Magnetski pretvarači. Fizičke baze magnetskog otpornika magnetski otpornik to čine sami
Magnetistor. Je li poluvodički otpornik, čiji je glavno svojstvo sposobnost da promijeni svoj električni otpor pod djelovanjem magnetskog polja , Magnetski učinak, ili učinak Gauss je promijeniti specifičnu vodljivost poluvodiča kada se mijenja magnetsko polje. Poluvodička ploča nalazi se u vanjskom poprečnom magnetskom polju, a struja se prolazi uz njega. Učinak sile Lorentz uzrokuje zakrivljenost putanja nosača naboja i dovodi do izduženja staze koja prolazi nosačima između elektroda na koje je vanjski električno poljeTo je ekvivalentno povećanju otpora poluvodiča. Povećanje otpornosti poluvodiča dolazi i kada se magnetsko polje usmjerava okomito na smjer struje struje, a kada je smjer magnetskog polja paralelan s trenutnim smjerom. U prvom slučaju Bavimo se poprečni učinak magnetorezivnosti, koji je dobio praktičnu primjenu. Drugi slučaj Nosi naziv uzdužnog učinka magnetorezivnosti. Nije pronašla praktičnu primjenu zbog slabe promjene otpora na magnetskom polju. Magnetoresistancija se može definirati kao razlika između magnetskog otpora magnetskog otpora u magnetskom polju RV i bez magnetskog polja (početni otpor). Početni otpor R0 određuje se materijalom i korištenom strukturom. Čimbenici koji utječu na magnetorezivnost uključuju geometriju poluvodičke ploče, koncentraciju i mobilnost nosača
Utvrđeno je da se magnetorezivnost povećava s smanjenjem omjera duljine ocjenjivanja na njegovu širinu. Što duži put prijevoznika naboja u poluvodičima bez sudara s drugim česticama, to je veći protok medija skrenut. To znači da elektronski mobilnost u poluvodiči ima važnu ulogu za povećanje otpora. Stoga se, kada se koristi magnetoresistivni učinak, najčešće se koriste materijali koje karakteriziraju visoka mobilnost elektrona.
Jedna od glavnih karakteristika magnetskog otpornika je odnos RB \u003d f (b). Ova ovisnost (sl. 7) pri niskoj magnetskoj indukciji kvadratna je u odnosu na B, i s velikim linearnim.
Karakteristike magnetskog otpornika uvelike ovise o temperaturi.
Ovisnost otpora magnetorestora od indukcije vanjskog magnetskog polja s različite temperature Okruženje je prikazano na Sl. 9. Kao što se može vidjeti s figure, s povećanjem indukcije od 0 do 1t, otpor na normalnoj temperaturi mijenja se oko 6-12 puta. Stoga, kada koristite magnetoretore u širokom temperaturnom rasponu, potrebno je osigurati naknadu temperature za njihove karakteristike.
Magnetski otpornici se koriste prvenstveno u mjernoj opremi; Za mjerenje magnetske indukcije, snage, kao harmonički analizator. Magnetistički se također koriste u frekvencijskim udvostrukama, pretvaračima izravna struja Varijabilna, u shemama pojačala i generatora.
Magnetistički se također koriste kao osjetljivi elementi beskontaktnih prekidača, linearnih senzora pomaka, beskontaktne potenciomere i u mnogim drugim područjima elektroničke tehnologije.
Glavne metrološke karakteristike magnetoresistora su početni otpor R0, koji leži u rasponu od frakcije OHM-a do desetaka kilometara, te magnetorezistivne osjetljivosti SB \u003d DR / DB. Obično se ovisi o δRB / R0 \u003d F (b) koriste za karakterizaciju magnetorezistivnih pretvarača, gdje je δRB \u003d Rb-R0. Temperaturni koeficijent otpora magnetskih otpornika (TKS) ovisi o sastavu materijala, magnetske indukcije i temperature. Što je veća osjetljivost magnetskog otpornika, to je veći TKS. Vrijednosti TKS-a različiti tipovi Magnetski otpornici imaju granice od 0,0002-0,012 K-1.
Magnetski otpornici
Cilj rada je: Upoznati se s fizičkim načelima djelovanja, proizvodne tehnologije, dizajna i primjene magnetskih otpornika, istražiti njihove glavne karakteristike i parametre
Magnetski otpornici (g.) – to su elektroničke komponente, čija se djelovanje temelji na promjeni električne otpornosti poluvodiča (metala) kada je izložen magnetskom polju. MP koristi kao magnetski senzori električni napon I struju, brzinu i smjer rotacije, u uređajima za čitanje informacija u računalu, u elektromotorima ventila, magnetskim polje metara, itd. MR osigurati gotovo savršenu mehanički, električni, toplinski itd. Konfuzija mjernih i upravljačkih krugova iz kontrolnih objekata. Oni imaju brzinu, osjetljivost, pouzdanost, male dimenzije i potrošnju energije. Trenutno poznati monolitni i filmski magnetistički.
Načelo djelovanja monolitnog g. Temelji se na takozvanom magnetorezistentnom učinku. Kao što je poznato, u poluvodičkoj ploči, koji teče struje, magnetsko polje dolazi do EMF-hodnika (sl. 8.1.1)
E x \u003d k i b / b,
gdje I. - struja teče uz tanjur, B. - indukcija magnetskog polja, b.- žičana ploča u smjeru okomitu na struju, K \u003d 1 / ne - koeficijent dvorane, e.i N. Prema tome, elementarna naknada za trenutne nosače i njihovu koncentraciju.
Prilikom uspostavljanja dinamičke ravnoteže između lorentzove sile i snage Hall Electric polja, punjenje nosači imaju istu brzinu vlan će se kretati ravnim putanjem u smjeru vanjske električne struje, dok je vektor ukupnog električnog polja usmjeren na strujni vektor kroz poluvodič na nekom kutu φ. Kut hodnika se određuje formulom: tg φ \u003d e x / e \u003d u bgdje u-mobilnost prijevoznika naboja. S malim magnetskim poljima i stoga malim kutovima hodnika ≈ u b.
Prilikom uspostavljanja dinamičke ravnoteže, halolsko električno polje kompenzira učinak lorentzove sile, i stoga ne krivulja putanja nosača naboja koji imaju istu brzinu v. Čini se, u ovom slučaju, otpor poluvodiča ne smije se mijenjati pod djelovanjem magnetskog polja.
Zapravo, prijevoznici u poluvodiči podliježu određenoj raspodjeli brzina. Stoga nosači brzinom koja prelazi prosječnu brzinu, a nosači imaju manju brzinu u usporedbi s prosjekom, prebačeni su na različite točke na bočnoj rub poluvodičke ploče, jer djeluju na veličinu lorentza. Stoga se otpornost poluvodiča u magnetskom polju mijenja zbog zakrivljenosti putanja punjenja nosači koji se kreću po brzini osim prosječne brzine.
Najveći magnetorezistivni učinak može se dobiti u poluvodičima takvog oblika i dizajna, u kojem je napetost dvorane napetosti električnog polja teška ili nemoguća. Ovi se uvjeti teoretski mogu provoditi u poluvodičkoj ploči s beskonačno velikim dimenzijama u smjeru okomito na vanjsku struju električnog polja. U takvom poluvodiči, ne postoji akumulacija prijevoznika naboja na bočnoj strani, EMF hodnika se ne formira, a punjenje putanja odstupa od smjera vanjskog električnog polja u smjeru lorentzove sile (sl. , 8.1.2). Vektor struje gustoće podudara se u smjeru nosača naboja i stoga se pokaže da se pomakne u odnosu na vanjsko vektor čvrstoće električnog polja na kutu hodnika φ , Odstupanje putanja prijevozničara naboja u neograničenom poluvodičiku je ekvivalentno smanjenju duljine slobodnog puta prijevoznike naboja u smjeru električnog polja,
ovdje L 0.- duljina slobodnog raspona prijevoznika naboja u odsutnosti magnetskog polja, L.- Projekcija putanja punjenja prošao je prijevoznik između dva uzastopna sukoba u prisutnosti magnetskog polja u smjeru vanjskog električnog polja. U malim cos hodnicima φ može se razgraditi u nizu
cos. φ = 1- 2/2! + ...
zatim Δ l 0 - l 0 + l 0 φ 2/2, i stoga Δ l 0 φ 2/2.
Budući da tijekom slobodne vožnje, prijevoznik naplaćuje u magnetskom polju manjim putem uz električno polje , to je ekvivalentno smanjenju brzine drift i mobilnosti te, dakle, specifična vodljivost poluvodiča., Relativna promjena u otpornosti je u isto vrijeme. (r - ρ 0) / ρ 0 \u003d Δl / l 0 \u003d u 2 b 2/2.
Za ograničen njegov poluvodički kristal, omjer je istinit Δρ / ρ 0 \u003d C U 2 B 2gdje Od - Koeficijent ovisno o obliku poluvodičke ploče.
Nedavno je distribuiran film MR Film, čiji se magnetski osjetljiv element služi feromagnetskom filmu (legura nikla s kobaltom ili niklom i željezom). Rad filma MR se temelji na anizotropnom efektu magnetoreze, koji se sastoji u činjenici da se vanjski magnetski polje mijenja u feromagnetskom materijalu vjerojatnost raspršivanja elektrona u različitim smjerovima, što, pak, dovodi do promjene električne otpornosti.
Magnetski otpornici- To su otpornici naizmjenično otpor, čija vrijednost ovisi o napetosti primijenjenog magnetskog polja.
Magnetski detektor je poluvodička ploča, površina od kojih se primjenjuju metalne trake (sl. 7.14). Svaki dio poluvodičke ploče između dvije metalne pruge je odvojeni magnetski otpornik. Metalne trake obavljaju ulogu shunts koji smanjuju EMF dvoranu, koji se pojavljuje na bočnim rubovima poluvodičke ploče.
Glavni poluvodički materijal za magnetski otpornika je Indija Antimid Insbi Arsenid Indiainas- materijali s velikim elektronskim pokretljivosti (7,6 m 2 / (u · c) i 3,3 m2 / (u · c), respektivno). Domaće industrije se proizvode magnetskim studijama TipMer, vidi Njihove karakteristike: nominalni otpor 50 ... 220 ohma, raspršena snaga 0,15 ... 0,25 W.
M. 
agnitodiografija(Sl. 7.15, ali) - to su diode s debelom bazom, čija se otpornost povećava u poprečnom magnetskom polju kao rezultat smanjenja mobilnosti glavnih i ne-core nosača za naplatu, kao u uobičajenom magnetoretu. Povećanje otpora diode diode s debelom bazom također može biti povezano s smanjenjem života ne-core nosača, ako, zbog zakrivljenosti putanja kretanja, nosači ne-core će dosegnuti površinu od osnovnog područja, gdje je brzina njihove rekombinacije velika. Kao materijal za proizvodnju magnetitodioda, jednog kristalnog germanija ili silicija, koji ima prilično veću mobilnost nosača naboja. Ravne grane njemačke magnetske stanice u magnetskim poljima s različitim magnetskim indukcijom prikazane su na Sl. 7.15, b..
Za procjenu osjetljivosti magneta na magnetsko polje, analogijom s dvorana konverteri, upotrijebite osjetljivost volta, izraz za koji je naveden kao
, B / (tl · a), (7.29)
gdje δ. U.- Promjena napona na magnetikodidu kada je to u magnetskom polju, u; I. itd - vrijednost izravne struje i; U- vrijednost magnetske indukcije, tl.
Vontna osjetljivost magnetodioda može biti značajno viša od osjetljivosti napona dvorane pretvarača iz istog materijala.
M. 
agnecijalni senzori.Senzori anizotropnog magnetskog otpora (AMR) su posebni otpornici izrađeni od tankog filma PermAloe smještenog na silicijskoj ploči (sl. 7.14). U njihovoj proizvodnji, film se nalazi u snažnom magnetskom polju za orijentaciju magnetskih područja u istom smjeru, čime se određuje smjer vektora magnetizacije. Zatim, kada udarate vanjsko magnetsko polje, okomito na film, vektor magnetizacije počinje rotirati ili mijenjati kut. To, zauzvrat, mijenja otpor filma. Konverter magnetskog polja sastoji se od četiri magnetoresistora tankog filma R.1-
R.4
(Sl. 7.16) spojen na krug mosta.
Promjene u otporu magnetskih otpornika u susjednim ramenima kruga mosta su suprotne znakom kada su izložene magnetskom polju jednog polariteta (promjena otpornosti na slici 7.16 uvjetno je prikazan simbolima "+" i "-" ). U isto vrijeme, količina promjena otpornosti na ramena ovisi o vrijednosti i polariteta indukcije polja koji utječu na polje i na kutu između indukcijskog vektora Ui ravnini magnetski osjetljivih elemenata. Promjena otpora može se detektirati promjenom izlaznog napona U. Van, a zatim izračunajte snagu magnetskog polja udarca. Prema tome, pretvarač ima koordinatnu osjetljivost relativno dva međusobno povezana okomita.
Senzori magnetski otpornika su minijaturni u veličini i postavljeni na podlogu s dimenzijama od oko 5 × 4.5 mm. Relativna magnetska osjetljivost magnetskih senzora je 1 ... 27 (MKV / B) / (A / M); napon napajanja U. P \u003d 5 ... 10 V s trenutnom potrošnjom ne više od 10 mA. Takvi senzori male snage mogu se otpustiti odvojeno ili ugraditi u druge proizvode. Uz pravilnu kalibraciju, elektroničke kompozite na magnetnorezijskim senzorima mogu postići točnost koja prelazi jedan stupanj. Ugrađeni kompasi u nekim GPS prijemnicima temelje se na ovoj tehnologiji.
Kontrolna pitanja i vježbe
1. Objasnite suštinu efekta Seebeck.
2. Navedite komponente termoemala.
3. Kako je termobatura?
4. Objasnite načelo termičke crpke.
5. Uzroci izgleda thomsonovog učinka.
7. Prikaz ekspresije za EMF Hall.
8. Uređaj i osnovni parametri konvertera dvorane.
9. Što je osjetljivost volta u dvorani transfender?
10. Objasnite načelo rada bipolarnog magnetotratistora.
11. Koji je magnetski učinak?
12. Koji je kutak hodnika i ono što ovisi?
13. Kakav bi dizajn trebao magnetoretore?.
14. Koje diode mogu se koristiti kao magnetitodiode?
Kontakti
Neutralan 215.
Koeficijent
Peltier 219.
Hall 225.
Lorentz, snaga 224
Magnitodiode 231.
Magnetistički 230.
Senzor magnetskog otpornika 232.
Magnetotransistor 228.
Toplina 221.
Hall Converter 226.
Pojam baterija 216.
Termodes 216.
Kut dvorane 229.
Seebek 216.
Magnetorezistan 228.
Peltier 219.
Thomson 222.
Sl. 1. Priključni dijagrami magnetskih otpornika na napajanje i opterećenje, a je samac s RN; b - diferencijal (pola linje); B - diferencijal u mostu; G je magnetorevistorski most.
Da biste nadoknadili toplinsku nestabilnost jednog magnetskog sestora, možete koristiti posebno odabrani (TCC) termistor, koji je uključen umjesto opterećenja otpornik RN (Sl. 1a).
Najbolji rezultati daje korištenje diferencijalnih magnetoresistora (sl. 1b, c) i magnetski sistemski mostovi (Sl. 1G).
Kako bi se poboljšala i primarna obrada signala, "uklonjivi" iz magnetskog otpornika, mogu se koristiti različiti elektronički krugovi, izrađeni na tranzistorima (sl. 2.) ili integralnim čipovima (sl. 3, 4), mogu se koristiti. Na sl. 2. Prikazana je dijagram ulazne kaskade magnetnoelektroničkog uređaja, izrađenog na magnetorezistoru.
Sl. 2. Sheme za uključivanje magnetskog otpornika u kaskadu tranzistora.
Kada je izložen magnetskom stupnju R1 vanjskog magnetskog polja, signal na izlazu lanca R1 - R2 mijenja se u odnosu na promjenu čvrstoće magnetskog polja i unutar linearni dio ulaznih karakteristika VT1 tranzistora. Način rada tranzistora postavljen je otpornik R2. Ovaj krug koristi tranzistor s maksimalnom mogućnošću statičkog koeficijenta prijenosa (više od 200).
Shema (sl. 2b) nadopunjuje ključnom kaskadom na VT2 tranzistoru, uronjenom na relej K1.
Kako bi se poboljšao signal magnetoresistora prilikom stvaranja modernih magnetnoelektronskim uređajima, najpoželjnije je primijeniti radna pojačala, uključena u skladu s shemom otpornosti-napona tipa pretvarača (PSN).
Kao dio visoko osjetljivih magnetnoelektronskim uređajima, korištenje niske buke integralnih instrumentalnih pojačala AMR-04 i AMR-01 tipa (analogni uređaji) ili INA118P (Burrbrown) je najučinkovitiji.
Povećanje termalne stabilnosti magnetnoelektronskim uređajima osigurana je pomoću posebnih shema termostata i prehrane iz AC izvora.
Na sl. 3a kao primjer, sheme napajanja i termostabbilizacija rada načina rada tankog magnetorevatora tipa GMR. U tom slučaju, amplifikacija signala može se provesti pomoću pojačala, čija je dijagram prikazan na Sl. 3b.
Sl. 3. Sheme električne energije i toplinska stabilizacija načina magnetskog genetskog sustava T-filma tipa GMR C6 koristeći: a - Postavljanje; B - pojačalo signala.
Na vrijednosti otpornik R6 \u003d 5K, dobitak koeficijent takve sheme je približno 18.
Na sl. 4 i 5 su najjednostavniji sheme za povezivanje magnetististora za rad i pojačala alata.
Sl. 4. Shema amplifikacije signala magnetskog sustava magnetskog sustava koji preporučuje Siemens A. G.
Sl. 5. Shema inkluzije za diferencijalni "monolitni" magnetorestor, kojeg je preporučio Siemens A. G.
Na sl. Slika 5 prikazuje shemu za uključivanje diferencijalnog "monolitnog" magnetskog otpornika, dizajniran za rad u uređaju za kontrolu brzine rotacije zupčanika.
Na sl. 6 daje shemu za uključivanje magnetski sustav tankog filma tipa KMZ10, dizajniran za registraciju slabih magnetskih polja.
Sl. 6. Shema za uključivanje magnetorestora tankog filma KMZ10, dizajniran za registraciju slaba magnetska polja.
Dijagram prikazan na Sl. 6, osigurava sljedeće značajke:
naknada za pomicanje osjetljivosti ovisno o temperaturi kroz povratnu petlju, koja uključuje KTH 83-110 Termistor;
podešavanje offset s otpornikom R8;
podešavanje osjetljivosti kruga pomoću višestruki otpornik R4.
Dijagram prikazan na Sl. 7, može se koristiti kao u linearnim (Da1 funkcijama kao napon pojačala) iu "digitalnom" (Da1 se koristi kao usporednik) načina. Načini rada su instalirani podriznim otpornicima R1 i R2.
Slika 7. Shema inkluzije tankog magnetskog mosta NMS1001 preporučuje Honeywell.
Ohoho, moram izmjene senzora hodnikatvoja joystick - Trubester Topgun Afterburner II. Unatoč činjenici da je iskustvo "Runete" već dostupno, ponovno ću vam reći: "Što trebam učiniti :)
U načelu, sve što će se raspravljati u nastavku odnosi se na gotovo bilo koji joystick, a ne samo na naš eksperimentalni.
Povijest problema
Ako je netko u tenku, onda objašnjavam: gotovo sve joysticks, osobito prošle godine puštanja, napravljeno je na temelju zarobljavanja otpornika koji, na temelju njihove konstruktivne značajke I još aktivnija uporaba u joysticku brzo je došla u zapuštenost i uspio zrakoplov nije bio udoban, on jednostavno nije poslušao u Rusu. A onda je izumljen da koristi senzore dvorane umjesto mehaničkih otpornika. Pojavili su se industrijski modeli, ali su izuzetno mali. A onda su narodni obrtnici postali vlastite ruke da ponovi senzore hodni joystick. I ovi senzori su korisni za mehaničke otpornike u činjenici da nemaju najviše mehaničke dijelove i ne uspijevaju iz istih razloga jer rade na magnetskom polju ako se može izraziti.Senzor magnetoelektrične dvorane dobio je ime pod nazivom E. Hall, američku fiziku, koja je otvorena 1879. važnim pocinčanim fenomenom. Ako se poluvodič, prema kojem (duž) teče struju, utječe na magnetsko polje, onda postoji poprečna razlika potencijala (EMF Hall). Drugim riječima, senzor mijenja otpor ovisno o smjeru i veličini magnetskog polja. Ovo koristimo.
Ići
Za sve izmjene trebat ćemo:
- Dva SS495 dvorana (a) ili SS496 (a)
- Dva neodimij magneta
- Dva mala samodostavka / vijka
- Ožičenje za lemljenje
- Termoklay
Dakle, prvo mora pripremiti joystick. Morate povući otpornike i smanjiti pričvršćuje. Da biste to učinili, odvrnite poklopac tlaka od proljeća s runom (slobodno će se kretati, to će biti prikladnije za okretanje svega u rukama), odvrnite 4 vijka vijaka cijelog bloka, ispustite žice iz otpornika i povucite sami otpornici. Također odrezati mjesto pričvršćivanja otpornika, oni više ne trebaju, osim, oni će ometati ugradnju senzora i magneta.
Samo nužno, prije nepopunjavanja žica iz otpornika, saznajte gdje imaju hranu i gdje je signal (O) žica. Bio sam vođen slikom na desnoj strani, ispostavilo se da je vjeran. Ali ne možete mu vjerovati i provjeriti sebe: dodirimo u jednoj sondi multimetar goline žice, koji je dostupan u kabelu koji povezuje joystick s priključkomUSB - ovo je stanovanje, a druga sonda dodiruje bilo koji ekstremni izlaz otpornika ako pokazuje +5V ili samo 5 v (Pa, to može biti malo manje), a onda ste pronašli žicu za napajanje, a ako je oko 0V, onda je to kontakt kućišta (-). Preostali treći kontakt otpornika i bit će signal.Nakon što saznate gdje kakve žice, vrijeme je da ležim senzore dvorane. Prodao je signalnu žicu na signalni kontakt senzora, ali snaga na senzor je malo drugačiji. Te žice koje hrane otpornicima mogu odrezati s mjesta
i koristiti za napajanje senzora, nakon što ih je prodao na određene USB + i USB kontakte
Sada je došlo vrijeme čekanja. Pokrenite program JoyTester, priključite navigacijsku tipku na računalo i, donoseći magnete na senzore, pogledajte raspored u programu. Ako reagira na vaše pokrete s magnetima u odnosu na senzore, onda ste sve zališili i rade.
Magneti. To se dogodilo da nisam imao stari CD / DVD diskove, a kad kupim, dobio sam okrugli magneti, ali to nije zastrašujuće. Pričvrstio sam ih u male vijke (na strani kape), prije ukorjenjivanjem. Bilo je potrebno skratiti ih, inače su se prevrnuli i bacili pokretne čvorove u RUS mehanizam. Ugristim nepotrebnu u vijcima jednostavnim polaganjem metala, udarajući čekićem na njima. Možete dodatno ispustiti termoklauzu u rupu osi, gdje ćete zaviti vijke, jer Moja mi lagano visjela tamo. U slučaju pravokutnih magneta, bolje su da se montiraju na "glavni avion" šešira i okrugli - na kraju šešira (u mom slučaju). Nakon vijaka, zategnite poklopac stezaljke proljetnog ruskog sve dok se ne zaustavi tako da rus dobiva najviše vertikalnije.
Evo, zapravo i to je to! Magneti su visjeli, senzori su zalijepljeni, kalibrirani - možete na nebu! Na ekstruziji, u bilo kojem zrakoplovu nalazi se softver postavljanje osi, bit će moguće uviti u smislu situacije.
