DE1095372B

DE1095372B - Magnetic field-dependent resistance and its use in a device for converting mechanical movements into changes in resistance

Info

Publication number: DE1095372B
Application number: DES64318A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Krieger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1959-08-06
Filing date: 1959-08-06
Publication date: 1960-12-22

Description

Magnetfeldabhängiger Widerstand und seine Verwendung in einer Einrichtung zur Umwandlung mechanischer Bewegungen in Widerstands änderungen Die Erfindung betrifft einen magnetfeldabhängigen Widerstand, bei dem das Widerstandsmaterial scheibenförmig und die beiden Kontaktstellen für die Stromzuführungen punktförmig ausgebildet sind. Magnetic field-dependent resistance and its use in a facility for converting mechanical movements into changes in resistance The invention relates to a magnetic field-dependent resistor, in which the resistance material is disc-shaped and the two contact points for the power supply lines are punctiform.

Es ist bereits ein Widerstand dieser Art unter der Bezeichnung »Doppelcorbinoscheibe« bekannt. Bei Verwendung eines geeigneten Widerstandsmaterial 5, z. B. einer Indium-Antimon-Verbindung, ändert sich der Widerstandswert einer Doppelcorbinoscheibe zwischen den beiden Anschlußpunkten etwa um den 40fachen Betrag des Ausganswiderstandes, wenn man sie in ein homogenes Magnetfeld von 10 K-Gauß bringt. Eine derartige Widerstandsänderung ist ausreichend für eine technische Auswertung. There is already a resistance of this kind under the designation "double corbino disk" known. When using a suitable resistor material 5, e.g. B. an indium-antimony compound, the resistance value of a double Corbino disk changes between the two connection points about 40 times the amount of the output resistance, if you convert it into a homogeneous one Brings magnetic field of 10 K-Gauss. Such a change in resistance is sufficient for a technical evaluation.

Es ist auch bereits bekannt, eine solche Widerstandsscheibe in einem inhomogenen Magnetfeld anzuordnen und eine Lageänderung der Widerstandsscheibe in eine Widerstandsänderung umzuwandeln. It is also already known to have such a resistance disk in one to arrange inhomogeneous magnetic field and a change in position of the resistance disk in to convert a change in resistance.

- Dabei entstehen Schwierigkeiten, wenn die zu registrierende Lageänderung oder Bewegung sehr klein ist. Werden z. B. zur Steuerung des Sprechkreises einer Teilnehmerstation die Membranscbwingungen eines Mikrofons auf die Widerstandsscheibe übertragen, so reicht im allgemeinen der Magnetfeldgradient nicht aus, um bei der durch die Mikrofonmembran gegebenen Bewegung eine ausreichende Widerstandsänderung zu erzielen. Ein Beispiel soll die Schwierigkeiten aufzeigen.- Difficulties arise when the change in position to be registered or movement is very small. Are z. B. to control the speech circuit of a Participant station the membrane vibrations of a microphone on the resistance disk transmitted, the magnetic field gradient is generally not sufficient for the movement given by the microphone membrane ensures a sufficient change in resistance to achieve. An example should show the difficulties.

Bei Verwendung eines magnetischen Kreises mit einem Parallelluftspalt ist der Magnetfeldgradient am Rand des Luftspaltes am größten und wächst mit abnehmender Luftspaltbreite. Könnte der Luftspalt be liebig schmal gemacht werden, dann ließe sich auch ein für eine kleine Bewegung ausreichender Magnetfeldgradient des Luftspaltes verwirklichen. Dies ist aber wegen der räumlichen Ausdehnung der Widerstandsscheibe nicht möglich. Um nämlich die wesentliche Zone der Widerstandsscheibe, die sich um die beiden Anschlußpunkte erstreckt, an die Stelle des größten Magnetfeldgradienten bringen zu können, ist es notwendig, die Scheibe in den Luftspalt eintauchen zu lassen. Daher muß die Luftspaltbreite stets größer als die Breite der verwendeten Widerstandsscheibe sein. Sie kann in der Regel nicht so klein gemacht werden, wie es für einen ausreichenden Magnetfeldgradienten erforderlich wäre. When using a magnetic circuit with a parallel air gap the magnetic field gradient is greatest at the edge of the air gap and grows as it decreases Air gap width. If the air gap could be made as narrow as desired, then leave it there is also a magnetic field gradient of the air gap that is sufficient for a small movement realize. But this is because of the spatial expansion of the drag disk not possible. Namely around the essential zone of the drag disk, which is extends around the two connection points, at the point of the greatest magnetic field gradient To be able to bring it, it is necessary to immerse the pane in the air gap permit. Therefore, the air gap width must always be greater than the width of the one used Be resistance disk. As a rule, it cannot be made as small as it would be necessary for a sufficient magnetic field gradient.

Ausgehend von diesen Schwierigkeiten wird es als Aufgabe der Erfindung betrachtet, eine Ausführungsform für magnetfeldabhängige Widerstände zu entwickeln, mit der sich eine größere Widerstandsänderung erzielen läßt als mit bisher bekannten Widerständen dieser Art. Based on these difficulties, it is the object of the invention considering developing an embodiment for magnetic field-dependent resistors, with which a greater change in resistance can be achieved than with previously known Resistances of this kind.

Unter Verwendung eines magnetfeldabhängigen Widerstandes, bei dem das Widerstandsmaterial scheibenförmig ausgebildet ist und die beiden Kontaktstellen für die Stromzuführungen punktförmig sind, ist die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Kontaktpunkte am gleichen Rand der Scheibe angeordnet sind. Using a magnetic field-dependent resistor in which the resistor material is disc-shaped and the two contact points for the power supply lines are punctiform, the object according to the invention is thereby solved that both contact points are arranged on the same edge of the disc.

Wie bereits erwähnt, ist es zur Erzielung einer großen Widerstands änderung erforderlich, die sich um die beiden Anschlüsse erstreckende Zone der Widerstandsscheibe im Bereich des größten Magnetfeldgradienten zu bewegen. Dies ist bei einer Scheibe nach Art der Erfindung möglich, ohne daß die Scheibe in den Luftspalt eintauchen muß. Der Luftspalt kann also schmaler als die Scheibendicke ausgeführt sein, so schmal, daß am Rand des Luftspaltes, an den die Scheibe herangebracht wird, ein genügend großer Magnetfeldgradient zur Verfügung steht. As mentioned earlier, it is used to achieve great resistance Change required, the zone of the resistor disk that extends around the two connections to move in the area of the greatest magnetic field gradient. This is for a disc possible according to the nature of the invention without the disc immersing in the air gap got to. The air gap can therefore be made narrower than the pane thickness, see above narrow, that at the edge of the air gap to which the disc is brought up, a sufficiently large magnetic field gradient is available.

Die Scheibe besteht entweder nur aus magnetfeldabhängigem Widerstandsmaterial oder aus einem Träger aus Isoliermaterial, auf den das Widerstandsmaterial aufgetragen ist. Durch die letztgenannte Anordnung ist es möglich, die Schichtstärke des Widerstandsmaterials innerhalb eines weiten Bereiches zu verändern und so den Widerstandswert den Erfordernissen der Schaltung anzupassen. The disc consists either only of magnetic field-dependent resistance material or from a carrier made of insulating material on which the resistance material is applied is. The latter arrangement makes it possible to adjust the layer thickness of the resistor material to change within a wide range and thus the resistance value to the requirements adapt to the circuit.

Die Erfindung ist durch ein Ausführungsbeispiel an Hand einer Vorder- und einer Seitenansicht durch die Fig. t und 2 näher erläutert. Die Fig. 3 und 4 zeigen Anwendungsbeispiele für einen Widerstand nach Art der Erfindung. Hier werden mechanische Bewegungen, z. B. die Schwingungen einer Membran, auf den Widerstand übertragen und so die Bewegungen in Widerstandsänderungen umgewandelt. The invention is illustrated by an embodiment using a front and a side view through FIGS. t and 2 explained in more detail. Figs. 3 and 4 show application examples for a resistor according to the invention. Be here mechanical movements, e.g. B. the vibrations of a membrane, on the resistance transferred and thus converted the movements into changes in resistance.

Der in Fig. 1 dargestellte magnetfeldabhängige Widerstand besteht aus dem in Form einer rechteckigen Scheibe ausgeführten Widerstandsmaterial 1 und den Kontaktstellen 2 und 3, die punktförmig und an die Stromzuführungen 4 und 5 angeschlossen sind. The resistance shown in FIG. 1 as a function of the magnetic field exists made of the resistor material 1 and in the form of a rectangular disk the contact points 2 and 3, the point-like and to the power supply lines 4 and 5 are connected.

Die beiden Kontaktstellen 2 und 3 sind am unteren Rand der Scheibe angeordnet. Wird die Widerstandsscheibe mittels der Stromzuführungen 4 und 5 an einen Stromkreis so geschaltet, daß der Strom durch die Kontaktstelle 2 in die Scheibe eintritt und an der Kontaktstelle3 wieder entnommen wird, dann bildet sich innerhalb der Scheibe ein Stromfeld aus. Dessen Form wird als bekannt vorausgesetzt. Wird die Scheibe nun in ein homogenes Magnetfeld gebracht, so daß die magnetischen Feldlinien von oben durch die Scheibe hindurchtreten, dann wird das Stromfeld verzerrt. Es erhält eine Gestalt, wie sie durch drei Stromlinien in der Fig. 1 angedeutet ist. Mit der Verzerrung der Stromlinien ist zugleich eine Widerstandsvergrößerung zwischen den Kontaktstellen 2 und 3 verbunden.The two contact points 2 and 3 are at the lower edge of the disc arranged. If the resistance disk is connected to the power supply lines 4 and 5 a circuit switched so that the current through the contact point 2 in the disc enters and is removed again at contact point3, then forms within a current field from the disk. Its shape is assumed to be known. Will the disk is now placed in a homogeneous magnetic field, so that the magnetic field lines pass through the pane from above, then the current field is distorted. It is given a shape as indicated by three streamlines in FIG. With the distortion of the streamlines there is at the same time an increase in resistance between the contact points 2 and 3 connected.

In Fig. 3 wird ein Anwendungsbeispiel gezeigt, bei dem die Widerstandsscheibe 1 in den veränderlichen Luftspalt eines Magneten 6 eintaucht. Die Pol schuhe des Magneten sind so ausgeführt, daß sie einen parallelen Luftspalt 7 und einen trapezförmigen Luftspalt 8 begrenzen. Der Gradient des Magnetfeldes ist an der Übergangsstelle zwischen diesen beiden Teilen am größten. Bei Verwendung bisher bekannter Widerstandsscheiben war es erforderlich, das parallele Stück des Luftspaltes 7 so breit zu machen, daß die Scheibe auch in dieses Stück eintauchen konnte. Bei Verwendung eines Widerstandes nach der Erfindung ist dies nicht nötig, da sich die beiden Kontaktstellen für die Stromzuführung am gleichen Rand der Scheibe befinden und sich somit unmittelbar an die Ubergangsstelle zwischen dem parallelen und trapezförmigen Stück des Luftspaltes bringen lassen. In Fig. 3 an application example is shown in which the resistance disk 1 dips into the variable air gap of a magnet 6. The pole shoes of the Magnets are designed so that they have a parallel air gap 7 and a trapezoidal one Limit air gap 8. The gradient of the magnetic field is at the transition point greatest between these two parts. When using previously known resistance disks it was necessary to make the parallel piece of the air gap 7 so wide that the disc could also immerse itself in this piece. When using a resistor according to the invention this is not necessary because the two contact points for the Power supply are located on the same edge of the disc and are therefore directly to the transition point between the parallel and trapezoidal piece of the air gap have it brought.

In Fig. 4 ist eine Anordnung mit einem parallelen Luftspalt gezeigt, über den die Widerstandsscheibe waagerecht bewegt wird. Der Magnetfeldgradient ist am größten in der Nähe der Polschuhkanten. Diese Stelle ist mit 10 bezeichnet. Auch hier ist es nur durch die erfindungsgemäße Anordnung der Kontaktpunkte am gleichen Rand der Scheibe möglich, mit der für die Widerstandsänderung wesentlichen Zone der Widerstandsscheibe genügend nahe an die Stelle des größten Magnetfeldgradienten heranzukommen. In Fig. 4 an arrangement with a parallel air gap is shown, over which the resistance disk is moved horizontally. The magnetic field gradient is greatest near the pole piece edges. This point is labeled 10. Even here it is only the same due to the arrangement of the contact points according to the invention Edge of the disc possible, with the zone essential for the change in resistance the resistance disk sufficiently close to the point of the greatest magnetic field gradient to approach.

PATENTANSPROCHE: 1. Magnetfeldabhängiger Widerstand, bei dem das Widerstandsmaterial scheibenförmig und die beiden Kontaktstellen für die Stromzuführungen punktförmig ausgebildet sind, dadurch gekennzeiEfinet, daß beide Kontaktpunkte am gleichen Rand der Scheibe angeordnet sind. PATENT CLAIM: 1. Magnetic field-dependent resistance at which the Resistance material disc-shaped and the two contact points for the power supply lines are punctiform, characterized in that both contact points on the the same edge of the disc are arranged.

2. Magnetfeldabhängiger Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmaterial aus einer AIIIBv-Verbindung, vorzugsweise In Sb oder In As, besteht und auf einen aus Isoliermaterial bestehenden scheibenförmigen Träger aufgebracht ist. 2. Magnetic field-dependent resistor according to claim 1, characterized in that that the resistance material consists of an AIIIBv compound, preferably In Sb or In As, and consists of a disk-shaped support made of insulating material is upset.

3. Magnetfeldabhängiger Widerstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger für das Widerstandsmaterial flexibel ist. 3. Magnetic field-dependent resistor according to claim 2, characterized in that that the support for the resistor material is flexible.

4. Verwendung eines Widerstandes nach den Ansprüchen 1 bis 3 in einer Einrichtung zur Umwandlung von mechanischen Bewegungen, insbesondere von Schwingungen, in Widerstandsänderungen, bei der sich der Widerstand in einem inhomogenen Magnetfeld befindet. 4. Use of a resistor according to claims 1 to 3 in one Device for converting mechanical movements, in particular vibrations, in resistance changes, in which the resistance is in an inhomogeneous magnetic field is located.

Claims

Documents considered: British Patent Specification No. 659 653, 797 506.