МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЙ СЕНСОРНЫЙ МОДУЛЬ

Полезная модель относится к области электронной измерительной техники и предназначена для использования в составе магнитометрических информационно-измерительных систем в качестве датчика, регистрирующего индукцию и напряженность магнитного поля.
Известен двухкомпонентный матричный преобразователь магнитного поля (заявка №2004134463, кл. G01R 33/02, 10.05.2006 г.), включающий магниточувствительный узел, состоящий из матрицы ферромагнитных магниторезисторов, охваченных тонкопленочными обмотками строк, предварительный и разностный усилители, формирователь тока и схемы выборки-хранения, представляет из себя тонкопленочные обмотки столбцов, с двумя многоканальными формирователями тока и микропроцессорной схемой синхронизации и управления, при этом одни концы всех обмоток электрически соединены с общим проводом, а другие подключены к многоканальным формирователям тока строк и столбцов соответственно, ферромагнитные магниторезисторы соединены последовательно таким образом, что каждый (i, j)-элемент соединен с (i+1, j+1)-элементом, образуя диагональные строки, одни концы которых гальванически соединены через сопротивление на общий провод, а другие подключены к многоканальному коммутатору напряжения, подключенного к микропроцессорной схеме синхронизации и управления, к которой также подключены многоканальные формирователи тока, схемы выборки-хранения и выход разностного усилителя.
Основным недостатком является отсутствие возможности управления подмагничивающим полем, а также полем вертикального смещения информационного сигнала.
Известен также линейный магниторезистивный датчик (патент РФ №2007120498, кл. H01L 43/08, 10.12.2008 г.), состоящий из двух ветвей, имеющих одну общую заземленную точку, содержащих по одному магниторезистору с магнитным смещением и гальванически соединенных вторыми концами каждая со своим источником тока, представляет из себя равное число пар магниторезисторов, последовательно включенных тонкопленочных магниторезистивных полосок, одна из которых в каждой паре имеет продольную ось намагниченности и магнитное смещение одной полярности, а другая - поперечную ось намагниченности и магнитное смещение противоположной полярности, причем магниторезистивные полоски с одинаковой ориентацией из разных ветвей имеют магнитное смещение противоположного знака.
Основным недостатком так же является отсутствие возможности управления подмагничивающим полем, а также полем вертикального смещения информационного сигнала.
Наиболее бизким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является магниторезистивный датчик поля (заявка №2005118744, кл. H01L 43/08, 2006.01 г.), содержащий тонкопленочные магниторезистивные полоски, соединенные в мостовую схему и имеющие оси легкого намагничивания, представляет из себя магнитную систему, состоящую из четного числа микромагнитов, расположенных вблизи и в плоскости полосок, и создающих магнитные поля, перпендикулярные осям легкого намагничивания, при этом одна половина числа микромагнитов создает магнитные поля одного знака в полосках одной пары противолежащих плечей мостовой схемы, а вторая половина числа микромагнитов - противоположного знака в полосках второй пары, причем магнитные поля обеих половин числа микромагнитов направлены антипараллельно.
Основным недостатком прототипа так же является отсутствие возможности управления подмагничивающим полем, а также полем вертикального смещения информационного сигнала.
Задача предлагаемой полезной модели - улучшение метрологических характеристик магниторезистивных сенсорных модулей.
Технический результат заключается в повышении показателя чувствительности магниторезистивного сенсорного модуля и степени линеаризации его выходной характеристики, за счет воздействия на рабочее тело датчика поля внешнего генерируемого магнитного поля.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в магниторезистивный сенсорный модуль, включающий датчик поля, содержащий тонкопленочные магниторезистивные полоски, соединенные в мостовую схему, согласно полезной модели, содержит в непосредственной близости от датчика поля и связанное с ним устройство подмагничивания, выполненное в виде плоской катушки индуктивности подключенное к цифровой системе управления и устройство вертикального смещения информационного сигнала, соединенное с датчиком поля.
Сущность магниторезистивного сенсорного модуля поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена блок-схема магниторезистивного сенсорного модуля. На фиг. 2 изображены временные диаграммы управляющих и коммутируемых через устройство подмагничивания токовых импульсов.
Магниторезистивный сенсорный модуль содержит: устройство подмагничивания 1 связанное с датчиком поля 2, реализованное на базе плоской катушки индуктивности, расположенной в непосредственной близости к датчику поля 2, устройство вертикального смещения информационного сигнала 3 связанного с датчиком поля, и цифровую систему управления 4, соединенную с устройством подмагничивания 1.
Магниторезистивный сенсорный модуль работает следующим образом. Цифровая система управления 4, через устройство подмагничивания 1, задает прямоугольные управляющие импульсы с заданным периодом следования и скважностью (фиг. 2), которые в свою очередь поступают на плоскую катушку индуктивности устройства подмагничивания 1 и согласно законам электромагнитной индукции генерируют в ней импульсное магнитное поле, которое в свою очередь ориентирует домены рабочего тела датчика поля в соответствующем направлении,
0
где R - сопротивление магниторезистивного элемента пленки вне действия магнитного поля;
I - ток, протекающий через измерительную диагональ моста Уинстона (измерительного моста);
0
B - магнитная индукция, наводимая устройством подмагничивания;
µ - магнитная постоянная.
Рабочим телом датчика поля является система из магниторезистивных полосок, соединенная в мостовую схему. После подмагничивающего импульса сориентированные домены находятся в неустойчивом состоянии и начинают отклоняться в сторону преобладающего магнитного поля. Это приводит к повышению чувствительности и происходит выпрямление линеаризация выходной характеристики сенсора, что позволяет регистрировать малые (до 10 нТл) значения индукции магнитного поля.
Введенное устройство вертикального смещения информационного сигнала 3 задает известный ток через плоскую катушку индуктивности, в результате чего в ней генерируется магнитное моле смещения, пропорциональное амплитуде тока с заданным направлением.
Итак, заявляемая полезная модель позволяет повысить показатель чувствительности магниторезистивного сенсорного модуля и линейность его выходной характеристики, за счет воздействия на рабочее тело датчика поля внешнего генерируемого магнитного поля.