Obraz
9

20

Rysunek 15

a - struktura z dyskretnymi układami zintegrowanymi Halla IC

b - struktura ze zintegrowanymi planarnymi układami Halla

1    - elektronika sygnałowa

2    - wałek krzywkowy

3    - magnes sterujący B - indukcja

/ - prąd U - napięcie U_k - napięcie wyjściowe <p - kąt obrotu

Czujniki położenia (drogi i kąta) Zasady pomiaru

usytuowane są równolegle do osi obrotu magnesu trwałego. Składowe x i y wirującego wektora indukcji B można opisać za pomocą:

U_m - U_x = B sin (p

U_m - U_y - B cos (p

Z obu tych sygnałów można wyznaczyć kąt ę, np. poprzez trygonometryczny związek

(p = arctan (U_m/U_m)

co realizuje się w chipie obliczeniowym, dostępnym w handlu i wbudowanym w część elektroniczną czujnika. Tak zbudowane układy Halla, oznaczane jako VHD (Verti-cal Hall Dexices), wykonuje sic w zasadzie w postaci płaskiej, w której płaszczyzna chipów czujnika jest prostopadła do osi obrotu magnesu stałego. Monolityczne scalenie gwarantuje dużą precyzję prostopadłego rozmieszczenia obu układów Halla.

Płytkowe elementy półprzewodnikowe czujników różnicowych

Wspomniany już wcześniej efekt rezystan-cyjny lub efekt Gaussa w płytkach półprzewodnikowych wykorzystuje sic w elementach płytkowych (nazwa handlowa płytki Siemensa), które wykonuje się z „półprzewodnika III-V”, krystalicznego antymonia-nu indu (InSb).

W porównaniu z czujnikami Halla optymalne kształty półprzewodnikowych elementów płytkowych są znacznie mniejsze i charakteryzują się bardzo małą rezystancją. Wartość rezystancji w zastosowaniach technicznych osiąga zakres kQ, więc takie płytki trzeba łączyć w stosy - jedna za drugą.

Są to równo ułożone wstawki mikroskopijnie małych igiełek niklo-antymonianu indu dużej przewodności w krysztale półprzewodnikowym, leżące poprzecznie do kierunku prądu i dodatkowo meandrowane, osiągające rezystancję półprzewodników (rys. 16 i 17a). Rezystory płytek są przeważnie nanoszone na podłoże ferrytowe. Podczas ich wprowadzania w koło magnetyczne skuteczna szczelina powietrzna zostaje zredukowana do minimum. Ponieważ wartość jej rezystancji znacznie zależy od temperatuiy (ok. 50% ubytku przy 100 K), więc płytki zwykle są dostarczane tylko jako układ podwójny w dzielnikach napięcia (płytki różnicowe). Oba dzielniki rezystancji muszą więc być w każdym zastosowaniu magnetycznie wysterowane możliwie przeciwnie. Układ dzielnika napięcia mimo dużego temperaturowego współczynnika rezystancji poszczególnych rezystorów, gwarantuje rzeczywiście dobrą stabilizację punktu symetrii (punktu pracy), jednakową dla obu dzielników.

Płytki są dostarczane przeważnie w osłonie światłoczułego filmu w taśmie (rys. 17b).

W takiej postaci strukturalne laminowanie miedzią zapewnia korzystne połączenie złącza półprzewodnikowego do zewnętrznego zestyku montażowego.

Górna granica temperatury pracy takiego czujnika stosowanego w samochodach wynosi do 160°C w temperaturze długotrwałej albo prawie 200°C przy krótkotrwałych temperaturach szczytowych. Zależność rezy-