Гальваномагнитный датчик Советский патент 1982 года по МПК G01R33/06 

(54) ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЙ ДАТЧИК

Изобретение относится к радиотехнике и приборостроению, а более конкретно к устройствам, использующим в-качестве первичного преобразователя гальваномагнитные датчики.

Известен магниторезистор, содержащий три электрода: два на торцах, Ьдин посредч.не перемычки полупроводниковой пласт ины П-образной формы, несущей поперечные токопроводящие полоски, причем средний электрод расположен в центре перемычки I.

Недостатки магниторезистора низкое начальное сопротивление, в свя.зи с чем затрудняется определение и съем падения напряжения на нем; датчик не позволяет определять направление (знак) магнитного поля.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является магниторезистор - полупроводниковая пластина, которая содержит два торцевых электрода и третий электрод, выведенный с середины пластины совместно с поперечной токопроводящей полоской 2 .

Магниторезистор имеет низкое начальное сопротивление, низкую чувствительность, нельзя определить знак воздействующего магнитного поля в

связи с тем, что магниторезистивный эффект в полупроводниках носит четный характер.

Цель - увеличен1ю чувствительности.

Цель достигается тем что в гальваномагнитном датчике, содержащем полупроводниковую пластину с поперечными токопроводящими полосками, тремя электродс1ми, одиниз которых сое10динен с серединой пластины, полупроводниковая пластина вьшолнена с двумя идентичными отводами в виде одинаково направленных меандров с контактными площадками на с онцах, к ко15торым подсоединены соответствующие электроды, при этом токопроводящие полоски расположены на отводах.

На фиг. 1 изображен датчик; на фиг. 2-4 - возможные конкретные схе20мы включения датчика.

Датчик 1 содержит полупроводниковую пластину 2 с двумя электродами 3 и с третьим электродом 4, выведенным с середины пластины 2, с нанесен25ными на ней токопроводящими полосками 5. Пластина 2 выполнена с двумя одинаковьйли отводами и изогнутыми в виде одинаково направленных меандров б и 7с контактными площад30ками 8 на концах. К пластине 2 подключены одинаковые резисторы 9, при чем включение упомянутых элементов образует мостовую схему, к одной ди агонали подсоединен источник 10 питания через контакты переключателя 11,а к другой диагонали подключен регистрирующий прибор 12. Датчик работает следующим образом При отсутствии магнитного поля Ё - О напряжение Uц, на электроде 3 отсутствует, а значит и на выходной диагонали моста напряжение также отсутствует (фиг. 2), При помещении датчика в однородное магнитное поле В 5 О, приращения сопротивлений Rg участков отводов одинаково направленных меандров 6 и 7 хотя и значительные благодаря тому, что датчик имеет высокое начальное сопротивление и поперечные токопроводящие полоски, усиливающие магниторезистивный эффект, но равные по значению приращениям сопротивления RB, поэтому они не вносят разбаланса в мост, однако магнитное поле воздействует на пластину 2, в результате чего на ее боковых сторонах возникает холловская ЭДС U, которая с электрода 4 и общей точки резисторов 9 поступает на регистрирующий прибор 12.Переключателем 11, изменяя направление тока источника 10 питания через датчик 1, контролируют однородность и величину магнитного поля при этом показание прибора 12 Ux2 будет совпадать по значению с U,, г но иметь противоположный знак. При воздействии на датчик 1 неоднородного магнитного поля В - В 2(1 (фиг. 2) приращения сопротивлений R и Rg участков меандров 6 и 7 неодинаковые, поэтому они вносят разбаланс в мостовую схему и на общей точке резисторов 9 и электрода 4 появляется напряжение Ugbix/ пропорциональное величине неоднородности ма нитного поля В Bj (1). В связи с тем, что на электроде 4 будет прису ствовать холловская ЭДС - UXQ,/ проп циональная величине магнитного поля поэтому на электроде 4 и общей точке резисторов 9 будет алгебраическая сумела напряжений Uv- DX + ъь поступающая на вход регистрирующего прибора 12, Причем при изменении направления рабочего тока переключа телем 11 через датчик .1 на входе ре .гистрирующёго прибора 12 будет напр жение Vi2i bi-iT ). Сравнивая анализируя Uj--- и , можно установить, что они Ъудут различнымипо величине, т.е. на датчик 1 воздейст вует неоднородное магнитное поле. Точная величина неоднородности уста навливается по сумме Показаний реги рирующего прибора 12 при одном и др гом направлениях рабочего тока источника питания 10, а именно инеоАнороА UE, - Гг 2U;,,., (4) На фиг. 3 изображено возможное конкретное устройство, позволяющее использовать пpeдлaгaeIvШIй датчик 1 по другой схемевключения. Отличием данного включения от вышеописанного (фиг. 2) является то, что на электроде 4 потенциал напряжения UgbiTi будет определяться только приращением сопротивления меандров 6 и 7, в этом случае регистрирующий прибор 12 через переключатель .11 подключается к рлектроду 4 и к одному из электро-: дов 3 соответственно, приэтом раздельно регистрируется падение напряжения и т на меандрах 6 и 7, пропорциональное величине магнитного поля В. На фиг. 4 изображено возможное конкретное устройство, в котором к предлагаемому датчику 1 регистрирующий прибор 12 подключен таким образом к электродам 3, что его показание Ur-пропорционально величине неоднородности магнитного поля (5). Следует отметить и то,что при воздействии на него переменным, импульсным или каким-либо другим физическим воздействием, преобразованным в магнитном поле, в цепях датчика 1 устранена возможность проявления индукционной наводки, так как датчик выполнен в форме с конфигурацией обеих половин подобных и идентичных между собой. Полезный сигнал в этом случае выделяют путем измерения выходного напряжения датчика 1, при одном и другом направлениях рабочего тока. Предлагаемый датчик позволяет исследовать воздействие однородных и неоднородных магнитных полей, их величину и их градиент, кроме того, датчик позволяет определить знак воздействующего магнитного поля или любого иного воздействия физической величины, преобразуемой в магнитное поле. Кроме того,позволяет проводить исследования с большей чувствительностью и точностью, расширяет элементную базу функциональных преобразователей систем автоматического управления и регулирования и может быть использован при обработке сигналов постоянного, переменного или импульсного характера воздействия. Формула изобретения Гальваномагнитный датчик, содержащий полупроводниковую пластину с поперечными токопроводящими полосками, тремя электродами, один из которых (Соединен с серединой пластины, о тличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, полупроводниковая пластина выполнена с двумя идентичными отводами в виде одинаково направленных меандров с (контактными площадками на концах, к которым подсоединены соответствующие электроды, при этом токопроводящие полоски расположены на отводах.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

при1/енение. М., Энергия, 1974, с, 266.

2.Патент США 3835377, кл. 324-46, опублик..1971.