SU682763A1 - Датчик малых перемещений - Google Patents
Датчик малых перемещенийInfo
- Publication number
- SU682763A1 SU682763A1 SU772495377A SU2495377A SU682763A1 SU 682763 A1 SU682763 A1 SU 682763A1 SU 772495377 A SU772495377 A SU 772495377A SU 2495377 A SU2495377 A SU 2495377A SU 682763 A1 SU682763 A1 SU 682763A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- electrode
- electrodes
- charge
- under
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
(54) ДАТЧИК МАЛЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Изобретение относитс к информационно-измерительной технике и а втоматике и может быть иопользовано в системах автоматического управлени дл контрол и измерени перемещений в качестзе датчика малых перемещений.
Известен преобразователь линейных перемещений iB напр жение 1, состо щий из электрических катушек с железными сердечниками и подвижных магнитных шунтов .
Недостатками этих дреобразователей Явл ютс больша потребл ема мощность, наличие подвижных контактов и мала точность .
Наиболее близок ,к изобретению датчик малых перемещений 2, содержащий регистрирующий элемент и магнитную систему, в зазоре которой размещен подвижный .гальваномагнитный элемент. Гальваномагнитный элемент выполнен в виде датчи:ка Холла.
К недостаткам гальваномагнитного микрометра относ тс больща потребл ема мощность и мала чувствительность по перемещению .
Цель изобретени - повышение чувствительности датчика малых перемещений и снижение потребл емой мощности.
Поставленна цель достигаетс тем, что в датчик введены 1 с:точник тактовых импульсов , источник питани , дифференциальный усилитель и резисторы, а .подвижный гальваномагнитный э.пемент выполнен в виде регистра сдвига на приборах с зар довой св зью, на полупроводниковой подложке которых, по,крытой д;)электрическим слоем, расположены входной и выходной затворы, мелчду которыми раз.;ещены электроды переноса зар да. В полупроводниковой подложке перед входным затвором на.ходитс входной диод, а после выходного затвора - выходные диоды. Э.ектроды переноса зар да подключены к источнику тактовых импульсов , входной диод соединен с источником питани , а выходные диоды через резисторы - с источником питани и непосредственно с входами дифференцирующего усилител , выход которого подключен к регистрирующему элементу.
На фиг. 1 изображ-ен датчик малых перемещений , на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Датчик состоит из магнитной системы с зазором и подвижного гальваномагнитного элемента, перемещающегос в зазоре . На фиг. 3 показан подвижный гальвеномагнитный элемент в виде регистра сдвига на приборах с зар довой св зью; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.
Магнитна система состоит пз посто нных магнитов / л .рово,до;3 2, соедин ющих эти магниты и образующих четырехполюсную систем) с неоднородным магнитным полем в зазоре. В зазоре магнитной системы размещен регистр сдвига на приборах с зар довой св зью, выполненный на полупроводниковой иод.эжке 3 из кремни п-типа, покрытой диэлектрическим слоем 4 окисла кремни , на котором размещены входной 5 и выходной 6 затворы, а меледу НИми - р д электродов 7-12 переноса зар да из алюмини . Последний электрод переноса зар да, наход щийс пере.т выходным затвором 6, разделен на три части: 12, /2д, /2а, выполненные отдельно друг от друга. В подложке 3 1перед входным затвором размещен входной диод 13 с оиическим контактом 14. После выходного затвора 6 в подложке 3 расположены выходные р дноды ,М„, /5g,, омическими 1каитактами /6„, 16fj, /5.Число выходных устройств равно числу частей последнего электрода переноса зар да. При необходимости число выходных устройств и число частей последнего электрода переноса зар да можно увеличить дл достижени необходимой точности.
Выходные устройства отделены друг от друга и расположены ионерек канала в подложке 3, по которому проход т кгоСновные носители зар да при приложении тактовых импульсов напр жени к электродам переноса зар да. Электроды переноса зар да вьшолнены в виде дуг и так, что каждый иоследующий электрод больше предыдущего по площади, начина с электрода, расположенного после входного затвора, а вс совокупность электродов образует конфигурацию в виде клина. Выходные диоды /5„ - 5д своими контактами подключены к источнику 17 аитаии (ь Е, ЕЗ) через резисторы , входной диод 13 подключен также к источнику 17 питани (4). Электроды 7-12 переноса за,р да, входной затвор 5 и выходной затвор 6 подсоединены к источнику 1-8 тактовых импульсов (соответственно клеммы , Ф4 и Фб). Выходные диоды 15 подключены также через дифференцирующий усилитель 19 к регистрирующему элементу 20.
Датчик малых перемещений работает следующи1м образом.
Входной диод 13 три пропускании тока создает однородное распределение неосновных носителей зар да дырок в подложке 3. Дл обеспечени хранени дырок к ближайшему из р да электродов 7 прикладываетс отрицательное напр жение около -10 В дл создани потенциальной мы в подложке 3. При подаче разрешающего им пульса напр жени на входной затвор 5 дырки от входного диода 13 проте-кают в потенциальную му под электродом 7. Дл обеспечени передачи дырок от электрода 7
к смежному электроду 8, к электроду 8 прикладываетс большее- отрицательное наир жение - 20В. Под электродом 8 образуетс более глубока потенциальна ма, в которую перетекают дырки.
Напр жение на электроде 7 снил аетс до 1-2 В (пороговое напр жение), а после перетекани дырок на электроде8 - до - ЮВ (ааир жение хранени ).
В следующий такт времени напр жение на электроде 9 с величины порогового напр жени понижаетс до напр жени записи -20 В и дырии из-под электрода 8 перетекают под электрод 9 и т. д. Таким образом , дл передачи зар да используетс трехтактна система импульсов напр жени (Фь Фг, Фз)При отсутствии магнитного пол дырки движутс равномерно к последнему электроду , состо щему из трех частей /2„, 12, /2д и собираютс в иотенциальных мах под этими электродами в одинаковом ко-, личестве. Максимальное врем , которое могут хранитьс дырки в потенциальных мах
под электродами 12, /2,;, /2,,, определ етс процессами термогенерации и может составл ть величину пор дка 1 с. Частота импульсов Фз, подаваемых на выходной затвор 6, меньше, чем частота импульсов Ф,;,
подаваемых на входной затвор 5. Вследствие этого происходит интегрирование переносимого зар да под электродам,и /2,,, 12/, /2,,
В моменты временн, когда отр1;цательное напр жение - 20 В подаетс на выходной затвор 6, зар ды из потенциальных м под электродами /2„, , 12 перетекают через обедненную область под выходным затвором и экстрагируютс обратносмещенным .и выходными р диодами JS, /5j, ./5g выходных областей. Выходные напр жени снимаютс с выходных электродов через резисторы 21, 22, 23 соответственно за врем действи импульса напр жени на выходном затворе 6 и с резисторов 21, 22 подаютс на дифференцирующий усилитель 19. Разиостный сигнал с дифференцирующего усилител иоступает на регистрирующий элемент 20.
При движении регистра сдвига на приборах с зар довой св зью в неоднородном магнитном поле в зазоре магнитной системы с посто дной скоростью и так, что магнитное поле направлено перпендикул рно к
поверхности регистра сдвига, на который размещены электроды 7-12 переноса зар да , на неосновные носители зар да при их движении Б подлож.ке 3 действует магнитна сила, котора отклон ет их, причем
тем больше, чем больше магнитна индукци в зазоре.
При движеиии в подложке вдоль р да электродов переноса неосновные носители зар да (дыркп) отклон ютс магнитным полем и собираютс в потенциальных мах
под электродами 72, I2-, 12. Направление и распределение магнитного пол в зазоре таковы, что больша часть дырок попадает под электрод 12, а меньша часть - под электрод /2(j, По мере перемепдени регистра сдвига в зазоре все больша часть дырок , инжектированных входным диодом 13 в подложку 3, попадают в му под электрод и все меньша часть под электрод 12. Из-под этих электродов дырки при иодаче импульса напр и;ег:и на выходной затвор 6 экстрагируютс соответствуюшими р диодами выходных элементов: из-под электрода 12 -р+ диодом 15„, из-под электрода 12,-, - выходным р диодом /5 и т. д.
Выходной сигнал напр жени , снимаемый с резистора 21, больше, чем снимаемый с резистора 22. сигнала подаютс на дифференцирующий ус 1литель 19, и с него разностный сигнал поступает на регистрируЮШ .1ИЙ элемент 20.
Таким образом, выходной сигнал на регистрирующем элементе 20 оказываетс пропорциональным градиенту индукции магнитного пол , т. е. .перемещению регистра сдвига на приборах с зар довой св зью (ПЗС) в зазоре с неоднородным магнитным полем.
Так как скорость перемещени регистра сдвига в зазоре мала по сравнению со скоростью -передачи неосновных носителей зар да от входного устройства к выходным, то выходной сигнал успевает следить за малым перемещением регистра сдвига, т. е. данный датчик малых перемещений вл етс безынерционным.
В данной конструкции датчика примен ютс три выходных диода. Дл увеличени точности можно увеличить число выходных диодов.
Использование в качестве подвижного гальваномагнитного элемента регистра сдвига на ПЗС снижает потребл емую мощность устройства благодар тому, что релистр сдвига на ПЗС работает в импульсном режиме и ри передаче зар да от входного диода к выходным затрачиваетс мала мощность в несколько мкВт.
Датчик малых перемещений с регистром сдвига на ПЗС в качестве подвижного элемента обладает повыщенной чувствительностью , так как переносимые зар ды могут накапливатьс под электродами 12, 12, 12 до считывани после периода интегрировани , который определ етс частотой импульсов 05, подаваемых на выходной затвор 6.
10
о р м у л а и 3 о о р е т е и и
Датчик малых перемещений, содержащий регистрируЕОЩий элемент и магнитную систему, в зазоре которой размещен подважный гальваномагнитный элемент, о т л пчающийс тем, что, с целью повышени чувствительности и уменьшени потребл емой мощности датчика, в него введены источник тактовых импульсов, источник питани , дифференциальный усилитель и резисторы , а подвижный гальваномагнитный элемент выполнен в виде регистра сдвига, на приборах с зар довой св зью, на пол}прОБОДНикавой подложке которых, покрытой диэлектрическим слоем, расположены входной и выходной затворы, между которыми размещены электроды переноса зар да , в полупроводниковой подложке перед входным затвором размещен входной диод,
а после выходного затвора - выходные диоды , электроды переноса зар да подключены к источнику тактовых импульсов, входной диод соединен с источником питани , выходные диоды соединены через резисторы
с источником питани и непосредственно с входами дифференцирующего усилител , выход которого подключен к регистрирующему элементу.
Источники информации, прин тые BQ внимание при экспертизе:
1.Авторское свидетельство СССР jYo 458009, G 08 С 9/04, 1973.
2.Котенко Г. И. и др. Гальваномагнитный микрометр. «Приборы и системы управлени , № 7, 196/ (прототип). rn fi rr П 1П ЗП- ,. .1 .,..,, .„ , - j riTi , :, 1
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772495377A SU682763A1 (ru) | 1977-06-08 | 1977-06-08 | Датчик малых перемещений |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772495377A SU682763A1 (ru) | 1977-06-08 | 1977-06-08 | Датчик малых перемещений |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU682763A1 true SU682763A1 (ru) | 1979-08-30 |
Family
ID=20712901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU772495377A SU682763A1 (ru) | 1977-06-08 | 1977-06-08 | Датчик малых перемещений |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU682763A1 (ru) |
-
1977
- 1977-06-08 SU SU772495377A patent/SU682763A1/ru active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0591113B1 (en) | Magnetic position sensor | |
US5591996A (en) | Recirculating charge transfer magnetic field sensor | |
JP3084581B2 (ja) | 静電荷制御による平衡力測定方法及び装置 | |
SU682763A1 (ru) | Датчик малых перемещений | |
SU922666A1 (ru) | Датчик Холла | |
GB1073235A (en) | Travel sensing devices employing hall generators | |
SU930175A1 (ru) | Датчик магнитного пол | |
SU1147611A1 (ru) | Измеритель износа контактного провода | |
SU898357A1 (ru) | Датчик Холла | |
SU855557A1 (ru) | Магниточувствительный элемент | |
SU934225A1 (ru) | Датчик перемещений | |
SU570857A1 (ru) | Датчик градиента магнитного пол | |
SU1515115A1 (ru) | Способ определени квантового сопротивлени Холла | |
SU892379A1 (ru) | Устройство дл индукции магнитного пол | |
SU816342A1 (ru) | Полупроводниковый преобразователь индукции магнитного пол | |
SU656133A1 (ru) | Способ определени электрических параметров полупроводников | |
SU1190275A1 (ru) | Способ измерени плотности тока в токопроводе и устройство дл его осуществлени | |
SU929996A1 (ru) | Устройство дл измерени длины ленточных материалов | |
SU728099A1 (ru) | Устройство дл измерени магнитной индукции | |
SU1025291A1 (ru) | Устройство дл измерени параметров поверхностных состо ний на границе раздела в полупроводниковых гетеропереходах | |
SU517848A1 (ru) | Способ измерени скорости перемещени | |
SU1004745A1 (ru) | Преобразователь перемещени | |
SU855539A1 (ru) | Устройство дл измерени временных параметров колоколообразного импульса | |
SU412572A1 (ru) | ||
SU491055A1 (ru) | Датчик давлени |