Бесконтактный датчик перемещения Советский патент 1992 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений, например в устройствах позиционного контроля и магнитометрических устройствах в системах управления автомобильными двигателями.

Целью изобретения является увеличение точности измерения линейных перемещений путем повышения чувствительности и линейности выходной характеристики благодаря использованию ленточного магнитопровода и двухколлекторного магнитотранзистора с продольной магниточувствительной осью.

На фиг. 1 бесконтактный датчик перемещения, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - выходная характеристика датчика.

Бесконтактный датчик перемещений содержит плоский магнитопровод 1, выполненный с полюсными наконечниками 2 из ленточного материала с высокой магнитной проницаемостью, например из феррита, пермаллоя или из аморфной металлической ленты с минимальной толщиной 20-40 мкм.

00

В зазоре магнитопровода 1 между его полюсными наконечниками 2 установлен магниточувствительный элемент, выполненный в виде двухколлекторного магнитотран- ЗиетораЗ, имеющего магниточувствительную ось 00, которая совпадаете продольной осью симметрии магнитопровода 1. Магнитотран- зистор 3 отделен зазором не более 0,2 мм от торцов полюсных наконечников 2 магиито- провода 1, обращенных в зазор и имеющих площадь поперечного сечения, превышающую площадь поперечного сечения магнито- чувствительной зоны 4 магнитотранзистора (фиг. 2). Перпендикулярно плоскости магнитопровода размещен стержневой постоянный магнит 5, связываемый в процессе измерения с объектом контроля и установленный с возможностью перемещения вдоль продольной оси датчика, совпадающей с продольной осью магнитопровода.

Для дополнительной концентрации магнитного поля в магниточувствительной зоне 4 магнитотранзистора 3 на его поверхности могут быть закреплены дополнительные магнитопроводящие накладки 6, размещенные по обе стороны от его маг ни- точувспвйтельной зоны вдоль продольной оси датчика. Эти дополнительные накладки должны превышать по размерам ширину магниточувствительной зоны 4 магнитотранзистора, что обеспечивает равномерное магнитное поле в рабочей зоне магнитотранзистора 3.

Бесконтактный датчик перемещения работает следующим образом.

В исходном положении магнит 5 удален от магнитотранзистора 3 и находится, на краю рабочего диапазона измеряемых перемещений. При перемещении постоянного магнита 5 вдоль поверхности магнитопровода 1 в направлении к полюсному наконеч- нику 2 происходит последовательное локальное намагничивание участков магни- топроведа в области под постоянным магнитом, где образуется доменная зона, по обе стороны от которой магнитные силовые линии направлены в противоположные стороны.

По мере перемещения магнита 5 в направлении к магнитотранзистору 3 происходит линейное увеличение индукции В в области магниточувствительной зоны 4 магнитотранзистора 3. Благодаря симметричности конструкции двухколлекторного магнитотранзистора 3 нулевой сигнал на выходе датчика (фиг. 3) имееч место при расположении магнита 5 строго над магниточувствительной зоной 4 магнитотранзистора. Поэтому при прохождении магнита 5 мимо магнитотранзистора 3 изменяется полярность выходного напряжения на выходе датчика. Выходной сигнал датчика является линейной функцией магнитной проницаемости материала магнитопровода, индукции в зазоре магнитопровода и магниточувствительности магнитотранзистора, вследствие чего выходной сигнал датчика изменяется линейно при перемещении постоянного магнита 5.

0 Повышение чувствительности датчика может быть обеспечено уменьшением зазора между краем кристалла магнитотранзистора 3 и его чувствительной зоной 4. Для этого на поверхности кристалла методом

5 приклейки или электрохимическим наращиванием создается дополнительный магнитный канал в виде дополнительных магнитопроводящих накладок 6. Это позволяет уменьшить указанный зазор до мини0 мальных размеров и дополнительно линеаризовать выходную характеристику, т.е. дополнительно повысить точность датчика.

Транзистор с концентраторами магнит5 ного потока в виде ленточных полюсных наконечников обеспечивает высокую крутизну выходной характеристики датчика в слабых магнитных полях, что дает возможность определять перемещение контролируемого

0 объекта с высокой точностью в расширенном диапазоне перемещения (до 30 мм). Гибридная технология позволяет не только изготовлять высокоэффективные магнито- управляемые датчики, но и обеспечивает

5 мобильное изменение конструкции их магнитной системы.

Формула изобретения 1. Бесконтактный датчик перемещения, содержащий плоский магнитопроводсзазо0 ром, установленный в зазоре магниточувст- оительный элемент и . размещенный перпендикулярно плоскости магнитопровода с возможностью перемещения вдоль его поверхности стержневой постоянный маг5 нит, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений линейных перемещений путем повышения чувствительности и линейности выходной характеристики, магнитопровод выполнен с

0 полюсными наконечниками из ленточного материала, а магниточувствительный элемент выполнен в виде двухколлекторного магнитотранзистора, установленного так, что его продольная магниточувствительная

5 ось совпадает с продольной осью симметрии мэгнитопровода, и отделенного зазором не более 0,2 мм от торцов полюсных наконечников магнитопровода, обращенных в зазор и имеющих площадь поперечно- го сечения, превышающую площадь

поперечного сечения магниточувствитель- ной зоны магнитотранзистора.

2. Датчик по п. 1,отличающийся тем, что он снабжен дополнительными магными на поверхности магнитотранзи по обе стороны от магниточувствител зоны вдоль его продольной оси и прев ющими по размерам ширину магниточ

нитопроводящими накладками, размещен- 5 вительной зоны магнитотранзистора.

ными на поверхности магнитотранзистора по обе стороны от магниточувствительной зоны вдоль его продольной оси и превышающими по размерам ширину магниточувст

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности бесконтактного датчика перемещений, который содержит плоский магнитопровод 1 с полюсными наконечниками 2, выполненными из ленточного материала, обладающего высокой магнитной проницаемостью. В зазоре магнитопровода 1 между наконечниками 2 установлен двух2 . . коллекторный магнитотранзистор 3. При перемещении стержневого постоянного магнита 5, связываемого с объемом контроля в процессе измерения, вдоль поверхности магнитопровода происходит линейное увеличение индукции в области мэгниточувст- вительной зоны 4 магнитотранзистора 3 Благодаря симметричности конструкции двухколлекторного магнитотранзиатора 3 сигнал на его выходе изменяется по величине и знаку при прохождении магнита мимо его магниточувствительной зоны 4. Сочетание высокочувствительного магнитотранзистора с ленточным магнитолроводом . а также выбор размэров его полюсных наконечников и зазоре между ними и магнито- транзистором обеспечивают высокую крутизну выходной характеристики датчика в слабых магнитных полях, что позволяет контролировать линейные перемещения с высокой точностью в расширенном диапазоне измеряемых перемещений. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. (Л С

jyj

„л../

Фиг2

U06/X

«в

-12 -5 -6 -3

О 3 6 9 12

Х(нм)

ffli/гз