Преобразователь амплитуды переменного тока в импульсный сигнал Советский патент 1982 года по МПК G01R19/04 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности « к измерениям переменных электрических величин, и может быть использовано в цифровых измерителях агтлитуды переменного тока. .

Известны преобразователи гдашлитуды переменного тока в иютульсный сигнал, содержащие магнитопленочный чувствительный элемент и выходное устройство в виде съемных зондов чувствительный элемент представляет собой магнитную пленку с одноосной анизотропией, нанесенную на клинообразную шину, ось легкого намагничивания (ОЛН) магнитной пленки параллельна оси симметрии клина, с боковыми гранями последнего соединен источник преобразуемого ток;а; шина, магнитная пленка и -проводники зондов изолированы друг от друга диэлектрическими слоями. Под действием .магнитного поля преобразуемого перемененного, например синусоидального тока, в магнитной пленке перемещает, ся доменная граница. Так как в движуj щейся доменной границе происходит вращение вектора намагниченности, то изменяющееся магнитное поле созда. ет вихревое поле, вызывающее появле-;

ние сторонней ЭДС. В результате, при прохождении доменной границы Нс точечными контактами, на выходных клеммах зондов возникают импульсы напряжения, полярность которых зависит от направления перемагничивания, а число - от числа охваченных перемагниченной областью мест присоединения контактов к пленке, что в свою

10 очередь пропорционально амплитуде переменного тока 1., „.

В известном преобразователе выход нов устройство выполнено в виде

15 съемных зондов, имеющих точечные контакты и тонкопленочные проводники. Зонды прошивают верхний изоляционный слой преобразователя и соединяются точечными контактами с магнитной

20 пленкой. Тонкопленочные проводники зондов расположены поверх изоляционного слоя и электрически соединяют , между собой раздельна четные и не- четные точечные контакты. Такое вы25полнение выходного устройства усложняет конструкцию преобразователя и, ,следовательно, технологию его изготовления.

Целью изобретения является упроЗй шение конструкции преобразователя амплитуды переменного тока в импульс кый сигнал. Указанная цель достигается тем, что в преобразователе амплитуды переменного тока в импульсный сигнал, содержащем чувствительный элемент , в виде тонкой магнитной пленки с одноосной анизотропией, нанесенной поверх изоляционного слояна клинообразную шину, подключенную к входу преобразователя, и выходное устройство, магнитная пленка выполнена в.виде отдельных пятен, равномерно распределенных вдоль оси симметрии клина, перпендикулярно которой рас-, положены оси легкого наглагничиванияпятен, вход преобразователя подключе к вершине и основанию клина, а выходное устройство выполнено в виде тонкопленочного съемного витка, обхватывающего магнитные пятна и шину На фиг.1 изображена принципиальная схема предложенного преобразов.атeля на фиг.2 - расчетная схема для определения напряженности магнитного поля на поверхности шины; на фиг.З упрощенные графики напряженности маг нитного поля при одном значении преобразуемого тока и импульсов ЭДС в съемном витке. Преобразователь содержит магнитопленочный чувствительный элемент, состояний из отдельных пятен 1, равномерно распределенных вдоль, оси симметрии клинообразной шины 2, к вершине и основанию которой через контакты 3 подключены входные зажилаа 4. Тонкопленочные проводники съемного витка 5 обхватывают шину с магнитными пятнгши; ОЛН последних расположены перпендикулярно оси симметрии клина. Шина, пленки-пятна и проводники съемного витка изолирован друг от друга диэлектрическими слоями. .Вся многослойная тонкопленочная структура может быть напылена на подлох(ку, например из стекла. Преобразователь работает следующшл образом. Преобразуемый переменный, например синусоидальный, ток равномер но распределяется по поперечному сечению клинообразной шины. Поэтому плотность тока в каждый момент врем ни максимальна у вершины шины и минимальна у ее основания. В результа напряженность магнитного поля этого тока в один и тот же момент времени уменьшается от вершины клина к его основанию. При этом по мере увеличе тока в шине происходит поочередное перемагничивание пленок-пятен по ме ре превышения напряженности поля пр образуемого тока коэрцитивной силы пленок-пятен. При перемагничивании каждого пятна в съемном витке вывод ся импульс ЭДС. Число перемагниченHUX пятен, а значит и число выходных импульсов за один полупериод изменения преобразуемого тока пропорционально его амплитуде (фиг.З). Следующая полуволна преобразуемого тока, создающая, магнитное поле обратного, предыдущей полуволны направления, в той же очередности возвращает намагниченность пятен в исходное состояние, при этом в съемном витке наводятся импульсы ЭДС обратной полярности. Выходной сигнал преобразователя мо- , жет подаваться после усиления на счетчик электрических импульсов либо использоваться в дискретных систе- мах контроля и управления. Количественная связь мезэду амплй тудой преобразуемого тока числом tS выходных импульсов определяется следующим образом. Условие переключение пленок-пятен выражается уравением ,H(X) HC, где HC - коэрцитивная сила пленок; ц - напрях енность магнитного поля преобразуемого тока в месте расположения данного пятна. ПОСКОЛЬКУ то.птина тонкопленочной клинообразной шины и расстояние между плоскостью магнитной пленки н поверхностью шины пренебрежимо малы . по сравнению с шириной шины, то Н(х) можно рассчитать по формуле ИСК)., где С - ширина шины. JB координате шины, удаленной от вершины клина на расстояние X ( фиг.2) ширины шины равна C--2x-t |, где оС- угол при вершине клина. Подставляя приведенные величины в уравнение (1, находит координату X, вплоть до которой йереключаются пятна: э 4Hct8W2) Если на всей длине U клина равномерно распределены W пятен, то длине X будут соответствовать N ., N , СЗ) 4lHc-feg- -%пятен (ясно, 41-0 и округляется до блйжа йшего менвшегс целого числа). Выражение (з) показывает что связь между амплитудой л числом выходных импульсов и в предложенном преобразователе линей.на. На фиг.З изображ;ен случай и 4. Величина угла oi клина выбирается по заданному диапазону преобразования. Если задана предельная в.еличина .Згппр амплитуды преобразуег/юго тока,. ; то при Зу рДол«но иметь место . Исходя из этого, из выражения ЧЗ) получаем формулу для расчета -угла d

Например, в преобразователе с .диапазоном преобразования при значениях параметров li 1Э,1м , Hj.48 А/м угол ot оказывается равнам 6°. В этом преобразователе ва- куумнвм испарением напыле{Ш пермаллоевые (с добавкой молибдена и с последуюнипч отжиге) пленки-пятна диаметрсм 0,5 ми в количестве штук. Проводники съемного витка, напьшениые из , были расположены сш«4етрично с обеих сторон шины: при этом сигнал помехи от тока шияы в съеянном витке практически не возникал. Чувствительность преобразователя составляла 180 имп/А, порог чувствительности - 5мА.

Сопоставление предлагаемого преобразователя амплитуды переменного тока в импульсный сигнал с известными показывает, что в предлагаемом преобразователе конструкция значительно упрошена благодаря тому, что

пленки-пятна частично совмещают в себе функции выходного устройства. В результате упростится технология изготовления преобразователя, что снизит его стоимость.

Формула изобретения

Преобразователь амплитуды переменного тока в импульсный сигнал, содержащий чувствительный злемент в виде тонкой магнитной пленки с одноосной анизотропией, нанесенной поверх изо- ляционного.слоя на клинообразную ину, подключенную к входу преобразователя, и выходное устройство, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, магнитная пленка выполнена в виде отдельных пятен, равномерно распределенных

вдоль оси симметрии клина, перпендикулярно которой расположены оси легкого намагничивания пятен, вход преобразователя подключен к вершине и основанию клина, а выходное устройство выполнено в виде тонкопленочного съемного витка, обхватывающего магнитные пятна и шину.

Источники информации, принятые во внимание.при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 502246, кл. G 01U 1/12, 1974.

/ /

Фиг.1

н(х)

Jf

f s iS-ey