Датчик угловых перемещений

 

(72) Авторы изобретения

А. Бахридинов, В.Г. Пынько, Г.И. Икрамов и Н,Ф.. Цыганков

Институт физики им. Л, В. Киренского Сибирского отделения

АН СССР (7!) Заявитель (54) ДАТЧИК УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности для измерения малых угловых перемещений.

Известен датчик угловых перемещений, принцип действия которого основан на влиянии магнитного состояния ферромагнитной пленки на резонансные свойства колебательной системы автогенератора. Магнитное состояние ферромагнитной пленки, а следовательно, и частота автогенератора зависят от угла между нормалью к плоскости плен- ки и направлением магнитного поля(1J, Однако датчики этого типа обладаsn большой сложностью, так как содержат систему возбуждения ферромагнитного резонанса смесители, усилители промежуточной частоты, гетеродин, амплитудный детектор и т.д.

НаибоЛее близким техническим решением к предлагаемому является датчик угловых перемещений, содержащий относительно подвижные источник магнитодвижущий силы и чувствительный элемент с двумя парами контактов, подключенный к одной из пар контактной блок питания, а к другой — блок регистр ации (2 ).

Чувствительный элемент датчика выполнен в виде элемента Холла.

Однако датчик с элементами Холла обладает невысокой чувствительностью и точностью, а также значительной температурной нестабильностью, обусловленной чувствительностью полупроводникового материала, из которого они изготовлены, к изменениям температуры окружающей среды.

Цель изобретения — повышение точности датчика при измерении малых yz. ловых перемещений.

Для достижения поставленной цели чувствительный элемент выполнен из закритичной ферромагнитной пленки с замкнутой доменной структурой.

Закритичная ферромагнитная пленка выполнена толщиной 1,5-2 мкм.

859805

На фиг ° 1 изображена блок-схема датчика угловых перемещений; на фиг.2 — его выходная характеристика, представляющая собой зависимость разности AE потенциалов от углово- .

5 го положения чувствительного элемента (нормали к его плоскости) относительно направления магнитного поля.

Датчик содержит чувствительный элемент 1, размещенный в магнитном поле, создаваемой источником магнитодвижущей силы, например магнитом 2, Чувствительный элемент снабжен двумя парами контактов размещенных на его торцах. К одной паре контактов (токовой) подключен блок 3 питания, а к другой паре контактов(потенциальной) подключается блок 4 регистрации.

Чувствительный элемент изготавливается вакуумным напылением пермаллоя (Й1 75-85 вес.X, Fe 15-25 вес.X/ на стеклянную или снталловую подлож- ку. Подложка во время напыления должна иметь температуру порядка 200 С. о

Контакты выполняют из меди или серебра также вакуумным напылением. В отличие от полупроводникового элемента

Холла данный чувствительный элемент имеет малое омическое сопротивление (десятые доли ома) .

Датчик работает следующим образом. ЗО

В исходном положении чувствительного элемента I, когда он располагается перпендикулярно к направлению силовых линий магнитного поля магнита 2, компенсируют начальную разность потенциалов на его потенциальной паре контактов,подключенныйк блоку 4 регистрации. При повороте чувствительно-. го элемента 1 относительно направления магнитного поля на этой паре кон- 4р тактов возникает разность ЬЕ потено циалов, которая в диапазоне +10, как показывают эксперименты (фиг.2)> изменяется практически пропорционально углу поворота. При измерительном 4 токе 5А и магнитном поле напряженностью 500 э чувствительность датчика

4 составляет 1 мВ/град. При повышении плотности тока (вплоть до допустимой в 50A) чувствительность датчика может составить 10 мВ/град. Закритичная ферромагнитная пленка с замкнутой доменной структурой, из которой изготовлен чувствительный элемент 1 датчика, имеет в этом случае следующие параметры: толщину 1,5-2 мкм, ширину 4 мм,. длину 8 мм. Несинусоидальная зависимость разности ДЕ потенциалов от угла поворота обусловлена, так называемым псевдоэффектом Холла, возникающим в замыкающих доменах закритической пленки пермаллоя.

Благодаря высокой чувствительности датчика, он позволяет регистрировать углы поворота в диапазоне малых угловых перемещений со эначительно более. высокой точностью- порядка 0,02 град, чем известные датг чики с элементамн"Холла, которые имеют точность примерно 0„1 град.

Формула изобретения

1, Датчик угловых перемещений, содержащий относительно подвижные источник магнитодвижущей силы и чувствительный элемент с двумя парами контактов, подключенной к одной из пар контактов блок питания, а к другой — блок регистрации, о т л ич а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения точности, чувствительный элемент выполнен из закритичной ферромагнитной пленки с замкнутой доменной структурой.

2. Датчик по п.1, о т л и ч à io" щ и .й с я тем, что закритимная ферромагнитная пленка выполнена толщиной 1,5-2 мкм.

Источники информации, принятые,во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

N 416723, кл. 6 01 В 7/30, 1971.

2. Кобус А, Пушинский Я. Датчики

Холла и магниторезисторы, М., "Энергия", 1971, с.263 (прототип).

859805

Заказ 7530/61 Тираж 642 .

ВНИИПИ Государственного ком тета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Подписное

Составитель С. Скрыпник

Редактор Е. Лушникова Техред 3. Фанта Корректор С. Шекмар