Преобразователь амплитуды переменного тока в импульсный сигнал

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 1903,81 (21) 3281367/18-21 Р 1 М К з С 01 К 19/04 с присоединением заявки Мо -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет -Опубликовано 2311.82. Бюллетень йо 43 531 УДК 621. 317, 7 (088. 8) Дата опубликования описания 251132(72) Авторы изобретения В.М. Мамиконян и С.О. Варданян Ленинаканский филиал Ереванского политехнического института им, К. Маркса.54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АМПЛИТУДЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ИМПУЛЬСНЫЙ СИГНАЛИзобретение относится к элехтроизмерительной технике, в частности к измерениям переменных электрических величин, и может быть использовано в цифровых измерителях амплитуды переменного тока.Известны преобразователи амплитуды переменного тока в импульсный сигнал, содержащие магнитопленоч ный 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 тока; 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 движущейся доменной границе происходит вращение вектора намагниченности, то изменяющееся магнитное поле созда,. ет вихревое поле, вызывающее появле-". З 6 ние сторонней ЭДС. В результате,при прохождении доменной границы надточечными контактами, на выходныхклеммах зондов возникают импульсынапряжения, полярность которых зависит от направления перемагничивания, а число - от числа охваченныхперемагниченной областью мест присоединения контактов к пленке, что в своюочередь пропорционально амплитудепеременного тока 11. В известном преобразователе выходное устройство выполнено в видесъемных зондов, имеющих точечныеконтакты и тонкопленочные проводники.Зонды прошивают верхний изоляционныйслой преобразователя и соединяютсяточечными контактами с магнитнойпленкой. Тонкопленочные проводникизондов расположены поверх изоляционного слоя и электрически соединяютмежду собой раздельно четные и нечетные точечные контакты. Такое выполнение выходного устройства услож"няет конструкцию преобразователя и,следовательнЬ, технологию его изго-,товления,Целью изобретения является упро"шение конструкции преобразователяамплитуды переменного тока в импульсный сигнал.Указанная цель достигается тем, что в преобразователе амплитуды переменного тока в импульсный сигнал, содержащем чувствительный элемент 5 в виде тонкой магнитной пленки с одноосной анизотропией, нанесенной поверх изоляционного слоя на клинообразную шину, подключенную к входу преобразователя, и выходное устрой ство, магнитная пленка выполнена в,виде отдельных пятен, равномерно распределенных вдоль оси симметрии клина, перпендикулярно которой рас-, положены оси легкого намагничивания йятен, вход преобразователя подключен 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 предлокенного преобразователя, на фиг.2 - расчетная схема для определения напряженности магнитного поля на поверхности шины, на фиг.З упрощенные графики напряженности магнитного поля при одном значении преобразуемого тока и импульсов ЭДС в съемном витке.Преобразователь содержит магнитопленочный чувствительный элемент, ЗО состоящий из отдельных пятен 1, равномерно распределенных вдоль оси симметрии клинообразной шины 2, к вершине и основанию которой через контакты 3 подключены входные зажи мы 4, Тонкопленочные проводники съемиого витка 5 обхватывают шину с магнитными пятнами, ОЛН последних расположены перпендикулярно оси симметрии клина, Шина, пленки-пятна и 4 О проводники съемного витка изолированы друг от друга диэлектрическими слоями.,Вся многослойная тонкопленочная структура может быть напылена на подложку, например из стекла. 45Преобразователь работает следующим образом.Преобразуемый переменный, например синусоидальный, ток равномерно распределяется по поперечному сечению клинообразной шины. Поэтому, плотность тока в каждый момент време- . ни максимальна у вершины шины и минимальна у ее основания. В результате, напряженность магнитного поля этого тотока в один и тот же момент времени уменьшается от вершины клина к его основанию. При этом по мере увеличения тока в шине происходит поочередное перемагничивание пленок-пятен по мере превышения напряженности поля пре. 6 О образуемого тока коэрцитнвной силы пленок-пятен. При перемагничивании каждого пятна в съемном витке выводит; ся импульс РДС. Число перемагниченных пятен, а значит и число выход- , 65 ных импульсов за один полупериодизменения преобразуемого тока пропорционально его амплитудефиг.З), Следующая нолуволна преобразуемого тока,создающая магнитное /оле обратного.предыдущей полуволны направления,в той же очередности возвращает намагниченность пятен в исходное состояние,при этом в съемном витке наводятсяимпульсы ЭДС обратной полярности,Выходной сигнал преобразователя может подаваться после усиления иасчетчик электрических импульсов либо использоваться в дискретных системах контроля и управления,Количественная связь между ампли"тудой преобразуемого тока 3 и числомвыходных импульсов определяетсяследующим образом. Условие переключение пленок-пятен выражается уравениемН(х)=Н 1)где Нс - коэрцитивная сила пленок,напряженность магнитного по-Хля преобразуемого тока в месте расположения данного пятна.Поскольку толщина тонкопленочной клинообразной шины и расстояние между плоскостью магнитной нлейки и поверхностью шины пренебрежимо мали по сравнению с шириной шины, то Н(х) можно рассчитать по формулеН= -1 мгсгде С - ширина шины.В координате шиадо, удаленной от вершины клина на расстояние Хфиг.2) ширины шины равнаС = 2 хя -Айгде Ж. - угол при вершине клина.Подставляя приведенные величины в уравнение (1 ), находит координату Х, вплоть до которой переключаются пятна:Е 2)х -4 Нс+(адЕсли на всей длине 6 клина равномерно распределены И пятен, то длине Х будут соответствоватьН , ( 3)1 НсЯ д,пятен ясно, что и округляется доближайшего меившего целого числа).Выражение(3 ) показывает, что связьмежду амплитудой В и числом выходных импульсов И в предложенном преобразователе лпнейна, На Фиг,З изображен случай 1 =4,Величина углаклина выбираетсяпо заданному диапазону преобразова -ния. Если задана предельная величинаЭ амплитуды преобразуемого тока,.то йри Э, =3, должно иметь местов= К Исходя из этого, из выражения(3) получаем формулу для расчетаугла с41 Нс 976392пленки"пятна частично совмещают всебе функции выходного устройства.В результате упростится технологияизготовления преобразователя, что5снизит его стоимостьФормула изобретенияНапример, в преобразователе с .диапазоном преобразования Зуи пр=1 А при значениях параметров Ь =0,1 м Нс=48 А/м угол А оказывается равным 6 . В этом преобразователе ва-окуумным испарением напылены пермаллоевые (с добавкой молибдена и с последуеаал отаигом) плеики-пятна диаметром 0,5 мм в количестве Я =180 штук. Проводники съемного витка, напылен,ные из алюминия, были расположены скюееетрично с обеих сторон шины: при этом сигнал помехи от тока шивы в съемном витке практически не возникал. Чувствительность преобразователя составляла 180 имп/А, порог чувствительности - 5 мА.Сопоставление предлагаемого преобразователя амплитуды переменного тока в импульсный сигнал с известниии показывает, что в предлагаемом преобразователе конструкция значительно упрощЕна благодаря тому, что Преобразователь амплитуды переменного тока в импульсный сигнал, содержащий чувствительный элемент в видетонкой магнитной пленки с однооснойанизотропией, нанесенной поверх изо"ляционного слоя на клинообразнуюшину, подключенную к входу преобра 15 эователя, и выходное устройство,отличающийся тем, что,с целью упрощения конструкции, магнитная пленка выполнена в виде отдель"ных пятен, равномерно распределенных20 вдоль оси симметрии клина, перпендикулярно которой расположены оси легкого намагничивания пятен, вход преобразователя подключен к вершине и основании клина, а выходное устройство вы 25 полнено в виде тонкопленочного съемного витка, обхватывающего магнитныепятна и шину.Источники инФормации,принятые во внимание,при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 502246, кл. Я 01 Ь 1/12, 1974.одписно СР Х 0(х 3 Составитель Т. СердобольскаяРедактор В. Иванова ТехредТ.фанта Корректор.В, Бутяга 9 ТиражИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий035, Москва, Ж, Раушская н Филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная,