Гальваномагнитный датчик

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 1983606(23) ПриоритетОпубликовано 23.1232, Бюллетень Йо 47 И 1 М. Кп. 6 01 В 33/06 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 23. 12,82 А.А, Мурадов и О,: Мосанов(71) Заявитель 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 посредине перемычки полупровод" никовой пластины П-образйой формы, несущей .поперечные токопроводящие полоски, причем средний электрод расположен в центре перемычки 11).Недостатки магниторезистора - .низкое начальное сопротивление, в связи 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 воздействуккаего магнитного поля в связи с тем, что магниторезистивный эффект в полупроводниках носит чет, ный характер.Цель - увеличение чувствительности.Цель достигается тем, что в гальваномагнитном датчике, содержащем полупроводниковую пластину.с поперечными токопроводящими полосками, тремя электродами, одиниэ которых соединен с середийой пластины, 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.На фиг. 1 изображен датчик; нафиг. 2-4 - возможные конкретные схемы включения датчика,Датчик 1 содержит полупроводниковую пластину 2 с двумя электродами 3 и с третьим электродом 4, выведенным с середины пластины 2, с нанесен ными на ней токонроводящими полосками 5, Пластина 2 выполнена с двумя одинаковыми отводами и изогнутыми в виде одинаково направленных меандров 6 и 7 с контактными площад- ЗО ками 8 на концах. К пластине 2 под 983606ключены одинаковые резисторы 9, причем включение упомянутых элементов образует мостовую схему, к одной диагонали подсоединен источник 10 питания через контакты переключателя 11, а к другой диагонали подключен регистрирующий прибор 12.Датчик работает следующим образом.При отсутствии магнитного поля В = 0 напряжение Бэь, на электроде 3 отсутствует, а значит и на выход ной диагонали моста напряжение также отсутствует (фиг. 2),При помещении датчика в однородное магнитное поле В Ф О, приращения сопротивлений Нв участков отводов одинаково направленных меандров 6 и 7 хотя и значительные благодаря тому, что датчик имеет высокое начальное сопротивление и поперечные токо- проводящие полоски, усиливающие маг 20 ниторезистивный эффект, но равные по значению приращениям сопротивления В, поэтому они не вносят раэбаланса в мост, однако магнитное поле воздействует на пластину 2, в результате чего на ее боковых сторонах возникает холловская ЭДС Ух, которая с электрода 4 и общей точки резисторов . 9 поступает на регистрирующий прибор 12. Переключателем 11, изменяя на правление тока источника 10 питания через датчик 1, контролируют однородность и величину магнитного поля В, при этом показание прибора 12 Ух 2 будет совпадать по значению с Ух 35 но иметь противоположный знак.При воздействии надатчик 1 неоднородного магнитного поля В - В (1). (фиг. 2) приращения сопротивлений В 40 и В участков меандров б и 7 неодиенаковые поэтому они вносят разбаланс в мостовую схему и на общей точке резисторов 9 и электрода 4 появляется напряжение Баых пропорциональное величине неоднородности магнитного поля В - В(1); В связи с тем, что на электроде 4 будет присутствовать холловская ЭДС - Ух, пропорциональная величине магнитного поля, поэтому на электроде 4 и общей точке резисторов 9 будет алгебраическая1 сумма напряжений Ц= Пх + живых(2)поступающая на вход регистрирующего прибора 12. Причем при изменении направления рабочего тока переключателем 11 через датчик 1 на входе регистрирующего прибора 12 будет напряжение У 1- = (,- Бх (3). Сравнивая и анализируя О- и Б , можно установить, что они будут различными по бО величине, т.е. на датчик 1 воздейст-вует неоднородное магнитное поле, Точная величина неоднородности устанавливается по сумме показаний регистрирующего прибора 12 при одном и другом направлениях рабочего тока источника питания 10, а именноПнеоднород ПЕ ПЕПеых На фиг. 3 изображено возможное конкретное устройство, позволяющее использовать предлагаемый датчик 1 по другой схеме включения, Отличием данного включения от вышеописанного (фиг, 2) является то, что на электроде 4 потенциал напряжения Пз, будет определяться только приращением сопротивления меандров б и 7, в этом случае регистрирующий прибор 12 через переключатель 11 подключается к, электроду 4 и к одному иэ электро- дов 3 соответственно, при этом раздельно регистрируется падение напряжения П 6 и П на меандрах б и 7, пропорциональное величине магнитного поля ВНа фиг. 4 изображено возможное конкретное устройство, в котором к предлагаемому датчику 1 регистрирую. щий прибор 12 подключен таким образом к электродам 3, что его показание П-пропорционально величине неоднородности магнитного поля ЬВ=В- В (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 воэможность 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, крома 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 изобретенияГальваномагнитный датчик, содержащий полупроводниковую пластину с поперечными токопроводящими полосками, тремя электродами, один из которых соединен с серединой пластины, о т983606 Фиг. Г л и ч а ю щ и й с ч тем, что, с целью увеличения чувствительности, полупроводниковая пластина выполнена сдвумя идентичными отводами в видеодинаково направленных меандров сконтактными площадками на концах, ккоторым подсоединены соответствующие электроды, при этом токопроводящие полоски расположены на отводах,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Вайсс Г. Физика гальваномагнитных полупровсдниковых приборов и их5 привенение. И., фЭнергияф.ф, 1974,с266.2. Патент США Р 3835377,кл. 324-46, опублик 1971. ВНИИПИ Заказ 9913/53Тираж 717 Подписное Филиал ППП "Патентф,г.ужгород, ул.Проектн