Датчик струму з магніторезистивною плівкою

Винахід відноситься до електротехніки в колах постійного та змінного струмів. Відомі датчики струму 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) [3]. Основою ДХ є магніточутливий елемент (ME), виготовлений з напівпровідникової пластини [І]. ДСДХ складається з пермалоєвого кільцевого магнітопроводу, який охоплює токопровід (шину) з вимірюваним струмом. У зазорі магнітопроводу розташований ME. Поряд з достоїнствами ДСДХ має і недоліки, серед яких те, що ME 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 ME [3]. Нижня межа робочих температур ME складає –50°С. Крім того, ME з ГІС має відносно великі габаритні розміри, велику собівартість і трудомісткість у виконанні. В основу винаходу покладено задачу створення гальванічне розв'язаних датчиків струму, що можуть працювати як в колах постійного, так і змінного струмів, в яких магніточутливим елементом є манганіт-лантанова плівка, що працює на принципі магніторезистивного ефекта. Поставлена задача вирішується шляхом використання в ролі ME манганіт-лантанової плівки замість датчика Хола. Це і є основною відмінністю від [3]. Кільцевий магнітопровід, виготовлений з пермалоєвих або інших пластин з трансформаторної сталі, із зазором, є загальним елементом ДСДХ і датчика струму з манганітлантановою плівкою. На фіг. схематично показано ДС. Він складається з кільцевого магнітопроводу 1, виконаного з пермалоєвих пластин, у зазорі якого розташовується манганіт-лантанова плівка 2. ДС працює в такий спосіб. При проходженні постійного або змінного струму І1 по токопроводу (шині), довкола нього утвориться магнітне поле з магнітним потоком Φ1 і напруженістю H1, що перетинає кільцевий магнітопровід 1, у якому виникає магнітний потік Ф2 з індукцією B 2 = m × H1 , де m - магнітна проникність металевого кільця 1. В зазорі магнітопроводу виникає магнітне поле з напруженістю Н 2, 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. Частотний діапазон запропоновоного датчика струму може досягати декількох кГц і залежить від магнітних характеристик магнітопрводу. Діапазон зміни струму не менше 60 децибелів. Межа вимірюваного струму залежить від величини зазору в кільцевому магнітопроводі і може змінюватися від десятих часток до тисяч амперів. Висока чутли вість, великий діапазон вимірюваних стр умів, відсутність р ухливих електричних контактів забезпечують широку галузь застосування пропонованих датчиків постійного та змінного струмів, що використовують манганіт лантанові плівки які мають високу надійність з практично необмеженим терміном служби. Джерела інформації, прийняті до уваги при експертизі: 1. А.С. SU. 1665324А1, G01R33/03, 1991г. 1991г. Датчик Холла. 2. О.А. Болотин, Г.Я. Портной, О.А. Постниых. Да тчик измерения тока на основе магниточувствительной ГИС. Приборы и системы управления. 1992, №2. 3. Г.Я. Портной, О.А Постных. Разработка новых конструкций и техническое использование магниточувстви тельных датчиков Холла. Приборы и системы управления. 1992, №6 (прототип).