Двухкоординатный магниторезистивный датчик перемещений /его варианты/
ОП ИСАНИЕ
ИЗОЬВЕТЕН ИЯ
К АВТОР СКОМХ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскни
Социалистические республик
9 01 В 7/00 Гееудерстееивй комитет CCCP «в ле«ем «зееретеиий и открытий (2З) ПриоритетОпубликовано 070582. Ьтоллетеиь ЛВ 17 Дата опубликования описания 07.05.82 (53) УДК62! 317.39:531.71 (088.8). (72) Авторы изобретения В.Н.Новиков и А.Ф.Пужляков 1"" » ъь.. 1 ! I ф . (7i ) Заявитель с в" - щ / (54) ДВУХКООРДИНАТНЫЙ МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЦЕНИЙ (ЕГО ВАРИАНТЫ Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения перемещений по двум координатам. Известен двухкоординатный магниторезистивный датчик перемещений, содержащий магнитную систему с одной парой полюсов, магниточувствительный элемент уголковой формы с контактными площадками в вершине угла и на концах и источник питания, подключенный с одной стороны к контактной площадке в вершине угла, а с другой стороны через измерительныеприборы - к контактным площадкам на концах магниточувствительного элемента. При смещении пары полюсов магнитной системы относительно линейных участков уголкового магниточувствительного элемента изменяются токи в измерительных приборах, величина которых зависит от величины перемещения (1) . 1 Недостатками такого датчика являются отсутствие нулевого сигнала, недостаточная чувствительность и необходимость дополнительного пересчета показаний измерительных при5 боров для определения величины перемещения. Наиболее близким к предлагаемомуявляется двухкоординатный датчик перемещений, содержащий относительно подвижные магнитную систему и две мостовые измерительные схемы с включенными в их плечи линейными участками четырех магниторезисторов, заключенными между контактными площадками на их концах и в середине и ориентированными по соответствую- . щей координатной оси (23. Магниторезистивные элементы раз-, мещены один относительно другого крестообразно, занимая площадь поверхности, равную 4с к 41, где 1 длина линейного участка магниторезистивного элемента (одйого плеча 3 92б5 мостовой измерительной схемы), заклю ченного между контактными площадками на конце и в середине каждого магниточувствительного элемента, что обуславливает значительные габариты известного датчика. Цель изобретения — уменьшение габаритов датчика. Поставленная цель достигается тем, что в первом варианте исполне- 10 ния датчика магниторезистивные элементы выполнены уголковыми и расположены вершинами углов к общему центру, контактные площадки в вершинах углов соединены попарно-перекрестно и образуют узлы диагоналей питания мостовых схем, контактные площадки на концах соединены попарно-противоположно и образуют узлы измерительных диагоналей мостовых схем, щ а магнитная система выполнена с одной парой полюсов, размещенной в общем центре. Ло второму варианту магниторезистивные элементы выполнены уголковыми 2S и расположены парами по одной из диагоналей квадрата вершинами наружу, контактные площадки в вершинах углов соединены попарно-противоположно и образуют узлы диагоналей питания щ мостовых схем, контактные площадки на концах соединены попарно-перекрестно и образуют узлы измерительных . диагоналей мостовых схем, а магнитная система выполнена с двумя парами полюсов, расположенными в вершинах углов магниторезистивных элементов. По третьему варианту магниточувствительные элементы выполнены уголковыми и расположены по периметру квадрата, контактные площадки в вершинах углов соединены попарно-перекрестно и образуют узлы диагоналей питания мостовых схем, контактные площадки на концах соединены попарно-последовательно и образуют узлы измерительных диагоналей мостовых схем, а магнитная система выполнена с четырьмя парами полюсов, размещенными в середине каждой из сторон квадрата. По четвертому варианту магниточувствительные элементы выполнены уголковыми, соединены попарно П-образно и обращены один к другому 55 основаниями, контактные площадки в вершинах углов соединены попарно-перекрестно и образуют узлы диагоналей питания мостовых схем, контактные площадки на концах соединены попарно-противоположно и образуют узлы измерительных диагоналей мостовых схем, а магнитная система выполнена с двумя парами полюсов, размещенными в вершинах углов магниторезистивных элементов. На фиг. 1 - 4 представлены соответственно конструктивно-электрические схемы выполнения четырех вариантов выполнения двухкоординатного магниторезистивного датчика перемещений. Датчик содержит источник 1 питания, магнитную систему с парами 2 полюсов (каждая пара 2 полюсов показана в плане пунктиром в виде одного ,квадрата) и магниторезистивные эле-, менты 3 уголковой формы, размещенные в воздушном зазоре между полюсами и имеющие контактные площадки 4 на концах и в середине (в вершине угла ) каждого элемента. К контактным площадкам присоединены электрические выводы 5, соединяемые между собой в узлы б и 7 диагоналей питания мостовых измерительных схем или в узлы 8 - 11 измерительных диагоналей этих схем. Плечи мостовых измерительных схем для измерения перемещений по координатным осям Х и образованы линейными участками уголковых магниторезистивных элементов 3, которые заключены между контактными плошадками 4 на концах и в вершине угла каждого элемента и ориентированы по соответствующей координатной оси. Датчик работает следующим образом. В исходном положении пар 2 полюсов магнитной системы относительно магниторезистивных элементов 3 магнитный поток, создаваемый ими, воздействует на участки одинаковой длины магниторезистивных элементов 3 из-за чего сопротивления всех плеч обеих мостовых измерительных схем для измерения перемещений по осям Х и Ч одинаковы и сигналы на измерительных диагоналях 8 - lO и 9 — 11 этих схем равны нулю. При взаимном относительном перемещении пар 2 полюсов магнитной системы датчика и магниторезистивных элементов 3 по одной из координатных осей увеличиваются со-. противления участков магниторезистивных элементов 3 тех двух плеч, 92б 518 Формула изобретения 5 на которые надвинулись пары 2 полюсов, и соответственно уменьшаются сопротивления участков магниторезистивных элементов 3 в той же мостовой. схеме, с которых сдвинулись пары 2 полюсов. Это приводит к разбалансировке соответствующей мостовой измерительной схемы, образованной участками магниторезистивных элементов 3, которые ориентированы 10 по соответствующей координатной оси. Например, при перемещении объекта по оси X сигнал разбаланса появляется в узлах 9 — 11 одной мостовой схемы, а при перемещении по оси 9 — 15 в узлах 8 и !О второй мостовой схемы. При перемещении объекта одновременно по обеим координатным осям сигналы разбаланса появляются в узлах обеих мостовых схем. 20 Такое выполнение двухкоординатного магниторезистивного датчика уменьшает его габаритные размеры в плане по сравнению с известным датчиком, у которого габариты в плане опре- 25 деляются величиной (4 RÐ, в то время как габариты в плане предлагаемого датчика определяются величиной во втором варианте выполнения и примерно (2 ) — в остальных вари- 30 антах выполнения. 1. Двухкоординатный магниторезистивный датчик перемещений, содержащий относительно подвижные магнитную систему и две мостовые измерительные схемы с включенными в их плечи линейными участками четырех магниторезисторов, заключенными между контактными площадками на их концах и в середине и ориентированными по соответствующей координатной оси, 45 о т л и ч а ю щ и " с я тем, что, с целью уменьшения габаритов, магниторезистивные элементы выполнены уголковыми и расположены вершинами углов к общему центру, контактные площадки в вершинах углов соединены попарно-перекрестно и образуют узлы диагоналей питания мостовых схем, контактные площадки на концах соединены попарно-противоположно и образуют узлы измерительных диагоналей мостовых схем, а магнитная система выполнена с одной парой полюсов, размещенной в общем центре. 2. Двухкоординатный магниторезистивный датчик перемещений, содержащий относительно подвижные магнитную систему и две мостовые измерительные схемы с включенными s их плечи линейными участками четырех магниторезисторов, заключенными между контактными площадками на их концах и в середине и ориентированными по соответствующей координатной оси, отличающийся тем, что магниторезистивные элементы выполнены уголковыми и расположены парами по одной из диагоналей квадрата вершинами наружу, контактные площадки в вершинах углов соединены попарно-противоположно и образуют узлы диагоналей питания мостовых схем, контактные площадки на концах соединены попарно-перекрестно и образуют узлы измерительных диагоналей мостовых схем, а магнитная система выполнена с двумя парами полюсов, расположенными в вершинах углов магниторезистивных элементов. 3. Двухкоординатный магниторезис. тивный датчик перемещений, содержащий относительно подвижные магнитную систему и две мостовые измерительные схемы с включенными в их плечи линейными участками четырех магниторезисторов, заключенными между контактными площадками на их концах и в середине и ориентированными по соответствующей координатной оси, отличающийся тем, что магниточувствительные элементы вы- полнены уголковыми и расположены по периметру квадрата, контактные площадки в вершинах углов соединены попарно-перекрестно и образуют узлы диагоналей питания мостовых схем, контактные площадки на концах соединены попарно-последовательно и образуют узлы измерительных .диагоналей мостовых схем, а магнитная система выполнена с четырьмя парами полюсов, размещенными в середине каждой из сторон квадрата. 4. Двухкоординатный магниторезистивный датчик перемещений, содержащий относительно подвижные магнитную систему и две мостовые измерительные схемы с вклюменными в их плечи линейными участками четырех магниторезисторов, заключенными между контактными площадками на их концах и в середине и ориентированными 926518 по соответствующей координатной оси, отличающийся тем, что магниточувствительные элементы выполнены уголковыми, соединены попарНо П"образно и обращены один к дру- 5 ,гому основаниями, контактные площадки в вершинах. углов соединены попарно-перекрестно и образуют узлы диагоналей питания мостовых схем, контактные площадки на концах соединены попарно-противоположно и образуют узлы измерительных диагоналей мостовых схем, а магнитная система выполкена с двумя парами полюсов, размещенными в вершинах углов магниторезистивных элементов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Заявка Японии У 48-28598, кл. 59-12, 1973. 2. Заявка Японии У 47-51522, кл. &01 8 7/00, 105 А 221, 1972 (прототип). 92б518 СоставителЬ С.Скрыпник Редактор Н.Бобкова Техред Т.Иаточка Корректор С.Щомак Заказ 2954/35 Тираж 614 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
