UA69798A

UA69798A - Current transducer with a film magnetoresistor

Info

Publication number: UA69798A
Application number: UA20031211140A
Authority: UA
Inventors: Oleksandr Antonovych Shemiakov; Valentyn Pavlovych Paschenko; Mykola Illich Nosanov; Oleksii Valentynovyc Paschenko; Vasyl Kyrylovych Prokopenko
Original assignee: Oleksandr Antonovych Shemiakov; Valentyn Pavlovych Paschenko; Mykola Illich Nosanov
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2004-09-15

Abstract

The proposed current transducer with a film magnetoresistor contains a ring-type magnetic circuit with a permalloy core and a Hall-effect transducer, which is arranged in the air gap of the magnetic circuit. The detecting element of the transducer isdesigned as a film magnetoresistor made of manganese-lanthanum alloy.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до електротехніки в колах постійного та змінного струмів. Відомі датчики струму 2 виконані на основі омічних шунтів, магнітних підсилювачів та ефекта Хола |1,2). Найбільш близьким прототипом до нашого винаходу є датчик струму (ДС), виконаний на основі датчика Хола (ДХ) (ДСДХ) ІЗІ.The invention relates to electrical engineering in direct and alternating current circuits. Known current sensors 2 are made on the basis of ohmic shunts, magnetic amplifiers and the Hall effect |1,2). The closest prototype to our invention is a current sensor (DC), made on the basis of a Hall sensor (DX) (DSDX) of IZI.

Основою ДХ є магніточутливий елемент (МЕ), виготовлений з напівпровідникової пластини (|. ДОДХ складається з пермалоєвого кільцевого магнітопроводу, який охоплює токопровід (шину) з вимірюваним струмом. У зазорі магнітопроводу розташований МЕ. Поряд з достоїнствами ДСДХ має і недоліки, серед яких те, 70 що МЕ з однієї напівпровідникової пластини в зазорі магнітопроводу не дозволяє розширити межу вимірюваних струмів до десятків кілоампер. Використання ж гібридних інтегральних схем (ПС) знижує термічну стійкість МЕThe basis of the DH is a magnetosensitive element (ME) made of a semiconductor plate (|. The DHH consists of a permalloy ring magnetic conductor, which covers a current conductor (bus) with a measured current. The ME is located in the gap of the magnetic conductor. Along with the advantages of the DSDH, it also has disadvantages, among which the , 70 that ME from one semiconductor plate in the gap of the magnet wire does not allow to expand the limit of measured currents to tens of kiloamperes. However, the use of hybrid integrated circuits (ICs) reduces the thermal stability of ME

ІЗ. Нижня межа робочих температур МЕ складає -5020. Крім того, МЕ з ГІС має відносно великі габаритні розміри, велику собівартість і трудомісткість у виконанні.FROM. The lower limit of working temperatures of ME is -5020. In addition, ME with GIS has relatively large overall dimensions, high cost and time-consuming implementation.

В основу винаходу покладено задачу створення гальванічне розв'язаних датчиків струму, що можуть т працювати як в колах постійного, так і змінного струмів, в яких магніточутливим елементом є манганіт-лантанова плівка, що працює на принципі магніторезистивного ефекта.The invention is based on the task of creating galvanically decoupled current sensors that can work both in direct and alternating current circuits, in which the magnetosensitive element is a manganite-lanthanum film that works on the principle of the magnetoresistive effect.

Поставлена задача вирішується шляхом використання в ролі МЕ манганіт-лантанової плівки замість датчикаThe task is solved by using a manganite-lanthanum film instead of a sensor in the role of ME

Хола. Це і є основною відмінністю від |З). Кільцевий магнітопровід, виготовлений з пермалоєвих або інших пластин з трансформаторної сталі, із зазором, є загальним елементом ДСДХ і датчика струму з манганіт-лантановою плівкою. На фіг. схематично показано ДС. Він складається з кільцевого магнітопроводу 1, виконаного з пермалоєвих пластин, у зазорі якого розташовується манганіт-лантанова плівка 2.Hola This is the main difference from |Z). A ring magnet wire, made of permalloy or other transformer steel plates, with a gap, is a common element of the DSDH and the manganite-lanthanum film current sensor. In fig. DS is shown schematically. It consists of a ring magnetic circuit 1, made of permalloy plates, in the gap of which a manganite-lanthanum film 2 is located.

ДС працює в такий спосіб. При проходженні постійного або змінного струму Ії по токопроводу (шині), довкола нього утвориться магнітне поле з магнітним потоком Ф 4 і напруженістю Ну, що перетинає кільцевий в магнітопровід 1, у якому виникає магнітний потік Фо з індукцією Ве - Ну, де Б - магнітна проникність металевого кільця 1. В зазорі магнітопроводу виникає магнітне поле з напруженістю Но, в якому знаходиться « манганіт-лантанова плівка. Величина магнітного поля у зазорі магнітопрпровода може досягати кількох десятків кілоєрстед. При цьому магніторезистивний ефект досягає десятків процентів, а магніторезистивна чутливість до магнітного поля - декількох процентів на 1 А. соDS works in the following way. When a direct or alternating current Ii passes through a conductor (bus), a magnetic field with a magnetic flux Ф 4 and a voltage Nu is formed around it, which intersects the ring in the magnetic conductor 1, in which a magnetic flux Fo arises with an induction Ve - Nu, where B is the magnetic the permeability of the metal ring is 1. In the gap of the magnetic conductor, a magnetic field with an intensity of Но occurs, in which there is a "manganite-lanthanum film. The magnitude of the magnetic field in the gap of the magnetic conductor can reach several tens of kilojoersteds. At the same time, the magnetoresistive effect reaches tens of percent, and the magnetoresistive sensitivity to the magnetic field is several percent per 1 A. so

Частотний діапазон запропоновоного датчика струму може досягати декількох кГц і залежить від магнітних характеристик магнітопрводу. іаThe frequency range of the proposed current sensor can reach several kHz and depends on the magnetic characteristics of the magnet wire. ia

Діапазон зміни струму не менше 60 децибелів. Межа вимірюваного струму залежить від величини зазорув р. кільцевому магнітопроводі і може змінюватися від десятих часток до тисяч амперів.The range of current change is not less than 60 decibels. The limit of the measured current depends on the size of the gaps in the ring magnetic circuit and can vary from tenths to thousands of amperes.

Висока чутливість, великий діапазон вимірюваних струмів, відсутність рухливих електричних контактів Ме.High sensitivity, wide range of measured currents, absence of movable electrical contacts Me.

Зз5 забезпечують широку галузь застосування пропонованих датчиків постійного та змінного струмів, що Ге) використовують манганіт лантанові плівки які мають високу надійність з практично необмеженим терміном служби.Зз5 provide a wide field of application of the proposed sensors of direct and alternating currents, which use manganite lanthanum films, which have high reliability with an almost unlimited service life.

Джерела інформації, прийняті до уваги при експертизі: 1. А.б. 5). 1665324А1, 501К33/03, 1991г. 1991г. Датчик Холла. « 2. О.А. Болотин, Г.Я. Портной, О.А. Постниьвіх. Датчик измерения тока на основе магниточувствительной ГИС. ев) с Приборь и системь! управления. 1992, Мо2. й З. Г.Я. Портной, О.А Постньїх. Разработка новьїх оконструкций и техническое использование «» магниточувствительньїх датчиков Холла. Приборь и системь! управления. 1992, Моб (прототип). токопровід (шина) ча! (о) яні)Sources of information taken into account during the examination: 1. A.b. 5). 1665324A1, 501K33/03, 1991. 1991 Hall sensor. " 2. O.A. Bolotyn, G.Ya. Portnoy, O.A. fasting Current measurement sensor based on magnetically sensitive GIS. ev) with Devices and systems! management 1992, Mo2. and Z. G.Ya. Portnoy, O.A. Postnykh. Development of new structures and technical use of magnetosensitive Hall sensors. Devices and systems! management 1992, Mob (prototype). power line (bus) cha! (o) yani)

Ф яF i

Х ї-о ФВ) - Й со В 2X i-o FV) - Y so B 2

Б! » и - до електронного підсилювачаB! » and - to the electronic amplifier

Фіг.Fig.

Claims

The formula of the invention

A current sensor with a magnetoresistive film containing a ring permalloy magnetic wire and a magneto-sensitive Hall element located in the gap of the magnetic wire, which is characterized by the fact that the 65 magneto-sensitive Hall element is made in the form of a magneto-resistive manganite-lanthanum film. -D-

Official bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2004, M 9, 15.09.2004. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine.

" with Fo cha (22) (Se) shi s ;"

(22) se) -I o 50 IR e)

60 b5