Магниторезистивный датчик перемещений

 

I. МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, сод жапшй мвгшстыую сястему с подвижным утфавЛЯКЖ1ИМ элементом пряодоугопьной формы к магниторезвстор с магнвточувствятельеЬыми эпемштами, на которые навесены контактные ппошвдки с отходяшямя от них выводами, соединяющими участки магшггочувствительных элементов. эаключенньте Meiieny контактными площадками, в электрический мост, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона первъ ещений, в магнитную сие-, тему датчика введен подвижный утфавлякиций элемент прямоугольной формы , жестко соединенный с первым, а диагонали обоих элементов находятся на одной линии. , 2. Датчик по п. 1, о т л и ч а .ю :щ и и с я тем, что магниторезистор вы шмгаен из четырех параллельных друг дру . ГУ магниточувствительных апемзггов с контактными площадками, расположшными на их концах, соединенными между собой выводами, причем перекрытые управляющими элементами контактные площадки соединены между собой попарно-накреет , а контактные площадки четных и (Л нечетЁсых чувствительных элементов, не . перекрытые управляющими элементами, соединены соответственно четные с четными контактными площадками, а нечетс ные с He4erHbnvai.

SU„„1027657

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬЮИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (23.) 3407176/18 23. (22) 1 1;03,82.. (46). 07.07.83. Бюл. Ъ 25 (72) А, Ф. Пужляков (53) 623.,33.7,44(088.8) (56) 3.. Патент Японии, % 47-51552, кл, 99/8/ 3 12; Н 03. V 3/00, опублик. 25Л2.72.

2, Патент Японии % 50.-.26094, кл, 106 С 32; 6 03. В 7/02, опублик. 28.08.75. (54) (57) 1, МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЙ

ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий магнитную систему с подвижным управляющим элементом прямоугольной формы и магниторезистор с магниточувствительными элементами, на которые нанесены контактные площадки с отходящюси от них выводами, соединяющими участки магниточувствительных элежнтов заключенные между контактными площадками, в электрический мост, о т л и ч а ю36 Щ 9 33/06; Н 01 4 43/08 шийся тему чтоу с целью расшщэения диапазона перемещений, в магнитную сис-, тему датчика введен второй подвижный мы жестко соединенный с первым а диагонали обоих элементов находятся на одной линии.

2.Датчик поп. 4., отлич аю,шийся тем, что магниторезистор вы, пожюн as четырех параллельных apyr другу магниточувствительных элементов с контактными площадками, расположенными на их концах, соединенными между собой выводами, причем перекрытые унравшпошими элем контами контактные площадки соединены между собой попарно-нак- ф рест, а контактные площадки четных и нечетных чувствительных элементов, не. перекрытые управляющими элементами, соединены соответственно четные с четными контактными площадками, а нечетные с нечетными.

Наиболее близким по конструкции.и характеристикам к предлагаемому является

40 магниторезистивный датчик перемещений, содержащий источник питания, магнитную систему с подвижным управляющим элементом, магниторезистор с двумя параллельно расположенными магниточувствитель- 45 ными элементами, на концах и в середиВе которых выполнены контактные площад-; ки с отходящими от них выводами, входными клеммами и выходными

Питание на электрический мост, плечи которого образованы участками магни50 точувствительных элементов, заключенных между ближайшими контактными площадками, подается от источника питания через входные клеммы. B начальный момент управляющий алемент воздействует на участки одинаковой длины плеч моста, при атом сопротивления всех плеч моста одинаковые, а сигнал, снимаемый с выl l 0276

Изобретение относится к электронной технике, в частности к магниторезистив-, ным датчикам, и может быть использовано, например, в бесконтактных преобра» зователях перемещений в электрический сигнал.

Известен магниторезистивный датчик перемещений, содержащий источник питания, магнитную систему с двумя жестко связанными друг с другом подвижными >0 управляющими элементами .и магниторезистором, снабженный одним магниточувствительным элементом прямоугольной формы с контактными площадками в центре,на концах и в середине правой и левой 15 частей магниточувствительного элемента.

Участки магниточувствительного алемента, заключенные между ближайшими контактными площадками, образуют пле- 20 чи электрического моста и соединены между собой выводами.

При одновременном воздействии магнитного поля, формируемого двумя управляющими элементами магнитной системы 25

/ на участки одинаковой длины всех четырех плеч электрического моста выходной сигнал равен нулю. При смещении управляющих элементов относительно плеч моста на выходных клеммах последнего 30 формируется сигнал, пропорциональный величине смецения (1 j.

K недостаткам указанного датчика следует отнести то, что диапазон регистрации перемещений ограничен 0,25 длины

35 чувствительного элемента, что сужает объем его использования., 57 2 ходных клемм, равен нулю. При смещении управляв щего элемента вдоль плеч моста на величину d Х смещается и магнитное поле, формируемое им. При этом сопротивление двух плеч моста, на которые надвинулся управляющий элемент, увеличится на величину ЬЯ, а сопротивление двух плеч, с которых сдвинулся управляющий элемент, уменьшится, на величину (-аР).

Это приводит к разбалансировке моста.

На выходных клеммах формируется сигнал пропорциональный величине смещения

> управляющего алемента, причем максимальный сигнал будет при смещении управляющего элемента магнитной системы к одному из концов (правому или левому) чувствительных элементов (2).

K недостатку известного датчика относится то, что диапазон, в котором величина сигнала пропорциональна величине смещения управляющего алемента, составляет 0,5 длины чувствительного элемента, сужает объем его использования. 4увствитехъные элементы магниторезисторов изготавливают из слитков (обычно эвтектического сплава антимоBHlla индия с ацтиМоиидом никеля) или пленок (обычно антимонида индия) полупроводниковых материалов. Так как геометрические размеры слитков и геометрические размеры подложек, на которых получают монокристаллические пленки, ограничены, то ограничены и геомет- рические размеры (длина) чувствительных элементов магнитопроводов.

Цель изобретения — расширение диапазона перемещения.

Указанная цель достигается тем, что в датчике перемещений, содержащем магнитную систему с подвижным управляющим элементом прямоугольной формы и магниторезистор с магниточувствительными элементами прямоугольной формы, на которые нанесены контактные площадки с отходящими от них выводами, соединяющими участки магниточувствительных элементов, заключенные между контактными площадками, в электрический мост, в магнитную систему датчика введен второй подвижной управляющий элемент прямоугольной формы, жестко соединенный с первым, а диагонали обоих элементов находятся на одной линии. Кроме того, мыниторезистор выполнен из четырех параллельных друг другу магниточувствительных элементов с контактными площадками, расположенньви на их концах, соединенными между собой выводами, причем перекрытые управляющими алемен1027657

Составитель E. Йанплина

Редактор С. Квятковская Техред M.Êîøòóða Корректор С. Шекмар

Заказ 4733/50 Тираж 710 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тами контактные площадки соединены между собой попарно-накрест, а контакт ные площадки четных и нечетных чувствительных элементов, неперекрытые управляющими элементами, соединены соответственно четные с четными площадками, а нечетные с нечетными.

На чертеже цредставлена конструкция и электрическая схема, в плане.

Магниторезистивный датчик перемеще- Ы0 ний содержит источнйки 1 питания, жестко соединенные между собой управляющие элементы 2 магнитной системы (показаны пунктиром), магниточувствительные элементы 3 с контактными площад- 35 ками 4-, отходящими от них выводами

5Ä 6 и 7 и выходными 8 и 9.

Устройство работает следующим образом. 20

Питание на электрический мост, плечи которого образованы элементами 3, подается от источника 1 питания через клеммы

6 и 7.. В начальный момент управляющие элементы 2 воздействуют на участки 25 одинаковой длины плеч моста, при этом сопротивления всех плеч моста одинаковые, а сигнал, снимаемый с выходных клемм 8 и 9, равен нулю. При смешении управляющих- элементов 2 вдоль плеч моста на величину аХ смещается и магнитное поле, формируемое ими. При этом сопротивление двух плеч, на которые надвинулся управляющий элемент, увеличится на величину д R а сопротивление двух плеч, с которых сдвинулся управляющий элемент, уменьшится на величину (- R ); Это приводит к разбалансировке моста. На выходных клеммах 8 и 9 формируется сигнал, пропорциональный величине смацения управляющих элементов 2.

Техническая эффективность изобретения заключается в том, что за счет использования магниторезистора с четырьмя чувствительными элементами и магнитной системы с двумя жестко связанными управляющими элементами и в два раза увели- . чивается максимальный диапазон регистрации перемещений с помощью магниторезистивного датчика.

Увеличение максимального диапазона регистрации перемещений магниторезистивного датчика до величины, равной длине чувствительного элемента магнитореэистора, существенно расширяет область использования датчика.