一種磁敏角度傳感器的製作方法

2023-12-10 14:58:37 2

專利名稱：一種磁敏角度傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電子傳感器技術領域，特別涉及一種磁敏角度傳感器，它用於測量角度、位置及位移等非電量，並轉換為電信號輸出。
目前，現有技術醫用心電圖機的磁敏角度傳感器，主要有日本產品CP-2U型及LPO5D3H1A型傳感器。該產品存在製作工藝極為複雜、機械零件加工難度較大以及成本昂貴等問題。為了克服現有技術的不足之處，對於開發研製出一種製作工藝簡潔、機械零件加工較方便以及成本較低的磁敏角度傳感器、是十分必要的。
本實用新型的目的為了克服現有技術的不足之處，而在於提供一種磁敏角度傳感器。它主要由軸磁組件、晶片、補償電路以及外殼等所構成。具有製作工藝簡潔、結構牢固性好、可靠性高、有指零功能、線性度好、靈敏度高、溫度係數小、適用範圍寬、壽命長、成本較低以及易於生產實施等特點。
為了實現這一目的，本實用新型的發明方案是它是利用磁阻效應的磁電變換元件的工作原理。在說明書附圖中，圖1給出該磁敏角度傳感器的結構示意圖。它主要由軸磁組件、晶片(8)、補償電路(11)(如圖3所示)以及外殼組件4個部分所構成。其中軸磁組件是由軸(1)、2個D1000083軸承(2)、軸座(3)、卡圈和墊圈(4)、M1.4螺釘(5)、L型結構的磁鐵座(6)以及磁鐵(7)所構成。晶片(8)是由採用磁敏材料半導體單晶銻化銦(Insb)或採用強磁性如(Ni-Fe)磁敏薄膜材料、基片、蓋片以及鐵柱(9)等所構成。補償電路(11)如圖3所示。外殼組件是由外殼(13)、2個M2長螺釘(14)、膠木支架(15)、2個埋頭螺釘(16)以及接地線(17)等所構成。將上述裝配好的4個部分組件，然後按照圖1進行總裝配，即構成該磁敏角度傳感器。有關圖1、圖2、以及圖3的具體結構特徵和實施方案，在說明書
中加以說明。
本實用新型的優點該磁敏角度傳感器是利用磁阻效應的磁電變換元件的工作原理，它是按照圖1、圖2以及圖3先分別裝配好軸磁組件、晶片(8)、補償電路(11)(如圖3所示)以及外殼組件4個部分，然後按照圖1進行總裝配，即構成該磁敏角度傳感器。其中軸(1)是通過M1.4螺釘(5)與L型結構的磁鐵座(6)聯接，使軸(1)向位移和徑向位移均小於0.01mm，L型的磁鐵座(6)是採用3號膠粘接固定在磁鐵(7)上，並通過2個M2的長螺釘(14)使膠木支架(15)與軸座(3)固定，在支架(15)上有月形槽，以便於轉動支架(15)調零點，使之有指零功能(即電學零點與機械零點合一)，當心電圖機的筆頭插入裝配孔(1-1)(為機械零點)，且垂直於按裝孔2×M3螺孔(3-1)時，其電學輸出為零，在調試心電圖機時，無須調零點，使用極其方便。其製作工藝十分簡潔，結構緊湊，磁鐵(7)按裝牢固性好，降低機械零件加工的難度，使製作成本降低。晶片(8)的磁敏材料上製作有上千根寬為15-20微米，長為0.15毫米的銦短路條，它是用特有的新工藝化學電鍍方法製作的，以提高晶片(8)的線性度和靈敏度。晶片(8)是用3號膠粘接固定在鐵柱(9)上，晶片(8)與磁鐵(9)的間距是控制在0.1-0.2mm之間，保證一致性和對中心好，使該產品性能一致性好。因此，它具有製作工藝簡潔、結構緊湊、機械零件加工較方便、磁鐵按裝牢固性好、可靠性高、有指零功能、解析度高、轉動力矩小0.5gcm、線性度高、轉動頻響可達100Hz與靈敏度高、溫度係數小、噪聲小、壽命長、成本較低以及易於生產實施等特點。
該磁敏角度傳感器，適用於國內外的單導或多導的心電圖機、找平儀以及傾角儀等自動控制的儀器中。主要技術參數有A、工作直流電壓Uin＝5伏；B、輸入電阻≥3KΩ±20％、輸出電阻＜16KΩ；C、靈敏度S＝2.2—3％Uin/10°；D、線性度L≤1％FS；E、工作角度90°、45°、30°角；F、零點溫漂≤0.05％/℃；G、溫度係數≤0.03％/℃；H、工作溫度0-50℃；J、電學零點與機械零點誤差≤5mv；K、力矩0.5gcm及轉動頻響100HZ。
以下結合說明書附圖，對本實用新型的具體結構特徵和實施方案作進一步說明。
圖1給出該磁敏角度傳感器的結構示意圖，圖2給出圖1的俯視圖以及圖3給出補償電路(11)的工作原理圖。
圖1主要由軸磁組件、晶片(8)、補償電路(11)以及外殼組件4個部分所構成。它是按照圖1、圖2以及圖3先分別裝配好上述4個部分，然後按照圖1進行總裝配，即構成磁敏角度傳感器。先裝配4個部件(一)、軸磁組件是由軸(1)通過2個D1000083軸零(2)與軸座(3)聯接，用卡圈和墊圈(4)固定，並通過M1.4螺釘(5)與L型結構的磁鐵座(6)聯接，使軸(1)的軸向位移和徑向位移均小於0.01mm，L型的磁鐵座(6)是採用3號膠粘接固定在磁鐵(7)上，磁鐵(7)是採用釤鈷合金材料，即裝配好軸磁組件。(二)、晶片(8)是採用磁敏材料半導體單晶銻化銦(Insb)或採用強磁性如(Ni-Fe)磁敏薄膜材料、基片、蓋片以及鐵柱(9)等所構成，四周用膠密封。晶片(8)的磁敏材料上製作有上千根寬為15-20微米，長為0.15毫米的銦短路條，它是採用特有的新工藝化學電度方法製作的，電鍍溶液是由硫酸銦(4-6g)、硫酸鈉(0.7-1.2g)和130毫升左右的去離子水所組成。最後用3號膠將晶片(8)粘接固定在鐵柱(9)上，並在其周圍用焊片(10)焊牢固定。(三)、補償電路(11)如圖3所示，它由磁敏薄膜電阻MR1、MR2金屬薄膜電阻R1、R2、R3，負溫度係數的熱敏電阻RT以及3根不同顏色的外引線(12)(分別I紅色、II為蘭色、III為黑色)等所構成。其中MR1＋MR2≥3KΩ，(MR1-MR2)/MR1≤2％，R1或R2＝30-150KΩ，R3＝1-30KΩ，RT＝3－30KΩ。(四)、外殼組件是由外殼(13)、2個M2長螺釘(14)、膠木支架(15)、2個埋頭螺釘(16)以及接地線(17)等所構成。然後進行總裝配先將補償電路(11)按裝在膠木支架(15)上的5個焊孔上，支架(15)的中心孔是按裝帶晶片(8)的鐵柱(9)，使晶片(8)與磁鐵(7)的間距控制在0.1-0.2mm之間，保證一致性和對中心好，使該產品性能一致性好。最後將軸磁組件中的軸座(3)通過2個長螺釘(14)與膠木支架(15)固定，在支架(15)上設有月形槽，以便於轉動支架(15)調零點，使之有指零功能。即裝配好該磁敏角度傳感器。其中外殼(13)的直徑為23mm，長度小於28mm。在軸(1)上有直徑4.4mm的孔(1-1)和軸座(3)上有2個M3的螺孔(3-1)均為按裝孔。磁鐵座(6)和磁鐵(7)均採用釤鈷合金磁性材料，3號膠為商品化產品。
按照上述製作即構成本實用新型——一種磁敏角度傳感器。
權利要求1. 一種磁敏角度傳感器，主要由軸磁組件、晶片(8)、補償電路(11)以及外殼組件所構成，其特徵在於軸磁組件由軸(1)、2個D1000083軸零(2)、軸座(3)、卡圈和墊圈(4)、M1.4螺釘(5)、L型結構的磁鐵座(6)以及磁鐵(7)所構成，L型結構的磁鐵座(6)是採用3號膠粘接固定在磁鐵(7)上。
2. 根據權利要求1所述的傳感器，其特徵在於晶片(8)是採用磁敏材料半導體單晶銻化銦(Insb)或採用強磁性(Ni-Fe)磁敏薄膜材料、基片、蓋片、鐵柱(9)以及四周用膠密封所構成，晶片(8)的磁敏材料上製作有上千根寬為15-20微米，長為0.15毫米的銦短路條。
3. 根據權利要求1.2所述的傳感器，其特徵在於晶片(8)與磁鐵(7)的間距在0.1—0.2mm之間。
4. 根據權利要求1所述的傳感器，其特徵在於外殼組件是由外殼(13)、2個M2長螺釘(14)、膠木支架(15)、2個埋頭螺釘(16)以及接地線(17)所構成，在膠木支架(15)上設有月形槽。
專利摘要本實用新型涉及一種磁敏角度傳感器，它是利用磁敏電阻效應的磁電變換元件的工作原理，由軸磁組件、晶片、補償電路及外殼組件所構成，其特徵是軸磁組件磁鐵是採用L型結構，並用膠粘接在磁鐵上，晶片與磁鐵間距小，外殼組件中的支架有月形槽，便於轉動支架設調零點，有指零功能，使用方便。具有製作工藝簡捷、結構緊湊、磁鐵安裝牢固、可靠性高、線性好、轉動頻響達100Hz與靈敏度高、噪聲小、壽命長、成本低及易於實施等特點。
文檔編號G01B7/30GK2220629SQ95200068
公開日1996年2月21日 申請日期1995年1月11日 優先權日1995年1月11日
發明者吳錫培 申請人:北京市中聯工貿公司, 吳錫培