Датчик положения

)5 6 01 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ГОСУДАРСТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Институт физики полупроводниковАН ЛитССР(56) Хомерики О,К. Применение гальваномагнитных датчиков в устройствах автоматики и измерений. - М: Энергия, с. 97.(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности контроля заданногоположения движущегося объекта с помощью полупроводникового датчика положения, содержащего постоянный магнит 1 сприкрепленными к его торцам полюсныминаконечниками 2 и 3; которые снабженыконцентраторами 4 и 5, имеющими в поперечном сечении треугольную форму. Благодаря этому в воздушном зазоре между ними обеспечивается изменение знака градиента индукции магнитного поля, к которому чувствителен магнитореэистор 6, установленный с возможностью перемещения в плоскости, совпадающей с плоскостью магнитной нейтрали магнита 1, и имеющий на гранях, перпендикулярных к этой плоскости, зоны с повышенной скоростью рекомбинации носителей заряда. В исходном положении магнитореэистора 6, в котором он располагается симметрично относительно вершин концентраторов 4 и 5, концентрации носителей заряда по его сечению одинаковы и сигнал на выходе датчика равен нулю, При смещении магниторезистора из "нулевого" положения в ту или другую сторону происходит перераспределение концентраций носителей заряда, что приводит к появлению выходного сигнала соответствующего знака. 3 ил.51015 20 30 35 40 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для фиксации заданного, заранее определенного положения движущегося объекта.Целью изобретения является повышение точности контроля заданного "нулевого" положения объекта,Нэ фиг. 1 показана конструкция датчика положения; на фиг. 2 - кривые изменения концентрации и носителей заряда в теле полупроводникового магниточувствительного элемента по его сечению б; на фиг, 3 - выходная характеристика датчика, представляющая собой зависимость изменения падения напряжения 0 на магниточувствительном элементе в функции контролируемого линейного перемещения х,Датчик положения содержит постоянный магнит 1, к торцам которого прикреплены полюсные наконечники 2 и 3,отделенные один от другого воздушным зазором и имеющие на концах треугольные в поперечном сечении концентраторы 4 и 5, которые обращены один к другому своими вершинами, лежащими в общей плоскости. В воздушном зазоре между полюсными наконечниками 2 и 3 с концентраторами 4 и 5 размещен магниточувствительный элемент, выполненный в виде магниторезистора 6 с плоскими гранями, который установлен с возможностью линейного перемещения х в плоскости, совпадающей с плоскостью магнитной нейтрали постоянного магнита 1. На плоских гранях 7 и 8 магниторезистора 6, которые перпендикулярны плоскости магнитной нейтрали магнита 1, образованы зоны с повышенной скоростью поверхностной рекомбинации носителей заряда - электронно-дырочных пар. Благодаря описанной конструкции магнитной системы датчика положения эти грани оказываются расположенными практически параллельно силовым линиям магнитного поля, образующегося в воздушном зазоре его магнитной системы. К другой паре противолежащих граней на торцах магниторезистора 6 прикреплены токовые контакты 9 и 10 для подключения к ним через балластный резистор источника питания (не показан).Датчик положения работает следующим образом,При пропускэнии тОка через полупроводниковый магниточувствительный элемент, находящийся в зазоре магнитной системы с симметрично заостренными концентраторами 4 и 5 на полюсных наконечниках 2 и 3, происходит перераспределение концентрации электронно-дырочных пар по сечению мэгниторезистора 6 вдоль направления силы Лоренца, которое перпендикулярно его боковым граням 7 и 8 с зонами повышенной скорости поверхностной рекомбинации, в зависимости от положения магниторезистора 6 относительно острия концентраторов 4 и 5. Под действием магнитного поля в одной части магниторезистора 6 происходит увеличение неравновесной концентрации носителей тока, в другой - ее уменьшение, В "нулевом" положении магниторезистора 6, симметричном относительно концентраторов 4 и 5, увеличение средней неравновесной концентрации в одной его части равно ее уменьшению в другой его части (кривая а на фиг. 2), вследствие чего общее изменение концентрации и равно нулю и выходной сигнал на контактах 9 и 10 магниторезистора 6 также равен нулю, При перемещении х магниторезистора 6 относительно заостренных концов концентраторов 4 и 5 (выход из "нулевого" положения) происходит соответствующее изменение средней концентрации в одной части магниторезистора б по сравнению с другой его частью (кривые б, в на фиг. 2), в результате чего общая концентрация п носителей заряда изменяется, что приводит к изменению падения напряжения на контактах 9 и 10 магн иторезистора.Поскольку изменение падения напряжения 0 на полупроводниковом магниточувствительном элементе зависит, главным образом, от величины градиента магнитной индукции В в зазоре магнитной системы датчика и от скорости поверхностной рекомбинации носителей заряда на гранях, параллельных силовым линиям магнитного поля в этом зазоре, то благодаря изменению знака градиента индукция при смещениях магниточувствительного элемента относительно вершин треугольных концентраторов обеспечивает симметричная относительно нуля выходная характеристика датчика (фиг, 3).Полюсные наконечники с заостренными концентраторами в данной магнитной системе служат не для увеличения индукции.магнитного поля в зазоре, а для созданияградиента индукции, имеющего различный знак при изменении направления переме щения объекта контроля, связываемого впроцессе измерения с магниточувствительным элементом.В результате этого магниточувствительный элемент с повышенной скоростью повер хностной рекомбинации, чувствительный,гЛавйым образом, к градиенту магнитного поля, с большой точностью фиксирует положение, при котором его выходной сигнал равен нулю. Например, при градиенте магнитного поля 8 мТ/мм, чувствительность такого маг 1597518ниточувствительного элемента составляет 40 мВ мм/МТ. Поэтому для фиксации момента прохождения нулевой точки не нужна большая напряженность или индукция магнитного поля, как это имеет место в извест ных магниторезистивных датчиках положения, сопротивление которых зависит, главным образом, от величины индукции магнитного поля, в котором они находятся. Это позволяет с высокой точно стью контролировать заданное "нулевое" положение движущегося объекта,Формула изобретенияДатчик положения, содержащий постоянный магнит, прикрепленные к его обоим 15 торцам полюсные наконечники, отделенные один от другого воздушным зазором, и установленный в зазоре между наконечниками с воэможностью линейного перемещения в плоскости, совпадающей с плоскостью магнитной нейтрали магнита, полупроводниковый магниточувствительный элемент, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля "нулевого" положения объекта, полюсные наконечники выполнены с треугольными в поперечном сечении концентраторами, обращенными один к другому своими вершинами, лежащими в общей плоскости, а магниточувствительный элемент выполнен в виде магниторезистора с плоскими гранями, на паре которых, перпендикулярной плоскости магнитной нейтрали магнита, образованы зоны с повышенной скоростью поверхностной рекомбинации носителей заряда,Заказ 3038 Тираж 502 ПодписноВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откры113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 м при ГКНТ ССС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1