Хомерики О. К.
Применение гальваномагнитных датчиков в устройствах автоматики и измерений

БИБЛИОТЕКА ПО АВТОМАТИКЕ
Выпуск 446

ЭНЕРГИЯ
МОСКВА
1971

Редакционная коллегия: И. В. Антик, Г. Т. Артамонов, А. И. Бертинов, А. А. Воронов, Л. М. Закс, В. С. Малое, В. Э. Низе, О. В. Слежановский, Б. С. Сотсков, Ф. Е. Темников, М. Г. Чиликин, А. С. Шаталов

Хомерики О. К. Применение гальваномагнитных датчиков в устройствах автоматики и измерений. Москва, «Энергия», 1971. Библиотека автоматике. Выпуск 446.

Книга посвящена изложению основных вопросов теории датчиков Холла и магниторезисторов, а также примерам их практического использования в автоматике и измерительной технике. Основное внимание уделено тем вопросам, которые пока не нашли соответствующего отражения в отечественной технической литературе. В книге приводятся справочные сведения, необходимые при разработке устройств с гальваномагнитными датчиками.

Книга рассчитана на широкий круг инженерно-технических работников, занятых как на производстве, так и в научно-исследовательских учреждениях. Студенты высших учебных заведений смогут найти в ней сведения, полезные при выполнении соответствующих курсовых и дипломных работ.

Редактор В. И. Тихонов
Технический редактор Л. М. Фридкин
Корректор Е. В. Житомирская

Издательство "Энергия"

Содержание книги
Применение гальваномагнитных датчиков в устройствах автоматики и измерений

Предисловие редактора
Предисловие автора

Глава первая. Гальваномагнитные эффекты
1. Эффект Холла
2. Эффект магнитосопротивления
3. Прочие гальваномагнитные эффекты

Глава вторая. Датчики Холла
4. Полупроводниковые материалы для изготовления датчиков Холла
5. Параметры датчиков Холла
6. Конструктивное исполнение датчиков Холла
7. Влияние геометрии и магнитного поля на параметры датчика Холла
8. Напряжение неэквипотенциальности и методы его компенсации
9. Индукционное остаточное напряжение и методы его компенсации
10. Мощность и КПД датчиков Холла
11. Ошибки умножения, обусловленные индукцией, и их компенсация
12. Температурные влияния на параметры датчика Холла и их компенсация

Глава третья. Магниторезисторы
13. Полупроводниковые материалы для изготовления магниторезисторов
14. Конструктивное исполнение и параметры магниторезисторов

Глава четвертая. Устройства с датчиками Холла и магниторезисторами
15. Измерители магнитных полей
A. Общие соображения
Б. Тесламетры непосредственной оценки
B. Компенсационные тесламетры
Г. Измерители малых магнитных полей
16. Множительные устройства
17. Счетчики электроэнергии для электровозов
18. Бесколлекторные двигатели
19. Сельсины
20. Элемент аналоговой памяти на базе датчика Холла
21. Бесконтактные датчики положения и перемещения движущихся предметов
22. Модуляторы
23. Некоторые перспективы применения гальваномагнитных датчиков

Перечень основных обозначений
Литература

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА

В этой книге используется терминология по гальваномагнитным полупроводниковым приборам, согласованная в Техническом комитете N47 (ТК 47) Международной электротехнической комиссии (МЭК). Эта терминология рекомендуется для применения всем странам - членам МЭК. Имеется в виду, что страны-члены МЭК должны стремиться к согласованию национальных стандартов с рекомендациями МЭК. Отметим, что МЭК согласует терминологию только на английском и французском языках,, которые являются рабочими языками МЭК. Поэтому в качестве русского эквивалента того или иного термина не обязательно использовать точный перевод английского термина на русский язык - можно употреблять и установившийся русский термин, если он не противоречит по смыслу термину, рекомендуемому МЭК.

Ниже приведен перечень основных рекомендуемых терминов по гальваномагнитным полупроводниковым приборам. Термины и их объяснение даются в переводе с английского. В некоторых случаях рядом с точным переводом английского термина в скобках приводится соответствующий русский термин, распространенный IB отечественной литературе.

Пластина Холла (пластина датчика) - трехмерная конфигурация из какого-либо материала, в которой наблюдается практически используемый эффект Холла.

Генератор Холла (датчик Холла) - пластина Холла вместе с выводами и, если имеется, с ферромагнитным или неферромагнитным корпусом или подложкой.

Прибор на эффекте Холла - прибор, который основан на использовании эффекта Холла.

Перемножитель Холла (множительное устройство на эффекте Холла) - прибор на эффекте Холла, состоящий из источника магнитного потока и генератора (датчика) Холла, напряжение на выходе которого есть функция от произведения управляющего тока и тока, вызывающего магнитную индукцию.

Управляющий ток - ток, протекающий через пластину Холла и при взаимодействии с магнитным полем возбуждающий напряжение Холла.

Холловские контакты - контакты, между которыми возникает напряжение Холла.

Токовые контакты - контакты, через которые протекает управляющий ток.

Магнитная чувствительность - отношение напряжения Холла к величине магнитной индукции при данной величине управляющего тока.

Примечание. Максимальная магнитная чувствительность, определяемая максимально допустимым для конкретного датчика Холла управляющим током, в отечественной литературе обычно носит название «вольтовая чувствительность». Чувствительность по управляющему току - отношение напряжения Холла к значению управляющего тока при данной величине магнитной индукции.

Нелинейность, ошибка спрямления - отклонение истинной характеристической кривой генератора Холла от линейного приближения. Примечание. Под характеристической кривой понимается зависимость напряжения Холла от магнитной индукции или от управляющего тока.

Остаточное напряжение (напряжение неэквипотенциальности, неэквипотенциальность) - напряжение «а холловских контактах, появляющееся при протекании управляющего тока в отсутствие магнитного поля.

Резистивное остаточное напряжение - составляющая остаточного напряжения, пропорциональная напряжению, приложенному к токовым контактам генератора Холла.

Термическое остаточное напряжение - составляющая остаточного напряжения, появляющаяся вследствие температурных градиентов в пластине Холла.

Индукционное остаточное напряжение - э. д. с, индуцируемая переменным магнитным потоком в витке, образованном холловскими выводами и пластиной Холла.

Оптимальное сопротивление нагрузки - сопротивление нагрузки, при котором нелинейность датчика Холла минимальна.

Магниторезистор - резистор, основное свойство которого заключается в способности изменять свое электросопротивление при изменениях магнитной индукции.

Диск Корбино - магниторезистор в форме диска с двумя концентрическими электродами, нанесенными в геометрическом центре диска и по его периметру.

Магниторезистивный коэффициент - относительное приращение сопротивления (при определенном значении магнитной индукции), леленное на приращение магнитной индукции (вызвавшее приращение сопротивления).

Магниторезистивное отношение - отношение сопротивления магниторезистора при определенном значении магнитной индукции к сопротивлению при отсутствии магнитного поля.

Магнито резистивная чувствительность - отношение приращения сопротивления магниторезистора к соответствующему приращению магнитной индукции (вызвавшему приращение сопротивления) при определенном значении магнитной индукции.

Согласованная пара магнито резисторов - два магниторезистора, характеристики которых при изменении температуры и магнитной индукции отличаются друг от друга не более чем на заранее оговоренную величину.

Эти термины рассмотрены и одобрены также Советским национальным комитетом, который принимал активное участие в подготовке и обсуждении документов, касающихся терминологии датчиков Холла и магаиторезисторов.

Редактор

ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА

Из целого ряда известных сравнительно давно гальваномагнитных явлений только два - эффект Холла и эффект магнитосопротивления - нашли относительно широкое практическое применение. Объясняется это созданием в течение последних двух десятилетий полупроводниковых материалов, обладающих очень высокой подвижностью носителей зарядов. Разработанные на основе этих материалов датчики Холла и магниторезисторы позволили построить ряд новых устройств автоматики и измерительной техники, обладающих уникальными свойствами.

В результате интенсивных работ в области теории гальваномагнитных датчиков и их практического применения в самых разнообразных областях появилось большое количество отдельных статей, книг, авторских свидетельств и патентов на изобретения, посвященных указанным вопросам. iB Советском Союзе первая попытка обобщить и систематизировать сведения, связанные с техническим применением гальваномагнитных датчиков, была осуществлена в 1957 г.

Целью настоящей книги является ознакомление широкого круга инженерно-технических (работников с теми вопросами теории гальвано-магнитных датчиков и примерами их использования в устройствах автоматики, измерительной и вычислительной техники, которые не нашли соответствующего отражения в отечественной технической литературе. Физика явлений в гальваномагнитных датчиках, их свойства и параметры рассматриваются с точки зрения инженерного использования. Помимо описания принципа действия устройств, построенных на применении датчиков Холла и магниторезисторов, Приводятся технические данные и конструктивные особенности этих устройств. Расчетные примеры ставят своей целью облегчить читателю использование гальваномагнитных датчиков в его практической работе.

Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность директору Института автоматики Польской Академии наук в Варшаве проф. М. Налэнчу, а также сотрудникам фирмы «Сименс» докторам Ф. Курту, Г. Вайссу, Г. И. Липпманну, И. Хойслеру и C. Грютцманну, советами и работами которых он пользовался при подготовке настоящей книги.

За большую помощь при подготовке рукописи к изданию приношу свою искреннюю признательность сотрудникам Института систем управления Академии наук Грузинской ССР И. Л. Винникову и Б. И. Кривоносовой.

Автор

Скачать книгу "Применение гальваномагнитных датчиков в устройствах автоматики и измерений". Москва, издательство "Энергия", 1971