Магниторезистивный датчик перемещений Советский патент 1983 года по МПК G01R33/95 H01L43/08 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к магннторезистивным датчикам, и может быть использовано, например, в бесконтактных преобра зователях перемещений в электрический сигнал. Известен магниторезистивный датчик перемещений, сод жаший источник питания, магнитную систему с двумя жестко связанными друг с другом подвилдаыми управляющими элементами и магниторезистором, снабженный одним магниточувс вительным элементом прямоуго/ьной фор мы с контактными площадками в центр на концах и в середине правой и левой частей магниточувствительного элемента. Участки магниточувствительного элемента, заключенные меходу ближайшими контактными площадками, образуют плечи электрического моста и соединены м ду собой выводами. При одновременном воздействии магнитного поля, формируемого двумя управ ляющими элементами магнитной системы на участки одинаковой длины всех четырех плеч электрического моста выходной сигнал равен нулю. При смаценик управляющих элементов относительно пле моста на выходных клеммах последнего форкпфуется сигнал, пропорциональный вештчине смешения t . К недостаткам указанного датчика сл дует отнести то, что диапазон регистрации перемоцений ограничен 0,25 длины чувствительного элемента, что сужает объем его использо шш,. Наиболее близким по конструкции и характеристикам к предлагаемому являетс магниторезистивный датчик перемещений, содержащий источник питания, магнитнуто систему с подвижным управляющим элементом, магниторезистор с двумя параллельно расположенными магнигочУвегвитель ными элементами, на концах ив середине которых вьшолнены контактные площад ки с отходящими от них вьюодами, входными клеммами и выходными. Питание на электрический мост, плечи которого образованы участками магниточувствительных элементов, заключенных меноту ближайщими контактными площадками, подается от источника питания через входиьге клеммы. В начальный момен управляющий элемент воздействует на участки одинаковой длины плеч моста, Щ)И этом сопротивления всех плеч моста одинаковые, а сигнал, снимаемый с выходньге клемм, равен нулю. При смещении управляющего элемента вдоль плеч моста на величину ЛХ смешается и магнитное поле, формируемое им. При этом сопротивление двух плеч моста, на которые надвинулся управляющий элемент, увеличится на величину AR , а сопротивление двзрс плеч, с которьпс сдвинулся управляющий элемент, уменьщится; на величину (-др), Это приводит к разбилансировке моста. На выходных кп&лмвх. форм1фуется сигнал, пропорциональный велшпсне смещения управляющего элемента, причем максимальный сигнал будет при смешении управляющего элемента магнитной системы к одному из концов (правому или левому) чувствительньгх ала 1ентов 1.23. К недостатку известного датчика относится то, что диапазон, в котором величина сигнала пропорциональна величине смещения управлякнцего элемента, составляет 0,5 длины чувствительного элемента, сужает объем его использования. -1увствительные элементы магниторезисторов изготавливают из слитков (обычно эвтектического сплава антимонида индия с антимонидом никеля) или пленок (обычно антимо шда индия) полу 1роводниковых материалов. Так как геометр1гческие размеры слитков и геометрические paз Iepы подложек, на которых получают монокристаллические пленки, ограничены, то ограничены и геометрические размеры (длина) чувствительных элементов магнитопроводов, Цепь изобретения - расщирение диапазона перемещения. Указанная цель достигается тем, что в датчике перемещений, содержащем магнитную систему с подвижным управляющим элементом прямоугольной формы и магнито резистор 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, МЭГниторезистор выполнш из четырех параллегаьных друг другу магниточувствительных элементов с контактными площадками, расположенньас на их концах, соединенными между собой выводами, причем перекрытые угаравлшощими ааементами контактные площадки соединены между собой попарно-накрест, а контакт ные площадки четных и нечетных чувствительных элементов, непврекрьт 1е улрввляюшнми элементами, соединены соответственно четные с четными плоШадками, а нечетные с нечётными. На чертеже представлена конструкшга и электрическая , в плане. Магниторезистивный датчик перемете НИИ содернмт источники I питания, жест ко соединенные между собой управляющие элемшты 2 магнитной системы (показаны пунктиром), магниточувствите ные элементы 3 с контактными площадками 4, отходящими от них выводами 5, входными клеммами 6 и 7 и выходHjbiMH 8 и 9. Устройство работает следующим образом. Питание на электрический мост, плечи которого образованы элементами 3, пода ется от источника I питания через клем 6 и 7. В начальный момент управляющи элементы 2 воздействуют на участки одинаковой длины плеч моста, при этом сопротивления всех плеч моста одинаковые, а сигнал, снимаемьтй с выходных клемм 8 и 9, равен нулю. При смещении управляющих элементов 2 вдоль плеч моста на величину лХ смешается и магнитное поле, формируалое ими. При этом сопротивление двух плеч, на которые надвинулся утфавляюший элемент, увеличится на величину А К , а сопротивление двух ,плеч, с которых сдвинулся угфавляюший элемент, уменьшится на величину (-ЛЯ ), Это приводит к разбалансиров- ке моста. Навыходных, клеммах 8 и 9 формируется сигнал, пропорциональный величине смещения управляющих элемен тов 2. Техническая эффективность изобретения заключается в том, что за счет использования магниторезистора с четырьмя чувствительными злекгентами и магнитной сист@ 1ы с двумя жестко связанными управлякяяими эпe feнтaми и в два раза увеличивается максимальный диапазон регистра.ции п рём иенкй с помощью магниторезистивного датчика. Увеличение максимального диапазона регистрации перемещашй магниторезистивного датчика до величины, равной длине чувствительного элемента магниторезистора, существенно расширяет область использования датчика.

I. МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, сод жапшй мвгшстыую сястему с подвижным утфавЛЯКЖ1ИМ элементом пряодоугопьной формы к магниторезвстор с магнвточувствя- тельеЬыми 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 нечет- с ные с He4erHbnvai.