Снос зданий:
ecosnos.ru
Главная  Микромагнитоэлектроника: направление технологии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 [ 116 ] 117 118 119 120 121 122

7.6. Магнитные экраны

Наиболее часто экраны вьшолняют в форме полых цилиндров с отношением наружного диаметра к внутреннему 1,01...1,25 и отношением высоты к наружному диаметру 0,8... 1,2. Чаще всего встречаются однослойные и двухслойные экраны. Трёхслойные экраны встречаются крайне редко.

Многослойные экраны имеют больший коэффициент экранирования, чем однослойные той же, толщины, но их изготовление значительно сложнее и дороже. Расчеты, подтвержденные опытом показьшают, что при конструировании магнитных экранов следует учитывать следующие обстоятельства: [2]

1. Наиболее совершенной формой экрана является многослойная сфера, состоящая из концентрических слоев магнитомягкого и немагнитного материалов. Толщины этих слоев должны по мере удаления от центра возрастать в геометрической прогрессии.

2. При изменении всех размеров экрана в одинаковое число раз степень экранирования остаётся неизменной.

3. Уменьшение размеров экрана при сохранении его толщины увеличивают степень экранирования, но одновременно увеличивается рассеяние магнитного поля защищаемого изделия (если в нем имеется собственный источник магнитного поля).

4. Наличие в экране небольших отверстий мало отражается на степени экранирования, но стьпси между частями экрана следует располагать параллельно направлению постороннего (помехонесущего) магнитного поля.

5. Форма экрана мало влияет на степень экранирования. Поэтому экран произвольной формы можно рассчитьшать по формулам сферического экрана [2].

Выбор материала для изготовления магнитных экранов

Материал экранов, работающих в сильных магнитных полях, должен отвечать двум основным требованиям: иметь высокую магнитную проницаемость и высокую индукцию колена кривой намагничивания.

Этим требованиям отвечают пермендюры - сплавы с вьшуклой кривой намагничивания и высокой индукцией насьпцения. Для экранов лучше всего подходят супермендюр марки 49К2ФА, у которого = 2 Тл, Н^ = 25 А/м и = 63000. Особенностью этого сплава является большая протяженность зоны Релея. Поэтому в диапазоне Н = 0...8 А/м магнитная проницаемость постоянна: Pj. = ц^ = 500.

Магнитные экраны вьшолняют также из сплава 49К2ФВИ, имеющего = (5...6)* 10 и пермаллоя 79НМ.

Отличным материалом для изп^овления эффективных экранов является муметалл (14i-75%,Fe-18%,Cu-5%,Сг-2%), имеюпщй р до 11*10 .

В последние годы все большее распространение получают аморфные высопроницаемые магнитно-мягкие сплавы. Сплав 45НПР-А изготавливается в виде ленты толщиной 30 мкм и шириной 2-3 мм. По магнитным свойствам аморфный сплав 45НПРА близок к высоконикелевым пермаллоям, но в отличие от них может использоваться при поставке без термической обработки и допускает механическую обработку: резку, штамповку, изгиб и т.д. без ухудшения магнитных параметров. Дополнительной термомагнитной обработкой аморфного сплава можно в 2-3 раза понизить коэрцитивную силу и повысить магнитную проницаемость. В слабых полях сплав имеет прямоугольную петлю гистерезиса.

Из узких лент сплава 45НПР-А можно изготавливать плетеные металлические ткани и применять их для однослойного (или многослойного) магнитного экранирования в виде гибких оболочек, покрытых резиной или пластиком. При необходимости можно производить фиксацию формы магнитного экрана пропиткой полимерными материалами. [2]

7.7. Корпуса изделий микромагнитоэлектроники

Основной задачей при проектировании изделий микромагнитоэлектроники является оптимальный выбор материала корпуса.

Выбор материала корпуса регламентируется назначением прибора, используемой технологией изготовления и условиями его эксплуатации, а также стоимостью в процессе производства и реализации.

Для изготовления несущих рамок изделий микромагнитоэлектроники, реализованных в виде интегральных схем, широко используются ковар (29НКВИ). Выводные рамки высокочувствительных МУМ и МЧМС изготавливаются из немагнитного сплава типа нейзильбер МНЦ15-20 (сплав Cu-Ni-Zn).

Корпуса МУМ и МЧМС обычно изготавливают из термореактивных прессматериалов или керамики (бериллиевая керамика, керамика типа 22ХС и др.).

Корпуса магнитных датчиков и др. подобных изделий, как правило, вьшолняются из немагнитных материалов: термореактивной пластмассы (полистиролов, полиамидов), прессматериала типа АГ-4, капролона, алюминиевых сплавов (например, АД, АД1, Д16, АМц), латуни (Л62), нержавеющей стали (Х18Н10Т), гиперника (Fe-72%, Ni-28%, р^ 1,01) и др.



Страница 354 7.8. Элементы связи

Изделия микромагнитоэлектроники, содержат много различных элементов, передающих механическое воздействие от объекта контроля (или управления) к чувствительному элементу изделий.

К таким элементам относятся различного рода рычаги, поводки, валы, штоки, поршни и плунжеры, тонармы, валы, муфты, пружины, кардановые подвесы и др.

Все эти элементы разрабатываются, как правило, вместе с конкретными магнитоэлектронными устройствами с учетом конкретных условий эксплуатащ1и. От этого зависят и выбор материала и конструкщтя таких элементов.

Список литературы к главе 7

1. Агейкин Д.И., Костина Е.Н., Кузнецова Н.Н. Датчики контроля и регулирования. Справочные материалы.

- М.: Машиностроение, 1965.- 928 с.

2. Альтман А.Б, Верниковский Э.Е. и др. Постоянные магниты. Справочник. Под общей редакцией Пятина Ю.М. -М: Энергия, 1980. - 488 с.

3. Арнольд P.P. Расчет и проектирование магнитных систем с постоянньп*а1 магнитами. М.,Энергия,1969, 262 с.

4. Афанасьев Ю.В. и др. Средства измерения параметров магнитного поля. - Л: Энергия, 1979. -320 с.

5. Гриднев А.И. и др. Эффективность применения магнитотвёрдых материалов для постоянных магнитов и магнитных систем электротехнических устройств. Электротехническая промышленность. Сер.20. Электротехнические материалы. Электроизоляционные и электроугольные изделия. Обзор, информ. - Вьш.6. -М: Информэлектро, 1989. - 52 с.

6. Келин П.А., Кудрявцев В.К. Методы и устройства для контроля магнитных свойств постоянных магнитов.

- М: Энергоатомиздат, 1984.-80 с.

7. Микросхемы Холла серии К1116КП. ГИПЕРОН . - М.: 1991 г. 58 с.

8. Справочник по электротехническим материалам. В 3-х томах. Под ред. Корицкого Ю.В. и др.Т.З. Изд. 2-е, перераб. - Л.: Энергия, 1976. - 896 с.

9. Components and materials. Petrmanent magnet materials. Data handbook. Philips. 1976. p.p.27-128 (Каталог фирмы Philips ).

10. Hall Effect Transducers. How to apply them as sensors. MICRO SWITCH a Honeywell Division, 1988. - 280 c.

11. MICRO SWITCH. Sensing and Control. Solid State Sensors. Catalogue E20. Honeywell. 1997. -124 p.

12. Microelectronic Integrated System. Applications and Databook. Melexis . 1999. -116 p.

13. One-axis magmetoresistive microcircut. HMC 100I.Honeywell. 1995. (Проспект фирмы Honeywell ).

14. Solid State Sensors. Position, current, flow, liquel level and temperature sensors. Catalogue E20. Honeywell. 1989, -91 p.

15. Two-axis magmetoresistive microcircut. HMC1002. Honeywell. 1995. (Проспект фирмы Honeywell ).



Глава 8. Измерение основных параметров преобразователей магнитного поля

Измерение основных параметров преобразователей магнитного поля, МЧМС и МУМ вне условий их производства может производиться с использованием стандартных измерительных приборов и нестандартного источника магнитного поля.

В качестве источника магнитного поля могут быть использованы электромагниты, конструкция которых приведена на рис. 8.1.

Сердечник ферритовый типаППЗЗ, ц= 600...1000 S = 2 см 23

Параметры электромагнита: Сердечник ПП53, S-2 см lOOOflOO витков, ПЭВ-2, Ж 0,4 мм.

, 15

Измерительный элемент Ход,

Параметры электромагнита: Материал сердечника - феррит, ц=1000...4000 Количество витков 1ООО...2ООО,ПЭВ2,0 0,1...0,3 мм.


Измеряемый прибор

Рис. 8.1. Конструкция нестандартного источника магнитного поля: а - П-образный сердечник; б-измерителъный электромагнит для МЧЭ с поперечной чувствительностью и малогабаритных приборов с продольной ; в - магнит для МЧЭ с продольной чувствительностью

Перед использованием измерительный электромагнит обязательно калибруют. Для чего собирают простейшую схему, приведенную на рис. 8.2.

Источник питания электромагнита


Измерительный элемент Холла

Миллиамперметр 0...50 мА


Рис. 8.2. Схема калибровки измерительного магнита.

Источник питания

Цифровой

милливольтметр 0...200мВ

Схема (рис. 8.2) не требует особых пояснений. В качестве измерительного элемента Холла используют любой датчик Холла, (например, ДХК 0,5) с известными параметрами. Датчик устанавливают в дополнительный зазор электромагнита (рис. 8.1.6) или прикрепляют на поверхности сердечника, в случае использования продольного магнита (рис. 8.1.в). Через элемент Холла пропускают номинальный ток управления (, и милливольтметром измеряют остаточное напряжение (V,. Подают питание на электромагнит и измеряют э.д.с. Холла (Vjj). Величину индукции (в рабочем зазоре или на поверхности ЭМ), рассчитьшают по формуле:

В =--- ,мТл (8.1)

где 8ц- чувствительность элемента Холла при 1,мВ/мТл; V(, - остаточное напряжение, мВ; Vjj- Э.Д.С. Холла, мВ.

Величина магнитной индукции в рабочем зазоре может измеряться внешним магнитометром (например, ЭМЦ2-21), а затем контролироваться при помопщ измерительного элемента Холла (рис. 8.2).



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 [ 116 ] 117 118 119 120 121 122