DE19800805A1

DE19800805A1 - Reference signal generation for magneto-resistive sensor

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Publication number: DE19800805A1
Application number: DE1998100805
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2018-01-13
Also published as: DE19800805B4

Abstract

The method involves using a magneto-resistive sensor (1) in a full-bridge arrangement and a translational or rotational magnetic scale (2), whereby a single magnetic pole is incensed at a reference position (R) of the scale. The full-bridge arrangement is formed through combination of two identical half-bridge arrangements (H1, H2), in which respectively two identical bridge resistances (R11, R12 and R21, R22) are arranged around the base width (4) of the sensor. The resistances are arranged with a defined geometric phase shift in scale direction, so that a difference of the two point-symmetric output signals of the half-bridge arrangements result in an axis-symmetric output signal of the full-bridge arrangement.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Sen soranordnung zur Generierung eines Referenzsignals mit einem magnetoresistiven Sensor in Vollbrückenanordnung und einem translatorischen oder rotatorischen magnetischen Maßstab, wo bei an einer Referenzposition der Maßstabsverkörperung ein magnetischer Einzelpol aufgebracht ist.The invention relates to a method and a Sen sensor arrangement for generating a reference signal with a magnetoresistive sensor in full bridge arrangement and one translatory or rotary magnetic scale where at a reference position of the scale standard magnetic single pole is applied.

Bei inkrementellen Weg- bzw. Winkelmeßsystemen werden magne toresistive Sensoren eingesetzt, welche auf dem anisotropen magnetoresistiven Effekt basieren. Solche Sensoren werden nach diesem auch als Starkfeldprinzip bezeichneten Effekt als Starkfeldsensoren bezeichnet. Solche Sensoren wirken in der Regel mit einem translatorischen oder rotatorischen magneti schen Maßstab zusammen, indem sie relativ zu diesem magneti schen Maßstab bewegt werden.In incremental path or angle measuring systems, magne toresistive sensors are used, which are based on the anisotropic magnetoresistive effect based. Such sensors will be According to this effect, also known as the strong field principle, Strong field sensors called. Such sensors work in the Usually with a translatory or rotary magneti cal scale together by being relative to this magnetic scale.

Bei solchen inkrementellen Weg- bzw. Winkelmeßsystemen ist die Generierung eines Nullimpulses als Referenzsignal erfor derlich. Dazu ist auf dem periodisch magnetisierten Maßstab (Inkrementalspur) ein magnetischer Einzelpol (Referenzspur) an der gewünschten Referenzposition aufgebracht, welcher über einen magnetoresistiven Sensor ein Referenzsignal erzeugt.In such incremental displacement or angle measuring systems the generation of a zero pulse as a reference signal such. This is done on a periodically magnetized scale (Incremental track) a magnetic single pole (reference track) applied at the desired reference position, which over a magnetoresistive sensor generates a reference signal.

Beim anisotropen magnetoresistiven Effekt ergibt sich der Wi derstand R eines magnetoresistiven Widerstandsstreifens für gegenüber der Feldstärke des Anisotropiefeldes H_k genügend große Feldstärken des äußeren Felds H in Abhängigkeit vom Winkel Θ des äußeren Felds gegenüber der Richtung des Stroms durch den Widerstandsstreifen nach folgender Beziehung:
With the anisotropic magnetoresistive effect, the resistance R of a magnetoresistive resistance strip results for field strengths of the external field H that are sufficiently large compared to the field strength of the anisotropy field H _k as a function of the angle Θ of the external field relative to the direction of the current through the resistance strip according to the following relationship:

R = R₀ - ΔR.sin² Θ ≠ f(H).R = R ₀ - ΔR.sin ² Θ ≠ f (H).

Dabei ist der maximale Widerstand R₀ bei Parallelität zwi schen Strom und äußerem Feld gegeben. ΔR ist die maximale Wi derständsänderung (Widerstandshub), welche durch ein Magnet feld bewirkt werden kann. Der Widerstand ändert sich somit periodisch mit der halben magnetischen Wellenlänge bzw. mit der Polbreite des magnetischen Maßstabs.The maximum resistance R _{0 is given} with parallelism between current and external field. ΔR is the maximum resistance change (resistance stroke) that can be caused by a magnetic field. The resistance changes periodically with half the magnetic wavelength or with the pole width of the magnetic scale.

Es sind magnetoresistive Sensoren bekannt, welche mit einem Konstantstrom gespeist werden und als Halbbrücke ausgeführt sind. Dabei sind die beiden identischen Brückenwiderstände um die sogenannte Basisbreite in Maßstabsrichtung phasenverscho ben angeordnet. Ein solcher als Halbbrücke ausgeführter ma gnetoresistiver Sensor liefert relaltiv zu einem an ihm vor bei bewegten Feld eines magnetischen Pols (Nord- oder Südpol) eine volle Periode einer Sinusspannung als Ausgangssignal. Eine solche Sensoranordnung nach dem Stand der Technik ist in der Darstellung gemäß Fig. 5 gezeigt, welche einen magnetoresi stiven Sensor 1 als Halbbrücke und einen magnetischen Maßstab 2 mit Polen (Nordpole N und Südpole S) zeigt. Die dazwischen verlaufenden magnetischen Feldlinien sind mit F gekennzeich net. Die Polteilung des Maßstabes zeigt das Maß 3. Die Basis breite des Sensors ist im vorliegenden Fall als die halbe Polbreite des Maßstabs gewählt und mit 4 bezeichnet. Das re sultierende sinusförmige Ausgangssignal U_A des magnetoresi stiven Sensors aus der Anordnung gemäß Fig. 5 ist in der Dar stellung gemäß Fig. 6 gezeigt.Magnetoresistive sensors are known which are supplied with a constant current and are designed as a half bridge. The two identical bridge resistances are phase-shifted ben by the so-called base width in the scale direction. Such a magnetoresistive sensor, designed as a half-bridge, provides a full period of a sinusoidal voltage as an output signal relative to a magnetic field (north or south pole) moving in front of it. Such a sensor arrangement according to the prior art is shown in the illustration according to FIG. 5, which shows a magnetoresistive sensor 1 as a half bridge and a magnetic scale 2 with poles (north poles N and south poles S). The magnetic field lines running between them are marked net F. The pole pitch of the scale shows dimension 3 . The base width of the sensor is selected in the present case as half the pole width of the scale and designated 4. The resultant sinusoidal output signal U _{A of} the magnetoresistive sensor from the arrangement according to FIG. 5 is shown in the position shown in FIG. 6.

Gleiches ergibt sich auch für magnetoresistive Sensoren in Form einer Vollbrückenanordnung, welche aus zwei sich räum lich überdeckenden, im entgegengesetzten Wirkungssinn kombi nierten Halbbrücken analog der im vorangehenden beschriebenen Halbbrücke aufgebaut sind, wobei die Vollbrücke gegenüber der Halbbrücke den doppelten Signalhub für das Ausgangssignal ge neriert. Eine solchermaßen bekannte Sensoranordnung ist in der Darstellung gemäß Fig. 3A und 3B gezeigt. Die Darstellung gemäß der Fig. 3B zeigt hierbei die prinzipielle Anordnung der Vollbrücke bestehend aus einer ersten Halbbrücke mit den Wi derstandselementen R11 und R12 und einer zweiten Halbbrücke mit den Widerstandselementen R21 und R22. Diese Vollbrücken anordnung wird mit einer Betriebsspannung U_B gespeist (die Masse der Spannungsquelle ist dabei mit M bezeichnet). Die Brückenspannung wird als Ausgangsspannung U_A abgegriffen.The same also applies to magnetoresistive sensors in the form of a full-bridge arrangement, which are constructed from two spatially overlapping, combined in the opposite direction of action combined half-bridges analogous to the half-bridge described above, the full bridge compared to the half-bridge generating the double signal swing for the output signal. A sensor arrangement known in this way is shown in the illustration according to FIGS. 3A and 3B. The illustration in this case shows FIG. 3B shows the basic arrangement of the full bridge consisting of a first half bridge with the Wi derstandselementen R11 and R12 and a second half bridge with the resistance elements R21 and R22. This full-bridge arrangement is supplied with an operating voltage U _B (the mass of the voltage source is denoted by M). The bridge voltage is tapped as the output voltage U _A.

In der Darstellung gemäß Fig. 3A ist die vorangehend darge stellte Vollbrückenanordnung in der räumlichen Anordnung des magnetoresistiven Sensors gemäß dem herkömmlichen Stand der Technik angeordnet dargestellt. Die räumliche Überdeckung der im entgegengesetzten Wirkungssinn kombinierten Halbbrücken ist dabei mittels einer diagonal durch das jeweilige Halb brückenelement verlaufenden Linie veranschaulicht. Der ober halb dieser Sensoranordnung gezeigte Pfeil kennzeichnet die relative Bewegungsrichtung der Sensoranordnung gegenüber dem magnetischen Maßstab.In the illustration according to FIG. 3A, the previously illustrated arranged Darge turned full-bridge arrangement in the spatial arrangement of the magnetoresistive sensor according to the conventional art. The spatial coverage of the half bridges combined in the opposite direction of action is illustrated by means of a line running diagonally through the respective half bridge element. The arrow shown above half of this sensor arrangement indicates the relative direction of movement of the sensor arrangement relative to the magnetic scale.

Solche magnetoresistive Sensoren in Halbbrücken- und Voll brückenanordnung sind beispielsweise aus der Veröffentlichung von Dipl.-Ing. Gerhard Hager "Magnetoresistive Sensoren mes sen Drehwinkel", Elektronik 12/93, Seiten 30 bis 34 insbeson dere Seite 30, rechte Spalte, letzter Absatz ff. sowie in den Bildern 2 und 3 bekannt.Such magnetoresistive sensors in half-bridge and full Bridge arrangements are for example from the publication by Dipl.-Ing. Gerhard Hager "Magnetoresistive sensors mes sen rotation angle ", electronics 12/93, pages 30 to 34 in particular page 30, right column, last paragraph ff. and in the Pictures 2 and 3 known.

Zur Erzeugung des eingangs erwähnten Nullimpulses als Refe renzsignal bei inkrementellen Weg- bzw. Winkelmeßsystemen, welche auf magnetoresistiven Sensoren basieren, wird auf ei ner Maßstabsverkörperung ein magnetischer Einzelpol aufge bracht. Dieser ist in der Darstellung der herkömmlichen Sen soranordnung nach Fig. 5 durch den vorspringenden Magnetpol an der Refererenzposition R gekennzeichnet. Dieser magnetische Einzelpol erzeugt neben seinem an ihm angrenzenden magneti schen Gegenpol über einen magnetoresistiven Sensor nach dem im vorangehenden beschriebenen herkömmlichen Aufbau eine in der Darstellung gemäß Fig. 4 gezeigte Vollwelle eines Sinus signales. Dieses Sinussignal ist als Nullimpuls jedoch nur bedingt tauglich.To generate the zero pulse mentioned at the beginning as a reference signal in incremental displacement or angle measuring systems, which are based on magnetoresistive sensors, a magnetic single pole is brought up on a scale embodiment. This is characterized in the representation of the conventional sensor arrangement according to FIG. 5 by the projecting magnetic pole at the reference position R. This magnetic single pole generates next to its adjacent magnetic rule's opposite pole via a magnetoresistive sensor according to the conventional structure described above, a full wave of a sine signal shown in the illustration in FIG. 4. However, this sinusoidal signal is only of limited use as a zero pulse.

Zum einen ist das Verhältnis von Nutzsignal zum Gesamtsignal geringer als 50%. Das hat zur Folge, daß für die Auswertung des Nullimpulses prinzipiell weniger als die Hälfte des Aus gangssignals U_A des magnetoresistiven Sensors zur Verfügung steht. Zum anderen ist das Ausgangssignal U_A punktsymmetrisch zum Ursprung des Koordinatensystems und damit zur Referenzpo sition R. Dies erschwert eine exakte Auswertung der Referenz position erheblich. Darüber hinaus ist eine symmetrische Po sitionierung des Referenzsignals zu den Ausgangssignalen ei nes inkrementellen Weg- bzw. Winkelmeßsystems bezüglich der Eindeutigkeit über der Drift von Parametern wie beispielswei se der Temperatur nicht möglich.Firstly, the ratio of the useful signal to the overall signal is less than 50%. The result of this is that, in principle, less than half of the output signal U _{A of} the magnetoresistive sensor is available for evaluating the zero pulse. On the other hand, the output signal U _{A is} point-symmetrical to the origin of the coordinate system and thus to the reference position R. This considerably complicates an exact evaluation of the reference position. In addition, a symmetrical positioning of the reference signal to the output signals of an incremental displacement or angle measuring system is not possible with regard to the uniqueness of the drift of parameters such as the temperature.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfah ren sowie eine geeignete Sensoranordnung zur Generierung ei nes Referenzsignales zu schaffen, welche ein besseres Ver hältnis von Nutzsignal zum Gesamtsignal des Referenzsignales ermöglichen und darüber hinaus eine einfachere und exaktere Auswertung der Referenzposition bzw. Nullmarke ermöglichen.The object of the present invention is therefore a method ren and a suitable sensor arrangement for generating egg nes reference signal to create a better Ver Ratio of the useful signal to the total signal of the reference signal enable and moreover a simpler and more precise Enable evaluation of the reference position or zero mark.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs geschilderten Art gelöst, welches da durch weitergebildet wird, daß durch Kombination zweier iden tischer Halbbrückenanordnungen, bei denen jeweils zwei iden tische Brückenwiderstände um die Basisbreite des Sensors in Maßstabsrichtung phasenverschoben sind, mit definierter geo metrischer Phasenverschiebung in Maßstabsrichtung zu einer Vollbrückenanordnung eine Differenzbildung der beiden glei chen punktsymmetrischen Ausgangssignale der Halbbrücken anordnungen so vorgenommen wird, daß ein achsensymmetrisches Sensorausgangssignal U_A der Vollbrückenanordnung resultiert.According to the present invention, this object is achieved by a method of the type described, which is further developed by the fact that by combining two identical half-bridge arrangements, in each of which two identical bridge resistances are out of phase by the base width of the sensor in the scale direction, with a defined geo metric phase shift in the scale direction to a full-bridge arrangement, a difference between the two equilibrium point-symmetrical output signals of the half-bridge arrangements is made in such a way that an axisymmetric sensor output signal U _{A of} the full-bridge arrangement results.

Daneben wird die Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Sensoranordnung der eingangs geschilderten Art ge löst, welche dadurch weitergebildet ist, daß zwei identische Halbbrückenanordnungen, bei denen jeweils zwei identische Brückenwiderstände um die Basisbreite des Sensors in Maß stabsrichtung phasenverschoben sind, mit definierter geome trischer Phasenverschiebung in Maßstabsrichtung so zu einer Vollbrückenanordnung kombiniert sind, daß über eine Diffe renzbildung der beiden gleichen punktsymmetrischen Ausgangs signale der Halbbrückenanordnungen ein achsensymmetrisches Sensorausgangssignal U_A der Vollbrückenanordnung resultiert.In addition, the object according to the present invention is achieved by a sensor arrangement of the type described at the outset, which is further developed by the fact that two identical half-bridge arrangements, in which two identical bridge resistances are phase-shifted in scale direction by the base width of the sensor, with a defined geometric phase shift are combined in the scale direction to form a full-bridge arrangement such that an axisymmetric sensor output signal U _{A of} the full-bridge arrangement results from a difference formation of the two same point-symmetrical output signals of the half-bridge arrangements.

Durch die Kombination zweier identischer Halbbrücken auf die se Weise zu einer Vollbrücke erhält man über die Differenz bildung der beiden gleichen punktsymmetrischen Ausgangssigna le der Halbbrücken mit einem Verhältnis des Nutzsignales zum Gesamtsignal < 50% ein achsensymmetrisches Ausgangssignal der Vollbrücke mit einem Verhältnis von Nutzsignal zu Gesamt signal < 50%. Außerdem kann durch Variation der Parameter wie Einzelpolbreite des magnetischen Maßstabs, Basisbreite und Phasenverschiebung des Sensors das Referenzsignal bezüg lich des Verhältnisses von Nutzsignal zu Gesamtsignal ("Signalhöhe") und Eindeutigkeit gegenüber Ausgangssignalen eines inkrementellen Weg- bzw. Winkelmeßsystemes ("Signal breite") optimiert werden.By combining two identical half bridges on the This way to a full bridge is obtained from the difference Formation of the two same point-symmetrical output signals le of the half bridges with a ratio of the useful signal to the Total signal <50% an axisymmetric output signal the full bridge with a ratio of useful signal to total signal <50%. In addition, by varying the parameters like single pole width of the magnetic scale, base width and phase shift of the sensor reference the reference signal Lich the ratio of useful signal to total signal ("Signal level") and uniqueness in relation to output signals an incremental displacement or angle measuring system ("Signal wide ") can be optimized.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird die definierte geome trische Phasenverschiebung in Maßstabsrichtung nach der hal ben Basisbreite der Halbbrückenanordnung gewählt. In a first advantageous embodiment of the method according to the present invention, the defined geome trical phase shift in the scale direction after hal ben base width of the half-bridge arrangement selected.

Ebenso entspricht nach einer ersten vorteilhaften Ausgestal tung der Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung die definierte geometrische Phasenverschiebung in Maßstabsrich tung der halben Basisbreite der Halbbrückenanordnungen.Likewise, according to a first advantageous embodiment device of the sensor arrangement according to the present invention Defined geometric phase shift in scale half the base width of the half-bridge arrangements.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfah rens bzw. der Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfin dung sind die Brückenwiderstände der Halbbrückenanordnungen senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung des magnetischen Maßstabs angeordnet.After a further advantageous development of the process rens or the sensor arrangement according to the present invention are the bridge resistances of the half-bridge arrangements perpendicular to the relative direction of movement of the magnetic Arranged to scale.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens bzw. der Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Brückenwiderstände von einer oder beiden Halbbrüc kenanordnungen aus der senkrechten relativen Bewegungsrich tung des magnetischen Maßstabs herausgedreht angeordnet.In a further advantageous embodiment of the method or the sensor arrangement according to the present invention the bridge resistances of one or both half bridges kenanlagen from the vertical relative direction of motion device of the magnetic scale arranged rotated.

Auf diese Weise kann die geometrische Phasenverschiebung zwi schen den beiden Halbbrücken verkleinert werden. Dies kann so geschehen, daß die elektrische Phasenverschiebung gleich bzw. optimal bleibt. Als weiterer Vorteil resultiert hieraus, daß sich im Falle einer Integration der Sensoranordnung in einen integrierten Schaltkreis die Typfläche und damit verbunden auch die Kosten des integrierten Schaltkreises durch Reduzie rung der Dimension in relative Bewegungsrichtung des Maßstabs verkleinert werden kann.In this way, the geometric phase shift between between the two half bridges can be reduced. This can be so happen that the electrical phase shift is equal to or remains optimal. Another advantage results from the fact that itself in the event of an integration of the sensor arrangement into one integrated circuit the type area and associated with it also the cost of the integrated circuit through reduction dimension in the relative direction of movement of the scale can be reduced.

Weitere Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines vorteilhaften Aus führungsbeispieles der vorliegenden Erfindung und in Verbin dung mit den Figuren. Es zeigen:Further advantages and inventive details emerge from the following description of an advantageous Aus leadership example of the present invention and in Verbin with the figures. Show it:

Fig. 1A Sensoranordnung zur Generierung eines Referenzsignals nach der vorliegenden Erfindung, Fig. 1A sensor arrangement for generating a reference signal according to the present invention,

Fig. 1B übersichtliche Blockdarstellung der elektrischen Ver schaltung der Brückenwiderstände der Sensoranordnung aus Fig. 1A, 1B concise block diagram of the electrical Ver. Circuit of the bridge resistances of the sensor assembly of FIG. 1A,

Fig. 2 resultierendes Ausgangssignal als Referenzsignal der Sensoranordnung aus Fig. 1A, Fig. 2 resulting output signal as a reference signal of the sensor assembly of FIG. 1A,

Fig. 3A bekannte Sensoranordnung nach dem Stand der Technik, Fig. 3A known sensor arrangement according to the prior art,

Fig. 3B elektrische Blockschaltung der bekannten Sensoranord nung, Fig. 3B electrical block circuit of the known Sensoranord voltage,

Fig. 4 herkömmliches Ausgangssignal als Referenzsignal der bekannten Sensoranordnung gemäß Fig. 3A, Fig. 4 conventional output signal as a reference signal of known sensor arrangement according to FIG. 3A,

Fig. 5 Prinzipskizze des Einsatzes einer herkömmlichen Sen soranordnung bei inkrementellen Weg- bzw. Winkelmeßsy stemen und Fig. 5 schematic diagram of the use of a conventional sensor arrangement with incremental Weg- and Winkelmeßsy stemen and

Fig. 6 Ausgangssignal eines magnetoresistiven Sensors gemäß der Prinzipskizze nach Fig. 5. Fig. 6 output signal of a magnetoresistive sensor according to the schematic diagram in FIG. 5.

Die Darstellungen gemäß den Fig. 3A bis 6 wurden bereits eingangs anläßlich der Darstellung des bekannten Standes der Technik näher erläutert.The representations according to FIGS. 3A to 6 have already been explained in more detail in the introduction on the basis of the representation of the known prior art.

In der Darstellung gemäß der Fig. 1A ist eine Sensoranordnung bestehend aus zwei identischen Halbbrücken nach der Verschal tung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. In der Dar stellung gemäß Fig. 1B ist die elektrische Verschaltung der beiden genannten identischen Halbbrücken zur Veranschauli chung der elektrischen Funktion gegenüber der Darstellung nach Fig. 1A vereinfacht dargestellt. Dabei sind die beiden identischen Halbbrücken H1 und H2 bestehend aus zwei identi schen Brückenwiderständen R11 und R12 bzw. R21 und R22 ge zeigt. Die beiden Halbbrückenanordnungen H1 und H2 sind dabei in herkömmlicher Weise zu einer Vollbrückenanordnung ver schaltet. Die Vollbrückenanordnung wird mit einer Betriebs spannung U_B beaufschlagt (die Masse der Bezugsspannung ist dabei mit M gekennzeichnet). Das Sensorausgangssignal U_A wird in herkömmlicher Weise in der Vollbrückenanordnung abgegrif fen.In the illustration according to FIG. 1A, a sensor arrangement is composed of two identical half bridges after Verschal processing according to the present invention is shown. In the Dar position according to FIG. 1B, the electrical connection of the two identical half-bridges mentioned is illustrated in a simplified manner to illustrate the electrical function compared to the representation according to FIG . The two identical half bridges H1 and H2 consisting of two identical bridge resistors R11 and R12 or R21 and R22 are shown. The two half-bridge arrangements H1 and H2 are connected in a conventional manner to a full-bridge arrangement. The full bridge arrangement is subjected to an operating voltage U _B (the mass of the reference voltage is identified by M). The sensor output signal U _A is tapped in a conventional manner in the full bridge arrangement.

Diese nach der Darstellung gemäß Fig. 1B elektrisch verschal tete Vollbrückenanordnung wird nun gemäß der Darstellung nach Fig. 1A in geometrischer Weise angeordnet. Dazu werden die zwei identischen Halbbrücken H1 und H2, bei denen jeweils zwei identische Brückenwiderstände R11 und R12 bzw. R21 und R22 um die Basisbreite des Sensors in Maßstabsrichtung pha senverschoben sind, mit definierter geometrischer Phasenver schiebung in Maßstabsrichtung zu der genannten Vollbrückenan ordnung angeordnet. Die Maßstabsrichtung ist dabei durch ei nen oberhalb der Sensoranordnung gezeigten Pfeil veranschau licht, welcher die Relativbewegung zwischen Sensoranordnung und magnetischem Maßstab veranschaulichen soll. Vorteilhaf terweise ist die solchermaßen definierte geometrische Phasen verschiebung in Maßstabsrichtung nach der halben Basisbreite der Halbbrückenanordnungen H1 und H2 gewählt.These electrically verschal ended by the view of FIG. 1B full-bridge arrangement is now according to the illustration of FIG. Arranged in a geometrical manner 1A. For this purpose, the two identical half-bridges H1 and H2, in which two identical bridge resistors R11 and R12 or R21 and R22 are phase-shifted in the scale direction by the base width of the sensor, are arranged with a defined geometric phase shift in the scale direction to the full-bridge arrangement. The scale direction is illustrated by an arrow above the sensor arrangement, which is intended to illustrate the relative movement between the sensor arrangement and the magnetic scale. Advantageously, the geometric phase shift defined in this way is selected in the scale direction after half the base width of the half-bridge arrangements H1 and H2.

Auf diese Weise wird eine Differenzbildung der beiden glei chen punktsymmetrischen Ausgangssignale der Halbbrückenanord nungen - wie eingangs geschildert - mit einem Verhältnis des Nutzsignales zum Gesamtsignal < 50% erreicht und man erhält ein achssymmetrisches Ausgangssignal U_A der Vollbrückenanord nung mit einem Verhältnis von Nutzsignal zum Gesamtsignal < 50%. Dieses achsensymmetrische Ausgangssignal U_A der Sen soranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Dar stellung gemäß der Fig. 2 abgebildet. Daran wird das Verhält nis von Nutzsignal zu Gesamtsignal < 50% deutlich. Ebenfalls erkennbar ist die Achsensymmetrie des Ausgangssignales, was eine wesentlich einfachere und exaktere Ermittlung der Null marke bzw. Referenzposition R ermöglicht. Dadurch kann durch Variation von Parametern wie Einzelpolbreite des Maßstabs, Basisbreite und Phasenverschiebung des magnetoresistiven Sen sors das Referenzsignal bzw. Ausgangssignal U_A bezüglich des Verhältnisses von Nutzsignal zum Gesamtsignal ("Signalhöhe") und Eindeutigkeit gegenüber den Signalen eines inkrementellen Weg- bzw. Winkelmeßsystems ("Signalbreite") optimiert werden.In this way, a difference is formed between the two identical point-symmetrical output signals of the half-bridge arrangements - as described at the beginning - with a ratio of the useful signal to the overall signal <50% and an axisymmetric output signal U _{A of} the full-bridge arrangement is obtained with a ratio of useful signal to the overall signal < 50%. This axisymmetric output signal U _{A of} the sensor arrangement according to the present invention is shown in the position shown in FIG. 2. This shows the ratio of the useful signal to the total signal <50%. The axis symmetry of the output signal can also be seen, which enables a much simpler and more precise determination of the zero mark or reference position R. By varying parameters such as the single pole width of the scale, base width and phase shift of the magnetoresistive sensor, the reference signal or output signal U _A with respect to the ratio of the useful signal to the overall signal ("signal level") and uniqueness compared to the signals of an incremental displacement or angle measuring system ( "Signal width") can be optimized.

Anstelle von senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung des Maßstabs ausgerichteten Widerstandsstrukturen R11 bis R22, wie sie in der Darstellung gemäß Fig. 1A angenommen sind, kann alternativ die Widerstandsstruktur von einer oder von beiden Halbbrücken H1 und H2 in der Sensorebene aus der Senkrechten herausgedreht werden und gleichzeitig so die geometrische Phasenverschiebung zwischen den beiden Halbbrücken H1 und H2 verkleinert werden. Dadurch wird auch erreicht, daß die elek trische Phasenverschiebung gleich bzw. optimal bleibt.Instead of resistance structures R11 to R22 oriented perpendicular to the relative direction of movement of the scale, as assumed in the illustration according to FIG. 1A, the resistance structure of one or both half bridges H1 and H2 in the sensor plane can alternatively be turned out of the vertical and at the same time so the geometric phase shift between the two half bridges H1 and H2 can be reduced. This also ensures that the elec trical phase shift remains the same or optimal.

Claims

1. A method for generating a reference signal by means of a magnetoresistive sensor ( 1 ) in a full-bridge arrangement and a translational or rotary magnetic scale (2), with a magnetic single pole being applied to a reference position (R) of the scale, characterized in that by combination two identical half-bridge arrangements (H1, H2), in each of which two identical bridge resistances (R11, R12 and R21, R22) are phase-shifted in the scale direction by the basic width ( 4 ) of the sensor, with a defined geometric phase shift in the scale direction to form a full-bridge arrangement the two identical point-symmetrical output signals of the half-bridge arrangements (H1, H2) are made in such a way that an axisymmetric sensor output signal (U _A ) of the full-bridge arrangement results.

2. The method according to claim 1, characterized in that the defined geometric phase shift in the scale direction after half the base width ( 4 ) of the half-bridge arrangements (H1, H2) is selected.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized ge indicates that the bridge resistances (R11, R12 and R21, R22) of the half-bridge arrangements (H1, H2) perpendicular to the relative direction of movement of the magnetic scale (2) to be ordered.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized ge indicates that the bridge resistances (R11, R12 and R21, R22) of one or both half-bridge arrangements (H1, H2) from the perpendicular to the relative direction of movement of the magnetic scale (2) turned out who arranged the.

5. Sensor arrangement for generating a reference signal with a magnetoresistive sensor ( 1 ) in full-bridge arrangement and a translational or rotary magnetic scale (2), with a magnetic single pole being applied to a reference position (R) of the scale, characterized in that two identical tables Half-bridge arrangements (H1, H2), in which two identical bridge resistances (R11, R12 and R21, R22) are phase-shifted by the base width ( 4 ) of the sensor in the scale direction, combined with a defined geometric phase shift in the scale direction to form a full-bridge arrangement, that an axisymmetric sensor output signal (U _A ) of the full bridge arrangement results from a difference between the two same point-symmetrical output signals of the half-bridge arrangements (H1, H2).

6. Sensor arrangement according to claim 5, characterized in that the defined geometric phase shift in the scale direction corresponds to half the base width ( 4 ) of the half-bridge arrangements (H1, H2).

7. Sensor arrangement according to claim 5 or 6, characterized characterized that the bridge resistances (R11, R12 and R21, R22) of the half-bridge arrangements (H1, H2) perpendicular to the relative direction of movement of the magnetic Scale (2) are arranged.

8. Sensor arrangement according to claim 5 or 6, characterized characterized that the bridge resistances (R11, R12 and R21, R22) from one or both half-bridge arrangements (H1, H2) from the perpendicular to the relative movement direction of the magnetic scale (2) turned out arranged are not.