einer Konstantspannungsquelle 15 verbunden sind, befinden.

bedeutet eine mit der relativen Veschiebung zwischen der sich gegensätzlich angeordnete Signalmagnetanordnungen

Magnetanordnung 34 und dem Magnetwiderstandselement 24s zur Erzeugung des Signalmagnetfeldes As mit einer Längs-

11 sich verändernde Spannung. richtung orthogonal zu den entsprechenden Strompfadpar-

Auch im fünften Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 10 ist ein tien 2 A, 2B im Gebiet As, das Teile der ersten und der zweiten

Potentiometer verwendet, das gemäss dem dritten Ausfüh- 60 Strompfadpartie 2A, 2B überdeckt, und eine Magnetanord-

rungsbeispiel ausgeführt ist und das Magnetwiderstandsele- nung 24b zur Erzeugung eines Vormagnetfeldes Hb mit einer ment 11 ist mit einer ersten Strompfadpartie 2 A und einer Richtung parallel zu den entsprechenden Strompfadpartien zweiten Strompfadpartie 2B versehen, die je aus einem 2A, 2B im Gebiet Ab, das die gesamten Strompfadpartien 2A,

flachen streifenförmigen, ferromagnetischen Material 2B überdeckt, vorhanden ist.

bestehen und in Reihe geschaltet sind, wobei im Mittelpunkt <55 Überdies sind die Signalmagnetanordnung 24» und das der Verbindung eine Verbindung zum Anschluss 3c vor- Magnetwiderstandselement 11 derart angeordnet, dass sie handen ist und beide Enden mit Stromanschlüssen 3a, 3b ver- relativ zueinander beweglich sind.

bunden sind. In diesem genannten Magnetwiderstandsele- Bei einer derartigen Ausführungsform zeigen die erste und

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die zweite Strompfadpartien 2A, 2B in gleicher Weise wie das vierte Ausführungsbeispiel eine différentielle Änderungscharakteristik, so dass der eine Widerstandswert ga zunimmt, während der andere Widerstandswert gb abnimmt, wenn die Signalmagnetanordnung 24s in Längsrichtung bewegt wird. Somit ändert sich der Gesamtwiderstand (ga + gb) zwischen den Anschlüssen 3a, 3b nicht, so dass ein konstanter Strom i gemäss der Gleichung (16) aus der Konstantspannungsquelle 15 geliefert wird.

Wenn angenommen wird, dass Li die gesamte Länge der ersten Strompfadpartie 2A, L2 die gesamte Länge der zweiten Strompfadpartie 2B, L3 der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Strompfadpartie 2A, 2B und Lo die gesamte Länge der Region As des Signalmagnetfeldes Hs und Axa die

5 Länge der ersten Strompfadpartie 2A in diesem Gebiet As des Signalmagnetfeldes Hs und Axb die gesamte Länge der zweiten Strompfadpartie 2B in der Region As betragen, werden die Widerstandswerte ga, gb aus den folgenden Gleichungen erhalten:

10

yoa = ( ljl - Axa ) - ( f>^-sxn29B + P 1/ ' cos20b) + AxA - (^-sin20o + p,/' cos20o) (22)

Pb = C L2

.+Axb -

- Axb ) ' l Pl° sin20B + />„ * cos20b) ( fcsin20o + pt/' COS^-Oq") (23)

Der Winkel 0o in den beiden Gleichungen (22) und (23)

findet sich zwischen dem resultierenden Magnetfeld von Signal und Vormagnetfeld Hs, Hb und der Stromrichtung I aus der genannten Gleichung (13). Die Gleichung (22) für den Widerstandswert ga der ersten Strompfadpartie 2A ist 30 gleich wie die Gleichung (17) wenn dort ©2 = ©b, ©i = @0 gesetzt werden und die Gleichung (23), die den Widerstandswert gb der zweiten Strompfadpartie 2b liegt, ist identisch mit der Gleichung 18, wenn dort ©3 = ©b, und @1 = ©o gesetzt werden. Somit ist auch im fünften Ausführungsbeispiel der 35 Gesamtwiderstand (ga + gb) zwischen den Anschlüssen 3a, 3b des Magnetwiderstandselementes ein konstanter Wert und zwar unabhängig von der relativen Verschiebung der Signalmagnetanordnung 24s, wenn die entsprechenden Richtungen des Vormagnetfeldes Hb und des Signalmagnetfeldes Hs kon- 40 stant sind. Gleicherweise wie im vierten Beispiel kann am Ausgangsanschluss 3c eine Ausgangsspannung Vxs, die proportional zur relativen Verschiebung zwischen dem Magnetwiderstandselement und der Signalmagnetanordnung 24s ist, abgenommen werden. 45

Wie in den vierten und fünften Ausführungsbeispielen gezeigt wurde, wird der Wandler durch eine konstante Spannung betrieben, während die Empfindlichkeit der Detektion durch Bildung eines Potentiometers auf dem Magnetwiderstandselement verbessert wird. so

Ebenfalls kann das Potentiometer in der vierten oder fünften Ausführungsform als Brücke aus einem Paar derartiger Potentiometer gebildet werden.

Insbesondere zeigt Fig. 11 in einer sechsten Ausführungsform einen solchen Brückenkreis auf der Basis des vierten ss Ausführungsbeispiels, wobei das Magnetwiderstandselement 21 mit einer ersten und einer zweiten Strompfadpartie 2Ai, 2Bi in Serie und einer parallel dazu geschalteten Anordnung von Strompfadpartien 2Ai, 2B2 gebildet wird, von denen jede Parallelschaltung ein Potentiometer bildet. Am einen Ende 6« der ersten Strompfadpartie 2Ai befindet sich der positive Stromanschluss 3al und am Ende der zweiten Strompfadpartie 2Bi der negative Stromanschluss 3b 1. In den Mittelpunkten der Verbindungen zwischen den entsprechenden andern Enden der Strompfadpartien 2Ai, 2Bi befindet sich 65 ein erster Ausgangsanschluss 3Ci. Ebenso ist am einen Ende der dritten Strompfadpartie 2A2 ein negativer Stromanschluss 3b2 und am einen Ende der vierten Strompfadpartie

2B2 der positive Stromanschluss 3a2 vorgesehen. Überdies ist am Mittelpunkt der Verbindung zwischen den entsprechenden andern Enden der Strompfadpartien 2A2,2B2 ein zweiter Ausgangsanschluss 3C2 vorhanden. Die Magnetanordnung 34, welche die drei Magnetfelder Hi, H2, H3 mit Trennlinien la, lb erzeugt, überquert die Strompfadpartien 2Ai, 2A2 und die erste und zweite Strompfadpartie 2Bi, 2B2 ergibt unterschiedliche Richtungen, die gegensätzlich und relativ zum Magnetwiderstandselement 21 in Richtung des Pfeiles X-X verschiebbar angeordnet ist.

Wenn in einem derartigen sechsten Ausführungsbeispiel die Trennlinien la, lb die entsprechenden Strompfadpartien 2Ai, 2A2,2Bi, 2B2 des Magnetwiderstandselements 21 in entsprechenden Magnetfeldern Hi, H2, H3, die durch die Magnetanordnung 34 erzeugt werden, kreuzen und wenn die genannten Strompfadpartien 2A2,2Bi, 2B2 des Magnetwiderstandselements 21 durch eine relative Bewegung des Magnetmaterials 34 und des Magnetwiderstandselements 21 verschoben wird, werden das erste Potentiometer, das durch die erste Strompfadpartie 2Ai und die zweite Strompfadpartie 2Bi und das zweite Potentiometer, gebildet durch die dritte Strompfadpartie 2Pa und die vierte Strompfadpartie 2B2, unterschiedlich in Abhängigkeit der Verschiebung der genannten Anordnungen betätigt, um eine Ausgansspannung Vx6 entsprechend der Verschiebung zwischen dem ersten Ausgangsanschluss 3Ci und dem zweiten Ausgangsanschluss 3C2 zu bilden. Wenn in diesem Ausführungsbeispiel L die gesamte Länge der Strompfadpartien 2Ai, 2A2,2Bi, 2B2 des Reluktanzelementes 21 und gai, ga2, gbi, gb2 alles gleiche Widerstände sind, werden im genannten Magnetwiderstandselement 21 das erste und das zweite Potentiometer in der Weise betätigt, dass lineare Widerstandscharakteristiken entsprechend der relativen Verschiebung zwischen der Magnetanordnung 34 gemäss Fig. 12 erzeugt werden. Wenn zudem noch angenommen ist, dass Axa, Aya die entsprechenden Längen der ersten und dritten Strompfadpartien 2Ai, 2Ai des genannten Magnetwiderstandselement 21 im Gebiet A2 des zweiten Magnetfeldes H2 und Axb, Ayb entsprechend die Längen der zweiten und vierten Strompfadpartien 2Bi, 2B2 im Gebiet Ai des ersten Magnetfeldes Hi ist, rechnet sich der Gesamtwiderstand gx, gy von jedem Potentiometer aus den folgenden Gleichungen.

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10

/>x f= /°al + /°bl = ( P„~ P£ • tAxt, - Axa) + L- ( P„ + fO

(24)

^ = /*a2 +/Ob2 = ( fti-pà ' (Äyb - Aya) + L'(/>/,+ fr.)

mit der Annahme

Axb ~ Axa = Ayb - Aya = d ergibt sich

Px = /°y = ( Pu ~ *d + ( P//+ Px)mJ*

(25)

wobei Axb-Àxa = Ayb-Àya = d und 20

ex = ey=(ei1-e_L)-d+ (en+eJ-L

erhalten wird, um die Speisung mit konstanter Spannung zu erlauben. 25

Auch im siebten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 13 wird das Magnetwiderstandselement 21 verwendet, wobei die erste und zweite Strompfadpartie 2Ai, 2Bi, die parallel zu der dritten und vierten Strompfadpartie 2A2,2B2 geschaltet sind und das zweite Potentiometer bilden. Am einen Ende der 30 ersten Strompfadpartie 2Ai befindet sich der Anschluss 3ai für positive Spannung und am andern Ende der zweiten Strompfadpartie 2Bi der Anschluss 3b 1 für negative Spannung. Zudem ist am Mittelpunkt der Verbindung zwischen den beiden andern Enden der Strompfadpartien 2Ai, 2Bi ein 35 erster Ausgangsanschluss 3cl vorhanden und ebenfalls an den andern Enden der dritten Strompfadpartie 2Ai ist ein Anschluss 3b2 für die negative Spannung und an einem Ende der vierten Strompfadpartie 2B2 ist ein Anschluss 3a2 für positive Spannung vorhanden. Zudem ist am Mittelpunkt der 40 Verbindung zwischen den beiden andern Enden der Strompfadpartien 2A2,2B2 ein zweiter Ausgangsanschluss 3c2 vorhanden. Die Signalmagnetanordnung 24s gibt ein Signalmagnetfeld Hs zur Teilregion As, die die Strompfadpartien überdeckt und dem Magnetwiderstandselement 21 gegenüber- 45 steht, derart, dass es relativ dazu in Richtung des Pfeils X-X verschieblich ist. Eine Region Ab, die alle Strompfadpartien 2Ai, 2A2,2Bi, 2B2 überdeckt, erhält ein Vormagnetfeld Hb von der Magnetanordnung 24B.

Bei einer derartigen Anordnung wird mit dem Signalma- 50 gnetfeld Hs, das durch die Signalmagnetanordnung 24s erzeugt wird und die entsprechenden Strompfadpartien des Magnetwiderstandselements 21 überdeckt, durch Relativbewegung zwischen dem Signalmagnetmaterial 24s und dem Magnetwiderstandselement 21, das erste Potentiometer ss gebildet, durch die erste Strompfadpartie 2Ai und diezweite solche 2Bi das zweite Potentiometer gebildet bei der dritten und der vierten Strompfadpartie 2A2,2B2 und unterschiedlich in Abhängigkeit von dieser Verschiebung betätigt und eine Ausgangsspannung V*7 entsprechend der genannten Ver- 6" Schiebung an den beiden Ausgangsanschlüssen 3ci und 3c2 gebildet.

Der Fall eines Brückenkreises, gebildet aus dem Potentiometer gemäss dem Prinzip der ersten Ausführungsform wird anhand des achten Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 14 «s besprochen. D.h., in diesem achten Ausführungsbeispiel ist das Magnetwiderstandselement 31 benützt, bei dem die erste und die zweite Strompfadpartie 2Ai, 2Bi eines ersten Astes in

Serie geschaltet ist und liegt parallel zu einem andern Ast in Form einer Serieschaltung einer dritten und einer vierten Strompfadpartie 2A2,2B2, von denen jeder Ast eines der beiden Potentiometer gemäss Fig. 14 diarstellt. Am einen Ende der ersten Strompfadpartie 2Ai befindet sich ein Anschluss 3ai für den positiven Anschluss und an einem Ende der zweiten Strompfadpartie 2Bi befindet sich ein Anschluss 3bi für die negative Spannung. Zudem ist im Mittelpunkt der Verbindung zwischen den beiden andern Enden der Strompfadpartien 2Ai, 2Bi der erste Ausgangsanschluss 3ci vorhanden. Ebenso befindet sich am einen Ende der dritten Strompfadpartie 2A2 ein Anschluss 3b2 als negativer Anschluss, und am andern Ende der vierten Strompfadpartie 2B2 befindet sich ein Anschluss 3a2 als positiver Anschluss. Zudem ist auch hier am Mittelpunkt der Verbindung zwischen den beiden andern Enden der Strompfadpartien 2A2, 2B2 der zweite Ausgangsanschluss T3b vorhanden. Die Magnetanordnung 44 erzeugt vier Magnetfelder Ha, Hb, Hc und Hd, die voneinander durch eine erste, die entsprechenden Strompfadpartien kreuzende, Trennlinie Ii und eine zweite, die erste und dritte Strompfadpartie von der zweiten und vierten Strompfadpartie trennende Linie h abgetrennt sind. Damit werden voneinander unterschiedliche Richtungen gebildet, denen das genannte Magnetwiderstandselement 31 ausgesetzt ist, welches eine relative Verschiebung in Richtung des Pfeils X-X erfährt.

Um die vier genannten Magnetfelder zu erzeugen, ist eine Magnetanordnung 44 gemäss Fig. 15 verwendet. Diese Magnetanordnung 44 ist derart aufgebaut, dass es durch orthogonal verlaufende Trennlinien li, I2 in vier Regionen unterteilt ist, nämlich die Zonen Aa, Ab, Ac, Ad, die als Nac magnetisierte Pole N und Zonen Sac als Pol S magnetisiert sind, die abwechselnd parallel zu den Trennlinien in den ersten und dritten Regionen Aa, Ac verlaufen und ferner magnetisierte Zonen Nbd als Pol N und magnetisierte Zonen Sbd als Pol S, die orthogonal zur Trennlinie Ii, abwechselnd in der zweiten und vierten Region Ab, Ad angeordnet sind. Die Magnetanordnung 44 kann die vier Magnetfelder Ha, Hb, Hc und Hd erzeugen, die orthogonal zueinander in den entsprechenden Regionen angeordnet sind und die durch die Trennlinien li, I2 abgegrenzt sind. Zudem sind die Richtungen im ersten Magnetfeld Ha, Hb, Hc parallel zueinander und ebenso sind die Felder im zweiten und vierten Magnetfeld Hb, Hd parallel zueinander. Auch sind die Richtungen vom ersten und dritten Magnetfeld Ha, Hc und diejenigen des zweiten und vierten Hb, Hd orthogonal zueinander angeordnet. Wenn die Anordnung der Trennlinie h, die die entsprechenden Strompfadpartien des Magnetwiderstands-elements 31 in den entsprechenden magnetischen Feldern

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Ha, Hb, Hc, Hd, die durch die Magnetanordnung 44 erzeugt werden, kreuzt, durch eine relative Bewegung der Magnetanordnung 44 und des Magnetwiderstandselements 31 verschoben wird, so werden das erste Potentiometer, das durch die erste Strompfadpartie 2Ai und die zweite 2Bi und das zweite Potentiometer, gebildet durch die dritte und vierte Strompfadpartie 2A2,2B2, unterschiedlich beeinflusst in Abhängigkeit von dieser Verschiebung und eine Ausgangsspannung Vx8 entsprechend der Verschiebung über den Ausgangsanschlüssen 3ci, Tsb erzeugt.

In den 6 Ausführungsformen, sowohl wie im siebten und achten Ausführungsbeispiel wird ein Differentialverstärker 6 gemäss Fig. 16 verwendet, um das Ausgangssignal abzugreifen. Ebenso wie auch in Fig. 17 gezeigt ist, kann ein Potentiometer durch eine Widerstandsbrücke mit den Widerständen 7A, 7B, 7C ersetzt werden.

In jeder der genannten Ausführungsformen können Magnetwiderstandselemente mit beliebig geformtem Strompfad anstelle eines flachen, streifenförmigen Strompfades verwendet werden.

Die Strompfadpartie 102 des Magnetwiderstandselements 101 gemäss Fig. 18 ist durch ein mäanderförmig angeordnetes, ferromagnetisches Material, bestehend aus mehreren Streifen 102a, 102b,... 102n gebildet, die parallel angeordnet sind und seriell hintereinander geschaltet sind. Das Magnetwiderstandselement 101 mit einem solchen mäanderförmigen Strompfad 102 vergrössert die Impedanz der Strompfadpartie 102, so dass die Empfindlichkeit bezüglich Magnetismus verbessert ist.

Beim neunten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 19 ist das Magnetwiderstandselement 101 gemäss Fig. 18 angewendet. In diesem neunten Ausführungsbeispiel hat das Magnetwiderstandselement 101 eine mäanderförmige Strompfadpartie 102, so dass die entsprechenden Streifen 102a, 102b,... 102n der Strompfadpartie 102 die Trennlinie lo zwischen der Region Ai des ersten Magnetfelds Hi und der Region A2 des zweiten Magnetfelds H2 der Magnetanordnung 4 senkrecht schneiden. Weil die Impedanz der Strompfadpartie 102 grösser wird durch Bildung einer mäanderförmigen Strompfadpartie 102 im Magnetwiderstandselement 101 ist die Ansprechempfindlichkeit der Magnetanordnung 4 auf entsprechende Magnetfelder Hi, H2 verbessert gegenüber der ersten Ausführungsform. Das Magnetwiderstandselement 101 gemäss Fig. 18 trägt zu der Verbesserung der Ansprechempfindlichkeit bezüglich magnetischer Felder gleicherweise beim neunten Ausführungsbeispiel bei als es auch beim zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel beitragen würde.

Obwohl die Trennlinie lo, die die Magnetanordnung 4 in entsprechende Regionen Ai, A2 unterteilt, derart angeordnet ist, und jeden Streifen 102a, 102b... 102n der Strompfadpartie 102 des Magnetwiderstandselements 101 senkrecht schneidet, könnten auch andere Anordnungen mit andern Winkeln vorgesehen sein. Wenn nun anstelle des Magnetwiderstandselements 101 das Magnetwiderstandselement 201 verwendet würde, das aus einer Anzahl von Teilen 202a, 202b ... 202n der Strompfadpartie 202 besteht, die durch einen mäanderförmig angeordneten, ferromagnetischen Leiterstreifen gemäss Fig. 2 gebildet ist und bei denen die Streifen zueinander parallel und in einem spitzen Winkel zu einer Seitenlinie angeordnet sind, kann dieses Magnetwiderstandselement 201 selbstverständlich auch in der zweiten oder dritten Ausführungsform verwendet werden.

Fig. 21 zeigt ein zehntes Ausführungsbeispiel, bei dem das Magnetwiderstandselement 101 gemäss Fig. 18 verwendet ist und eine mäanderförmig angeordnete Strompfadpartie 102 aufweist und durch einen Strom I zur Vormagnetisierung aus einer Konstantstromquelle 5 gespeist wird. In diesem Magnetwiderstandselement 101 sind die einzelnen Streifen

102a, 102b... 102n der Strompfadpartie 102 parallel zur Trennlinie lo zwischen der Region Ai des ersten Magnetfelds Hi und der Region H2 des zweiten Magnetfelds H2 angeordnet. Das genannte Magnetwiderstandselement 101 5 und die Magnetanordnung 4 sind einander gegenüberliegend angeordnet, um sich in senkrechter Richtung zur genannten Trennlinie lo (Richtung des Pfeils X-X) zu bewegen. Bei einer Anordnung gemäss der zehnten Ausführungsform ergibt sich eine Ausgangsspannung Vxio gemäss Fig. 22 mit der stufen-10 weisen Änderung gemäss der relativen Verschiebung zwischen dem Magnetwiderstandselement 101 und der Magnetanordnung 4. Anstelle des Magnetwiderstandselements 101 könnte auch das Magnetwiderstandselement 201 gemäss Fig. 20 verwendet werden. Auch im beschriebenen neunten Aus-15 führungsbeispiel auf der Basis der ersten Ausführungsform könnte das Magnetwiderstandselement 101,201 die Magnetfeldsonde bilden, die ebenfalls eine stufenförmige Ausgangsspannung sogar auch auf der Basis des zweiten und dritten Ausführungsbeispiels abgibt.

20 Auch das Magnetwiderstandselement 111 gemäss Fig. 23 weist eine erste und eine zweite Strompfadpartie 102A, 102B auf, die durch mäanderförmig angeordnetes, ferromagnetisches Material gebildet ist und entspricht den vierten und fünften Ausführungsformen mit dem Potentiometer. 25 Die elfte Ausführungsform gemäss Fig. 24 ist derart ausgebildet, dass das Magnetwiderstandselement 111 in der Anordnung des fünften Ausführungsbeispiels als Potentiometer geschaltet ist. In dieser elften Ausführungsform gemäss Fig. 24 sind die erste und die zweite Strompfadpartie 102A, 102B wieder durch mäanderförmig angeordnete, ferromagnetische Materialien gebildet, die gemäss dem fünften Aus-führungsbeispiel in Serie geschaltet sind. Der Ausgangsanschluss 3c befindet sich am Mittelpunkt der Verbindung zwischen den beiden Partien und das Magnetwiderstandselement 111 ist an beiden Enden mit Stromanschlüssen 3a, 3b versehen. In diesem genannten Magnetwiderstandselement 111 ist eine Konstantspannungsquelle 15 an die beiden Anschlüsse 3 a, 3b angeschlossen, während die Signalmagnetanordnung 24s, das das Signalmagnetfeld Hs mit einer Richtung, die senkrecht zu jedem Streifen der entsprechenden Strompfadpartien 102A, 102B in der Region As, die über der ersten und der zweiten Strompfadpartie 102A, 102B liegt, steht, und die Vormagnetisieranordnung 24B, die das Magnetfeld Hb mit einer Richtung parallel zu den Streifen der entsprechenden Strompfadpartien 102A, 102B in der Region Ab über den gesamten Strompfadpartien 102A, 102B in einem rechten Winkel aufeinanderstehend erzeugen.

Die genannte Signalmagnetanordnung 24s und das so Magnetwiderstandselement 111 sind zueinander verschieblich angeordnet und zwar in Richtung der Streifen der Strompfadpartien 102A, 102B.

In der Anordnung gemäss dem elften Ausführungsbeispiel sind die Strompfadpartien 102A, 102B in differentieller ss Weise betrieben und sind mäanderförmig ausgebildet, um eine hohe Impedenz zu bilden, so dass die Empfindlichkeit des Magnetwiderstandselements 111 zu Detektion des Signalmagnetfelds Hs verbessert ist im Vergleich zum beschriebenen fünften Ausführungsbeispiel. Somit kann die Ausgangsspan-60 nung Vxl 1 proportional zur relativen Verschiebung der Signalmagnetanordnung 24s mit hoher Empfindlichkeit zwischen den Anschlüssen 3c, 3b des Magnetwiderstandselements 111 abgegriffen werden.

Mit Bezug auf Fig. 25 bis 29 sind verschiedene Ausfüh-65 rungsformen zur Induktion eines Vormagnetfelds Hb im Magnetwiderstandselement 111 dargestellt, wobei das Signalmagnetfeld Hs gemäss dem elften Ausführungsbeispiel ausgeführt ist und ein Potentiometer bildet.

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Die Vormagnetisieranordnung 24B zur Erzeugung des Vormagnetfeldes Hb wird durch einen Permanentmagneten gebildet, der mit einem Klebstoff auf einem Träger 8 mit den entsprechenden Strompfadpartien 102A, 102B des Magnetwiderstandselements 111 befestigt ist. Das Vormagnetfeld Hb kann normalerweise derart sein, dass die entsprechenden Strompfadpartien 102A, 102Bdes Magnetwiderstandselements 111 in einer Richtung durch diese Vormagnetisieranordnung 24B gesättigt sind.

Das Signalmagnetmaterial 24s, das derart angeordnet ist, dass es sich relativ zum Magnetwiderstandselement 111 und zur Vormagnetisieranordnung 24B bewegen kann, besteht beispielsweise aus zwei sich gegenüberliegenden Permanentmagneten 9a, 9b, zwischen denen das Magnetwiderstandselement 111 gemäss Fig. 25 angeordnet ist. Auf gegenüberliegender Oberfläche des Permanentmagnets 9a, 9b, zwischen denen das Magnetwiderstandselement 111 eingelegt ist, weisen entgegengesetzte Pole zueinander hin. Auch gemäss Fig. 26 kann als Signalmagnetanordnung 24s ein Permanentmagnet 9 verwendet werden, der sich gegenüber der entsprechenden Strompfadpartie 102A, 102B des Magnetwiderstandselements 111 befindet. Wie überdies in Fig. 27 oder 28 gezeigt ist, kann das Magnetfeld Hs mittels magnetischer Joche 10A, 10B aus ferromagnetischem Material auf den Permanentmagneten 9a, 9b, 9c verstärkt werden. Überdies können gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 28 gegenüberliegende Partien 106 der magnetischen Joche 10B, zwischen denen das Magnetwiderstandselement 111 eingelegt ist, gegen das genannte Magnetwiderstandselement 111 zu konvergieren, um den magnetischen Fluss zu fokussieren, zwecks Intensivierung des magnetischen Feldes Hs. Auch kann zur Erzeugung des Signalmagnetfelds Hs als Signalmagnetanordnung 24s ein Elektromagnet 100 mit einer Spule 100b, die um einen Eisenkern 100a gewickelt ist, gemäss Fig. 29 verwendet werden. Im Signalmagnetmaterial 24s, bei dem ein solcher Elektromagnet 100 verwendet ist, kann die Intensität des Signalmagnetfelds Hs nach freier Wahl eingestellt werden oder mittels des Stroms zum Elektromagnet 100 genügend verstärkt werden. In diesem Fall sollte der Permanentmagnet zur Erzeugung des Vormagnetfeldes in hohem Grad antimagnetische Kräfte haben.

Auch im Magnetwiderstandselement 111 gemäss Fig. 23 ändert sich die Ausgangsspannung stufenweise ähnlich dem zehnten Ausführungsbeispiel, wenn ein Potentiometer zur Detektion der relativen Verschiebung in Richtung senkrecht zu den Streifen der Strompfadpartien 102A, 102B gebildet wird.

Das Magnetwiderstandselement 311 gemäss Fig. 30 weist ebenso eine erste und eine zweite Strompfadpartie 302A, 302B in Längsrichtung des Körpers auf, wobei die entsprechenden Streifen 302Ai, 302A2... 302An der mäanderförmigen ersten Strompfadpartie 302A die entsprechenden Streifen 302Bi, 302B2,... 302Bn der mäanderförmigen zweiten Strompfadpartie 302B senkrecht schneiden. Dieses Magnetwiderstandselement 301 bildet in der Verwendung im vierten oder fünften Ausführungsbeispiel ein Potentiometer, bei dem die Ausgangsspannung stufenweise ändert. Auch im zwölften Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 31, bei dem das Magnetwiderstandselement 301 verwendet ist, ist das Reluktanzelement 301 gegenüber der Magnetanordnung 4 angeordnet, welches die entsprechenden Regionen Ai, A2 des ersten und zweiten Magnetfelds Hi, H2 mit unterschiedlichen Richtungen hat, die durch die Trennlinie lo senkrecht zu den Streifen 302Ai, 302A2... 302An der ersten Strompfadpartie 302A und parallel zu den entsprechenden Streifen 302Bi, 302B2... 302Bn der zweiten Strompfadpartie 302B angeordnet sind. Das genannte Magnetwiderstandselement 301 und die Magnetanordnung 4 sind derart angeordnet, dass sie relativ zueinander in senkrechter Richtung zur Trennlinie lo beweglich sind. In der Anordnung gemäss diesem zwölften Ausführungsbeispiel hat die Magnetanordnung 4 entsprechende Regionen Ai, A: der Magnetfelder Hi, H2, die durch die Trennlinie lo quer über die entsprechenden Strompfadpartien 302A, 302B des Magnetwiderstandselements 301 verläuft und ist dazu verwendet, um das Potentiometer zu betätigen und eine Ausgangsspannung Vxi: am Ausgangsanschluss 3c zu bilden, um den Aufbau des Magnetmaterials 4 zu vereinfachen. Auch in der Anordnung des Potentiometers gemäss der vierten oder fünften Ausführungsform gemäss Fig. 32 kann ein Magnetwiderstandselement 211 verwendet werden, bei dem die entsprechenden Streifen 202Ai, 202A2... 202An der ersten Strompfadpartie 202A und die entsprechenden Streifen 202Bi, 202B2... 202Bn der zweiten Strompfadpartie 202B parallel zueinander angeordnet sind oder irgend einen Neigungswinkel zueinander aufweisen.

Im dreizehnten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 33 ist eine Potentiometerschaltung im Magnetwiderstandselement 211 gemäss Fig. 32 verwendet. In diesem dreizehnten Ausführungsbeispiel erzeugt die Signalmagnetanordnung 124s parallele Regionen As des Signalmagnetfelds Hs, das die Richtung sequentiell in Abhängigkeit von n in der Reihenfolge von S-N-S-N... entsprechend parallelen Polen Na, Sa, Nb, Sb ändert und die Vormagnetanordnung 1 24b erzeugt Regionen Ab des Magnetfelds Hb, die senkrecht zum Signalmagnetfeld Hb stehen, welches das magnetische Feld Hb, das senkrecht zu dem des Signalmagnetfeldes Hs steht, welches die magnetischen Teilfelder HAi, HA2, HA3 in den entsprechenden magnetischen Feldern Hs, Hb erzeugt, und die erste und zweite Strompfadpartie 202A, 202B des Reluktanzelementes 211 wird diesen zusammengesetzten, magnetischen Feldern ausgesetzt. Das genannte Magnetwiderstandselement 21 1 wird der isomagnetischen Oberfläche des Signalmagnetfeldes Hs ausgesetzt, das durch die Signalmagnetanordnung 124s erzeugt wird und ist relativ zu dieser Signalmagnetanordnung 124s in Richtung des Signalmagnetfelds Hs verschiebbar. Diese Vormagnetisieranordnung 124B ist am genannten Magnetwiderstandselement 211 befestigt, um das ferromagnetische Material, mit der ersten und zweiten Strompfadpartie 202A und 202B, genügend zu sättigen. Das Magnetfeld, das durch das Signalmagnetfeld Hs und das Vormagnetisierfeld Hb zusammengesetzt ist und auf die entsprechenden Strompfadpartien 202A, 202B des Magnetwiderstandselements 211 wirkt, erzeugt zusammengesetzte magnetische Felder HAi, HA2, welche dieselbe Richtung zwischen den Polen Sb, Na und zwischen den Polen Sb, Nb hat, sowie ein magnetisches Feld HA3 mit einer Richtung, die sich von den zusammengesetzten Feldern HAi, HA2 zwischen den Polen Na, Sb unterscheidet, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser Ausführungsform sind die entsprechenden Streifen 202Ai, 202A2... 202An der ersten Strompfadpartie 202A und die entsprechenden Streifen 202Bi, 202B2... 202Bn der zweiten Strompfadpartie 202B im Reluktanzelemcnt 211 mit einem Winkel von 45° gegenüber der Horizontalen angeordnet, so dass die genannten Steifen parallel zur Richtung des zusammengesetzten Magnetfelds HAi und HA2 verlaufen.

In einer derartigen Anordnung gemäss Fig. 33 wird gemäss Fig. 34 eine Region Ao erzeugt, in der die Richtung des Signalmagnetfelds Hs sich in zunehmendem Grad ändert und in der Nachbarschaft der entsprechenden Pole Sa, Na, Sb, Nb der Signalmagnetanordnung 124s liegt, so dass die Signalmagnetanordnung 124s und das Reluktanzelement 211 innerhalb einer Länge LS verschieblich sind, die eine lineare Partie in Richtung des Magnetfelds gemäss der Zeichnung aufweist. Zudem wirkt die Region As, in der die Richtung des Signalmagnetfelds Hs ändert, keinen Einfluss auf die Detek-

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s

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65

tion der anlässlich der Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels genannten Verschiebung aus, wenn die Breite So konstant ist. Um eine perfekte Linearität des Ausgangssignals bei der Detektion durch das Magnetwiderstandselement 21 1 zu erhalten, sollte die isomagnetische Oberfläche des Signalmagnetfelds Hs eben sein und das Magnetwiderstandselement 21 1 sollte die Lage dieser isomagnetischen Oberfläche einnehmen. Z.B. kann eine solche ebene isomagnetische Oberfläche durch Verwendung einer Signalmagnetanordnung 124 gemäss Fig. 35 erhalten werden. D.h., die Magnetanordnung 124s gemäss Fig. 34 hat zwei Sätze von drei Magneten, die entgegengesetzt parallel angeordnet sind, um ebene, isomagnetische Oberflächen zwischen den entsprechenden Magneten 9Ai, 9A2,9As, 9Bi, 9B2,9B3 zu bilden.

Das Magnetwiderstandselement 121 gemäss Fig. 36 ist mit vier Strompfadpartien 102Ai, 102Bi, 102A2und 102B2mit mäanderförmig angeordnetem, ferromagnetischem Material gebildet, das zwei Potentiometer darstellt. Indem ein solches Paar von Potentiometern, gebildet aus den entsprechenden Strompfadpartien 102Ai, 102Bi, 102A2,102B2 des Reluktanzelements 121 eine hohe Impedanz darstellen, werden diese im sechsten oder im siebten Ausführungsbeispiel angewendet, um eine hohe Empfindlichkeit des Wandlers zu realisieren, der sich damit für die Detektion geringster Verschiebungen eignet.

Die genannten mäanderförmigen Strompfadpartien 102Ai, 102Bi, 102A2, Î02B2 können mit genauest eingehaltenen Formen und vorzugsweise sehr einfach durch Aufdampfen von ferroelektrischem Material erzeugt werden, anstelle von Ätzen. Das Magnetwiderstandselement 121 mit den Strompfadpartien 102Ai, 102Bi, 102A2,102B2, gebildet aus ferromagnetischem Material hat eine geringe Temperaturcharakteristik und ausgezeichnete Linearität des Widerstandswerts verglichen mit Halbleitermagnetwiderstandsele-menten.

Dementsprechend kann das beschriebene Magnetwiderstandselement 121 in Verbindung mit dem sechsten oder siebten Ausführungsbeispiel einen Wandler bilden, der sich für geringe Verschiebungen mit hoher Empfindlichkeit, linearem Ausgangssignal, ausgezeichnetem Temperaturan-sprechswert, ungeregelter Spannung, wobei keine Notwendigkeit für eine Kompensation des Kreises besteht, eignet, eine mäanderförmige Strompfadpartie 302, bestehend aus

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Das Magnetwiderstandselement 301 gemäss Fig. 37 weist einer Anzahl von Streifen 302a, 302b... 302n auf mit entsprechenden Längen Ua, Ub... Un nach einer Funktion f(u), die durch eine strichpunktierte Linie in der Zeichnung dargestellt 5 ist und sich in Verwendung mit einem Ausführungsbeispiel 1, 2 oder 3 eignet.

In Fig. 37 ist das erste Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Magnetwiderstandselement 301 angewendet ist. Die Strompfadpartie 302 des Magnetwiderstandselements 301 ist 10 mäanderförmig und wird durch die Streifen 302a, 302b... 302n gebildet, deren Länge u stetig zunimmt. Die Strompfadpartie 302 aus ferromagnetischem Material mit Magnetwiderstandseffekt ist beidseitig mit Stromanschlüssen 3a, 3b versehen, um einen Vormagnetisierungsstrom I aus der Kon-ls stantstromquelle 5 durchzuleiten.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 38 liegt das Magnetwiderstandselement 301 in einem Magnetfeld hinreichender Intensität, um das ferromagnetische Material der Strompfadpartie 302 magnetisch zu sättigen. Die Magnetanordnung 4 20 dient zur Erzeugung des ersten und zweiten Magnetfelds Hi, H2 mit unterschiedlichen Richtungen und die Trennlinie lo, die die Längsrichtung der entsprechenden Streifen 302a, 302b ... 302n der Strompfadpartie 302 kreuzt, trennt die beiden Felder. Die Region Ai des ersten Magnetfeldes Hi ist durch 25 eine strichlierte Linie dargestellt und die Region A2 des zweiten Magnetfeldes H2 ist durch eine strichpunktierte Linie dargestellt. Das genannte Magnetwiderstandselement 301 und die Magnetanordnung 4 sind derart angeordnet, dass sie relativ zueinander und senkrecht zur Trennlinie lo (Richtung 30 der Pfeile X-X) beweglich sind, und der Ort der Trennlinie lo, die die Strompfadpartie 302 überquert, wird mit der Bewegung der Magnetanordnung 4 verschoben.

Bei einer derartigen magnetisch-elektrischen Umwandlung entsprechend der Verschiebung der Trennlinie lo, die die 35 Strompfadpartie 302 überquert gemäss der Charakteristik der Funktion f(u), wird durch die Längenänderung der genannten Streifen 302a, 302b... 302n durchgeführt, wobei eine Ausgangsspannung Vu über den Ausgangsanschlüssen 3a, 3b erzeugt wird. Wenn die genannte Funktion f(u) linear 40 ist, wird eine lineare Charakteristik der magnetisch-elektri-schen Umwandlung erhalten und wenn die Funktion gekrümmt ist, wird eine ebenfalls gekrümmte Charakteristik erhalten, so dass jede magnetisch-elektrische Umwandlung entsprechend der Funktion f(u) realisierbar ist.

B

17 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Magnetoresistiver Wandler, gekennzeichnet durch ein Elemento, 11,21,31,101,111,121,201,211,301)aus magnetischem Widerstandsmaterial mit wenigstens einem Strompfad (2,102,202,302) aus einem ferromagnetischen Material, wobei dieser Strompfad als Magnetfeldfühler wirkt, eine Speisequelle (5,15) zur Lieferung eines Stromes durch den Strompfad und durch eine relativ zum genannten Strompfad verschiebbare Magnetanordnung (4,14,24S, 24B, 34,44,124S, 124B) zur Erzeugung mindestens zweier magnetischer Felder derart, dass zwei Gebiete (Al, A2) unterschiedlicher Richtung gebildet werden, und dass der Strompfad durch beide Gebiete verläuft, das Ganze derart, dass durch Verschiebung der beiden Gebiete (Al, A2) bezüglich des Strompfades der Widerstand in diesem Strompfad ändert.
2. Wandler nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine solche Magnetanordnung, dass der Strompfad durch drei aufeinanderfolgende Gebiete unterschiedlicher Magnetisierungsrichtung verläuft, wobei die beiden Grenzen zwischen den Gebieten quer zum Strompfad verlaufen (Fig. 5).
3. Wandler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Magnetanordnung einen vorma-gnetisierenden Magneten (24B) umfasst, um ein vormagneti-sierendes Magnetfeld (HB) zur Sättigung des ferromagnetischen Materials zu erzeugen und ferner einen weiteren Magneten (24S) umfasst, um im Strompfadbereich ein weiteres Magnetfeld (HS) zu bilden, welches weitere Magnetfeld (HS) in einer anderen Richtung verläuft, als das vormagnetisierende Magnetfeld (HB) und dass der weitere Magnet (24S) relativ zum Strompfad verschiebbar ist (Fig. 10).
4. Wandler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (11) eine Reihenschaltung eines ersten und eines zweiten Strompfades (2A, 2B) aufweist und dass die Endanschlüsse (3a, 3b) der Reihenschaltung mit einer Stromquelle (15) verbunden sind und der Mittenan-schluss (3c) der Ausgangsanschluss ist (Fig. 8).
5. Wandlernach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch ein Element (21) mit einer Reihenschaltung aus ersten und zweiten an eine Stromquelle angeschlossenen Strompfaden (2A1, 2B1 ) und mit einer Reihenschaltung aus dritten und vierten, ebenfalls an die Stromquelle angeschlossenen Strompfaden (2A2,2B2) und mit je einem Ausgangsanschluss (3cl, 3c2) an den Verbindungen der reihengeschalteten Strompfade (Fig. 11).
6. Wandler nach Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Stromquelle eine Kon-stantspannungsquelle (15) ist.
7. Wandler nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Strompfade aus einer Anzahl paralleler, mäanderförmig verbundener Streifen (102a, 102b) bestehen (Fig. 18,19).
8. Wandler nach den Patentansprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (302A) des einen Strompfades in einer Richtung angeordnet sind, die zur Richtung der Streifen (302B) des zweiten Strompfades quer verläuft (Fig. 30,31).
9. Wandler nach den Patentansprüchen 2,3,4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelder je in zwei aneinanderstossenden Gebieten antiparallel verlaufen, und dass das vormagnetisierende Feld und das weitere Feld unterschiedliche Richtungen haben (Fig. 33).

Solche Wandler, bei denen die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von einem magnetischen Feld sich ändert, sind im Gebiet von Messinstrumenten und -geräten weit verbreitet, nämlich in Form von Ablesevorrichtungen für s magnetische Skalen, d.h. Skalen, bei denen gewisse Punkte magnetisch sind, Frequenzgeneratoren zur Steuerung von Motoren und dgl. oder kontaktlose Schalter und Regler.

Für den oben genannten Wandler kann ein ferromagneti-sches Widerstandselement verwendet werden, das auf dem io Prinzip der Magnetismusabtastung unter Verwendung des Magnetwiderstandeffektes von ferromagnetischem Metall, oder unter Verwendung von Halbleiterwiderstandselementen oder Hallelementen, die auf dem Magnetfeld-Abtastprinzip basieren, dies unter Verwendung des Halbleitermagnetwider-15 standseffekts. Das Halbleitermagnetwiderstandselement und das Hallelement mit Verwendung des genannten Halbleiters wurden vorwiegend für die oben genannten Wandler benützt.

Der Magnetwiderstandseffekt von ferromagnetischem Metall kann in zwei Arten von Effekten unterteilt werden. 20 Der erste Effekt ist die Widerstandsänderung, die durch die Änderung in der Eigenmagnetisierung infolge eines äusseren Magnetfeldes erzeugt wird, die in zufriedenstellender Weise durch die Theorie von Mott erläutert werden kann. Allgemein gesehen ist dieser Effekt linear. Mit der Vergrösserung 2s des magnetischen Feldes wird der Widerstand reduziert. In bezug auf die Richtung des Magnetfeldes besteht Isotropie. Dieser Effekt kann vernachlässigt werden, solange der Wandler nicht in einem starken äusseren magnetischen Feld betrieben wird. Aber der zweite Effekt kann in einem relativ 30 kleinen Magnetfeld beobachtet werden, und der Widerstand ändert sich anisotrop entsprechend dem Winkel zwischen der Richtung der Magnetisierung und dem Strom.

Dieser Effekt wird in Temperaturbereichen verstärkt, wo die Änderung in der Selbstmagnetisierung klein ist und ver-35 kleinert sich gegen die Curie-Temperatur hin. Im allgemeinen ist der Widerstand in ferromagnetischem Metall am grössten, wenn die Richtungen des Stromes und der Magnetisierung parallel werden und am kleinsten, wenn sie sich rechtwinklig schneiden. Dies wird generell durch die folgende Gleichung 40 dargestellt:

p(Q) — Px~ + P// * cos2©

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