Датчик угловых перемещений Советский патент 1981 года по МПК G01B7/30 

154) ДАТЧИК УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности для . измерения малых углошлх 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 мещду нормалью к плоскости пленки и направлением магнитного поля| 1. Однако датчики этого типа обладают большой сложностью, так как содёр жат систему возбуждения ферромагнитного резонанса, смесители, усилители промежуточной частоты, гетеродин, амп литудный 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 - влок регистрации 2, Чувствительный элемент датчика выполнен в виде элемента Холла. Однака 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 yi ловых перемещений. Для достижения поставленной цели чувствительный элемент вьшолнен из закритичной ферромагнитной пленки с замкнутой доменной структурой. Закритичная ферромагнитная пленка выполнена толщиной 1,5-2 мкм. На фиг.1 изображена блок-схема датчика угловых перемещений: на фиг,2 - его выходная характеристика, представляющая собой зависимость разности АЕ потенциалов от углового 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 (Ni 75-85 вес.%, Fe 15-25 вес.%/ на стеклянную или ситалловую подложку. Подложка во время напыления долж на иметь температуру порядка 200 С. Контакты выполняют из меди или сереб ра также вакуумным напылением. В отличие от полупроводникового элемента Холла данный чувствительный элемент имеет малое омическое сопротивление (десятые доли ома), Датчик работает следуклцин образом В Исходном положении чувствительного элемента 1, когда он располагается перпендикулярно к направлению силовых лииий магнитного поля магнита 2, компенсируют начальную разност потенциалов на его потенциальной пар контактов, подключенный к блоку 4 регистрации. повороте чувствительн го, элемента 1 относител ьно направления магнитного поля на этой паре кон тактов возникает разность ДЕ потенциалов, которая в диапазоне ilO, как показывают эксперименты (фиг.2), изменяется практически пропорциональ но углу поворота. При измерительном токе 5А и магнитном поле напряженностью 500 3 чувствительность датчик составляет 1 мВ/град. При повышении плотности тока (вплоть до допустимой в 50А) 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, щирину 4 мм, длину 8 мм. Несинусоидальная зависимость разности ЛЕ потенциалов от угла f поворота обусловлена, так называемым псевдозффектом Холла, возникакидим в замыкающих доменах закритической пленки пермаялоя. Благодаря высокой чувствительности датчика, он позволяет регистрировать углы поворота в диапазоне малых угловых перемещений со значительно более высокой точностью- порядка 0,02 град, чем известные датчики с элементами 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, отличающийся тем, что, с целью повыше шя точности, чувствительный элемент выполнен из закритичной ферромагнитной пленки с замкнутой доменной структурой. 2.Датчик ПОП.1, отличающ и .и с я тем, что закрити«ная ферромагнитная пленка илтолнена толщиной 1 ,.5-2 мкм. Источники информации, принятые .во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 416723, кл. Q 01 В 7/30, 1971. 2.Кобус А, Пушинский Я. Датчики Холла и магниторезисторы, М., Энергия, 1971, с.263 (прототип).