Бесконтактный датчик перемещения

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности бесконтактного датчика перемещений, который содержит плоский магнитопровод 1 с полюсными наконечниками 2, выполненными из ленточного материала , обладающего высокой магнитной проницаемостью. В зазоре магнитопровода 1 между наконечниками 2 установлен двух2 . . коллекторный магнитотранзистор 3. При перемещении стержневого постоянного магнита 5, связываемого с объемом контроля в процессе измерения, вдоль поверхности магнитопровода происходит линейное увеличение индукции в области мэгниточувствительной зоны 4 магнитотранзистора 3 Благодаря симметричности конструкции двухколлекторного магнитотранзиатора 3 сигнал на его выходе изменяется по величине и знаку при прохождении магнита мимо его магниточувствительной зоны 4. Сочетание высокочувствительного магнитотранзистора с ленточным магнитолроводом . а также выбор размэров его полюсных наконечников и зазоре между ними и магнитотранзистором обеспечивают высокую крутизну выходной характеристики датчика в слабых магнитных полях, что позволяет контролировать линейные перемещения с высокой точностью в расширенном диапазоне измеряемых перемещений. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 B 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

l1O ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 4348316/28 (22) 23.12.87 (46) 30.06.92. Бюл. ¹ 24 (71) Всесоюзный научно-исследоаательский институт электроизмерительных приборов (72) В,Н. Сапунов и Т.В. Персиянов (53) 621.317.39.53 1..71 (088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

¹ 354373, кл, G 01 R 33/02, 1971.

Хомерики О.К, Гальваномагнитные элементы и устройства автоматики и вычислительной техники, М.: Энергия. с. 79-80. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕ-

ЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к измеритель.ной технике и имеет целью повышение точности бесконтакт ного датчика перемещений, который содержит плоский магнитопровод 1 с пол .очными наконечниками 2, выполненными из ленточного мате.риала, обладающего высокой магнитной проницаемостью; В зазоре магнитопровода

1 между наконечниками 2 установлен двухИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений, например в устройствах позиционного контроля и магнитометрических устройствах в системах управления автомобильными двигателями.

Целью изобретения является увеличение точности измерения линейных перемещений путем повышения чувствительности и линейности выходной характеристики: благодаря использованию ленточного магнитопровода и двухколлекторного магнито,, SU ÄÄ 1744431 А1

2 коллекторный магнитотранзистор 3. При перемещении стержневого постоянного магнита 5, связываемого с объемом контроля в процессе измерения, вдоль поверхности магнитопровода происходит линейное увеличение индукции в области магниточувствительной зоны 4 магнитотранзистора .3..

Благодаря симметричности конструкции двухколлекторного магнитотранзиатора 3 сигнал на его выходе изменяется по величине и знаку при прохождении магнита мимо его магниточувствительной зоны 4. Сочетание высокочувствительного магнитотранзистора с ленточным магнитопроводом . а также выбор размзров его полюсных наконечников и зазора между ними и магнитотранзистором обеспечивают высокую крутизну выходной характеристики датчика в слабых магнитных полях, что позволяет контролировать линейные перемещения с высокой точностью в расширенном диапазоне измеряемых перемещений. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. транзистора с продольной магниточувствительной осью, На фиг. 1 бесконтактный датчик перемещения, общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг, 3 — выходная характеристика датчика.

Бесконтактный датчик перемещений содержит плоский магнитопровод 1, выполненный с полюсными наконечниками.2 из ленточного материала с высокой магнитной проницаемостью, например из феррита, пермаллоя или из аморфной металлической ленты с минимальной толщиной.20-40 мкм, 1744431

В зазоре магнитопровода 1 между его полюсными наконечниками 2 установлен магниточувствительный элемент, выполнен. ный в виде двухколлекторного магнитотранзистора 3, имеющего магниточувствительную ось 00, которая совпадает с продольной осью симметрии магнитопровода 1, Магнитотранзистор 3 отделен зазором не более 0,2 мм от торцов Ilo/IlocHblx наконечников 2 магнитопровода 1, обращенных в зазор и имеющих площадь поперечного сечения, превышающую площадь поперечного сечения магниточувствительной зоны 4 магнитотранзистора (фиг. 2). Перпендикулярно плоскости магнитопровода размещен стержневой постоянный магнит 5, связываемый в процессе измерения с объектом контроля и установленный с возможностью. перемещения вдоль продольной оси датчика, совпадающей с продольной осью магнитопровода.

Для дополнительной концентрации магнитного поля в магниточувствительной зоне 4 магнитотранзистора 3 на его повер. хности могут быть закреплены дополнительные магнитопроводящие накладки 6, размещенные по обе стороны от его магни.точувствительной зоны вдоль продольной оси датчика, Эти дополнительные накладки должны превышать по размерам ширину магниточувствительной зоны 4 магнитотранзистора, что обеспечивает равномерное магнитное поле в рабочей зоне магнитотранзистора 3, Бесконтактный датчик перемещения работает следующим образом, В исходном положении магнит.5 удален от магнитотранзистора 3 и находится на краю рабочего диапазона измеряемых перемещений. При перемещении постоянного магнита 5 вдоль поверхности магнитопровода 1 в направлении к полюсному наконечнику 2 происходит последовательное локальное намагничивание участков магнитопровода в области под постоянным магнитом. где образуется доменная зона, по обе стороны от которой магнитные силовые линии направлены в противоположные стороны.

По,мере перемещения магнита 5 в направлении к магнитотранзистору 3 происходит линейное увеличение индукции "В" в области магниточувствительной зоны 4 магнитотранзистора 3. Благодаря симметричности конструкции двухколлекторного магнитотранзистора 3 нулевой сигнал на выходе датчика (фиг, 3) имеет место при расположении магнита 5 строго над магниточувствительной зоной 4 магнитотранзистора. Поэтому при прохо>кдении магнита 5 мимо магнитотранзистора 3 изменяется полярность выходного напря>кения на выходе датчика. Выходной сигнал датчика является линейной функцией магнитной проницаемости материала магнитопровода, индук5 ции в зазоре ма гнитопровода и магниточувствительности магнитотранэистора, вследствие чего выходной сигнал датчика изменяется линейно при перемещении постоянного магнита 5.

10 Повышение чувствительности датчика может быть обеспечено уменьшением зазора между краем кристалла магнитотранзистора 3 и его чувствительной зоной 4. Для этого на поверхности кристалла методом

15 приклейки или злектрохимическим наращиванием создается дополнительный магнитный канал в виде дополнительных магнитопроводящих накладок 6. Это позво-. ляет уменьшить указанный зазор до мини20 лальньгх размеров и дополнительно линеаризовать выходную характеристику, т.е. дополнительно повысить точность датчика.

Транзистор с концентраторами магнит25 ного потока в виде ленточных полюсных наконечников обеспечивает высокую крутизну выходной характеристики датчика в слабых магнитных полях, что дает воэможность определять перемещение контролируемого

30 объекта с высокой точностью в расширенном диапазоне перемещения (до 30 мм).

Гибридная технология позволяет не только изготовлять высокоэффективные магнитоуправляемые датчики, но и обеспечивает

35 мобильное изменение конструкции их магнитной системы.

Формула изобретения

1. Бесконтактный датчик перемещения, содержащий плоский магнитопровод с заэо40 ром, установленный в зазоре магниточувствительный элемент и. размещенный перпендикулярно плоскости магнитопровода с возможностью перемещения вдоль его поверхности стержневой постоянный маг45 нит, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений линейных перемещений путем повышения чувствительности и линейности выходной характеристики, магнитопровод выполнен с

50 полюсными наконечниками из ленточного материала, а магниточувствительный элемент .выполнен в виде двухколлекторного магнитотранзистора, установленного так, что его продольная магниточувствительная

55 ось совпадает с продольной осью симметрии магнитопровода, и отделенного зазором не более 0,2 мм от торцов полюсных наконечников магнитопровода, обращенных в зазор и имеющих площадь поперечно-. го сечения, п.ревышающую площадь 1744431 поперечного сечения магниточувствительной зоны магнитотранзистора.

2. Датчик по и. 1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными магнитопроводящими накладками, размещен- 5 ными на поверхности магнитотранзистора по обе стороны от магниточувствительной зоны вдоль его продольной оси и превышающими по размерам ширину. магниточувствительной зоны магнитотранзистора.

1744431

Составитель Т.Бычкова

Редактор Е,Егорова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Заказ 2185 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101