专利名称：一种磁敏角度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子传感器技术领域，特别涉及一种磁敏角度传感器，它用于测量角度、位置及位移等非电量，并转换为电信号输出。
目前，现有技术医用心电图机的磁敏角度传感器，主要有日本产品CP-2U型及LPO5D3H1A型传感器。该产品存在制作工艺极为复杂、机械零件加工难度较大以及成本昂贵等问题。为了克服现有技术的不足之处，对于开发研制出一种制作工艺简洁、机械零件加工较方便以及成本较低的磁敏角度传感器、是十分必要的。
本实用新型的目的为了克服现有技术的不足之处，而在于提供一种磁敏角度传感器。它主要由轴磁组件、芯片、补偿电路以及外壳等所构成。具有制作工艺简洁、结构牢固性好、可靠性高、有指零功能、线性度好、灵敏度高、温度系数小、适用范围宽、寿命长、成本较低以及易于生产实施等特点。
为了实现这一目的，本实用新型的发明方案是它是利用磁阻效应的磁电变换元件的工作原理。在说明书附图中，图1给出该磁敏角度传感器的结构示意图。它主要由轴磁组件、芯片(8)、补偿电路(11)(如图3所示)以及外壳组件4个部分所构成。其中轴磁组件是由轴(1)、2个D1000083轴承(2)、轴座(3)、卡圈和垫圈(4)、M1.4螺钉(5)、L型结构的磁铁座(6)以及磁铁(7)所构成。芯片(8)是由采用磁敏材料半导体单晶锑化铟(Insb)或采用强磁性如(Ni-Fe)磁敏薄膜材料、基片、盖片以及铁柱(9)等所构成。补偿电路(11)如图3所示。外壳组件是由外壳(13)、2个M2长螺钉(14)、胶木支架(15)、2个埋头螺钉(16)以及接地线(17)等所构成。将上述装配好的4个部分组件，然后按照图1进行总装配，即构成该磁敏角度传感器。有关图1、图2、以及图3的具体结构特征和实施方案，在说明书
中加以说明。
本实用新型的优点该磁敏角度传感器是利用磁阻效应的磁电变换元件的工作原理，它是按照图1、图2以及图3先分别装配好轴磁组件、芯片(8)、补偿电路(11)(如图3所示)以及外壳组件4个部分，然后按照图1进行总装配，即构成该磁敏角度传感器。其中轴(1)是通过M1.4螺钉(5)与L型结构的磁铁座(6)联接，使轴(1)向位移和径向位移均小于0.01mm，L型的磁铁座(6)是采用3号胶粘接固定在磁铁(7)上，并通过2个M2的长螺钉(14)使胶木支架(15)与轴座(3)固定，在支架(15)上有月形槽，以便于转动支架(15)调零点，使之有指零功能(即电学零点与机械零点合一)，当心电图机的笔头插入装配孔(1-1)(为机械零点)，且垂直于按装孔2×M3螺孔(3-1)时，其电学输出为零，在调试心电图机时，无须调零点，使用极其方便。其制作工艺十分简洁，结构紧凑，磁铁(7)按装牢固性好，降低机械零件加工的难度，使制作成本降低。芯片(8)的磁敏材料上制作有上千根宽为15-20微米，长为0.15毫米的铟短路条，它是用特有的新工艺化学电镀方法制作的，以提高芯片(8)的线性度和灵敏度。芯片(8)是用3号胶粘接固定在铁柱(9)上，芯片(8)与磁铁(9)的间距是控制在0.1-0.2mm之间，保证一致性和对中心好，使该产品性能一致性好。因此，它具有制作工艺简洁、结构紧凑、机械零件加工较方便、磁铁按装牢固性好、可靠性高、有指零功能、分辨率高、转动力矩小0.5gcm、线性度高、转动频响可达100Hz与灵敏度高、温度系数小、噪声小、寿命长、成本较低以及易于生产实施等特点。
该磁敏角度传感器，适用于国内外的单导或多导的心电图机、找平仪以及倾角仪等自动控制的仪器中。主要技术参数有A、工作直流电压Uin＝5伏；B、输入电阻≥3KΩ±20％、输出电阻＜16KΩ；C、灵敏度S＝2.2—3％Uin/10°；D、线性度L≤1％FS；E、工作角度90°、45°、30°角；F、零点温漂≤0.05％/℃；G、温度系数≤0.03％/℃；H、工作温度0-50℃；J、电学零点与机械零点误差≤5mv；K、力矩0.5gcm及转动频响100HZ。
以下结合说明书附图，对本实用新型的具体结构特征和实施方案作进一步说明。
图1给出该磁敏角度传感器的结构示意图，图2给出图1的俯视图以及图3给出补偿电路(11)的工作原理图。
图1主要由轴磁组件、芯片(8)、补偿电路(11)以及外壳组件4个部分所构成。它是按照图1、图2以及图3先分别装配好上述4个部分，然后按照图1进行总装配，即构成磁敏角度传感器。先装配4个部件(一)、轴磁组件是由轴(1)通过2个D1000083轴零(2)与轴座(3)联接，用卡圈和垫圈(4)固定，并通过M1.4螺钉(5)与L型结构的磁铁座(6)联接，使轴(1)的轴向位移和径向位移均小于0.01mm，L型的磁铁座(6)是采用3号胶粘接固定在磁铁(7)上，磁铁(7)是采用钐钴合金材料，即装配好轴磁组件。(二)、芯片(8)是采用磁敏材料半导体单晶锑化铟(Insb)或采用强磁性如(Ni-Fe)磁敏薄膜材料、基片、盖片以及铁柱(9)等所构成，四周用胶密封。芯片(8)的磁敏材料上制作有上千根宽为15-20微米，长为0.15毫米的铟短路条，它是采用特有的新工艺化学电度方法制作的，电镀溶液是由硫酸铟(4-6g)、硫酸钠(0.7-1.2g)和130毫升左右的去离子水所组成。最后用3号胶将芯片(8)粘接固定在铁柱(9)上，并在其周围用焊片(10)焊牢固定。(三)、补偿电路(11)如图3所示，它由磁敏薄膜电阻MR1、MR2金属薄膜电阻R1、R2、R3，负温度系数的热敏电阻RT以及3根不同颜色的外引线(12)(分别I红色、II为兰色、III为黑色)等所构成。其中MR1＋MR2≥3KΩ，(MR1-MR2)/MR1≤2％，R1或R2＝30-150KΩ，R3＝1-30KΩ，RT＝3－30KΩ。(四)、外壳组件是由外壳(13)、2个M2长螺钉(14)、胶木支架(15)、2个埋头螺钉(16)以及接地线(17)等所构成。然后进行总装配先将补偿电路(11)按装在胶木支架(15)上的5个焊孔上，支架(15)的中心孔是按装带芯片(8)的铁柱(9)，使芯片(8)与磁铁(7)的间距控制在0.1-0.2mm之间，保证一致性和对中心好，使该产品性能一致性好。最后将轴磁组件中的轴座(3)通过2个长螺钉(14)与胶木支架(15)固定，在支架(15)上设有月形槽，以便于转动支架(15)调零点，使之有指零功能。即装配好该磁敏角度传感器。其中外壳(13)的直径为23mm，长度小于28mm。在轴(1)上有直径4.4mm的孔(1-1)和轴座(3)上有2个M3的螺孔(3-1)均为按装孔。磁铁座(6)和磁铁(7)均采用钐钴合金磁性材料，3号胶为商品化产品。
按照上述制作即构成本实用新型——一种磁敏角度传感器。
权利要求1. 一种磁敏角度传感器，主要由轴磁组件、芯片(8)、补偿电路(11)以及外壳组件所构成，其特征在于轴磁组件由轴(1)、2个D1000083轴零(2)、轴座(3)、卡圈和垫圈(4)、M1.4螺钉(5)、L型结构的磁铁座(6)以及磁铁(7)所构成，L型结构的磁铁座(6)是采用3号胶粘接固定在磁铁(7)上。
2. 根据权利要求1所述的传感器，其特征在于芯片(8)是采用磁敏材料半导体单晶锑化铟(Insb)或采用强磁性(Ni-Fe)磁敏薄膜材料、基片、盖片、铁柱(9)以及四周用胶密封所构成，芯片(8)的磁敏材料上制作有上千根宽为15-20微米，长为0.15毫米的铟短路条。
3. 根据权利要求1.2所述的传感器，其特征在于芯片(8)与磁铁(7)的间距在0.1—0.2mm之间。
4. 根据权利要求1所述的传感器，其特征在于外壳组件是由外壳(13)、2个M2长螺钉(14)、胶木支架(15)、2个埋头螺钉(16)以及接地线(17)所构成，在胶木支架(15)上设有月形槽。
专利摘要本实用新型涉及一种磁敏角度传感器，它是利用磁敏电阻效应的磁电变换元件的工作原理，由轴磁组件、芯片、补偿电路及外壳组件所构成，其特征是轴磁组件磁铁是采用L型结构，并用胶粘接在磁铁上，芯片与磁铁间距小，外壳组件中的支架有月形槽，便于转动支架设调零点，有指零功能，使用方便。具有制作工艺简捷、结构紧凑、磁铁安装牢固、可靠性高、线性好、转动频响达100Hz与灵敏度高、噪声小、寿命长、成本低及易于实施等特点。
文档编号G01B7/30GK2220629SQ95200068
公开日1996年2月21日 申请日期1995年1月11日 优先权日1995年1月11日
发明者吴锡培 申请人:北京市中联工贸公司, 吴锡培