Папка передвижка сенсорика: Папка-передвижка по сенсорике | Консультация (младшая группа) на тему:

Содержание

Папка-передвижка по сенсорике | Консультация (младшая группа) на тему:

Развитие органов чувств у детей 0-3 лет идет очень интенсивно. Главной составляющей полноценного развития детей в раннем возрасте является сенсорное развитие.

Сенсорное развитие, направленное на формирование полноценного восприятия окружающей действительности, служит основой познания мира, первой ступенью которого является чувственный опыт. Успешность умственного, физического, эстетического воспитания в значительной степени зависит от уровня сенсорного развития детей, т. е. от того насколько совершенно ребенок слышит, видит, осязает окружающее.

- является основой для интеллектуального развития
- развивает наблюдательность;
- позитивно влияет на эстетическое чувство;
- является основой для развития воображения;
- развивает внимание;
- дает ребенку возможность овладеть новыми способами предметно-познавательной деятельности;
- обеспечивает освоение навыков учебной деятельности;
- влияет на расширение словарного запаса ребенка;
- влияет на развитие зрительной, слуховой, моторной, образной и др. видов памяти.

Абаки

"Абак" в переводе с арабского означает "счетный столик". Современные счетные столики - это подставочки, на которых закреплены в ряд несколько вертикальных стержней. На них нанизываются кольца, шарики, другие мелкие предметы, которые можно сортировать по цвету, размеру, форме.

Такой счетный столик поможет трехлетнему малышу освоить математические понятия, а пяти-шестилетнему - закрепить их.

Абаки могут быть выполнены в виде каталочек, паровозиков, фигурок, иметь в своем составе от трех-четырех до нескольких десятков счетных элементов. Такое разнообразие абаков позволяет подобрать игрушку индивидуально каждому ребенку.

Вкладыши

Вкладыши - это небольшие предметы, которые необходимо вложить в соответствующие отверстия. Игры-вкладыши подразделяются на три вида: вкладыши в рамку, вкладыши в основание и вкладыши один в другой. Все вкладыши совершенствуют зрительное и тактильное восприятие формы, размера предметов, развивают мелкую моторику, координацию движений рук.

Вкладыши в основание.

Это набор предметов определенной формы (цилиндрики, другие различные фигурки), которые малыш должен научиться вставлять в углубление на подставочке (основании) или надевать на специальные штырьки.

Вкладыши один в другой. 

Это и традиционная русская матрешка, и множество других подобных игрушек.

Пирамиды

Эта традиционная игрушка в настоящее время имеет множество вариантов: пирамиды могут состоять из нескольких крупных колец и более десятка мелких колечек, быть одноцветными и разноцветными, иметь конусообразную и шарообразную формы, представлять собой башенки, мельницы, человечков, животных.

Игры-тренажеры

Данное название, без сомнения, может относиться к любому типу развивающих игр, поскольку все они тренируют определенные навыки ребенка. Однако игры, наиболее стимулирующие развитие каких-либо умений и навыков, справедливо называются тренажерами. Тренажеры сенсорно-двигательные 

развивают сенсорные способности ребенка (восприятие цвета, размеров, формы окружающих предметов), совершенствуют его слуховые и зрительные впечатления. Эти тренажеры стимулируют познавательную активность в изучении свойств самых разных предметов. Так, малыш может вертеть и крутить игрушку (неваляшка, волчок), изменять положение деталей игрушки в пространстве (дергунчики), извлекать звуки разными способами - дудеть в дудочки, свистульки, давить на звучащие мячи, трясти трещотки.

Настольные игры

К этому типу игр стоит привлекать внимание малыша с самого раннего возраста. Для детей 1,5-2 лет годятся настольные игры двух видов: разрезные карточки-"лото" с большими яркими рисунками (игры на бумаге) и крупная мозаика с деталями геометрической формы всех основных цветов.

Игры данного типа учат малыша классифицировать предметы по различным признакам - цвету, форме, размеру.

2-3-летним детям будут по силам так называемые игры-пазлы, позволяющие собирать забавные картинки из двух, а затем и более деталей.

Благодаря таким играм малыш приобретает и первые навыки плоскостного конструирования.

Бусы и шнуровки

Этот тип развивающих игр стал популярен в наши дни не случайно: проблемы с письмом возникают чуть ли не у каждого первоклассника. Подготовка руки ребенка к письму как залог его успешного обучения в школе всегда была в центре внимания педагогов дошкольного образования. Занятия лепкой, аппликацией, работа в тетрадях - традиционные формы такой подготовки. Но лишь сравнительно недавно, во многом благодаря исследованиям Марии Монтессори по развитию мелкой моторики руки ребенка, пришло понимание того, что рисование узоров и букв в тетрадках - один из последних этапов в развитии руки дошкольника.

Начинать же готовить руку к письму необходимо с самого раннего возраста. И первым помощником здесь становятся бусы и шнуровки. Предлагая малышу для нанизывания на веревочку бусы с дырочками разного диаметра и глубины, вы способствуете постоянному совершенствованию координации системы "глаз-рука", приучаете пальцы рук ребенка совершать точные движения под контролем зрения. В дальнейшем игры этого типа помогут развить подвижность кисти руки ребенка, скоординировать движения обеих рук.

Блоки и конструкторы

Блоки и конструкторы строительные - один из основных видов игр данного типа - ставят своей целью обучение ребенка конструированию различных сооружений: горизонтальных, вертикальных, построек замкнутого типа. Блоки и конструкторы разнообразны по количеству деталей, входящих в набор, их цвету, форме, материалу (дерево, пластмасса, ткань, плотный картон).

Блоки и конструкторы сюжетные по своему назначению не отличаются от предыдущих. Разница лишь в том, что в этих наборах есть фигурки людей, животных, машинки и другие детали, которые призваны оживить и заселить будущие постройки. Такие конструкторы способствуют развитию активной речи ребенка в процессе ролевой игры.       

   

 

                   

Блоки и конструкторы логические обучают плоскостному конструированию и подразделяются на два вида. Первый вид логических блоков предлагает ребенку составить изображение из нескольких частей. Пожалуй, по этому типу игр больше всего авторских разработок. Это "Квадраты", "Дроби" и "Сложи узор" Никитина, "Радужное лукошко" Даниловой, "Складушки" Красноухова. Второй вид блоков и конструкторов логических - это наборы всевозможных деталей, которые надо научиться сопоставлять по тем или иным признакам: цвету, форме, размеру, общему внешнему виду.

Умение найти среди нескольких предметов два одинаковых по целому ряду свойств - важнейший этап в умственном развитии ребенка. Детское домино с цветными картинками, блоки Дьенеша (набор геометрических фигур, различающихся по цвету, форме, величине и толщине) - основные в этом виде блоков.

Комплект дидактический сенсорика и моторика

Описание товара "Комплект дидактический сенсорика и моторика"

Уникальный комплект дидактических игр для развития сенсорно-моторных навыков, тактильных ощущений, развития мелкой моторики, речи и сообразительности. Данный набор по ФГОС рекомендован для оснащения детских дошкольных учреждений.

Все комплектующие блоки в наборе размером не мнее 30 х 30 сантиметров.

В комплект входит не менее шести дидактических блоков:

  • Блок мульти-развивающий в виде домашнего животного. Материал: смесовая ткань — 35% хлопка, 65% полиэстера, внутри — геовойлок — 100% полиэстер. Комплектация: спереди на квадрат нашита свинка из розового фетра с прорезью на спине и молнией на животе, сзади — карман из сетки на молнии для пуговиц. В комплект входят 8 пуговиц (4 цвета по 2 штуки). 
  • Блок в виде дерева. Материал: смесовая ткань — 35% хлопка, 65% полиэстера, внутри — геовойлок — 100% полиэстер. Комплектация: на квадрат нашита елочка из зеленого фетра, к ней пришиты серебряные петельки (всего 12 штук), сзади 2 кармана из сетки на молнии, помпоны диаметром 3 см 20 штук (4 цвета по 5 штук), гирлянда из бус 2 шт, меллизированная лента, вьюнчик длиной 60 см. 
  • Блок для счета и сортировки. Материал: смесовая ткань — 35% хлопка, 65% полиэстера, внутри — геовойлок — 100% полиэстер. Комплектация: на квадрат нашит карман из ПВХ в виде банки с горлышком из фетра, сзади 4 квадрата из сетки на молнии, из фетра желтые яблоки 2 больших и 2 маленьких, красные яблоки 2 больших и 2 маленьких, желтые груши 2 большие и 2 маленькие, красные груши 2 большие и 2 маленькие, красная клубничка 2 большие и 2 маленькие, красные помидоры 2 большие и 2 маленькие, зеленые огурцы 2 больших и 2 маленьких, коричневые грибы 2 больших и 2 маленьких (всего 32 детали). 
  • Блок в виде лабиринта. Материал: материал основы — смесовая ткань — 35% хлопка, 65% полиэстера, внутри — геовойлок — 100% полиэстер. Комплектация: спереди на квадрате нашиты колечки, сзади на квадрате карман на молнии для хранения труб, комплекте 2 ювелирных трубы (одна 150 см, вторая 90 см) внутри каждой по 2 шарика.
  • Блок с заданиями по подбору и сортировке. Материал: основа — смесовая ткань — 35% хлопка, 65% полиэстера, внутри — геовойлок — 100% полиэстер. Комплектация: спереди 10 пар пуговиц пришитых в определенном порядке, сзади карман на молнии для хранения резинок, в комлект входит 20 разноцветных резинок.
  • Блок с пуговицами. Материал: основа — смесовая ткань — 35% хлопка, 65% полиэстера, внутри — геовойлок — 100% полиэстер. Комплектация: спереди пришиты пуговицы с шагом 5 см диаметр пуговицы 25 мм -2 контрастных цвета, сзади 4 кармана на молнии, в комплект входит набор фигур с прорезанной петелькой (круг, квадрат и треугольник) четырех основных цветов по 2 штуки (всего 24 фигуры).
  • Система харанения на застежке с ручками в виде сумки.
  • Дополнительные методические рекомендации общего характера в виде книги -  "Развитие мелкой моторики и речи у детей 3-7 лет: диагностический журнал"
  • Книга - Сенсомоторное развитие детей раннего возраста: программа, конспекты занятий.

Все блоки сделаны из различных высококачественных тканей с использованием фуртитуры. Удобно переносить и хранить в специальной системе хранения - сумка с ручками и с застежкой с фирменной надписью нашего магазина "Детский сад".

Характеристики товара "Комплект дидактический сенсорика и моторика"

Цвет

Цвет может быть примерным или определяться по цвету, которого больше всего на деталях товара.

:

разные цвета

Если товара нет в наличии

Этот товар возможно приобрести под заказ. Для оформления предзаказа необходимо позвонить по телефону или написать нам на почту - [email protected] и сообщить какое количество и каких костюмов вам необходимо. Мы сделаем под вас заявку на предприятие и когда она будет выполнена - свяжемся с вами!

Заказывайте необходимое вам количество товаров индивидуально!

:

можно оформить предзаказ

Пол:

девочки и мальчики

Тип

Тип игрушки или игры, для каких целей создан данный товар. Типы различаются по характеру занятия детей: обучающие, развлекательные и прочее.

:

обучающее оборудование

Комплект дидактический сенсорика и моторика: отзывы от реальных покупателей

Написать отзыв

МБДОУ детский сад «Ветерок».

 

Работа по самообразованию Винс М.В.

Формулировка темы

«Занимательная сенсорика детей младшего дошкольного возраста»

Перспективный план профессионального развития

на 2019-2020 учебный год

 

Разделы

Содержание работы

Сроки выполнения

Результат

  1. Методическая работа

Сбор и анализ информации, работа с методической и периодической литературой

Сентябрь

 

Изучение методической литературы:

  • Поддъяков, Н.Н. «Сенсорное воспитание в детском саду»: Пособие для воспитателей;
  • Пилюгина Э. Г. Занятие по сенсорному воспитанию. М. Просвещение, 1983 г.;
  • Венгер Л.А. «Дидактические игры и упражнения по сенсорному воспитанию дошкольников» – М.: Просвещение, 1988.
  • Кирпичникова Н. Развиваем сенсорику и мелкую моторику // Дошкольное воспитание № 2 - 2005

В течение года

 

 

 

 

Составление картотеки игр, направленных на развитие сенсорных способностей детей.

В течении года

 

Диагностика

Сентябрь, май

 

  1. Работа с детьми

 

 

 

Разработка конспектов НОД по сенсорному развитию в младшей группе

В течение года

 

Индивидуальная работа с детьми

В течении года

 

  1. Работа с родителями

Родительское собрание «Возрастные особенности детей 3-4 лет

Сентябрь

 

Анкетирование родителей «Выявление уровня сенсорного развития детей 3-4 лет.

Октябрь

 

Консультация для родителей «Сенсорное воспитание как фундамент умственного развития ребенка».

Ноябрь

 

Мастер-класс «Занимательные прищепки»

Ноябрь

 

Буклет «Дидактические игры для детей 3-4 лет»

Декабрь

 

Выставка с фотографиями детей

«С интересом мы играем и сенсорику развиваем».

Январь

 

Семинар – практикум «Путешествие в страну сенсорики»

Январь

 

Консультация “Дидактическая игра как важное средство умственного развития”

Февраль

 

Мастер-класс «Сенсорное развитие детей младшего дошкольного возраста через дидактические игры»

Февраль

 

Школа родителей «Артикуляционная гимнастика»

Март

 

Проведение индивидуальных консультаций и бесед с родителями.

 В течении года

 

  1. Предметно-развивающая среда

Изготовление игр и пособий:

В течение года

 

«Наряди матрешку»

Сентябрь

 

«Найди тень»

Октябрь

 

«Вершки и корешки»

Декабрь

 

«Разноцветные коробочки»

Январь

 

«Спрячь колобка»

Февраль

 

«Цвета»

Март

 

«Много – мало»

Март

 

«Фигуры из счетных палочек»

Апрель

 

«Собери гирлянду»

Май

 

Дидактические игры на развитие тактильных ощущений:

 

 

«Сенсорные дощечки»

Сентябрь

 

«Чудесный мешочек»

Ноябрь

 

«Определи на ощупь»

         Январь

 

«Платочек для куклы Кати»

Март

 

 

Работа по самообразованию Винс М.В.

Формулировка темы

«Развитие сенсорных способностей детей младшего дошкольного возраста»

Перспективный план профессионального развития

на 2018-2019 учебный год

 

Разделы

Содержание работы

Сроки выполнения

Результат

  1. Методическая работа

Составление рабочей программы кружка «Мир сенсорики»

Сентябрь

 

Изучение методической литературы:

  • Поддъяков, Н.Н. «Сенсорное воспитание в детском саду»: Пособие для воспитателей;
  • Пилюгина Э. Г. Занятие по сенсорному воспитанию. М. Просвещение, 1983 г.;
  • Венгер Л.А. «Дидактические игры и упражнения по сенсорному воспитанию дошкольников» – М.: Просвещение, 1988.

В течение года

 

Консультация для воспитателей «Сенсорное воспитание детей в дошкольном учреждении»

 

 

Составление картотеки игр, направленных на развитие сенсорных способностей детей.

В течении года

 

Диагностика

Май

 

  1. Работа с детьми

Организация работы кружка «Мир сенсорики»

В течение года

 

Разработка конспектов НОД по сенсорному развитию во второй группе раннего возраста

В течение года

 

Индивидуальная работа с детьми

В течении года

 

  1. Работа с родителями

Родительское собрание “Значение сенсорного воспитания для умственного развития ребенка”

Ноябрь

 

Папка-передвижка «Дидактические игры по сенсорике для детей 2-4 лет»

Ноябрь

 

Буклет «Дидактические игры детей 2-3 лет по сенсорному воспитанию»

Ноябрь

 

Консультация “Дидактическая игра как важное средство умственного развития”

Декабрь

 

Конкурс “Создай книгу своими руками”

Январь

 

Участие родителей в создании изготовлении дидактических игр.

В течение года

 

Фотовыставка «Мир сенсорики»

Май

 

 

 

 

  1. Предметно-развивающая среда

Изготовление игр и пособий:

В течение года

 

“Спрячь зайчика от лисы”

Октябрь

 

“Подбери крышки к кастрюлям”

Ноябрь

 

Игры с прищепками

Декабрь

 

“Спрячь колобка”

Январь

 

“Фигуры из счетных палочек”

Январь

 

“Найди тень”

Февраль

 

“Найди заплатку”

Март

 

“Геометрические фигуры”

Апрель

 

“Спрячь птичку”

Апрель

 

“Подбери чашки к блюдцам”

Май

 

“Подбери морковку зайчику”

Май

 

 

 

 

Работа по самообразованию Винс М.В.

Формулировка темы

«Развитие сенсорных способностей детей младшего дошкольного возраста»

Перспективный план профессионального развития

на 2017-2018 учебный год

 

Разделы

Содержание работы

Сроки выполнения

Результат

  1. Методическая работа

Составление рабочей программы кружка «Мир сенсорики»

Сентябрь

 

Изучение методической литературы:

  • Поддъяков, Н.Н. «Сенсорное воспитание в детском саду»: Пособие для воспитателей;
  • Пилюгина Э. Г. Занятие по сенсорному воспитанию. М. Просвещение, 1983 г.;
  • Венгер Л.А. «Дидактические игры и упражнения по сенсорному воспитанию дошкольников» – М.: Просвещение, 1988.

В течение года

 

Консультация для воспитателей «Сенсорное воспитание детей в дошкольном учреждении»

 

 

Составление картотеки игр, направленных на развитие сенсорных способностей детей.

В течении года

 

Диагностика

Май

 

  1. Работа с детьми

Организация работы кружка «Мир сенсорики»

В течение года

 

Разработка конспектов НОД по сенсорному развитию во второй группе раннего возраста

В течение года

 

Индивидуальная работа с детьми

В течении года

 

  1. Работа с родителями

Родительское собрание “Значение сенсорного воспитания для умственного развития ребенка”

Ноябрь

 

Папка-передвижка «Дидактические игры по сенсорике для детей 2-4 лет»

Ноябрь

 

Буклет «Дидактические игры детей 2-3 лет по сенсорному воспитанию»

Ноябрь

 

Консультация “Дидактическая игра как важное средство умственного развития”

Декабрь

 

Конкурс “Создай книгу своими руками”

Январь

 

Участие родителей в создании изготовлении дидактических игр.

В течение года

 

Фотовыставка «Мир сенсорики»

Май

 

 

 

 

  1. Предметно-развивающая среда

Изготовление игр и пособий:

В течение года

 

“Спрячь зайчика от лисы”

Октябрь

 

“Подбери крышки к кастрюлям”

Ноябрь

 

Игры с прищепками

Декабрь

 

“Спрячь колобка”

Январь

 

“Фигуры из счетных палочек”

Январь

 

“Найди тень”

Февраль

 

“Найди заплатку”

Март

 

“Геометрические фигуры”

Апрель

 

“Спрячь птичку”

Апрель

 

“Подбери чашки к блюдцам”

Май

 

“Подбери морковку зайчику”

Май

 

 

 

 

 

Долгосрочный проект во второй младшей группе Мир сенсорики

Долгосрочный проект во второй младшей группе «Мир сенсорики»

Актуальность проекта:
Сенсорное развитие ребёнка – это развитие его восприятия его формирования представлений о свойствах предметов: их форме, цвете, и величине. Сенсорное воспитание, направленное на формирование полноценного восприятия окружающей действительности, служит основой познания мира, первой ступенью которого является чувственный опыт.
- Актуальность любых вопросов, связанных с сенсорным воспитанием детей обусловлено тем, что дошкольный возраст является сенситивным периодом для развития способностей. Потери, допущенные в этот период, невосполнимы в полной мере в последующей жизни. Профессор Н. М. Щелованов называл дошкольный возраст «золотой порой» сенсорного воспитания. И важно предоставить детям в этот период все возможности для обогащения их чувственного опыта. Познание окружающего мира начинается с ощущений, с восприятия. Чем богаче ощущения и восприятия, тем шире и многограннее будут полученные ребёнком сведения об окружающем мире. Успешность умственного, физического, эстетического, экологического воспитания в значительной степени зависит от уровня сенсорного развития детей, то есть от того, насколько совершенно ребёнок слышит, видит, осязает окружающее. Чувственное познание внешнего мира – важнейшее звено в системе познавательной деятельности ребёнка, необходимая предпосылка интеллектуального развития.
- Значение сенсорного воспитания состоит в том, что оно: является основой для интеллектуального развития, развивает наблюдательность, позитивно влияет на эстетическое чувство, является основой для развития воображения, памяти, внимания и др.
- Новизной проекта: является - сочетание традиционных подходов и использование современных средств обучения: развлечения, логических упражнений, практическими заданиями, заучивание стихов, потешек, разгадывание загадок о геометрических фигурах. Обеспеченность практическим игровым материалом (самодельными дидактическими играми) позволяет целенаправленно заниматься развитием сенсорных способностей и общим развитием ребенка не только на специальных занятиях, но и в совместной деятельности с воспитателями, и в семье.

Гипотеза

Мы считаем, что методически грамотная организация развивающей среды и учебно-воспитательного процесса с активным привлечением родителей поможет значительно содействовать развитию сенсорных способностей детей.

Цель проекта:
Создать условия для развития сенсорных способностей у детей 2 – 3 лет средствами дидактической игры.
Задачи проекта:
1.Создать спокойную игровую среду для организации игр по сенсорному развитию детей;

2.Разработать методическое сопровождение к организации игр по сенсорному воспитанию детей раннего возраста;

3.Приобщить родителей к организации игр, в семье и в детском саду.

Вид проекта:
• познавательно-игровой
• долгосрочный

• групповой.

Участники:
. дети 2-3 лет
. воспитатель группы
. родители воспитанников (законные представители)
Ожидаемые результаты: 
Дети: В результате планомерной, системной работы происходит развитие ребенка. Сенсорное развитие, с одной стороны, составляет фундамент общего умственного развития ребенка, с другой стороны имеет самостоятельное значение, так как полноценное восприятие необходимо для успешного обучения сначала в детском саду, затем в школе. Развитие сенсорной культуры способствует развитию речи, мелкой моторики рук и всех психических процессов.
- Приобретение дидактических игр и игрушек, изготовление пособий из бросового материала родителями и воспитателями способствует обогащению предметно – развивающей среды. Развивающие пособия дают возможность в условиях пребывания детей в детском саду самостоятельно и с творческим подходом воспитателя реализовывать задачи сенсорного развития.
Родители: Повышение педагогической культуры родителей. Установление с ними доверительных и партнёрских отношений.

Этапы реализации проекта:
1. Диагностический:
. изучение литературы;
. проведение анкетирования родителей;
. проведение диагностики с целью определения уровня сенсорного развития
детей
2. Организационный
. Родительское собрание «Участвуем в проекте»
. Составление плана работы с детьми и родителями

. Обогащение развивающей среды
. Консультации для родителей
. Индивидуальные беседы с родителями
3. Практический
. Подбор и изготовление дидактических игр
. Подбор и изготовление наглядных пособий
. Мастер-класс для родителей «Учимся мастерить и играть»
. Наглядная информация: папки-передвижки: «Что такое сенсорика и почему ее так важно развивать?», «Дидактическая игрушка – в жизни ребенка».
. Привлечение родителей к изготовлению игр и пособий для сенсорного
развития детей
. Проведение упражнений, игр по сенсорному развитию
. Проведение индивидуальной работы с детьми
4. Обобщающий
. Оформление наглядного и дидактического материала
. Создание картотеки дидактических игр и упражнений по сенсорному развитию
. Создание презентации проекта по сенсорному развитию
. Оформление фотовыставки.
План реализации проекта:
Мероприятия с детьми
Мероприятия с родителями
Оснащение развивающей предметно-пространственной среды
НОД:
занятие по сенсорному развитию детей: «Зайка к нам пришел»
Наглядная информация: папки-передвижки: «Что такое сенсорика и почему ее так важно развивать?»,
Изготовление развивающих пособий: «Найди пару», « Игры с пробками», «Собери бусы» .
«Художественно-эстетическое развитие. Лепка»: «Зёрнышки для петушка», Рисование»: «Лучики для солнышка»

«Ознакомление с художественной литературой»:
Потешка «Петушок, петушок…», стихотворение А.Барто «Смотрит солнышко в окошко»
Дидактические игры: «Геометрические фигуры», «Разноцветные шарики», «Что нам принес Мишутка», «Большой и маленький», «Отгадай, что в мешочке», «Найди пару», «Цветные фонарики», «Что катится», «Мячи большие и маленькие», «Подбери по цвету» , «Разложи по форме», «Разложи по величине», «Найди свой домик», «Назови правильно», «Игры с пробками», «Собери бусы», «Открой коробочку» , «Укрась ёлочку»

Работа с родителями:
Консультации для родителей «Игрушка в жизни ребенка», «Дидактические игры как средство сенсорного развития детей», «Формирование и
развитие сенсорных способностей у детей 2-3 лет»
Проведение родительского собрания «Участвуем в проекте»
Проведение анкетирования родителей.
Привлечение родителей к изготовлению игр и пособий для сенсорного развития детей «Открой коробочку», «Укрась ёлочку шарами», «Сложи пирамидку», «Собери карандаши в стаканы», «На что похожа фигура?» , «Разноцветные шумелки», «Кто что услышит?» , «Угадай на вкус», «Чем пахнет?», «Сюрприз», «Пересыпалочки», "Озорные ладошки», «Тонет, не тонет», «Тактильная коробка», «Теплый – холодный», «Маленький секрет», «Застёжки», «Закрути ленточку», «Поиграем с
прищепками», «Мягкий конструктор», «Разложи чашки по цветным тарелочкам» , «Сенсорный конструктор», «Сенсорное панно с пуговицами», «Шнуровка».
Создание картотеки «Дидактические игры по сенсорному воспитанию детей первой группы раннего возраста» .
Оформление фотовыставки игр по сенсорному развитию детей сделанных руками родителей
Ожидаемые результаты:

 -Дети: в результате планомерной, системной работы происходит развитие ребенка. Сенсорное развитие, с одной стороны, составляет фундамент общего умственного развития ребенка, с другой стороны имеет самостоятельное значение, так как полноценное восприятие необходимо для успешного обучения сначала в детском саду, затем в школе. Развитие сенсорной культуры способствует развитию речи, мелкой моторики рук и всех психических процессов.

-Приобретение дидактических игр и игрушек, изготовление пособий из бросового материала родителями и воспитателями способствует обогащению предметно – развивающей среды. Развивающие пособия дают возможность в условиях пребывания детей в детском саду самостоятельно и с творческим подходом воспитателя реализовывать задачи сенсорного развития.

-Родители: Повышение педагогической культуры родителей. Установление сними доверительных и партнёрских отношений.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/433538-dolgosrochnyj-proekt-vo-vtoroj-mladshej-grupp

Рабочая программа по сенсорике для дошкольников

Рабочая программа на тему:

«Сенсорное воспитание детей через дидактические игры»

Воспитатель : Бимеева Гульнур Камилевна

Цель: развитие и совершенствование сенсорных процессов (ощущение, восприятие, представление) у детей младшего дошкольного возраста.

Задачи:

  • Сформировать у детей младшего дошкольного возраста умение воспринимать и представлять предметы и явления, способствующие совершенствованию процессов рисования, лепки и развития речи, и, выделять в них самое существенное,  характерное (признаки, качества).

  • Учить  применять полученные знания в  практической и познавательной деятельности.

  • Развивать у детей внимание, мыслительные операции (сравнение, анализ, синтез, обобщение).  

Методы:

  • Игровой метод (дидактические игры).

  • Наглядный метод (рассматривание дидактических пособий, предметов).

  • Практический – показ способов действия с предметами, эксперимент.

Формы организации деятельности:

Актуальность, педагогическая целесообразность программы .

  В соответствии с действующим ФГОС в программе нового поколения «От рождения до школы» под редакцией Н.Е. Вераксы, Т.С. Комаровой, М.А. Васильевой на первый план выдвигается развивающая функция образования, обеспечивающая становление личности ребёнка и ориентирующая педагога на его индивидуальные особенности.

Сенсорное воспитание – это развитие восприятия ребенка и формирование его представлений о внешних свойствах предметов: их форме, цвете, величине, положении в пространстве, запахе, вкусе и так далее. С восприятия предметов и явлений окружающего мира и начинается познание.

Сенсорное развитие является условием успешного овладения любой практической деятельностью. А истоки сенсорных способностей лежат в общем уровне сенсорного развития достигаемого в младшем дошкольном возрасте. Период первых 3-х лет – период наиболее интенсивного физического и психического развития детей. В этом возрасте при соответствующих условиях у ребенка развиваются различные способности: речь, совершенствование движений. Начинают формироваться нравственные качества, складываться черты характера. Обогащается сенсорный опыт ребенка посредством осязания, мышечного чувства, зрения, ребенок начинает различать величину, форму и цвет предмета.

Возраст раннего детства наиболее благоприятен для совершенствования деятельности органов чувств, накопления представлений об окружающем мире.

  • Значение сенсорного воспитания состоит в том, что оно:

  • - является основой для интеллектуального развития;

  • -упорядочивает хаотичные представления ребенка, полученные при взаимодействии с внешним миром;

  • - развивает наблюдательность;

  • - готовит к реальной жизни;

  • - позитивно влияет на эстетическое чувство;

  • - является основой для развития воображения;

  • - развивает внимание;

  • -дает ребенку возможность овладеть новыми способами предметно-познавательной деятельности;

  • - обеспечивает усвоение сенсорных эталонов;

  • - обеспечивает освоение навыков учебной деятельности;

  • - влияет на расширение словарного запаса ребенка;

  • - влияет на развитие зрительной, слуховой, моторной, образной и др. видов памяти.

Таким образом, актуальность заключается в том, что познание человеком окружающего мира начинается с «живого созерцания», с ощущения (отражения отдельных свойств предметов и явлений действительности при непосредственном воздействии на органы чувств) и восприятия (отражение в целом предметов и явлений окружающего мира, действующих в данный момент на органы чувств). Известно, что развитие ощущений и восприятий создает необходимые предпосылки для возникновения всех других, более сложных познавательных процессов (памяти, воображения, мышления).

Развитая сенсорика – основа для совершенствования практической деятельности современного человека. Как справедливо отмечает Б.Г. Ананьев, «самые далеко идущие успехи науки и техники рассчитаны не только на мыслящего, но и на ощущающего человека».

План работы с детьми на год.

Сентябрь.

1 «Спрячь мышку» Ознакомление детей с шестью цветами спектра и их названиями. Обучение идентификации цвета.

2 «В царстве фигурок-человечков» Ознакомление детей с кругом, квадратом, треугольником и их названиями. Обучение приемам обследования формы – обведение пальцем контура фигур.

Октябрь.

1. «Игры с мячами» Обучение соотнесению по величине трёх предметов.

2. Аппликация «Платочки для фигурок-человечков» Ознакомление детей с кругом, квадратом, треугольником и их названиями. Обучение приёму обследования формы - обведению пальцем контура фигур.

3. «Разноцветные комнаты» Закрепление знания основных цветов. Обучение выделению цвета с отвлечением от других признаков предметов.

4. Аппликация «Салфеточки для фигурок – человечков» Ознакомление детей с кругом, квадратом, треугольником и их названиями. Обучение приемам обследования формы – обведение пальцем контура фигур.

Ноябрь.

1. «Кто где спит? » Ознакомление детей с пятью геометрическими фигурами и их названиями. Формирование действия подбора по образцу.

2. «Построим башню»

Обучение пониманию отношений по величине между объёмными и плоскими предметами. Обучение соотношению 2-3 рядов величин между собой.

3. «Разноцветные комнаты» Закрепление знаний основных цветов. Обучение выделению цвета с отвлечением от других признаков предмета.

4. «Гости» Обучение группировке геометрических фигур по форме с отвлечением от величины и цвета.

Декабрь.

1 «Окраска воды» Ознакомление детей с оттенками цвета по светлоте и их словесными обозначениями «светлый» «тёмный» «светлее» «темнее».

2. Аппликация «Ёлочки» Обучение расположению предметов на плоскости в порядке убывания величины.

3. «Найди предмет такой же формы» Обучение сопоставлению формы предметов с эталонами формы.

Январь.

1. «Кто выше? » Обучение правилу соизмерения объектов с использованием единой точки отсчёта.

2. «Лесенка»

Обучение установлению отношений по величине между плоскими и объёмными предметами, расположению предметов в порядке убывания величины.

3. «В царстве царя – Разноцвета» Обучение сопоставлению цвета предмета с эталоном цвета, классификация по цвету, группировке оттенков.

Февраль.

  1. «Разбитые тарелки» Развитие глазомера детей.

2. «Построим домики для фигур» Закрепление представлений о геометрических формах. Обучение воспроизведению геометрических фигур (круг, квадрат, треугольник, овал, прямоугольник).

3. «Кто скорей свернет ленту» Обучение выделению параметров величины предметов.

Март.

1. «Завяжем мишкам банты» Обучение выделению параметров величины предметов.

  1. «Путешествие на лесную поляну» Обучение выделению параметров величины предметов.

  2. «Геометрическое лото» Обучение сравнению формы изображенного предмета с геометрической фигурой и подбору предметов по геометрическому образцу.

Апрель.

1. «Чудесный мешочек» Обучение подбору фигур на ощупь по зрительно воспринимаемому образцу.

2. «Что изменилось? » Обучение выделению параметров величины предметов.

3. «Достроим домики» Развитие глазомера детей.

  1. «Составные картинки» Обучение расчленению изображения предмета на составные части и воссозданию сложной формы из частей.

Май.

1. «Какой формы предметы в нашей группе» Обучение зрительному обследованию предметов и словесному описанию их формы.

2. «Вышиваем ковер» Обучение детей подбору предметов по слову, обозначающему цвет.

План работы с родителями на год.

Сентябрь.

Беседа на тему: « Особенности сенсорного развития детей».

Папка-передвижка «Дидактические игры по сенсорике для детей 2-4 лет».

Октябрь.

Наглядная информация « Игры для сенсорного развития детей».

Беседа на тему: « Как помочь ребенку в сенсорном развитии?».

Ноябрь.

Папка-передвижка « С чего начинать обучение ребенка цветам?».

Консультация на тему: « Роль дидактических игр по сенсорике на умственное развитие детей».

Декабрь.

Папка- передвижка «Сенсорика».

Консультация на тему: « Развитие мелкой моторики с помощью пуговиц».

Участие родителей в создании изготовлении дидактических игр.

Январь.

Беседа на тему: « Сенсорное воспитание детей в повседневной жизни».

Игры между родителями с занимательным материалом.

Февраль.

Памятка для родителей по сенсорному воспитанию детей 2-3 лет

Выставка дидактического материала.

Март.

Презентация . Консультация на тему: « Развитие мелкой моторики у детей».

Апрель.

Беседа на тему: « Раннее сенсорное воспитание»

Папка-передвижка «Развивающие игры для малышей».

Май.

Выставка литературы по сенсорному развитию.Папка –передвижка « Дидактические игры по сенсорному развитию».

3.Консультация « Зимой гуляем, наблюдаем, трудимся,играем!» Воспитатели. Февраль. Папка-передвижка «Если ребенок ведет себя агрессивно». 2.Консультация «Если ребенок слишком много


месяц мероприятия ответственные
Сентябрь
1.Анкетирование родителей «Анкета – знакомство, социальный паспорт»
2.Консультация: «Как не надо вести себя родителям с ребенком, когда он впервые начал посещать д/с.
3.Информационный стенд «Примите наши правила»
4.Родительское собрание: «Давайте знакомиться», «Адаптация ребёнка в детском саду» Тренинг-игра.
Воспитатели, педагог – психолог.Октябрь 1.Оформление фотовыставки: «Осенние листочки»
2.Папка – передвижка «Возрастные особенности ребенка»
3.Консультация « Этот удивительный ранний возраст»
4.Конкурс творческих работ «Ах, какие они смешные - животные и птицы овощные!»
Воспитатели
Ноябрь 1.Консультация ««Воспитание гигиенических навыков и самостоятельности у детей 1 младшей группы»
2. Рекомендации: «Формирование правильного звукопроизношения»
3. Оформление фотовыставки: «Я и моя мама» Воспитатели
Декабрь 1. Советы медсестры: «Профилактика гриппа»
2.Конкурс самоделок «Волшебные снежинки»
3. Родительское собрание «Что делать , если ребенок кусает других детей» Читательская конференция.
4. Новогодний праздник. Воспитатели, муз.руководитель, мед.работник.
Январь 1. Папка-передвижка: «Зимушка-зима»
2.Газета для родителей « Будь здоров, малыш!»
3.Консультация « Зимой гуляем, наблюдаем, трудимся,играем!»
Воспитатели
Февраль 1.Памятка «Поиграйте с детьми дома»
2.Фотовыставка «Мой папа лучше всех!»
3.Досуг «С папой вдвоем горы свернем»
4.Семинар-практикум « Отец в жизни ребенка» Воспитатели, физ. работник.
Март 1.Консультация «Что делать, если ребенок не хочет убирать за собой игрушки»
2. Памятка «Учите детей трудиться!
3.Фотовыставка «Мамочка любимая моя!»
4.Развлечение « Милая мамочка, мама моя» Воспитатели, муз.руководитель.
Апрель Папка-передвижка «Если ребенок ведет себя агрессивно»
2.Консультация «Если ребенок слишком много капризничает и плачет»
3.Фотогазета «Как мы бережем здоровье»
4.Родительское собрание « Игра-путешествие по стране Сенсорики. Итоги года»
Воспитатели
Май 1.Папка –передвижка «Чем занять ребенка летом»
2.Консультация « Как выбрать книжку для малыша и прочитать ее»
3.Подготовка участка к летнему периоду.
4.Совместное развлечение «Вместе с папой, вместе с мамой поиграть хочу!» Воспитатели, муз.руководитель.

Приложенные файлы

  • 82290938
    Размер файла: 18 kB Загрузок: 0

Группа №12

2 младшая группа

"Карапузы"

Дети 3-4 лет

Давайте познакомимся

Воспитатели: Кира Сергеевна Никитенко

Ольга Вячеславовна Щербакова

Помощник воспитателей: Ольга Павловна Исмагилова

 

Консультации о здоровье для родителей (февраль 2021)

«Бережём здоровье детей вместе!»

(смотри далее>>>) (информация от 19.02.2021)

 

"Занятия и физические упражнения с ребенком дома"

(смотри далее>>>) (информация от 19.02.2021)

 

«Игры с мячом – польза для всего организма»

(смотри далее>>>) (информация от 19.02.2021)

 

"Игровой массаж и самомассаж для детей дошкольного возраста"

(смотри далее>>>) (информация от 19.02.2021)

 

Консультации для родителей (январь 2021) 

"Профилактика простудных заболеваний"

(смотри далее>>>) (информация от 19.01.2021)

 

"Закаливание"

(смотри далее>>>) (информация от 19.01.2021)

 

Папка-передвижка

"Подвижные игры зимой для родителей

с детьми младшего дошкольного возраста"

(смотри далее>>>) (информация от 19.01.2021)

 

Консультации для родителей (декабрь 2020)

"Зимние забавы"

(смотри далее>>>) (информация от 10.12.2020)

 

"Чесночницы"

(смотри далее>>>) (информация от 10.12.2020)

 

Осенины

(смотри далее>>>) (информация от 21.10.2020)

 

Что у осени в корзинке?

(смотри далее>>>) (информация от 21.10.2020)

 

Консультация для родителей

 

"Развитие мелкой моторики детей 3-4 лет"

(смотри далее>>>) (информация от 24.11.2020)

 

"Как развивать речь ребёнка 3-4 лет"

(смотри далее>>>) (информация от 24.11.2020)

 

"Можно ли обойтись без наказания?"

(смотри далее>>>) (информация от 24.11.2020)

 

"Капризы ребёнка"

(смотри далее>>>) (информация от 21.10.2020)

 

Возрастные особенности детей 3-4 лет

(смотри далее>>>) (информация от 23.09.2020)

 

Живу по расписанию

Чтобы ребенок рос здоровым, уравновешенным, физически крепким, имел хороший аппетит, полноценный сон, надо строго придерживаться режима. Он является важнейшим условием правильного воспитания.

(смотри далее>>>) (информация от 23.09.2020)

 

Это интересно

Учимся наблюдать за изменениями в природе

(смотри далее>>>) (информация от 23.09.2020)

 

Летняя безопасность ребёнка

(смотри далее>>>) (информация от 14.07.2020)

 

Познавательное лето

Прогулки на свежем воздухе необходимы ребенку для нормального развития. Во-первых, растущий организм ребенка нуждается в свежем воздухе гораздо больше, чем организм взрослого человека. Во-вторых, на прогулке ребенок узнает что-то новое, а это развивает память и мышление. В-третьих, прогулки закаляют организм ребенка и повышают иммунитет.

(смотри далее>>>) (информация от 14.07.2020)

 

Развитие познавательной активности детей

(смотри далее>>>) (информация от 24.03.2020)

 

(смотри далее>>>) (информация от 24.03.2020)

 

Консультации для родителей

"Кризис трех лет"

 (смотри далее>>>) (информация от 24.03.2020)

 

Как научить ребёнка самостоятельности

(смотри далее>>>) (информация от 20.02.2020)

Сенсорное воспитание

(смотри далее>>>) (информация от 20.02.2020)

 

Что делать, если ребёнок плачет

(смотри далее>>>) (информация от 20.02.2020)

 

(смотри далее>>>) (информация от 20.01.2020)

Консультация по адаптации детей

(смотри далее>>>) (информация от 20.01.2020)

«Возрастные особенности детей третьего года жизни»

Уважаемые родители! Очень важно знать об особенностях развития ребенка, его возможностях и потребностях, а также быть готовым к изменениям в его характере, поведении, которые становятся особенно очевидными в период возрастных кризисов.

(смотри далее>>>) (информация от 24.01.2020)

Советы логопеда

(смотри далее>>>) (информация от 24.01.2020)

MLX

IR Array: тепловизионные камеры для вашего микроконтроллера

ИК-матрица MLX

32 × 24 от Melexis - это экономичная альтернатива, в отличие от представленной выше, которая представляет собой гораздо более дорогую тепловизионную камеру высокого класса.

Эти большие тепловизионные камеры работают хорошо, но слишком дороги для среднего потребителя. Это не устраивает пользователей, просто желающих опробовать тепловизор и все остальное.

Не бойтесь, в сегодняшнем блоге я расскажу о тепловизионных камерах на базе MLX

, которые доступны по цене, легко соединяются с вашим микроконтроллером и работают через python для просмотра тепловизионных изображений.

* Не уверены в программировании или использовании Python?

Не волнуйтесь, в руководстве по сопряжению не так много шагов, и я расскажу вам, как пройти по

.

Введение в MLX

ИК-массив

Прежде чем мы коснемся рекомендуемых мной тепловизионных камер, мы подробнее рассмотрим матричный ИК-матричный датчик MLX

32 × 24, на котором он работает.

Что хорошего? Основные характеристики

Широкий диапазон измерения температуры

MLX

имеет диапазон рабочих температур от -40 ° C до 85 ° C, при этом он может измерять температуру объекта от


от -40 ° C до 300 ° C

Высокая точность

Этот инфракрасный датчик поддерживает высокий уровень точности во всем диапазоне измерения, обеспечивая точность измерения температуры целевого объекта ± 1 ° C.

Низкая стоимость системы при постоянном мониторинге

MLX

не требует частой повторной калибровки, в отличие от альтернативных микроболометров. Это обеспечивает непрерывный мониторинг и снижает стоимость системы / эксплуатационные расходы.

Простая интеграция

Использование цифрового интерфейса, совместимого с I2C, упрощает интеграцию

Другие ключевые особенности:

  • Промышленный стандарт четырехпозиционный пакет TO39
  • NETD всего 0.1K RMS при частоте обновления 1 Гц
  • Два различных варианта поля зрения; стандартный 55 ° x35 ° и 110 ° x75 ° широкоугольный
  • Малый форм-фактор

Вот некоторые из примеров его применения:

  • Бесконтактное измерение температуры с высокой точностью
  • Приложения для обеспечения безопасности и удобства; системы предотвращения пожаров и т. д.
  • Обнаружение вторжения / движения
  • Обнаружение присутствия / локализация человека
  • Чувствительные элементы для интеллектуальных зданий
  • Микроволновые печи
  • Промышленный контроль температуры движущихся частей
  • Визуальные ИК-термометры

Проверьте один из его приложения проиллюстрированы в видео от Melexis ниже!

Тепловизионные камеры на базе MLX

Grove - тепловизионная камера / ИК-матрица MLX9060 55 градусов (стандартная версия)

Если MLX9060 звучит мило, это тепловизионный модуль от Seeed, созданный на его основе.Он может не только измерять температуру окружающей среды, но и отображать тепловизионные данные.

Обзор оборудования: основные характеристики и характеристики
  • 55 ° x 35 ° FOV (поле зрения)
  • Диапазон измерения температуры: -40 ° C ~ 300 ℃
  • Интерфейс I2C Grove
90–300 ° C C
Элементы Значения
Рабочее напряжение 3–3,6 В
Потребление тока ~ 18 мА
Поле зрения 55 ° x 35 °
Диапазон измерения
Разрешение ± 1.5 ° C
Частота обновления 0,5 Гц - 64 Гц
Интерфейс Интерфейс I2C Grove
Адрес I2C 0x2033 9018 0x2033 9018
Как это работает?

Он работает через соединение MCU с его интерфейсом I2C.

Совместим с Arduino?

Not Uno Compatible: Поскольку MLX

требует сложных вычислений на платформе хоста, обычные платы разработки, такие как Arduino Uno (или эквивалент), не могут быть использованы, поскольку у него недостаточно оперативной памяти или флэш-памяти для обработки вычислений

С каким микроконтроллером он совместим?

Совместимы следующие микроконтроллеры:

* Руководство по сопряжению далее в этом блоге будет с Arch Mix

Не знаете, что такое Arch Mix? Не волнуйтесь, я вас тоже проведу позже!

Нужно что-то с более широким объективом? Проверьте эту версию с углом обзора 110 градусов вместо

Этот модуль имеет те же функции, что и модуль выше, за исключением одного другого преимущества; с более широким полем зрения 110 градусов.

Его более широкий угол обзора позволяет снимать больше в одном кадре, сохраняя при этом малый форм-фактор, диапазон измерения температуры, потребляемую мощность и т. Д.

Основные характеристики:

  • Матрица инфракрасных термодатчиков 32X24 (MLX

    )

  • 110 ° x75 ° FOV (поле зрения)
  • Диапазон измерения температуры: -40 ℃ ~ 300 ℃
  • Интерфейс I2C Grove

* Аналогично другому модулю MLX9060 , он не совместим с платами Arduino


Сопряжение

Grove - тепловизионная камера / ИК-массив MLX

Поскольку оба модуля соединены одинаково, вот как вы можете начать работу с любым из модулей

Необходимые материалы:
Состав материалов:

Arch Mix:

Тонкая и легкая плата для разработки на базе NXP i.Процессор MX RT102 (3020 CoreMark / 1284 DMIPS @ 600 МГц). Он поставляется с предустановленной операционной системой реального времени RT-Thread и встроенным микропитоном.

Его хорошая производительность при обработке сложных данных с камеры с ИК-датчиком делает его хорошо подходящим для сопряжения.

Arch Mix Grove Breakout:

Shield, разработанный для Arch Mix, который позволяет подключать по принципу «plug-n-play» вместо использования перемычек

Сборка оборудования:
  • Шаг 1: Подключите Grove - тепловизионную камеру к одному из двух портов I2C (адрес по умолчанию - порт J9)
  • Шаг 2: Вставьте Arch Mix в Arch Mix Grove Breakout
  • Шаг 3: Подключите Arch Mix к ПК с помощью кабеля micro USB
Конфигурации программного обеспечения:
  • Шаг 1: Установите Python 3.7, если у вас другая версия Python, я рекомендую вам переустановить версию 3.7 для этого проекта.
  • Шаг 2: Откройте «Командную строку» на своем компьютере, вы можете сделать это, выполнив поиск «CMD», чтобы открыть ее из « Меню «Пуск»
  • Шаг 3: После установки python 3.7 введите команду для установки пакета pypi
  pip install seeed_python_ircamera  

Примечание. Убедитесь, что путь к вашей папке python и папке сценариев python (внутри папки python) добавлен в PATH среды вашего компьютера.

  • Шаг 4: После установки пакета проверьте, подключается ли Arch Mix к вашему ПК. Откройте «Диспетчер устройств», чтобы узнать имя порта вашего устройства. (Как COM1, COM2 в системе Windows)
  • Шаг 5: Введите следующую команду, чтобы запустить программу python ИК-тепловизора
  ircamera PortName  

Теперь вы должны увидеть тепловые изображения, подобные показанному ниже!

Сводка

В целом, инфракрасный массив MLX

- это экономичный вариант, который следует предпочесть дорогим дорогостоящим моделям, которые вредны для вашего кошелька!

Рассмотрите вариант модели Grove-Thermal Imaging Camera / IR Array MLX

с углом обзора 55 или 110 градусов для вашего проекта!

Оба продукта теперь доступны для предзаказа и прибудут 6 декабря 2019 г.!

Следите за нами и ставьте лайки:

Продолжить чтение

ГЛАВА 3: ДАТЧИКИ - Аналоговые устройства / Глава 3-Датчики-аналоговые-устройства.pdf / PDF4PRO

1 ГЛАВА 3: ДАТЧИКИ СЕКЦИЯ: ПОЗИЦИОННЫЕ ДАТЧИКИ линейные ПЕРЕМЕННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ (LVDT) зал эффект И МАГНИТНЫЕ ДАТЧИКИ СИСТЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ИЗМЕНЕНИЯ СИСТЕМЫ ВНУТРЕННЕГО СОСТАВА СИСТЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ИЗМЕНЕНИЯ ГИРОСКОП ГИРОСКОП ОПИСАНИЕ Кориолиса акселерометров ДВИЖЕНИЯ В 2 РАЗМЕРЫ ЕМКОСТНЫЙ SENSINGS невосприимчивость к ударам и вибрации ЛИТЕРАТУРА: ТЕМПЕРАТУРА сЕНСОРЫ ВВЕДЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИК ТЕМПЕРАТУРА сЕНСОРЫ ТОКА ВЫХОД ТЕМПЕРАТУРА ДАТЧИКИ ток и напряжение ВЫХОД ТЕМПЕРАТУРА ДАТЧИКИ термопарой Принципы и компенсации холодного спая АВТО -НУЛЕВОЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ТЕРМОПАРНЫХ ДЕТЕКТОРОВ ТЕМПЕРАТУРЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ (RTD) ТЕРМИСТОРЫ ЦИФРОВОЙ ВЫХОД ТЕМПЕРАТУРЫ ДАТЧИКИ ТЕРМОСТАТИЧЕСКИЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ И КОНТРОЛЛЕРЫ УСТАВОК МИКРОПРОЦЕССОР КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ 900 09 Устройства (ПЗС) ССЫЛКИ.

2 МОСТОВЫЕ ЦЕПИ ВВЕДЕНИЕ УСИЛЕНИЕ И ЛИНЕАРИЗАЦИЯ МОСТОВЫХ ВЫХОДОВ 3,75 ПРИВОД ДИСТАНЦИОННЫХ МОСТОВ СИСТЕМА СМЕЩЕНИЯ МИНИМИЗАЦИИ ССЫЛКИ: ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, ПРИНУДА, ДАВЛЕНИЯ И ПОТОКА, ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, ДАТЧИКА НАПРЯЖЕНИЯ 9000, ЛИНЕЙНОЕ ДАВЛЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ ДАТЧИКИ НАПРЯЖЕНИЯ МОСТ ЦЕПИ СОСТОЯНИЯ СИГНАЛА ССЫЛКИ ПОЗИЦИОННЫЕ ДАТЧИКИ ГЛАВА 3: ДАТЧИКИ СЕКЦИЯ: ПОЗИЦИОННЫЕ ДАТЧИКИ линейные и дифференциальные трансформаторы переменный дифференциальный метод измерения линейного расстояния .LVDT находят применение в современных станках, робототехнике, авионике и компьютеризованном производстве.

3 LVDT (см. Рисунок) представляет собой датчик положения с электрическим приводом, выходной сигнал которого пропорционален положению подвижного магнитного сердечника. Сердечник движется линейно внутри трансформатора, состоящего из центральной первичной обмотки и двух внешних вторичных обмоток, намотанных цилиндрической формы. Первичная обмотка возбуждается источником переменного напряжения (обычно несколько кГц), индуцируя вторичные напряжения, которые меняются в зависимости от положения магнитопровода внутри узла.Сердечник обычно имеет резьбу, чтобы облегчить прикрепление к неферромагнитному стержню, который, в свою очередь, прикреплен к объекту, движение или смещение которого измеряется. Рисунок: Линейный Переменный дифференциальный трансформатор (LVDT) Вторичные обмотки намотаны в противофазе друг с другом, и когда сердечник отцентрирован, напряжения в двух вторичных обмотках противостоят друг другу, и сеть ~ ACSOURCEVOUT = VA VB + _VOUTPOSITION + _VOUTPOSITION + "THREADEDCORESCHAEVITZE100 ~ ACSOURCEVOUT = VA VB + _VOUTPOSITION + _VOUTPOSITION +" THREADEDCORESCHAEVITZE100 BASIC linear DESIGN выходное напряжение равно нулю.

4 Когда сердечник смещается от центра, напряжение во вторичной обмотке, к которой смещается сердечник, увеличивается, а противоположное напряжение уменьшается. В результате получается дифференциальное выходное напряжение, которое изменяется линейно в зависимости от положения сердечника. Линейность превосходна во всем расчетном диапазоне движения, как правило, или лучше. LVDT предлагает хорошую точность, линейность, чувствительность, бесконечное разрешение, а также работу без трения и надежность. Для различных LVDT доступны самые разные диапазоны измерения, обычно от 100 м до 25 см.Типичные значения напряжения возбуждения находятся в диапазоне от 1 В до 24 ВСКЗ с частотами от 50 Гц до 20 кГц. Обратите внимание, что истинного нуля не происходит, когда сердечник находится в центральном положении из-за несоответствия между двумя вторичными обмотками и индуктивностью рассеяния. Кроме того, простое измерение выходного напряжения VOUT не покажет, с какой стороны от нулевого положения находится сердечник.

5 Рисунок: Улучшенная обработка выходного сигнала LVDT Схема преобразования сигнала, которая устраняет эти трудности, показана на рисунке, где вычтены абсолютные значения двух выходных напряжений.Используя этот метод, можно измерить как положительные, так и отрицательные отклонения относительно центрального положения. В то время как диодно-конденсаторный выпрямитель можно использовать в качестве схемы абсолютного значения, прецизионный выпрямитель, показанный на рисунке, является более точным и линейный . Входной сигнал подается на преобразователь V / I, который, в свою очередь, управляет умножителем Analog . Знак дифференциального входа - ~ ACSOURCE + ABSOLUTEVALUEABSOLUTEVALUEFILT ERFILTER + _VOUT_POSITION + _VOUT + _LVDT ~ ACSO URCE + ABSOLUTEVALUEABSOLUTEVALUEFILTERFIL TER + _VOUT_POSITION + _VOUT_POSITION_9, выход I, обнаруженный выходом IOUT_VOUT_POSITION + _VOUT_POSITION9 + _VOUT + _ умножитель Analog .Конечный результат - точная копия абсолютного значения ввода.

6 Эти схемы хорошо понятны разработчикам микросхем, и их легко реализовать в современных биполярных процессах. Рисунок: Прецизионная схема абсолютного значения (полноволновой выпрямитель) Стандартный преобразователь сигнала LVDT AD598, показанный на рисунке (упрощенная форма), выполняет всю необходимую обработку сигнала LVDT. Встроенный генератор частоты возбуждения может быть установлен в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц с помощью одного внешнего конденсатора.Две схемы абсолютного значения, за которыми следуют два фильтра, используются для определения амплитуды входов каналов A и B. Аналоговые схемы затем используются для генерации логометрической функции [A B] / [A + B]. Обратите внимание, что эта функция не зависит от амплитуды напряжения возбуждения первичной обмотки, предполагая, что сумма амплитуд выходного напряжения LVDT остается постоянной во всем рабочем диапазоне. Обычно это имеет место для большинства LVDT, но пользователь всегда должен уточнять у производителя, если это не указано в спецификации LVDT.

7 Обратите внимание, что этот подход требует использования 5-проводного LVDT. Один внешний резистор устанавливает напряжение возбуждения AD598 от примерно 1 до 24 VRMS. Мощность привода 30 МАРМ. AD598 может управлять LVDT на конце кабеля длиной 300 футов, поскольку на схему не влияют фазовые сдвиги или абсолютные величины сигнала. Диапазон выходного сигнала положения VOUT составляет 11 В для нагрузки 6 мА, и он может проложить до 1000 футов кабеля. Входы VA и VB могут составлять всего 100 мВ RMS.Формирователь сигнала LVDT AD698 (см. Рисунок) имеет те же характеристики, что и AD598, но обрабатывает сигналы немного иначе и использует синхронную демодуляцию. Каждый сигнальный процессор A и B состоит из функции абсолютного значения и фильтра. Затем выход A делится на выход B, чтобы получить конечный выходной сигнал, который является логометрическим и не зависит от амплитуды напряжения возбуждения. Обратите внимание, что сумма вторичных напряжений LVDT не обязательно должна оставаться постоянной в AD698.

8 V / I ++ __ 1 COMPARATORgm STAGEMULTIPLIERINPUTOUTPUTV / I ++ __ 1 COMPARATORgm STAGEMULTIPLIERINPUTOUTPUT BASIC linear DESIGN Рисунок: AD598 LVDT Signal Conditioner (Simplified) LVDTEXAFREAD ~ + _FILTER_FILA_FILA_F_A_VA_VA_VA_F_A_VA_V + _FILTERAMPVBVOUTAD698 EXCITATION4-WIRE LVDTOSCILLATORVAREFERENCEA, B = АБСОЛЮТНОЕ ЗНАЧЕНИЕ + ФИЛЬТР Рисунок: преобразователь сигнала LVDT AD698 (упрощенный) AD698 также можно использовать с полумостом (аналогично автотрансформатору) Рисунок LVDT, как показано на рисунке все вторичное напряжение прикладывается к процессору B, в то время как напряжение центрального отвода прикладывается к процессору A.Полумост LVDT не создает нулевого напряжения, а соотношение A / B представляет собой диапазон перемещения сердечника. AMP \ + _А BA + BABSVALUEFILTERABSVALUEFILTERFILTERAMPVA VBVOUTAD598 EXCITATION5-проводная LVDTOSCILLATORAMP \ + _ В + В В + BABSVALUEFILTERABSVALUEFILTERFILTERAMPVA VBVOUTAD598 EXCITATION5-проводная LVDTOSCILLATORSENSORS ПОЗИЦИОННАЯ СЕНСОРЫ ABAMP \ + _FILTERAMPVOUTAD698 EXCITATIONHALF БРИДЖ LVDTOSCILLATORABREFERENCEA, B = абсолютное значение + FILTERABAMP \ + _ + _ FILTERAMPVOUTAD698 EXCITATIONHALF BRIDGE LVDTOSCILLATORABREFERENCEA, B = АБСОЛЮТНОЕ ЗНАЧЕНИЕ + ФИЛЬТР Рисунок: полумостовая конфигурация LVDT Следует отметить, что концепция LVDT может быть реализована в поворотной форме, и в этом случае устройство называется поворотным регулируемым дифференциальным трансформатором (RVDT).

9 Вал эквивалентен сердечнику в LVDT, а обмотки трансформатора намотаны на неподвижную часть сборки. Однако RVDT составляет линейных в относительно узком диапазоне вращения и не может измерять полный оборот на 360 градусов. Несмотря на то, что они способны к непрерывному вращению, типичные RVDT - это линейных в диапазоне примерно 40 относительно нулевого положения (0). Типичная чувствительность составляет от 2 до 3 мВ на вольт на градус вращения, при входном напряжении в диапазоне 3 VRMS на частотах от 400 Гц до 20 кГц.Положение 0 отмечено на валу и корпусе. BASIC linear DESIGN hall effect Magnetic SENSORS Если ток течет в проводнике (или полупроводнике) и присутствует магнитное поле, перпендикулярное потоку тока, то комбинация тока и магнитного поля будет генерировать напряжение, перпендикулярное обоим (см. рисунок). Это явление называется эффектом Холла , было обнаружено Э.

10 Х. зал в 1879 году. Напряжение, VH, известно как зал Напряжение. VH является функцией плотности тока, магнитного поля, плотности заряда и подвижности носителей в проводнике. Рисунок: Hall effect sensor hall effect можно использовать для измерения магнитных полей (и, следовательно, для бесконтактного измерения тока), но его наиболее частым применением является движение ДАТЧИКИ , где фиксируется Датчик Холла и небольшой магнит, прикрепленный к движущейся части, могут заменить кулачок и контакты, значительно повысив надежность.(Кулачки изнашиваются, а контакты образуют дугу или загрязняются, но магниты и ДАТЧИКИ Холла являются бесконтактными и не делают ни того, ни другого.) Поскольку VH пропорционален магнитному полю, а не скорости изменения магнитного поля, как индуктивный датчик , холл эффект обеспечивает более надежный низкоскоростной датчик , чем индуктивный датчик. Хотя для ДАТЧИКИ можно использовать несколько материалов, кремний имеет то преимущество, что схемы формирования сигнала могут быть интегрированы в тот же чип, что и датчик .

Магниточувствительные электронные скины с направленным восприятием для дополненной реальности

ВВЕДЕНИЕ

Современные системы виртуальной или дополненной реальности полагаются на оптическое обнаружение движущихся частей тела, позволяющее манипулировать виртуальными объектами. Обычно это достигается с помощью массивов камер (например, встроенных в носимые устройства), акселерометров и компасов в сочетании с обработкой изображений «на лету». Однако разрешающая способность этих подходов недостаточна для восстановления тонких движений, таких как движения пальцев, перемещаемых по отношению к ладони, потому что бортовая подача энергии носимых гаджетов обычно слишком ограничена.Методы, в которых используются массивы ультразвуковых генераторов, одинаково энергоэффективны для носимых устройств. Чтобы выйти за рамки громоздких, тяжелых и часто сдерживающих наборов очков и перчаток виртуальной реальности, которые позволяют взаимодействовать с виртуальным миром, необходимо реализовать новые, похожие на кожу человеко-машинные интерфейсы (Таблица 1A) ( 1 - 3 ).

Мы предполагаем, что легкий вес, высокая прилегаемость и даже механическая незаметность ( 4 - 7 ) являются ключевыми характеристиками для носимых ( 8 - 14 ) и накладываемых на кожу ( 15 - 19 ) ) электроника будущих персональных устройств, которые будут формировать интерфейс между нашим физическим миром и дополненной реальностью.Незаметные электронные скины (электронные скины), способные к бесконтактному взаимодействию, не только открывают захватывающие возможности для бизнеса или игровой индустрии, но также полезны для приложений безопасности. Здесь соматические манипуляции с объектами, например, поворот регуляторов, расположенных в ограниченном пространстве, нежелательны или даже запрещены.

Для реализации бесконтактного манипулирования виртуальными объектами требуется, по крайней мере, две основные функции, объединенные в одном устройстве, а именно: определение приближения, имитирующее функцию «прикосновения», и определение пространственного направления в качестве аналога функции «поворота».Первая особенность достигается с помощью датчиков магнитного поля, которые по сути являются датчиками приближения. Мы представили эту концепцию для носимой и накладываемой на кожу электроники ( 7 , 20 , 21 ). Однако эти ранние демонстрации не могут определить направления в космосе.

Здесь мы представляем первую механически незаметную электронную кожу, оснащенную магнитной функцией, которая способна отслеживать движения тела. В отличие от традиционных концепций, основанных на оптике, наш подход не требует прямой видимости между (виртуальным) объектом и датчиками.Наша платформа, основанная на взаимодействии с магнитными полями, предоставляет дополнительные информационные каналы, которые еще недостаточно изучены. Наши устройства работают на малой мощности в сочетании с постоянными магнитами, которые не требуют энергии для работы. Приложения варьируются от навигации, отслеживания движений в робототехнике, регенеративной медицине, спорте и играх до взаимодействия в дополненной реальности (рис. 1A). Электронный скин отслеживает движение тела, например, руки, когда она вращается относительно направления внешнего магнитного поля (рис.1, Б и В). Угловое положение руки оцифровано и может быть легко отображено или даже использовано для бесконтактного взаимодействия с объектами в виртуальной или дополненной реальности. Мы демонстрируем концепцию в системах дополненной реальности с функциями виртуального поворота ручки, а также работу виртуальных панелей набора номера. Для реализации направленного восприятия в ультратонких форм-факторах требуется изготовление двумерного (2D) датчика магнитного поля на специальной термостойкой фольге на основе полиимида толщиной 1,7 мкм, позволяющей различать x и y в плоскости. компоненты магнитного поля.Чувствительность 2D достигается за счет разработки датчика, состоящего из двух мостов Уитстона, вмещающих в общей сложности восемь чувствительных элементов, каждый из которых имеет четко определенную ось магнитной анизотропии. Это характерно для спиновых клапанов ( 22 ) - магнитных переключателей, работающих на гигантском магниторезистивном (ГМС) эффекте. Платформа для производства синергетически сочетает в себе технологии тонкопленочной и трансферной печати.

Рис. 1 Бесконтактное манипулирование объектами на основе взаимодействия с магнитными полями.

( A ) Концепция бесконтактного манипулирования объектом на экране (носимом или виртуальном) с помощью движения руки. ( B и C ) Датчик магнитного поля на коже прикладывается к ладони. Его угловое положение относительно направления внешнего магнитного поля контролируется и используется для восстановления пространственного положения руки. Эта информация может использоваться для отображения положения руки в сцене виртуальной реальности и / или для обеспечения взаимодействия с объектами в виртуальной или дополненной реальности.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

2D сенсоры магнитного поля на ультратонкой фольге: два мостика Уитстона спиновых клапанов

Датчик спинового клапана состоит из гетероструктуры [Py / CoFe] / Cu / [CoFe / Py] / IrMn, в которой IrMn действует как антиферромагнетик закрепляет намагниченность соседнего с ним эталонного бислоя [CoFe / Py] из-за обменного смещения (EB) ( 23 ). Свободный слой [Py / CoFe], разделенный прокладкой из меди, действует как сенсорный слой. Эти структуры интегрированы в мосты Уитстона с ортогональными осями чувствительности, что позволяет реализовать полностью гибкие двухмерные датчики магнитного поля.Основные этапы обработки показаны на рис. 2A (полный процесс изготовления показан на рис. S1): Набор магнитных слоев наносится на литографически определенные области на полимерной фольге. Мы разработали термостойкую фольгу на основе полиимида, чтобы удовлетворить потребность в температурной обработке сенсора во время обработки. Эта фольга толщиной всего 1,7 мкм обеспечивает механическую незаметность и максимально возможную совместимость устройств, что необходимо для прикосновения к коже. Несмотря на свою тонкость, фольга выдерживает длительный отжиг при 300 ° C даже при постоянном напряжении и позволяет пайку с контактными площадками, литографически обозначенными на фольге (Таблица 1).Фольгу ламинируют на предметное стекло, покрытое жертвенным слоем для обработки. Мы подготавливаем расширенный набор спиновых клапанов за один цикл осаждения (17 × 6 сенсорных устройств; всего: 102 спиновых клапана), чтобы облегчить изготовление и обеспечить однородность устройства. Все спиновые клапаны в массиве имеют одинаковое направление EB и демонстрируют эффект GMR с величиной около 4% (рис. 3A).

Таблица 1 Сравнение коммерческих полимеров с новыми ультратонкими полиимидными пленками.

В таблице приведены наиболее важные параметры, включенные в наше исследование, такие как толщина ( t ), температура стеклования ( T г ), температура плавления ( T м ), температура разрушения ( T br ) и площадь поперечного сечения ( A ).

Рис. 2 Изготовление и характеристика соответствия 2D-датчика магнитного поля на ультратонкой полиимидной фольге.

( A ) Краткое схематическое изображение основных этапов изготовления 2D-датчика магнитного поля на ультратонкой полиимидной фольге. СЭМ-изображение поперечного сечения образца показывает полный набор слоев, состоящий из новой полиимидной фольги, покрытой прочно прикрепленным чувствительным слоем толщиной 27 нм, который соответствует морфологии поверхности (A, VIII). Общая толщина полимера около 3.5 мкм, включая две склеенные фольги толщиной 1,7 мкм. Получаемый полимерный слой идеально однороден, и плоскость склеивания не может быть разделена. ( B ) Оптическое микроскопическое изображение двухмерного датчика, содержащего два мостика Уитстона, вмещающих в общей сложности восемь спиновых клапанов, правильно расположенных относительно их направления EB. Отдельный элемент спинового клапана может податливым образом покрывать волос (диаметр 50 мкм) или ракельное лезвие (диаметр 10 мкм), как показано в ( C ) и ( D ), соответственно.( E и F ) Фотографии всего 2D-датчика удобно размещены на коже.

Рис. 3 Механические характеристики спиновых клапанов и реконструкция угла.

( A ) Характеристики GMR отдельного датчика спинового клапана. Магнитное поле приложено вдоль направления EB. Отклик датчика (свойства чувствительного слоя, оранжевая заштрихованная область) не изменяется, когда датчик изгибается до радиуса кривизны 1 мм. Набор датчиков спинового клапана, изготовленных на термостойкой ультратонкой фольге на основе полиимида, показан на вставке в (A).Направление EB устанавливается одинаковым для всех датчиков в массиве. ( B ) Отдельные датчики спиновых клапанов расположены относительно их направления EB в двух мостах Уитстона, каждый из которых содержит четыре датчика спиновых клапанов, что позволяет реализовать двухмерный датчик магнитного поля. Отклик внутреннего / внешнего моста Уитстона (обозначен белым / красным) пропорционален косинусу / синусу угла θ между осью намагничивания моста и ориентацией внешнего магнитного поля, H .( C ) Восстановление угла магнитного поля. Измерение проводится с помощью датчика магнитного поля 2D, перенесенного на жесткую плоскую опору (после снятия). ( D ) Геометрия эксперимента: сигнал мостов Уитстона зависит от ориентации постоянного магнита. ( E ) Характеристики датчика 2D. Выходные сигналы напряжения внутреннего ( В cos ) и внешнего ( В sin ) мостов Уитстона 2D датчика.Период сигналов точно соответствует скорости вращения, установленной программным обеспечением (1,6 об / с). Между сигналами внутреннего и внешнего моста существует фазовый сдвиг 90 °, что позволяет восстановить угол магнитного поля ( F ).

После определения характеристик образца датчики на фольге отделяются от жесткой опоры и по отдельности размещаются таким образом, чтобы их оси EB были выровнены в соответствии с положением внутри моста Уитстона (рис.3Б). После этого спиновые клапаны контактируют с нижележащими контактами. Наконец, слой инкапсуляции из полидиметилсилоксана (ПДМС) толщиной 5 мкм покрывается центрифугированием сверху и служит основной инкапсуляцией и мягким контактом с кожей. Сканирующая электронная микроскопия (SEM) исследования поперечного сечения образца [полученного с использованием травления сфокусированным ионным пучком (FIB) через набор слоев] показывает, что металлический слой прочно прикреплен к полимеру и соответствует морфологии поверхности (рис. 2A, VIII). При исследовании в разных местах образца трещин в спинном клапане или отслоений не наблюдалось.Следует отметить, что приклеивание сенсорных чипов на фольге толщиной 1,7 мкм к расширенной поддерживающей фольге толщиной 1,7 мкм приводит к образованию идеально однородного полимерного слоя с общей толщиной около 3,5 мкм в месте расположения сенсора. На СЭМ-изображении не видно границы между двумя пленками, что крайне важно для обеспечения механической целостности полностью гибкого устройства. Устройство погружают в воду примерно на 10 мин, чтобы получить автономные 2D-датчики (рис. 2B).

Механическая стабильность 2D-датчиков при изгибе проверяется путем их размещения на адаптерах с заранее определенным радиусом кривизны.Изгиб вниз до кривизны 1 мм не изменяет отклик чувствительного слоя и общие характеристики GMR датчика (рис. 3A и рис. S2). Их рабочий диапазон в качестве датчиков угла соответствует плато между 20 и 120 Э, где спиновые клапаны демонстрируют почти ровный отклик (без изменения сопротивления) в зависимости от магнитного поля. Это условие делает наши устройства идеальными для измерения угла, потому что единственным параметром, определяющим сопротивление в этом диапазоне магнитного поля, является угол падающего поля.Наши сенсоры точно соответствуют волосам (диаметр около 50 мкм; рис. 2С и рис. S3) и ракельному ножу (диаметр около 10 мкм; рис. 2D), демонстрируя изгиб с кривизной менее 1 мм. Ультратонкая конструкция датчика повторяет поверхность ракельного ножа даже на его вершине. Даже эти экстремальные испытания на изгиб не ухудшают характеристики GMR наших датчиков, и никаких признаков деградации металлических пленок, например трещин или расслоения стопки слоев, не наблюдается. Эти замечательные механические характеристики позволяют легко применять датчик в качестве электроники на коже с магнитными функциями (рис.2, E и F). Отклик GMR датчика спинового клапана на среднем суставе пальца показан в видеоролике S1. В отсутствие внешнего магнитного поля повторное движение пальца не влияет на реакцию датчика. Изменение сигнала наблюдается только тогда, когда функциональный элемент подвергается воздействию магнитного поля, то есть постоянного магнита.

Датчик 2D использует вложенную конфигурацию для соединения двух мостов Уитстона ( 24 , 25 ). Каждая из перемычек включает в себя четыре датчика спинового клапана, которые смещены в противоположные стороны относительно своих соседних соседей (рис.3Б). Такое размещение сенсорных элементов спинового клапана позволяет нам получить биполярный выходной сигнал, при котором полная амплитуда сигнала соответствует амплитуде одиночного элемента. Кроме того, из-за конфигурации Уитстона температурная зависимость одного гибкого датчика отменяется, и их собственное смещение выходного сигнала удаляется ( 26 , 27 ). Внутренний мост выдает напряжение В cos , пропорциональное косинусу угла θ между осью намагничивания моста и ориентацией внешнего магнитного поля (вставка на рис.3Б). Аналогичным образом внешний мост выдает напряжение В sin , пропорциональное синусу θ. С этими двумя выходными сигналами угол θ легко определяется через θ = arctan ( V sin / V cos ). Таким образом, наши датчики восстанавливают угол внешнего магнитного поля, в данном случае тот, который задается постоянным магнитом (восстановленный угол нанесен на график в зависимости от измеренного угла, показанного на рис. 3C).

Мы выполняем реконструкцию угла магнитного поля в реальном времени, отслеживая реакцию датчика на магнитное поле непрерывно вращающегося магнита (рис.S4 и фильм S2). При вращении магнита с постоянной скоростью 1,6 об / с получается синусоидальный отклик от каждого из мостов (рис. 3E), а угол магнитного поля может быть восстановлен в реальном времени (рис. 3F). Мы обнаруживаем четкий фазовый сдвиг на 90 ° между выводами мостов (рис. 3E). Каждый из полученных сигналов соответствует синусоидальной функции со стандартной ошибкой не более 4 × 10 -4 .

Помимо воздействия на датчик однородного поля постоянного магнита, вращающегося с постоянной скоростью, мы проверяем работу наших устройств с нерегулярными внешними магнитными полями, которые обычно возникают в реалистичных настройках носимого гаджета.Здесь мы отслеживаем реакцию датчика при воздействии поля постоянного магнита, перемещаемого непосредственно вручную. Датчик обеспечивает однозначную реконструкцию угла независимо от угла наклона постоянного магнита или изменений расстояния между источником магнитного поля и датчиком (фильм S3).

Чрезвычайная гибкость наших магниточувствительных пленок облегчает интеграцию с мягкими и податливыми материалами, такими как эластомеры и ткани для носимой электроники ( 28 - 31 ).Таким образом, типичное соматическое взаимодействие с носимыми устройствами ( 32 ) может быть легко расширено до полностью бесконтактного взаимодействия.

Приложения виртуальной клавиатуры

Мы разработали демонстратор, в котором датчик закреплен на эластичном браслете, чтобы создать устройство, способное преобразовывать локальные магнитные поля в дискретные значения. Постоянный магнит, обеспечивающий магнитный ввод, прикрепляется к указательному пальцу добровольца, который затем помещает свой палец над определенными угловыми положениями датчика.Локальное плоское магнитное поле изменяется в этих местах, и датчик преобразует положения магнита в заранее заданные символы, тем самым превращая браслет в виртуальную клавиатуру, обращение к которой осуществляется бесконтактным способом. Мы кодируем символы «+», «9», «4» и «1» в угловые сегменты около 270 °, 180 °, 90 ° и 0 ° соответственно (рис. 4A). Подойдя к браслету пальцем под заданным углом, можно набрать заранее заданную последовательность символов, например, начальную часть телефонного номера + 4914… (рис.4B и фильм S4).

Рис. 4 Виртуальная клавиатура с бесконтактным адресом.

( A ) Символы «+», «9», «4» и «1» кодируются в угловых сегментах около 270 °, 180 °, 90 ° и 0 ° соответственно. ( B ) Фотография, на которой показан двухмерный датчик, установленный на эластичном браслете, напоминающем виртуальную клавиатуру. Закодированные символы отображаются, когда соответствующий угловой сегмент датчика подвергается воздействию магнитного поля небольшого постоянного магнита на кончике пальца (фильм S3).

Интерактивное затемнение света бесконтактным управлением

Накладные датчики направления позволяют контролировать физическое свойство объекта в виртуальной реальности, полагаясь исключительно на взаимодействие с магнитными полями. Мы разрабатываем демонстратор на основе источника магнитного поля, сделанного из пластиковой кольцевой опоры с постоянным магнитом посередине. Один из наших угловых датчиков прикреплен к ладони и подключен к компьютеру для визуализации. Программа кодирует полученные углы в семи областях люминесценции.Каждая из областей соответствует определенной интенсивности света, переходящей в управление виртуальным источником света на экране. Визуальное представление также включает виртуальный циферблат, соответствующий текущему положению руки на физическом магнитном циферблате. Здесь углы от 0 ° до 180 ° закодированы для имитации типичного движения руки при работе с настоящим циферблатом. Это позволяет нам реализовать применение виртуальной лампочки для затемнения света, управляемой исключительно при вращении руки добровольца над магнитным источником (рис.5 и фильм S5).

Рис. 5 Регулирование яркости виртуальной лампочки.

( A ) Накладываемый на кожу 2D-датчик в качестве электроники на коже с направленным восприятием. ( B и C ) Моментальные снимки видеороликов, демонстрирующие бесконтактное манипулирование виртуальным объектом с помощью нашего двумерного датчика магнитного поля на коже. Стрелка повернута относительно направления силовых линий постоянного магнита. Это движение руки отслеживается, и угловое положение преобразуется в настройку виртуального циферблата, который, в свою очередь, регулирует интенсивность света виртуальной лампочки (фильм S4).

Благодаря инкапсуляции PDMS гибкие устройства демонстрируют стабильный отклик даже при погружении на несколько минут в деионизированную воду и солевой раствор 40 мМ хлорида, похожий на пот (рис. S5 и видеоролик S6). В настоящее время ведутся долгосрочные исследования стабильности. Эти первые результаты вселяют в нас уверенность в том, что наша сенсорная платформа является жизнеспособным решением для носимых интерфейсов на основе магнитного поля.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Изготовление гибких датчиков угла

Набор магнитных слоев был нанесен на литографически определенные области на 1.Полимерная фольга толщиной 7 мкм. Фольгу ламинировали на предметное стекло, покрытое жертвенным слоем (фиг. 2A, I и II), для обработки. После определения характеристик образца на образец, покрытый фоторезистом, была наложена лента для нарезки кубиков, чтобы способствовать процессу переноса (рис. 2A, III). Окончательный пакет был оставлен в диэтилентриаминпентауксусной кислоте (DETPA) до тех пор, пока жертвенный слой не растворился и оставшаяся часть пакета не была освобождена от стекла (фиг. 2A, IV). Отдельностоящая лента с датчиками была разрезана ножом на отдельные стружки (рис.2A, V), которые затем были перенесены на узорчатые контакты (рис. 2A, VI). Перенос чипов спинового клапана на контакты осуществлялся путем капельного литья жидкой полиаминовой кислоты на каждое из заранее определенных участков для датчиков (рис. 2A, VII). Затем датчики были размещены на каплях, и их оси EB были выровнены в соответствии с положением внутри моста Уитстона (рис. 3B). После этого контакты и сенсор обжигали для испарения растворителя из жидкого полимера. Затем капли связующего полимера отжигали при температуре выше 200 ° C, чтобы инициировать процесс имидизации, приводящий к затвердеванию полимера.После этого устройство поместили в ацетон, чтобы удалить фоторезист и отслоить ленту для нарезки кубиков, в результате чего получился полностью связанный датчик. После соединения спиновые клапаны контактировали с нижележащими контактами. В дальнейшем области вывода контактных площадок были заклеены лентой для резки кубиками. Слой инкапсуляции PDMS толщиной 5 мкм был нанесен сверху центрифугированием и служил мягким контактом с кожей. СЭМ-исследование поперечного сечения образца (полученного с использованием травления ФИП через набор слоев) показывает, что металлический слой прочно прикреплен к полимеру и соответствует морфологии поверхности (рис.2А, VIII). Отметим, что для определения характеристик методом ФИП / СЭМ образцы были покрыты слоем Cr толщиной 5 нм, чтобы избежать заряда. При исследовании в разных местах образца трещин в спинном клапане или отслоений не наблюдалось. Следует отметить, что приклеивание сенсорных чипов на фольге толщиной 1,7 мкм к расширенной поддерживающей фольге толщиной 1,7 мкм приводит к образованию идеально однородного полимерного слоя с общей толщиной около 3,5 мкм в месте расположения сенсора. Не было границы между двумя фольгами, видимыми на изображении SEM, что было критически важно для обеспечения механической целостности полностью гибкого устройства.Устройство было погружено в воду примерно на 10 минут для получения автономных 2D-датчиков (рис. 2В), после чего сняли фольгу с жесткой стеклянной опоры (рис. 2А, IX).

Синтез и получение полиимидной фольги

Фоточувствительный полиимид синтезировали следующим образом ( 33 , 34 ): диангидрид 3,3 ', 4,4'-бифенилтетракарбоновой кислоты реагировал с 4,4'-диаминодифенилметаном в диметилацетамиде. (DMAc), модифицированный диметиламиноэтилметакрилатом и фотосенсибилизированный с использованием 2 мас.% 2-бензил-2- (диметиламино) -4-морфолинобутирофенона (Sigma-Aldrich).Синтез полимера проводили растворением 9,93 г 3,3'-диаминодифенилсульфона в 20 мл DMAc с последующим добавлением 12,8 г диангидрида 3,3 ', 4,4'-бифенилтетракарбоновой кислоты. После перемешивания в течение 12 часов при 70 ° C был получен раствор полиаминовой кислоты в DMAc. Раствор модифицировали реакцией с 12,5 г диметиламиноэтилметакрилата. Конечный раствор полиаминовой кислоты наносили центрифугированием на предметные стекла 22 мм × 22 мм (VWR International) при 3000 об / мин в течение 40 с с предыдущей стадией ускорения от 5 с до 500 об / мин.Стекла с полимерным покрытием затем нагревали при 200 ° C в течение 10 мин под N 2 для имидизации и, следовательно, образования стабильной полиимидной пленки. Конечная толщина пленки в этих условиях составила 1,7 мкм.

Обработка электрических контактов

После приготовления полиимидной пленки была проведена традиционная лазерная фотолитография (фоторезист AR-P 3510; 3500 об / мин, 35 с) для создания рисунка контактов [Ta (5 нм) / Au (100 нм)] поверх фольги. Контактное напыление проводили с использованием магнетронного распыления при комнатной температуре (базовое давление: 5 × 10 −7 мбар; давление распыления Ar: 1 × 10 −3 мбар; скорость осаждения: 0.41 Å с −1 для Ta и 1,5 Å с −1 для Au).

Разработка сенсорных чипов

Те же стекла размером 22 мм × 22 мм, которые использовались ранее, были оставлены в водном 2% растворе детергента Alconox на 2 часа, чтобы сделать поверхность стекла гидрофильной. После этого полиакриловую кислоту (Polysciences Inc.) наносили центрифугированием на стекла при 3000 об / мин в течение 30 с, сушили при 60 ° C в течение 5 минут, а затем сшивали путем быстрого погружения в 2 М раствор CaCl 2 . Поверх этого слоя полиаминовую кислоту наносили центрифугированием и имидизировали, как описано выше, во время изготовления фольги.Поверх полученной фольги на втором этапе литографии были сформированы структуры датчиков меандра и многослойный набор спиновых клапанов из [Ta (5 нм) / Py (4 нм) / CoFe (1 нм) / Cu (2,4 нм) / CoFe. (1 нм) / Py (4 нм) / IrMn (8 нм) / Ta (2 нм)] наносили напылением магнетроном при комнатной температуре (базовое давление: 3 × 10 -7 мбар; давление распыления Ar: 7,5 × 10 −3 мбар; скорость осаждения: от 1 до 2 Å с −1 в зависимости от материала) ( 35 ). На держателе образца были установлены два постоянных магнита для определения направления ЭП датчиков.Полученные в результате решетки спиновых клапанов покрывали фоторезистом AR-P 3510 методом центрифугирования (3000 об / мин в течение 35 с с последующей 5-минутной сушкой при 50 ° C). Затем на стопку ламинировали стандартную синюю ленту для нарезания кубиков, чтобы помочь в качестве поддержки для обеспечения дальнейших этапов процесса переноса. Последний пакет оставляли в DETPA по крайней мере на 24 часа, пока полиакриловая кислота не растворилась полностью и оставшаяся часть пакета не была освобождена от стекла. Отдельностоящая лента, содержащая датчики, была разрезана лезвием на чипы датчиков с одним вращающимся клапаном, которые затем были перенесены на контакты с ранее нанесенным рисунком.Индивидуальные сенсорные элементы GMR были охарактеризованы при комнатной температуре путем размещения сенсора между полюсными наконечниками электромагнита. Магнитное поле прикладывалось в плоскости датчика вдоль направления EB, и изменение электрического сопротивления измерялось как функция приложенного магнитного поля. Коэффициент GMR был определен как зависящее от магнитного поля изменение сопротивления образца, R ( H ext ), нормированное на значение сопротивления магнитонасыщенного образца, R sat : GMR ( H внешн. ) = [ R ( H ext ) - R пол. ] / R пол.

Перенос сенсора на контакты

Перенос чипов спинового клапана на контакты осуществлялся путем заливки жидкой полиаминовой кислоты в каждое из заранее определенных мест для сенсоров. Затем датчики были аккуратно размещены на каплях и выровнены в соответствии с их соответствующей намагниченностью и положением в конструкции моста Уитстона. После этого контакты + сенсор помещали между двумя плоскими стеклами и прижимали грузом 500 г в течение 5 мин при 50 ° C для испарения растворителя из жидкого полимера.После этого предварительного нагрева образцы подвергали дальнейшему прессованию таким же образом, но при 140 ° C в течение 10 минут для имидизации капель связующего полимера. Полученный сенсор оставляли охлаждаться, а затем помещали в ацетон на 2 мин, чтобы удалить фоторезист и отслоить ленту для нарезки кубиками, оставив полностью связанный сенсор.

Контакт сенсора и инкапсуляция

После соединения спиновые клапаны контактировали с серебряной пастой G3303B (Plano GmbH) с нижележащими контактами. Выходные области контактов были впоследствии покрыты нарезной лентой, и сверху был нанесен инкапсулирующий слой PDMS толщиной 5 мкм (6000 об / мин, 5 мин).Наконец, готовый датчик оставляли сушиться на 24 часа при комнатной температуре для отверждения PDMS и завершения процесса обработки.

Механические характеристики датчиков

Для анализа устойчивости устройств при изгибе и адгезионных свойств металлических пленок к полимерной подложке мы выполнили несколько разрезов с использованием FIB в разных местах над образцом. Признаков отслоения металлического слоя от полимера не обнаружено. Кроме того, мы исследовали механическую целостность наших устройств при изгибе на радиус менее 100 мкм.Чтобы добиться этих малых радиусов изгиба, мы ламинировали наши гибкие устройства на предварительно растянутый эластомер с очень высокой связью (VHB), вызывая образование складок на датчике при релаксации деформации эластомера ( 4 ). Таким образом мы достигли радиуса изгиба менее 10 мкм. Морщинистые структуры изучали с помощью SEM после вырезания образцов FIB. Даже при изгибе до радиуса около 30 мкм пленка оставалась неповрежденной (рис. S6). Если радиус кривизны достигает менее 10 мкм, мы можем иногда идентифицировать трещины в пленке (рис.S7).

Благодаря использованию ультратонкой (1,7 мкм) подложки, напряжение в металлической пленке спинового клапана было значительно уменьшено. Это прямо следует из аналитических механических соображений для электроники сгибаемой пленки на фольге ( 36 ). Здесь деформация ε top в жесткой пленке (модуль Юнга E f ; толщина t f ) на более мягкой подложке (модуль Юнга E s ; толщина t s ) был вычислен при гибке до радиуса R с η = t f / t s и χ = E f / E s 905.Для полиимидной фольги в данной работе соответствующие параметры составили E s = 3 ГПа и t s = 3400 нм (два связанных полиимидных слоя с толщиной каждого слоя 1700 нм). Кроме того, мы вычислили модули упругости слоя спинового клапана (общая толщина: t f = 27,4 нм) по его составу материала и составили 167 ГПа (толщина 7 нм Ta: E Ta = 186 ГПа, толщина 8 нм Py: E Py = 120 ГПа, толщина 2 нм CoFe: E Co = 209 ГПа, 2.Cu толщиной 4 нм: E Cu = 130 ГПа; IrMn толщиной 8 нм: E Mn = 209 ГПа).

Используя модель ( 36 ) и учитывая, что пленка выдерживает изгиб до радиусов не менее 30 мкм, мы оценили деформацию в слое как максимум 4%. Эта приблизительная оценка уже была близка к деформации разрушения даже для Cu. Другие механизмы релаксации, например уменьшение площади пленки из-за образования рисунка и шероховатости краев, были рассмотрены для дальнейшего уменьшения деформации в металлической пленке.

Отметим, что увеличение толщины полиимидной подложки до толщины промышленной фольги (25 мкм) приведет к увеличению результирующей деформации до 40%, значений, которые могут привести к растрескиванию металлической пленки. Эти оценки дополнительно подтверждают важность уменьшения толщины подложки для улучшения общих механических характеристик датчиков.

Практические применения в носимых устройствах выиграют от ламинирования наших ультратонких сенсорных пленок на тонкие листы мягких эластомеров в качестве интерфейса буферизации деформации к коже человека.Как подробно описано ниже, листа PDMS толщиной примерно 100 мкм будет достаточно для размещения датчиков спинового клапана в нейтральной механической плоскости b , что значительно снижает вызванную изгибом деформацию металлических слоев ( 37 ), где E i , t i и ν i - это модуль Юнга, толщина и коэффициент Пуассона слоя i в стопке слоев, образующих датчик, соответственно. b - высота от дна стопки, на которой механическая нейтральная плоскость была обнаружена в многослойной системе. Пленка PI и спиновой клапан рассматривались как один слой с взвешенным эквивалентом модуля Юнга E 1 = 4,31 ГПа и коэффициента Пуассона ν 1 = 0,34. PDMS в качестве мягкого слоя имеет E 2 = 1,84 МПа и ν 2 = 0,5. При этих параметрах плоскость механической нейтрали b располагалась примерно на уровне 1.7 мкм от дна стопки, прямо там, где находится спиннинговый клапан. Для неидеальных ситуаций, когда спиновой клапан находится на расстоянии δ от нейтральной плоскости, мы получили бы деформацию, равную радиусу кривизны r . Отметим, что размещение сенсорной фольги на предварительно растянутой ленте VHB для образования морщинистой структуры (и, следовательно, растягиваемого датчика) аналогичным образом переместит активный спиновой клапан ближе к нейтральной плоскости, поскольку эластомер VHB, используемый в этих экспериментах, имеет аналогичный модуль Юнга и толщина в диапазоне от 50 до 100 мкм.

Другая стратегия повышения устойчивости наших датчиков к деформации заключается в использовании полиимидного слоя толщиной 1,7 мкм в качестве инкапсуляции, поскольку теперь соответствующие модули Юнга подложки и инкапсуляции снова поместят спиновой клапан в нейтральную механическую плоскость и, таким образом, обеспечивают исключительную гибкость без повреждения сенсорного слоя.

Определение синусоидального угла

Для измерения зависимости выходных сигналов датчика от угла магнитного поля в плоскости мы разработали моторизованную установку, которая состоит из вращающегося постоянного магнита, помещенного под пластиковым дискообразным держателем образца.Магнит был прикреплен к валу шагового двигателя (Trinamic PD3-110-42) таким образом, чтобы линии однородного поля лежали параллельно плоскости образца, что позволяло контролировать вращение поля в плоскости. Кроме того, держатель образца был закреплен на 9 см над магнитом с помощью удлинительного зажима для обеспечения постоянного поля 50 Э, как измерено гауссметром HG09 (Goudsmit Magnetic Systems). Отметим, что это поле попадает в идеальную рабочую область наших спиновых клапанов (от 20 до 120 Э).

При проведении этого эксперимента мы убедились, что установка характеристик, используемая для измерения датчика, была спроектирована таким образом, чтобы поле в плоскости имело изменение менее 300 мкТл в области датчика (рис. S8). Такое расположение было достигнуто путем определения наилучшей геометрии и размещения магнита для создания постоянного поля на достаточно большой площади, чтобы покрыть весь датчик. Затем с помощью гауссметра мы убедились, что магнитное поле в плоскости датчика изменяется минимально (менее 300 мкТл).

Затем датчик поместили на держатель и подключили к двум блокам источника / измерения B2902A (Keysight Technologies). Один из блоков использовался для источника постоянного напряжения 1 В для смещения датчика, а другой использовался для измерения выходных сигналов каждого из двух вложенных мостов. Блок, отвечающий за измерения, был дистанционно запрограммирован и управлялся с помощью специального программного обеспечения, которое получает выходные напряжения датчика, вычисляет соответствующее значение угла и визуализирует полученные сигналы в реальном времени на экране.Используя программное обеспечение шагового двигателя (TMCL-IDE версии 3.0.10.0) для управления двигателем с постоянной скоростью вращения, мы измерили синусоидальный отклик от каждого из мостов с ожидаемым фазовым сдвигом 90 ° между выходами. Скорость вращения шагового двигателя была установлена ​​на 1,6 об / с, чтобы облегчить отображение и анализ данных. Каждый из полученных сигналов был подогнан под синусоидальную функцию, чтобы определить, насколько они похожи на идеальный случай. Мы обнаружили, что для стандартной функции подгонки вида y = y 0 + A sin [π ( x - x c ) / w ] ( A , амплитуда пика и w , ширина пика) стандартная ошибка была равна 0 для всех параметров, кроме w , для которого ошибка составила всего 4 × 10 −4 .Эти результаты были получены как в состоянии до переноса, так и после переноса.

Угловое разрешение устройства

Угловое разрешение можно оценить, используя собственный шум датчика и полный диапазон напряжений более 180 °. Мы наблюдаем шум измерения 200 мкВ pp (после программной фильтрации), что вместе с диапазоном обнаружения 180 ° / 5 мВ pp дает эффективное разрешение около 7 °.

Это, в принципе, позволило бы кодировать больше углов, но необходимо учитывать дополнительные факторы.Это (i) смещение выходного напряжения, (ii) переходные области между кодированными значениями и (iii) размер и форма магнита источника, используемого для приведения в действие датчика.

Смещение выходного напряжения имеет решающее значение, поскольку угол восстанавливается из θ rec = arctan ( V sin / V cos ). В идеальных условиях V sin и V cos имеют вид A sinθ и A cosθ, где A является амплитудой сигнала.Однако после введения смещения они становятся A sinθ + V sin_off и A cosθ + V cos_off , что приводит к менее тривиальной реконструкции θ rec = arctan ( A sinθ + В sin_off / A cosθ + В cos_off ). Поэтому крайне важно включить компенсацию смещения. Мы используем программную схему компенсации, которая обновляется при каждом запуске, чтобы компенсировать смещения V sin и V cos .

Области перехода требуются, чтобы оставлять достаточный интервал между кодированными значениями и избегать перекрестных помех между двумя соседними значениями. Углы, попадающие в эти области, не кодируются и поэтому служат разделителями. Если мы определим, что переходные области в два раза превышают угловое разрешение (= 14 °), мы можем вычислить теоретический максимум для количества кодированных значений, предполагая случай, когда диапазон переходной области равен размаху области кодирования. В этом случае общее количество секторов равно 360 ° / 14 ° = 25, и поскольку половина из них используется в качестве переходных областей, мы получаем максимум 12 значений, которые можно надежно закодировать.

Размер области магнитного потока и однородность источника магнитного поля (постоянного магнита, прикрепленного к пальцу на рис. 4B) являются дополнительными аспектами, которые необходимо учитывать. Если область влияния источника больше, чем физическая область, охватываемая конкретным кодированным значением, перекрестные помехи будут возникать, даже если датчик работает так, как требуется. Кроме того, если магнит слишком мал (сравним с одним спиновым клапаном), он не сможет активировать все спиновые клапаны одновременно, и показания будут неточными.Поэтому мы использовали размер магнита, который обеспечивает эффективное считывание при расстоянии 90 °. Однако возможно уменьшение размера области магнитного потока (здесь примерно в четыре раза), что позволяет кодировать до восьми значений. Дальнейшее расширение значений возможно и потребует дополнительной оптимизации кодирования и магнитного источника.

Ручная угловая характеристика

В дополнение к описанию полноразмерного отклика незаметного датчика угла, мы исследовали реакцию датчика на дискретные угловые шаги с целью проверки соответствия измеренных углов расчетным с помощью программного обеспечения.Для этого эксперимента датчик был закреплен в центре держателя образца, а постоянный магнит был помещен под разными углами по периметру держателя. Магнит вращали вокруг образца, сохраняя расстояние примерно 2,5 см до центра образца, чтобы обеспечить поле 50 Э под каждым углом. Выбранные углы располагались на расстоянии 45 ° друг от друга, начиная с 0 ° и до 180 ° по часовой стрелке; последняя ступенька измерялась под углом 150 °. Вся процедура одновременно снималась на видео.Затем видео было проанализировано, чтобы определить угловое расположение магнита. Этот угол был нанесен на график относительно измеренного угла, чтобы определить их сходство. Данные этих измерений показали хорошее соответствие между восстановленными и измеренными углами.

Температурная стабильность полимерной основы

Мы разработали ультратонкую полиимидную фольгу толщиной около 1,7 мкм и очень небольшой шероховатостью поверхности около 1 нм (рис. S9). Это абсолютно необходимо для успешного роста слоя высокопроизводительного магнитного датчика.Фольга обеспечивает хорошую адгезию к функциональным элементам, обработанным на ней с использованием стандартных методов осаждения и литографии (см., Например, рис. 2В). Синтезированная полимерная фольга демонстрирует замечательную термостойкость, что позволяет проводить регулярную пайку. Далее мы охарактеризуем термическую стабильность полимерной основы и сравним ее с имеющимися в продаже аналогами. Для этого исследования мы разработали эксперимент по температуре деформации при постоянном напряжении. Чтобы получить хорошо охарактеризованные ссылки, мы использовали стандартные высококачественные полимерные пленки, такие как полиэтилентерефталат (ПЭТ) толщиной 100 мкм, полиэфирэфиркетон (PEEK) толщиной 100 мкм и 2.Dupont Mylar толщиной 5 мкм. В этом эксперименте пленки были вертикально закреплены пружинным зажимом на стойке зажима и стянуты вниз еще 10 г пружинного зажима, что обеспечивало постоянное напряжение во время измерений (вставка на рис. S10A). Затем пленки постепенно нагревали с помощью паяльной станции горячим воздухом ZD-939L (Ningbo Zhongdi Industry & Trade Co.) до тех пор, пока они не достигли предела прочности. Подвод тепла осуществлялся через сопло диаметром 4 мм для ультратонких фольг (майлар толщиной 2,5 мкм и синтезированная в данной работе полимерная фольга) и без сопла (2.Диаметр нагрева 1 мм) для образцов толщиной 100 мкм. Причина такой модификации области нагрева заключалась в том, чтобы гарантировать, что самые тонкие образцы оставались перпендикулярными источнику температуры, не отталкиваясь чрезмерным потоком воздуха. Затем поведение пленок было снято на видео, чтобы определить их деформацию при нагревании. Количественный анализ деформации был выполнен путем сравнения длины L пленок на каждом из кадров видео с их исходной длиной L 0 .Используя эту информацию, мы рассчитали удлинение как функцию температуры ( L - L 0 ) / L 0 для каждой из исследованных полимерных пленок. Построив график зависимости удлинения от температуры, мы обнаружили, что наша полиимидная фольга может выдерживать температуру до 344 ° C, после чего она, наконец, разрывается. Эти характеристики весьма примечательны, учитывая, что его площадь поперечного сечения на два порядка меньше, чем у других оцениваемых полимеров, за исключением майлара.Более толстые полимеры, такие как ПЭТ и ПЭЭК, не могут нагреваться до температуры более 150 ° C без разрушения, а майлар, ультратонкий вариант ПЭТ, не может выдерживать температуры выше этого. Учитывая небольшую толщину фольги, загрузка 10 г соответствует поверхностному давлению 58 кПа ∙ м. В дополнение к этому довольно высокому давлению фольга выдерживает температуру до 340 ° C (рис. S10A), намного превосходя по своим характеристикам имеющиеся в продаже пленки из полиэтилентерефталата (фильм S7). Эта замечательная термическая стабильность фольги толщиной 1,7 мкм позволяет регулярно паять электрические контакты непосредственно на контактные площадки, обозначенные литографией (рис.S10, B и C). СЭМ-изображение поперечного сечения образца показывает, что контактная площадка прочно прикреплена к полимеру даже в непосредственной близости от припаянного контакта (рис. S10, D и E).

Еще одно наблюдение из этого эксперимента заключается в том, что наша полиимидная фольга представляет собой S-образную кривую деформации (рис. S11) с внезапным увеличением до 100 ° C, стабильным плато между 100 ° и 300 ° C и, наконец, резким увеличением вверх. до 344 ° C при разрыве. Такое поведение предполагает, что во время первого перехода полимер высыхает и избыток растворителя удаляется.Затем происходит удлинение цепи и стабилизируется во время наблюдаемого плато, когда полимер достигает своей окончательной твердой и стабильной формы. Наконец, по мере дальнейшего повышения температуры пленка становится более текучей по мере приближения к точке плавления, и следует внезапная деформация. В этот момент постоянное напряжение вызывает значительное сужение полимерной пленки, что еще больше ослабляет ее структуру и вызывает ее окончательный разрыв до достижения точки плавления. При образовании шейки площадь поперечного сечения материала уменьшается быстрее, чем его коэффициент упрочнения, вызывая концентрацию деформации в областях с наибольшим напряжением.В наших экспериментах это изменение площади поперечного сечения было обусловлено уменьшением вязкости полимера при повышении температуры. Этот режим деформации может объяснить преждевременное разрушение других исследованных полимерных пленок, которые также испытали уменьшение локальной площади поперечного сечения до их точки плавления.

Благодарности: Мы благодарим М. Мельцера (IFW, Дрезден) и С. Бауэра (Университет Иоганна Кеплера в Линце) за полезные обсуждения. Мы благодарим С.Krien, I. Fiering (оба из IFW Dresden) и B. Scheumann [Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)] для нанесения пакетов металлических слоев. Мы очень признательны за поддержку со стороны группы чистых помещений под руководством С. Харазима (IFW Dresden), а также со стороны подразделений нанофабрикатов Россендорф и подразделений структурных характеристик Россендорфа в Центре ионных пучков в HZDR. Финансирование: Эта работа была частично профинансирована Европейским исследовательским советом (ERC) в рамках Седьмой рамочной программы Европейского Союза (FP7 / 2007-2013) / грантового соглашения ERC No.306277. М.К. выражает признательность за финансирование в рамках гранта LIT для стартапов LIT013144001SEL. Вклад авторов: G.S.C.B. спроектировал и изготовил датчики и провел эксперименты. G.S.C.B., M.K. и D.M. проанализировали данные и подготовили рисунки с участием всех авторов. D.D.K. и Д.К. разработали полиимидные пленки. ФУНТ. провели структурную характеристику образцов. A.L. измерил механические характеристики спиновых клапанов. G.S.C.B., M.K. и D.M. написал рукопись с комментариями всех авторов.Все соавторы редактировали рукопись. D.M., O.G.S. и J.F. задумали проект. Конкурирующие интересы: Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в статье, представлены в документе и / или дополнительных материалах. Дополнительные данные, относящиеся к этой статье, могут быть запрошены у авторов.

Самостоятельная сборка высокочувствительных трехмерных векторных энкодеров магнитного поля

Реферат

Новые роботизированные, биоэлектронные и диагностические системы требуют множества компактных и высокопроизводительных датчиков.Среди них компактные трехмерные (3D) векторные угловые энкодеры необходимы для определения пространственного положения и ориентации в трехмерной среде. Однако изготовление трехмерных векторных датчиков является сложной задачей, связанной с трудоемкой и дорогостоящей последовательной обработкой, необходимой для ориентации отдельных сенсорных элементов в трехмерном пространстве. В этой работе мы демонстрируем потенциал трехмерной самосборки для одновременной переориентации многочисленных гигантских магниторезистивных (GMR) датчиков спинового клапана для интеллектуального изготовления трехмерных магнитных угловых энкодеров.Во время процесса самосборки датчики GMR приводятся в желаемое ортогональное положение в трех декартовых плоскостях в одновременном процессе, в результате чего получаются монолитные высокопроизводительные устройства. Мы изготовили векторные угловые энкодеры с эквивалентной угловой точностью во всех направлениях 0,14 °, а также низким уровнем шума и низким энергопотреблением при высокоскоростной работе на частотах до 1 кГц.

ВВЕДЕНИЕ

Направленные анизотропные датчики, преобразователи и исполнительные механизмы необходимы для следующего поколения электронных устройств и систем.Эти устройства основаны на материалах или структурах, у которых есть главная ось или плоскость, имеющая отношение к физическим величинам, таким как акустические, оптические, электрические и магнитные векторные поля, а также их градиенты. Для точного трехмерного (3D) зондирования они требуют точной ориентации функциональных элементов в трехмерном пространстве. Многочисленные приложения, такие как навигация ( 1 ), робототехника ( 2 , 3 ), биоэлектроника ( 4 ) и биомедицина ( 5 ), полагаются на угловые энкодеры с датчиками магнитного поля, которые обычно используются для этих задач. за счет обеспечения ключевой функции, а именно определения ориентации вектора магнитного поля, которая включает одновременную работу нескольких специально ориентированных магнитных датчиков.Широкий диапазон применения магнитных датчиков обусловлен тем, что статическое магнитное поле может проникать через наиболее распространенные препятствия, тогда как оптические, акустические и электростатические поля обычно страдают от эффектов отражения, поглощения или экранирования. Эта функция позволяет упростить упаковку и защиту магнитосенсорных систем и магнитов, избавившись от дорогостоящих оптических окон и паразитных экранирующих эффектов. Подавляющее большинство всех магнитных датчиков, используемых в различных приложениях, основаны на эффектах Холла или магнитосопротивления (MR), которые различаются по точности и направлению измерения относительно подложки, на которой они изготовлены ( 6 ).Из-за их относительно простой конструкции по сравнению с MR-датчиками, устройства на основе эффекта Холла встречаются чаще всего, несмотря на их низкую угловую точность и необходимость в интегральной кремниевой схеме для повышения чувствительности и точности ( 7 ), что является почему эти датчики лучше всего подходят для обнаружения сильных магнитных полей. Датчики на эффекте Холла совместимы с производством полупроводников на основе Si или GaAs ( 8 ), а также с другими материалами, такими как Bi ( 9 ).Напротив, MR-датчики, такие как анизотропные MR и гигантские MR (GMR) датчики, представляют собой тонкопленочные устройства, которые демонстрируют на несколько порядков более высокую чувствительность (в диапазоне килоом / тесла) по сравнению с устройствами на эффекте Холла, что положительно влияет на угловой точность угловых датчиков MR. Эти датчики не требуют монокристаллических полупроводников, потребляют меньше энергии и могут быть настроены для ряда конкретных приложений, включая магнитное накопление и логику ( 10 ) или определение слабого и сильного магнитного поля ( 11 ).Датчики GMR также были исследованы в новых и интересных биомедицинских и биоаналитических системах ( 12 , 13 ). Они достаточно прочные для изготовления на обычных монокристаллических пластинах ( 14 ), а также на полимерных подложках, где последняя технология привела к появлению новых классов гибких ( 15 - 18 ), растягиваемых ( 19 - ). 22 ) и печатные ( 23 - 25 ) магнитоэлектронные устройства.Их можно разделить на те, которые расположены в плоскости, такие как многослойные GMR и спиновые клапаны (SV), или внеплоскостные, например, в туннельных устройствах MR (TMR) ( 10 , 11 ). Направление чувствительности для устройств SV и TMR может быть спроектировано в процессе планарного производства, который определяет реакцию сигнала, полученного по отношению к внешнему магнитному полю.

Планарные технологии микротехнологии очень эффективны, так как изготовление целых массивов устройств выполняется параллельно.Однако эта технология накладывает некоторые ограничения, так как готовые устройства имеют идентичные свойства, в частности направление их чувствительности в случае угловых энкодеров. Из-за этого ограничения остается проблемой приспособить различные пространственно ориентированные магнитные датчики во время параллельного производства. Например, это может включать вертикальное легирование датчиков Холла ( 26 ) или процедуры изготовления топографически структурированных поверхностей ( 27 ), которые могут привести к существенным различиям в характеристиках.В противном случае реализация различных направлений измерения может потребовать установки дорогих концентраторов потока (например, трехмерных ферритовых шариков) ( 1 ) или усовершенствованных технологий микроэлектромеханических систем ( 6 , 28 ). В качестве альтернативы переориентация направления чувствительности для МР-устройств может быть достигнута индивидуальным локальным лазерным отжигом ( 29 - 31 ) или технологией подбора и установки ( 32 ), которая, например, была продемонстрирована для Датчики на эффекте Холла.Все эти попытки ясно демонстрируют, что пространственная перестройка, особенно в трехмерном декартовом базисе, на сегодняшний день является наиболее сложным и дорогостоящим процессом, задействованным в производстве трехмерных векторных кодировщиков магнитного поля.

Формируемые ультратонкие материалы ( 33 ) позволяют выполнять трехмерную пространственную перестановку датчиков в масштабе пластины, что может значительно упростить изготовление. Преобразование формы становится жизненно важной стратегией при создании компактных, сложных трехмерных мезоскопических систем, для которых традиционные технологии оказались неадекватными ( 34 - 38 ).Благодаря совместимости с установленными технологиями микротехнологии самосгибание и сворачивание ультратонких мембран с двухмерным рисунком из различных материалов привлекло особое внимание среди ряда процессов самосборки ( 36 ) для создания роботов ( 39 ) и доставки лекарств. каркасы ( 40 ), пассивные электронные компоненты ( 41 - 43 ), датчики ( 41 , 44 - 46 ), электроника ( 47 ) и инструменты для микрохирургии ( 48 ) .При нанесении на жесткие подложки новые органические и неорганические формообразующие материалы с микрорельефом в виде плоской формы способны самособираться в различные трехмерные мезоскопические структуры, включая многогранные ( 49 ), цилиндрические ( 50 , 51 ) и более сложные ( 52 ) формы. Эти формируемые платформы полагаются на параллельную обработку в масштабе пластины и уже продемонстрировали повышение точности, производительности и эффективности производства сложных трехмерных фотонных, сенсорных, накопительных и электромагнитных функциональных элементов, а также схем и систем ( 8 , 38 , 44 , 47 , 53 ).Кроме того, кривизна может влиять на магнитные свойства некоторых ферромагнитных (FM) структур ( 54 ), в то время как другие ( 19 ) остаются неизменными. Эти эффекты были исследованы и недавно рассмотрены ( 55 ), показав большие перспективы, например, для сверхбыстрых магнитных запоминающих устройств ( 56 ) и магнитных датчиков ( 44 ).

Здесь мы демонстрируем угловые кодеры GMR 3D путем формирования ортогональной декартовой основы с использованием специально разработанных ультратонких пленок, которые самостоятельно собираются в архитектуру «швейцарский рулон» ( 41 , 42 , 44 , 47 ).Вся конфигурация измеряет проекции вектора магнитного поля в трехмерном пространстве без неоднозначности и с высокой угловой точностью.

В этой работе мы подготовили высокочувствительный набор слоев SV с верхними штырями, который в упрощенном виде изображен на рис. 1A. Эта структура состоит из трех FM-слоев, разделенных немагнитным проводящим разделительным слоем. Направление намагничивания верхнего FM-слоя фиксируется обменным смещением, создаваемым соседним анти-FM-слоем, и может быть определено в процессе намагничивания.Средний FM-слой служит опорным слоем и антиферромагентным обменом связан с закрепленным верхним FM-слоем, образуя синтетический антиферромагнетик (SAF) ( 57 ). В идеале нижний FM-слой может свободно вращаться в направлении внешнего магнитного поля. Это достигается за счет эффективного подавления поля рассеяния на краях FM-слоев, включенных в SAF. Анизотропия магнитной формы в плоскости регулируется путем формирования многослойной структуры в виде эллипсов с небольшими участками, соединенными Cr / Au-электродами.Небольшой размер датчиков используется специально, чтобы избежать каких-либо эффектов, связанных с кривизной, в конечном трубчатом самосборном устройстве, которое было оптимизировано экспериментально, чтобы быть максимально приближенным к синусоидальному отклику. При воздействии внешнего магнитного поля постоянного тока (DC) силой 25 мТл (работающего в пределах плато между эффективным полем анизотропии и полем обменного смещения), вращающегося в плоскости датчика, МР-отклик имеет характерную синусоидальную форму (рис. 1B) с разницей в размахе сопротивления приблизительно 1 Ом (сопротивление датчика составляет около 13 Ом), что соответствует отношению GMR от 7 до 8% [R (H) - RsatRsat, где R sat - сопротивление, когда свободный слой совмещен с опорным слоем].На этом графике, значения низкого и высокого сопротивления соответствуют параллельной и антипараллельной ориентации намагниченности, соответственно, обоих свободных и опорных слоев FM. Отклик одного датчика демонстрирует угловую неоднозначность в плоскости датчика, как показано на фиг. 1B, что требует наличия второго датчика в плоскости с направлением ортогонального обменного смещения. Некоторые другие сложные конфигурации измерения, такие как конфигурация дифференциального моста ( 18 ), потребуют еще большего количества датчиков.Для лучшей визуализации и понимания концепции нашего 3D-датчика GMR на рис. 1C показана декартова основа. Здесь каждая из трех ортогональных декартовых плоскостей содержит два датчика, которые обеспечивают зависимости sin и cos от относительных углов (φ, θ и ρ) проекций вектора трехмерного магнитного поля. Теоретически требуются только три ортогональных датчика ( 8 ), причем два датчика находятся, например, в плоскости XY, , а третий - в другой ортогональной плоскости, такой как XZ или YZ .Однако из-за потери точности при некоторых угловых экстремумах (например, магнитное поле перпендикулярно одной из декартовых плоскостей) полезно иметь шесть датчиков, чтобы обеспечить точную работу при произвольной ориентации поля. Обычно такую ​​конфигурацию магнитных датчиков довольно сложно получить с помощью обычных процессов микротехнологии; однако одновременная самоорганизация датчиков SV, которые изначально намагничены только в одном направлении, упрощает задачу.

Инжир.1 Конструкция КА и концепция самосборки.

( A ) Схема, на которой показан упрощенный набор слоев датчика магнитного поля SV. ( B ) Набор из шести SV, расположенных в ортогональной трехмерной декартовой основе. Каждая ортогональная плоскость содержит ортогональную пару датчиков, которые должны быть переставлены из их плоского однонаправленного состояния. ( C ) Под воздействием внешнего вращающегося магнитного поля этот датчик имеет синусоидальный отклик. ( D ) Датчики 3D SV переориентированы в определенную трехмерную конфигурацию за счет применения технологии самосборки в свернутом виде, что приводит к синусоидальному и косинусному отклику каждой пары датчиков на каждой плоскости.( E ) Плоское состояние SV с направлением штифта, установленным на 45 ° относительно направления прокатки.

Мы разработали макет с восемью датчиками, которые должны быть подготовлены в плоскости на верхней части полимерной моделируемой платформы, чтобы использовать традиционные технологии литографического структурирования и тонкопленочные технологии. Все датчики должны быть намагничены за один этап, чтобы вызвать желаемое направление обменного смещения, чтобы соответствовать подходу параллельного производства, как показано на рис. 1D. В этой схеме каждый набор из четырех датчиков подготовлен на одной из двух полимерных формуемых структур для самостоятельной сборки.Направление самосборки определяется специально разработанными (рис. 1С) местами крепления и отверстиями в армирующем полиимидном (PI) слое для определения направлений самосборки + 45 ° и -45 ° для каждой конструкции с учетом намагниченности КА. Такая компоновка автоматически приводит к двум ортогональным трубчатым ( 8 ) архитектурам (рис. 1E), так что все датчики правильно выровнены в трехмерном пространстве. Это означает, что наклонная ориентация трубчатых осей 45 ° относительно начального направления намагничивания обеспечивает два ортогональных датчика на декартову плоскость (рис.1С). Эта перегруппировка может быть достигнута без какой-либо дополнительной обработки, которая в противном случае потребовалась бы в обычном процессе изготовления. Из восьми подготовленных датчиков фактически необходимы только шесть, а два дополнительных датчика (рис. 1D) используются в качестве резервных. Здесь датчики от S1 до S6 обозначены цветами, соответствующими конкретным датчикам на фиг.1 (от C до E) для лучшего визуального восприятия их фактического положения в трехмерном пространстве до и после процесса самосборки.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Изготовление пластин в масштабе и характеристика планарного состояния

Чтобы подтвердить эту концепцию, мы подготовили ряд трехмерных угловых энкодеров (рис.2A) на квадратных подложках с размерами 50 мм на 50 мм в параллельном, плоском процессе микротехнологии с последующей самосборкой в ​​трубчатую архитектуру швейцарского рулона (рис. 2B). Изготовление моделируемой платформы начинается с полимерных ультратонких пленок (рис. 2C), сформированных путем центрифугирования и прямого литографического рисунка жертвенного (SL) слоя (700 нм), набухающего слоя гидрогеля трапециевидной формы (HG) (350 нм), и жесткий слой PI (800 нм). После этого мы подготовили магнитные датчики путем напыления и формирования рисунка отрыва.Подробный оптимизированный набор слоев состоит из Ta 0,5 нм / Ni 80 Fe 20 2,0 нм / Co 90 Fe 10 0,6 нм / Cu 1,6 нм / Co 90 Fe 10 0,6 нм / Ni 80 Fe 20 1,0 нм / Ru 0,8 нм / Co 90 Fe 10 1,0 нм / Ni 80 Fe 20 1,0 нм / Ir 19 Mn 81 8.0 нм / Ta 0,2 нм , что показано на рис. 2D. Изготовление планарной поверхности выполняется (рис. 2E) путем осаждения и формирования рисунка электродов Cr 5 нм / Au 50 нм и заключительного инкапсулирующего слоя PI (250 нм). Весь пакет схематически показан на рис. 2Е. Из-за ограничений по размеру нашей установки намагничивания (что не относится к промышленным системам), подложка была нарезана кубиками перед скатыванием в матрицу 4 на 4 с датчиками 10 мм на 8 мм, а затем намагничена в специально созданном вакууме. печь отжига с наложенным магнитным полем, создаваемым электромагнитом, как показано на схеме на рис.2F. Поле прикладывалось вдоль короткой оси эллипсов SV и ориентировано под 45 ° по отношению к направлению самосборки (рис. 1C). Отжиг проводился при 300 ° C в течение 1 часа в поле ~ 700 мТл, достаточном для рекристаллизации анти-FM слоев IrMn и Ru для достижения сильной связи в SAF.

Рис. 2 Изготовление трехмерного энкодера векторного поля в масштабе пластины, изготовленного на квадратных стеклянных подложках размером 50 мм на 50 мм, и их магнитоэлектрические характеристики в плоском состоянии.

( А ) Исходные планарные устройства. ( B ) Самосборные устройства в масштабе пластины. ( C ) Изготовленная плоская формованная полимерная стопка. ( D ) Схема, на которой показан точный стек SV. ( E ) Упрощенная схема полного набора слоев, включающая формуемую полимерную платформу, сенсорные элементы, контактную металлизацию и герметизирующий слой. Эллипсы SV имеют рисунок, а затем электрически соединяются с электродами Cr / Au и защищены тонким слоем PI.( F ) Схема, на которой изображена установка намагничивания вакуумной печи, намагничивающая SV при 300 ° C в течение 1 часа с наложенным магнитным полем ~ 700 мТл, создаваемым электромагнитом. Фото: Даниил Карнаушенко, Институт интегративных нанонаук, Лейбниц IFW в Дрездене.

Мы охарактеризовали эти плоские КА в качающемся и вращающемся магнитных полях после завершения намагничивания. Характеристика качающегося поля (вперед и назад) (рис. 3A) показывает резкое переключение намагниченности около 0 мТл с небольшим гистерезисом около 0.1 мТл и крутизна чувствительности около 120 В / (В). Кривые крутизны как для слабого, так и для сильного поля могут использоваться для измерения значения поля, указывающего, например, неправильное рабочее расстояние до магнита. Мы смогли достичь высоких отношений GMR (от 7 до 8%) и больших плато обменных смещений примерно до 100 мТл. Постоянное сопротивление плато определяет рабочий диапазон для SV, который не чувствителен к изменениям внешнего поля, как это может иметь место, когда источник поля движется к датчику или от него.Это важная особенность, когда для реконструкции векторного поля используются массивы датчиков ( 27 ). При таком большом плато каждый элемент чувствителен к направлению поля, но не к его силе. Это поведение можно увидеть в отклике вращающегося магнитного поля SV (S4) на фиг. 3B, где мы изменяем расстояние между магнитом и датчиком, тем самым влияя на напряженность магнитного поля. Оптимальный рабочий диапазон составляет от 5 до 50 мТл, где отклонение от синусоидальной кривой отклика не является критическим.Итак, в нашей конфигурации и для дальнейших целей определения направления мы установили поле на постоянное значение 25 мТл в пределах диапазона плато в плоскости датчиков и выполнили измерения вращающегося поля. Характеристики, связанные с вращающимся вектором поля в общей плоскости с датчиками SV до самосборки, показаны на фиг. 3C, где видны эквивалентные перекрывающиеся cos-образные отклики. Соответствующие измерения для вращающегося поля в ортогональной плоскости показаны на рис.3D. Обратите внимание, что в исходной плоской форме смещения кривых не наблюдалось. Все характеристики, как и ожидалось, перекрываются и имеют наибольшее сопротивление вдоль оси намагничивания, демонстрируя желаемую однонаправленную ориентацию намагниченности датчиков в результате процесса полевого отжига. Для работы в 3D важно знать реакцию датчиков на наклон плоскости магнитного поля. Поэтому мы провели еще одну характеристику, наклонив вращающуюся плоскость поля (рис.3E) и запись откликов датчика SV. Эти ответы имеют синусоидальную форму до угла наклона 45 °. Это важный результат, поскольку углы, превышающие 45 °, затем могут быть измерены другим набором SV-датчиков, расположенных в другой ортогональной главной плоскости.

Рис. 3 Планарное устройство с шестью элементами SV, характеризующееся качающимся и вращающимся магнитным полем.

( A ) МР-характеристика качающегося поля одного из КА, измеренная в направлении намагничивания.( B ) Характеристика вращающегося поля одного из КА (S4) в зависимости от напряженности поля (расстояния до магнита). ( C ) Характеристика вращающегося поля шести SV в их исходном плоском состоянии непосредственно после намагничивания. ( D ) Характеристика вращающегося поля шести КА, измеренная в ортогональной плоскости по отношению к плоскости вращающегося магнитного поля, выявляющая эквивалентную характеристику переключения для всех датчиков. ( E ) Конфигурация, которая использовалась для измерения откликов КА относительно вращающейся плоскости поля, выявляя синусоидальную форму с наклоном до 45 °, что достаточно для работы в 3D, так как за пределами этого угла другой набор датчиков расположен в ортогональная главная плоскость возьмет верх, таким образом избегая любых слепых секторов.

Самособирающиеся 3D угловые энкодеры GMR и 3D-характеристика

Самосборка плоских структур (рис. 4A) начинается с изотропного травления SL в водном растворе неорганических кислот и органического основания. После травления подложку переводили в щелочной раствор, набухающий ГГ. Усиленный слоем PI, HG снимает напряжение, скручивая структуры в рулоны (рис.4, B и C) из 36 трубчатых структур только с одной дефектной трубкой (рис.2B), в результате чего выход превышает 97%. На рис. 5 дополнительно показаны однотрубные устройства, которые были изготовлены во время оптимизации условий прокатки, демонстрирующие аналогичный выход продукции и отклонение диаметров примерно на 15 мкм в успешно собранных устройствах на пластине (рис. 5D). Каждый швейцарский рулет оснащен четырьмя магнитными датчиками SV, перенастроенными в трехмерное пространство. Толщина слоев HG и PI регулируется для настройки диаметра на ∅250 мкм для размещения датчиков на поверхности трубки с азимутальным расстоянием 90 ° (рис.1D, 2B и 4C).

Рис. 4 Самостоятельная сборка устройств Diced в трехмерные магнитные датчики и их характеристики.

( А ) Планарное устройство с набором намагниченных и электрически связанных КА перед самостоятельной сборкой. ( B ) Приборы после самосборки выявили две ортогональные трубки диаметром 250 мкм и длиной 2,3 мм. Длина прокатки 1,58 мм. ( C ) Увеличение двух трубок, показывающее один из восьми SV. ( D ) Трехмерный датчик характеризовался вращением магнитного поля постоянного радиально намагниченного магнита.Положение магнита можно регулировать, наклоняя магнит вокруг датчика и настраивая расстояние между магнитом и датчиком. Сам датчик можно поворачивать в горизонтальной плоскости. Это позволяет установить вращающуюся плоскость магнитного поля в любую произвольную ориентацию по отношению к датчику. ( E ) Схема, изображающая последовательное электрическое соединение датчиков, их питание и получение сигнала. ( F ) Поведение пары XY (S2 и S4) ортогональных магнитных датчиков, сформированных на противоположных сторонах соответствующей трубки, и эскиз, показывающий ориентацию вращающегося магнита по отношению к датчикам.( G ) Поведение пары XZ (S5 и S6) ортогональных магнитных датчиков, сформированных на противоположных сторонах соответствующей трубки, и эскиз, показывающий ориентацию вращающегося магнита по отношению к датчикам. ( H ) Поведение пары YZ (S1 и S3) ортогональных магнитных датчиков, сформированных на противоположных сторонах соответствующей трубки, и эскиз, показывающий ориентацию вращающегося магнита по отношению к датчикам. Фото: Даниил Карнаушенко, Институт интегративных нанонаук, Лейбниц IFW в Дрездене.

Рис. 5 Структуры, использованные на этапе оптимизации.

( A ) Изготавливается из плоских стеклянных квадратов 100 мм на 100 мм; устройства были нарезаны кубиками (удалены края). ( B ) Самособирающиеся устройства в виде массива трубок. Из 180 структур 168 были собраны самостоятельно, чтобы показать выход производства более 93% в параллельном процессе в масштабе пластины. ( C ) Демонстрация качества самостоятельной сборки в увеличенном виде трубчатой ​​конструкции, несущей датчики магнитного поля и электроды.( D ) Статистическое распределение диаметров 168 собранных устройств на пластине. (От E до G ) Единая основная плоскость-13 отклик датчиков, размещенных на трубке диаметром 230 мкм (E), 260 мкм (F) и 280 мкм (G), после амплитуды, смещения и фазы компенсация. ( H ) Схемы, поясняющие разориентацию КА и главных плоскостей из-за изменения диаметра трубы. ( I ) Расчет азимутальной и проекционной разориентации КА, принадлежащих одной главной плоскости.( J ) Расчет разориентации главных плоскостей. Фото: Даниил Карнаушенко, Институт интегративных нанонаук, Лейбниц IFW в Дрездене.

В этой конфигурации каждый из пары датчиков, разнесенных на 180 °, образует декартовы главные плоскости, ортогональные друг другу. Как обсуждалось ранее, одиночная трубка позволяет сформировать полуортогональный базис, содержащий две ортогональные плоскости. Две ортогональные трубки образуют ортогональную декартову основу с двумя дополнительными датчиками из восьми подготовленных датчиков.Для характеризации мы использовали постоянный магнит NdFeB (∅10 мм на 5 мм), намагниченный в радиальном направлении и создающий поле примерно 400 мТл на поверхности. Магнит был прикреплен к оси шагового двигателя, который был установлен на моторизованной механической платформе. Установка имела четыре степени свободы: (i) ось вращения магнита, (ii) ось наклона магнита вокруг датчика, (iii) переменное расстояние магнита относительно датчика и (iv) горизонтальная ориентация магнита. датчик по отношению к трем другим осям.Эта установка позволяла определять любую ориентацию вращающейся плоскости поля по отношению к датчику. Кроме того, регулируемое расстояние между магнитом и датчиком позволяло регулировать напряженность магнитного поля. Самостоятельно собранный 3D-датчик был прикреплен к печатной плате (PCB) и соединен проводами для электромагнитных характеристик (рис. 4D). Все эллиптические SV были подключены последовательно и снабжены током 1 мА (рис. 4E). Каждый из элементов SV был оборудован собственными электродами напряжения, что позволяло параллельный сбор всех сигналов датчиков в конфигурации с четырьмя датчиками.Определение характеристик 3D-сенсора осуществлялось с помощью собственной электронной схемы, оснащенной восемью дифференциальными каналами одновременного сбора данных с разрешением 24 бита. Мы охарактеризовали готовые устройства вращением магнитного поля во всех его основных плоскостях, а именно: XY , XZ и YZ . Характеристики датчиков в соответствующих плоскостях показаны на рис. 4 (с F по H) с поясняющими рисунками ниже. Видно, что отклик самосборного устройства изменился по сравнению с его планарным состоянием (рис.3, Б и В). Датчики демонстрируют характерный отклик cos и sin, как и ожидалось из описанной концепции. Это указывает на то, что правильная ориентация датчиков в трехмерном пространстве была достигнута в полностью параллельном процессе масштабирования пластины за счет применения метода самосборки и свертывания, обеспечиваемого платформой из формуемого материала. Все отклики измерялись на расстоянии 14 мм между поверхностью магнита и датчиком. Отклики других датчиков на эти ориентации вращающейся плоскости поля показаны на рис.От S1 до S3. Однако внимательный анализ кривых (рис. 4, от F до H) выявил отклонение от идеального синусоидального и косинусного отклика, а также небольшой сдвиг в желаемом фазовом сдвиге на 90 °.

ОБСУЖДЕНИЕ

Эта проблема связана с небольшим изменением диаметра трубы и несоосностью датчиков в трехмерном пространстве, что можно улучшить с помощью более точной настройки толщины полимера и управления самосборкой, включая химические условия, такие как pH раствора.Чтобы лучше понять этот вопрос, мы измерили датчики, сформированные на трубках трех разных диаметров (рис. 5, от E до G), что соответствует экспериментальному распределению диаметров, приведенному на рис. 5D. Никаких существенных изменений в отклике датчиков и отклонений от синусоидальной формы не обнаружено. Мы смоделировали влияние отклонения диаметра на ориентацию датчиков. Ориентация двух датчиков в одной основной плоскости изменяется в зависимости от диаметра трубки, как показано на рис.5I (черная кривая). Моделирование показывает, что относительная ориентация двух обращенных друг к другу датчиков ρ значительно изменяется, если диаметр трубки имеет разброс ± 25 мкм от идеального значения (250–260 мкм), что соответствует разбросу диаметров, который мы наблюдали на одной пластине. ρ имеет почти линейную зависимость от угла разориентации и достигает 21 °. Однако влияние отклонения на относительную ориентацию двух проекций датчика (α, который в идеале составляет 90 °) на главную плоскость очень мало (<2 °) даже для самого большого разброса диаметров (см.рис.5I, синяя кривая). Это отражено в экспериментальных данных для каждой главной плоскости (рис. 5, от E до G). Кроме того, каждая главная плоскость также разориентирована (рис. 5H). Различия в диаметре трубки приводят к разориентации двух основных плоскостей (θ), которые определяются четырьмя SV, переносимыми трубкой (два датчика на плоскость). Обратите внимание, что третья главная плоскость имеет аналогичную разориентацию, поскольку она определяется относительной ориентацией двух трубок. На рис. 5Н показано, как угол между двумя основными плоскостями (31 и 42), включенными в одну трубку, изменяется при изменении диаметра.Ориентация одной главной плоскости определяется в середине азимутального расстояния между двумя соответствующими датчиками (например, S1 и S3). Оказывается, что главные плоскости приобретают максимальное отклонение всего на ± 10 ° от идеальной ортогональной ориентации (рис. 5J). Это, в свою очередь, означает, что наблюдаемое изменение диаметра трубки не оказывает значительного влияния на точность окончательного кодирования угла и достаточно мало, чтобы хорошо откалибровать датчик и удалить соответствующие ошибки из его отклика.В процедуре калибровки должны быть измерены отклики всех датчиков и должны быть получены преобразования Фурье для каждого отклика, обеспечивающие относительные фазы. Это должно быть сделано для трех строго ортогональных плоскостей, где одна плоскость, например, параллельна подложке. Затем вращающееся магнитное поле прикладывается в каждой плоскости с помощью трехосного набора катушек Гельмгольца, электромагнита или вращающегося постоянного магнита.

Мы охарактеризовали угловую точность датчиков, измерив определенный угловой шаг (−4.От 5 ° до + 4,5 °) чувствительности датчика (S4) вблизи его максимальной угловой чувствительности. Мы измерили этот отклик при трех разных токах смещения (0,5, 1,0 и 1,5 мА), чтобы выяснить изменение амплитуды сигнала (рис. 6A). Несмотря на различия в токе смещения, шум остается постоянным со среднеквадратичным значением (RMS) 1,86 мкВ (рис. 6B), что всего в семь раз выше разрешения (250 нВ) используемого 24-битного аналогового сигнала. в цифровой преобразователь (АЦП). Характеристики датчика с низким уровнем шума показаны в виде спектральной плотности мощности на рис.6D, демонстрирующий минимальный уровень шума лучше, чем -130 дБ (V 2 ) / Гц для данных, полученных при частоте дискретизации 1 кГц в течение нескольких секунд с использованием того же АЦП. Максимально возможная угловая точность датчика напрямую зависит от тока смещения и уровня шума и достигает максимальной точности 0,14 ° при значении тока смещения 1,5 мА (рис. 6C). Мы также охарактеризовали угловую точность всего узла 3D-датчика, сориентировав плоскость вращающегося магнита на 45 ° по отношению к основным плоскостям и выполнив те же измерения с шагом 9 ° (рис.6E). Отклик датчиков показывает эквивалентную точность среди всех датчиков в сборке, демонстрируя полную и точную работу набора датчиков в трехмерном пространстве (рис. 6F). Насколько нам известно, это самая высокая угловая точность по сравнению с ранее заявленными датчиками углового магнитного поля ( 18 , 58 ) или даже коммерческими устройствами TMR (например, TLE5501 Infineon Technologies AG) и сопоставима с коммерческими кремниевыми датчиками. компоненты на основе (например, MLX Melexis NV), которые, однако, используют интегральные схемы, предусилители и т. д.Предел точности наших 3D-датчиков можно еще больше повысить за счет увеличения тока смещения. Однако был выбран малый уровень тока возбуждения (в диапазоне микроампер), чтобы избежать резистивного перегрева из-за низкой теплоемкости и рассеиваемой мощности на поверхности тонких (~ 1 мкм) стопок полимерных слоев. Мы решили эту проблему, измерив тепловое разрушение датчиков для двух случаев: в виде изготовленных датчиков и герметизированных датчиков (рис. S4, A и B, соответственно). Во втором случае наблюдается явное увеличение тока пробоя и напряжения, вызванное повышенным тепловыделением через герметизирующий материал.Инкапсуляция также увеличивает механическую стабильность конструкции, тем самым решая одну из основных проблем трехмерной самосборной электроники в целом ( 33 ). После инкапсуляции с конечными устройствами можно легко обращаться и даже нагружать их пальцем или с определенной массой, создающей силу 5,5 Н, без риска повреждения датчика или деформации трубок (рис. S5, A и B). Это демонстрирует потребность в новых решениях по управлению теплом для трехмерной самосборной электроники, которые потребуются в будущем.Эти решения могут включать в себя пассивные радиаторы, оптимизированную геометрию, интегрированные в трубы жидкостные системы ( 59 ) и / или радиальные самособирающиеся элементы Пельтье ( 60 ), и это лишь некоторые из них.

Рис. 6 Характеристики высокопроизводительного КА (S4) после самостоятельной сборки.

( A ) Отклик по напряжению датчика, измеренный вблизи cos (φ), где φ = 90 °, выявляющий скачок напряжения в ответ на изменение направления поля от -4,5 ° до + 4,5 ° для различных значений смещения Текущий.( B ) Уровень шума не зависит от тока смещения со среднеквадратичным значением 1,86 мкВ. ( C ) Шум имеет плоскую спектральную плотность мощности с нижним пределом лучше, чем -130 дБ (V 2 ) / Гц. ( D ) Стандартные отклонения измеренных углов соответствуют 0,14 °, 0,21 ° и 0,43 ° в зависимости от токов смещения 1,5, 1,0 и 0,5 мА соответственно. ( E ) Трехмерная угловая точность отклика датчиков была измерена с использованием ориентации плоскости вращающегося магнита под углом 45 ° ко всем основным плоскостям, в которых выполнялся шаг 9 °.( F ) Отклик датчиков с эквивалентной угловой точностью во всех направлениях для всех датчиков (временная ось для ступенчатого отклика скорректирована для лучшего визуального восприятия).

Мы продемонстрировали высокопроизводительные 3D-датчики угла магнитного поля, использующие самосборку из формованных материалов. Все этапы изготовления, включая процедуру самостоятельной сборки, параллельны по своей природе и совместимы с производством пластин в масштабе, что обеспечивает небольшие отклонения в конечной геометрии.Наши самосборные датчики GMR обладают низким уровнем шума и способны определять с точностью до 0,14 ° эквивалентно во всех трех измерениях без необходимости дополнительной последовательной обработки. Кроме того, мы достигли исключительно высокого рабочего диапазона (от 5 до 100 мТл), низкого энергопотребления (всего 30 мкВт на чувствительный элемент) и высокой скорости работы до 1 кГц. Наша работа не только демонстрирует новые высокопроизводительные 3D-энкодеры магнитного поля, но также открывает альтернативные технологические пути в производстве 3D-электроники, которые могут привести к полностью параллельным массовым устройствам, работающим со статическими, низкочастотными и высокочастотными полями, их градиентами, и векторы Пойнтинга.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Обработка подложек

В качестве подложек использовались стекла квадратной формы размером 50 мм на 50 мм на 1 мм (экостекло D263T, SCHOTT AG, Майнц, Германия). Первоначально все подложки были промыты в профессиональной моечной машине DS 500 (STEELCO S.p.A., Riese Pio, Италия) для удаления всех органических и неорганических загрязнений, присутствующих в виде пыли или пленок. Затем поверхность активировали кислородной плазмой в GIGAbatch 310M (PVA Metrology & Plasma Solutions GmbH, Веттенберг, Германия).Это дополнительно обеспечивает химическую модификацию поверхности монослоем 3- (триметоксисилил) пропилметакрилата (TMSPM). Для этого стекла помещали в вакуумную печь при 150 ° C на 2 часа вместе с 250 мкл TMSPM.

Полимерная платформа

Трехмерная перестройка датчиков GMR была основана на полимерной платформе, подробно описанной в наших предыдущих работах ( 41 , 42 , 44 , 47 ). Сначала на подложку толщиной 700 нм был нанесен металлоорганический комплекс с фотошаблоном на основе лантана и акриловой кислоты и сформирован узор с помощью оптической литографии с использованием выравнивателя маски MA6 (SÜSS MicroTec SE, Гархинг, Германия) для формирования слоя SL.Двухслойная система, состоящая из фотошаблонов HG и PI, позволяет получить желаемую трубчатую геометрию. После высвобождения из подложки HG набухал в растворе щелочи, что приводило к механическому напряжению на границе раздела HG / PI, что приводило к процессу прокатки. Подобно SL, HG был нанесен методом центрифугирования на поверхность со скоростью 6000 оборотов в минуту (об / мин), что привело к толщине 350 нм, а затем был нанесен узор с помощью оптической литографии. Трапецеидальная форма слоя HG предотвращает скатывание конструкции по бокам во время травления SL.Затем армирующий PI был нанесен методом центрифугирования со скоростью 3000 об / мин, в результате чего был получен слой толщиной 800 нм, на который также был нанесен узор с помощью оптической литографии.

Спиновые клапаны

В данной работе сенсорные элементы GMR состояли из SV со следующей последовательностью слоев: Ta 0,5 нм / Ni 80 Fe 20 2,0 нм / Co 90 Fe 10 0,6 нм / Cu 1,6 нм / Co 90 Fe 10 0,6 нм / Ni 80 Fe 20 1.0 нм / Ru 0,8 нм / Co 90 Fe 10 1,0 нм / Ni 80 Fe 20 1,0 нм / Ir 19 Mn 81 8,0 нм / Ta 0,2 нм . Структурирование эллипсов SV (85 мкм для его большой оси и 55 мкм для его малой оси) было выполнено методом отрыва с использованием слоя фоторезиста (AZ5214E ​​Microchemicals GmbH, Ульм, Германия) перед нанесением пакета слоев, который был сформирован с помощью оптической литографии. . Пакет SV был приготовлен магнетронным распылением с базовым давлением 2.4 × 10 –6 и 1,4 × 10 –3 – мбар атмосфера Ar во время осаждения с использованием мишеней диаметром 100 мм и мощностью 100 Вт для каждого материала. Толщина регулировалась точным временем последовательности нанесения, которая выполнялась при комнатной температуре непосредственно на верхнюю часть пакета полимерных слоев. Позже фоторезист растворили в ацетоне, обнажив эллипсоидальные элементы SV на слое PI.

Намагничивание датчиков

Намагничивание датчиков осуществляли отжигом в магнитном поле с помощью вакуумной печи собственного производства, помещенной между полюсными наконечниками электромагнита.Намагничивание осуществляли путем фиксации устройств 4 x 4, вырезанных из подложки размером 50 на 50 мм, а затем откачивания до давления лучше 2 × 10 -5 мбар с помощью турбонасоса. Отжиг был запрограммирован на постепенное увеличение от комнатной температуры до 300 ° C в течение 30 минут, выдерживался в течение 1 часа при этой температуре, а затем снова снижался до комнатной температуры в течение следующих 30 минут. Во время этой процедуры было приложено магнитное поле 700 мТл, в результате чего намагниченные КА.

Самосборка трубки

Из-за избирательного травления SL в растворе гипофосфорной кислоты, хлорной кислоты и бензотриазола (все химические вещества получены от Sigma-Aldrich Co.LLC, Германия) двухслойную систему HG / PI высвобождали с подложки. На основе рисунка всех трех полимерных слоев SL присутствовал только в областях с HG наверху, так что PI был постоянно прикреплен к стеклянной подложке. После высвобождения бислоя HG / PI HG набухали щелочным раствором гидроксида натрия и гидроксида тетраметиламмония. Оптимальное значение pH 8,0 устанавливали уксусной кислотой.

Магнитоэлектрические характеристики

Для проверки реакции конечного устройства на внешние магнитные поля к шаговому двигателю был прикреплен круглый постоянный магнит NdFeB с радиальной намагниченностью.При вращении постоянного магнита в непосредственной близости от магнита создавалось вращающееся магнитное поле. Шаговый двигатель был прикреплен к поступательной ступени, с помощью которой расстояние от магнита до датчика позволяло регулировать напряженность магнитного поля. Кроме того, трансляционный столик был прикреплен к вращающемуся столику, так что плоскость магнитного поля могла изменяться путем наклона постоянного магнита. Датчик был приклеен, а электроды были прикреплены к обычной печатной плате, помещенной на вращающийся столик, что позволяло регулировать горизонтальную ориентацию датчика.Сбор электрического сигнала производился с помощью внутренней электронной схемы, содержащей дифференциальный 24-разрядный АЦП с дискретизацией 1 кГц, подключенный к компьютеру через интерфейс USB. Эта установка позволяла генерировать вращающееся магнитное поле в любой произвольной плоскости в трехмерном пространстве. Магнитное поле измеряли с помощью калиброванного магнитометра HG-09 gaussmeter (Goudsmit Magnetic Systems).

Инкапсуляция

Для защиты сенсоров и улучшения рассеивания тепла мы нанесли на сенсоры раствор мономеров, содержащий 1: 1: 0.03 молярное соотношение триаллил-1,3,5-триазин-2,4,6 (1 H , 3 H , 5 H ) -трион (TATATO, полученный от Sigma-Aldrich Co. LLC, Германия) , трис [2- (3-меркаптопропионилокси) этил] изоцианурат (THIOCURE TEMPIC) (предоставленный Bruno Bock Chemische Fabrik GmbH & Co. KG) и радикальный фотоинициатор Irgacure 365 (полученный от Sigma-Aldrich Co. LLC, Германия). Затем мы фотополимеризовали этот раствор, используя источник ультрафиолетового светодиода с длиной волны 365 нм, в результате чего была получена прочная капсула, которая защищает от любого внешнего механического воздействия, а также служит хорошим радиатором для датчиков во время электрических испытаний.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Дополнительные материалы к этой статье доступны по адресу http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/5/12/eaay7459/DC1

Рис. S1. Характеристика пар ZY и XZ (S1 и S3 и S5 и S6, соответственно) ортогональных магнитных датчиков, сформированных на противоположных сторонах соответствующей трубки с полем, вращающимся в плоскости XY .

Рис. S2. Характеристика пар XY и XZ (S2 и S4 и S5 и S6, соответственно) ортогональных магнитных датчиков, сформированных на противоположных сторонах соответствующей трубки с полем, вращающимся в плоскости ZY .

Рис. S3. Характеристика пар XY и ZY (S2 и S4 и S1 и S3, соответственно) ортогональных магнитных датчиков, сформированных на противоположных сторонах соответствующей трубки с полем, вращающимся в плоскости XZ .

Рис. S4. Электрический пробой датчиков из-за перегрева под действием электрического напряжения.

Рис. S5. Проверка механической надежности герметизированных устройств.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе, при условии, что конечное использование будет , а не для коммерческих целей и при условии, что оригинальная работа правильно цитируется.

ССЫЛКИ И ПРИМЕЧАНИЯ

  1. Шаохуэй Фунг, Кок-Менг Ли, Кун Бай, Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации, 2010 г., (IEEE, 2010), стр. 5447–5452.

  2. Б. Г. А. Ламбрехт, Х. Казеруни, Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации, 2009 г., (IEEE, 2009), стр. 639–645.

  3. M. C. Carrozza, P. Dario, F. Vecchi, S. Roccella, M. Zecca, F. Sebastiani, Proceedings 2003 IEEE / RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2003) (Cat.No 03Ч47453) (IEEE, 2004), т. 3. С. 2642–2647.

  4. C. Reig, S. Cardoso, SC Mukhopadhyay, Датчики гигантского магнитосопротивления (GMR) , in Smart Sensors, Measurement and Instrumentation (Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 2013), т. 6.

  5. 955 954

Благодарности: Мы благодарим C.Krien и I. Fiering (Leibniz IFW Dresden) за нанесение металлических тонких пленок, а также L. Schröder за помощь в чистой комнате. Мы высоко ценим поддержку в разработке экспериментальных установок со стороны отдела исследовательских технологий Лейбницкого IFW в Дрездене и команды чистых помещений во главе с Р. Энгельхардом (Leibniz IFW Dresden). Финансирование: Работа была поддержана Немецким исследовательским фондом DFG (Премия Готфрида Вильгельма Лейбница присуждена в 2018 г., HO 1483/64 и KA5051 / 1-1). Вклад авторов: C.B. and D.K. внес равный вклад в эту работу. Д.К. и O.G.S. задумал идею. C.B., D.K. и D.D.K. разработал эксперимент. C.B., D.K., D.D.K., A.M. и M.F. проводил эксперименты. C.B., D.K. и T.K. проанализировали данные. D.K., C.B. и T.K. написал рукопись при участии всех авторов. Д.К. и O.G.S. руководил работой. В обсуждениях участвовали все авторы. Конкурирующие интересы: D.K., D.D.K. и O.G.S. являются изобретателями по заявке на патент, связанной с этой работой, поданной Leibniz IFW Dresden (no.PCT / EP2017 / 075200, подана 4 октября 2017 г.). Авторы заявляют, что у них нет других конкурирующих интересов. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в статье, представлены в документе и / или дополнительных материалах. Дополнительные данные, относящиеся к этой статье, могут быть запрошены у авторов.

  • Copyright © 2019 Авторы, некоторые права защищены; эксклюзивный лицензиат Американской ассоциации содействия развитию науки. Никаких претензий к оригинальному U.С. Правительственные работы. Распространяется по некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY-NC).

Датчики тока FAQ | Allegro MicroSystems

При отладке паразитных магнитных полей проверьте, является ли датчик одинарным или двойным датчиком Холла, проверив функциональную блок-схему в техническом описании конкретного устройства.

Одиночные холлы и бродячие поля:

Поскольку датчики тока Allegro используют эффект Холла для измерения тока, любое дополнительное магнитное поле, наблюдаемое на элементе Холла за пределами измеряемого тока, повлияет на выходной сигнал датчика.Эти дополнительные магнитные поля обычно называются паразитными или обычными магнитными полями. Наиболее частой причиной возникновения паразитных магнитных полей является наличие сильноточного следа или провода рядом с датчиком тока. Чтобы аппроксимировать ошибку, вызванную токоведущим проводом, смоделируйте магнитное поле следа как бесконечный провод, где B = µ * (I / (2π × d)) .

B - магнитное поле в Гауссе (G), µ - проницаемость свободного пространства в G, равная 4π * 0.001 , I - ток в амперах, а d - расстояние в метрах линии от точки на проводе до элемента холла, перпендикулярного проводу. Как только магнитное поле известно, умножьте его на коэффициент магнитной связи [G / A] (приведенный в большинстве таблиц данных), что приведет к абсолютной ошибке в амперах. После оценки ошибки можно выполнить тестирование, удалив провод или трассу, создающую поле рассеяния, и повторно протестировав выходной сигнал датчика. Другое решение, если след или провод не может быть удален, - это снять датчик с платы и соединить часть с печатной платой от предполагаемого токоведущего провода.Наконец, можно использовать экранирование, поместив железный материал вокруг датчика, чтобы заблокировать паразитное поле.

В этом примечании к применению более подробно описаны эффекты помех и экранирования магнитного поля.


Двойные холлы и бродячие поля:

Allegro также предлагает датчики с двойными элементами холла для уменьшения погрешности паразитного поля. Два элемента Холла используются по-разному и размещаются на противоположных сторонах токовой петли. Это позволяет удалить общее магнитное поле, позволяя общему полю существенно не влиять на выходное напряжение.Хотя сдвоенные элементы Холла минимизируют ошибку поля рассеяния, они не полностью исключают возможность ошибки, вызванной полем рассеяния. Те же методы тестирования / смягчения, описанные в предыдущем абзаце, также можно использовать при отладке двойных датчиков Холла.

В этом примечании к применению более подробно объясняется, как оценивать и уменьшать общее магнитное поле при использовании датчиков с двойными элементами Холла.

Эпидермальные электронные системы для зондирования и терапии

1.

ВВЕДЕНИЕ

Наше тело непрерывно и индивидуально излучает данные о нас самих. Носимые устройства, которые могут принимать и передавать сигналы от человеческого тела, готовы преобразовать мобильное здоровье (mHealth) и интерфейс человек-машина (HMI), что побудило журнал Forbes назвать 2014 год годом носимых технологий [1]. Однако, поскольку интегральные схемы на основе полупроводниковых пластин являются плоскими, жесткими и хрупкими, современные носимые устройства в основном имеют форм-фактор «чипы на лентах» или «кирпичи на ремешках», которые не могут поддерживать интимность. а также длительный контакт с изогнутым, мягким и динамичным человеческим телом для длительного и точного мониторинга физиологических сигналов [2].

Последние достижения в области гибкой и растягиваемой электроники предоставили жизнеспособные решения для биомиметической электронной оболочки [3-5] и биоинтегрированной электроники [6, 7]. В частности, создание жестких тонкопленочных материалов в виде лент в форме змеевика позволило значительно улучшить растяжимость и эластичность неорганических электронных материалов [8, 9]. Среди многих достижений эпидермальные электронные системы (EES) представляют собой носимое устройство, меняющее парадигму, чья толщина, механическая жесткость и массовая плотность могут соответствовать эпидермису человека [10].В результате EES может соответствовать коже человека, как временная переносная татуировка, и деформироваться вместе с кожей без отслоения или перелома. EES был впервые разработан для мониторинга электрофизиологических сигналов [10], а затем температуры кожи [11, 12], увлажнения кожи [13-15], потоотделения [16, 17] и даже двигательных нарушений [18]. Кроме того, сообщалось об антенне ближней радиосвязи (NFC), основанной на технологии EES [15, 17, 19].

Тонкость и мягкость EES, однако, приводят к разрушению и смятию после снятия с кожи человека, что делает его идеальным для использования в качестве одноразовой электронной татуировки.В результате успех EES зависит от реализации недорогого и высокопроизводительного производства. Текущее производство ЭЭС основано на стандартных процессах изготовления микроэлектроники, включая вакуумное осаждение пленок, центрифугирование, фотолитографию, влажное и сухое травление, а также трансферную печать [10, 15, 19]. Хотя это доказало свою эффективность, с таким процессом связано несколько ограничений. Во-первых, для фотолитографии необходимо использовать пластину с жесткой ручкой, что делает ее несовместимой с рулонным процессом.Во-вторых, высокая стоимость чистых помещений, фотошаблонов, фотолитографических химикатов и рабочей силы не позволяет EES быть недорогими и одноразовыми. В-третьих, осаждение пленок в высоком вакууме занимает много времени и, следовательно, непрактично для толстых пленок. Наконец, размер EES ограничен размером пластины ручки, который ограничен самой маленькой вакуумной камерой на протяжении всего процесса.

Изобретенный нами процесс «вырезать и вставить» [20] предлагает очень простое и быстрое решение всех вышеупомянутых проблем.Вместо нанесения металла в высоком вакууме коммерчески доступны тонкие металлизированные полимерные листы. Помимо металлических пленок, монослойный графен может быть извлечен из медной подложки с помощью полиметилметакрилата (ПММА). Вместо использования фотолитографического рисунка используется настольный программируемый режущий плоттер для механического вырезания разработанного рисунка на металлических, полимерных или графеновых листах с удалением излишков, что является производственным процессом произвольной формы с вычитанием, обратным популярному методу печати. электроника [21].Режущий плоттер может наносить рисунок на тонкие металлические и полимерные листы шириной до 12 дюймов и длиной до нескольких футов, что значительно превышает размеры пластин в лабораторных условиях. Поскольку рисунки могут быть вырезаны с помощью терморазъемных лент (TRT) или татуировочной бумаги, узорчатые пленки могут быть непосредственно напечатаны на медицинских лентах или даже на коже человека с почти 100% -ным выходом. Весь процесс может быть завершен на обычном стенде без какого-либо мокрого процесса в течение десяти минут, что позволяет быстро создавать прототипы. Поскольку на протяжении всего процесса не требуется пластина с жесткой ручкой, метод «вырезать и вставить» по своей сути совместим с рулонным производством.Чтобы продемонстрировать универсальность метода «вырезать и вставить», мы обсудим эпидермальную сенсорную систему на основе графена (GESS) [22], сенсор эпидермальной сейсмокардиограммы (SCG) на основе пьезоэлектрического полимера и недорогой эпидермальный сенсор. обогреватель с обратной связью в реальном времени.

2.

МЕТОДЫ

Схема процесса произвольной формы «вырезать и вставить» показана на рисунке 1. Поскольку металлические пленки на полимерной основе более растяжимы, чем отдельно стоящие металлические листы [23], мы всегда используем металлизированный полимер. листы (e.грамм. Au / PET) или графен, полученный с использованием PMMA (Gr / PMMA) в качестве исходных материалов. Исходный материал должен был быть равномерно нанесен на гибкую временную основу, которая может быть односторонней TRT или татуировочной бумагой. Затем другая сторона временной опоры была приклеена к липкому гибкому коврику для резки, как показано на рисунке 1а. Режущий мат подавали в программируемый режущий плоттер (Silhouette Cameo, США). Импортируя проект AutoCAD в программу Silhouette Studio, режущий плоттер может автоматически вырезать исходный материал со швами змеевидной формы в течение нескольких минут (рис. 1b).Как только швы были сформированы, временная опора была осторожно снята с коврика для резки (рис. 1c). Нагревание TRT или намочить татуировочную бумагу может ослабить их адгезию, так что посторонние участки можно легко удалить пинцетом (рис. 1d), оставив только нужные датчики и схемы, свободно лежащие на опоре. Затем устройства с рисунком были готовы к печати на целевой подложке, такой как медицинская лента, или даже непосредственно на коже человека (рисунок 1e), что давало EES (рисунок 1f).Шаги, показанные на рисунках 1a-e, можно повторить для других тонких листов металлов, полимеров и 2D-материалов. Печать их на одной и той же целевой подложке с помощью маркеров совмещения может отображать многоматериальный, многопараметрический EES. Первым ЭЭС, изготовленным этим методом, был цельнометаллический ЭЭС, который можно было применять для измерения электрофизиологических сигналов, температуры кожи, гидратации кожи, а также деформации кожи по беспроводной связи через растягивающуюся антенну [20].

Рисунок 1.

Схема процесса «вырезать и вставить».(а) Исходный материал, поддерживаемый TRT или татуировочной бумагой, ламинированной на коврике для резки. (б) Вырезание заданных швов в исходном материале с помощью программируемого режущего плоттера. (c) Удаление TRT или тату-бумаги. (г) Удаление посторонних участков. (e) Печать растягиваемых датчиков и схем с рисунком на мягкой целевой подложке или непосредственно на коже человека. (f) EES в заводском исполнении.

3.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Графен - самый тонкий и прочный электропроводящий материал [24], прозрачный [25], механически прочный [26] и биосовместимый [27].Поэтому он успешно используется в гибкой и прозрачной матрице электродов для одновременной записи электрокортикографии (ЭКоГ) и нейровизуализации [28, 29], а также для неинвазивного измерения импеданса кожи, температуры и движения [30]. Однако общая толщина этих датчиков на основе графена составляет десятки или сотни микрон, что слишком велико, чтобы полностью соответствовать коже. Более того, хотя вышеупомянутые графеновые биосенсоры были успешно сформированы с помощью фотолитографии, этот процесс может быть дорогостоящим и трудоемким.Поэтому мы использовали сухой и произвольный процесс «вырезания и вставки» [20] для моделирования химического осаждения из паровой фазы (CVD) графена большой площади. На рис. 2 показана эпидермальная сенсорная система на основе графена (GESS), изготовленная методом «мокрый перенос, сухой рисунок». «Мокрый перенос» относится к этапу травления меди, на котором сохраняется высокая непрерывность графена большой площади, выращенного на медной фольге. В процессе «сухого формирования рисунка» используется программируемый механический режущий плоттер, который вырезает на графене спроектированные нитевидные змеевики.По сравнению с фотолитографией, процесс создания сухого рисунка сводит к минимуму химическое загрязнение графена и является значительно более эффективным по времени и затратам. Он имеет общую толщину 463 ± 30 нм, оптическую прозрачность ~ 85% и растяжимость более 40%. GESS может быть непосредственно нанесен на кожу человека, как временная татуировка, и может полностью соответствовать микроскопической морфологии поверхности кожи только за счет взаимодействия Ван-дер-Ваальса с кожей (рис. 2а). Открытая сетчатая структура GESS делает его полностью воздухопроницаемым, а его жесткость незначительна.Bare GESS может оставаться на коже в течение нескольких часов без трещин и расслоений. Благодаря жидкой повязке GESS может оставаться на коже до нескольких дней. В качестве сухого электрода сопротивление поверхности раздела GESS-кожа такое же, как у обычных гелевых электродов из серебра / хлорида серебра (Ag / AgCl) (рис. 2b), но при этом обеспечивает превосходный комфорт, мобильность и надежность. GESS успешно применяется для измерения электроэнцефалограммы (ЭЭГ) (рис. 2c), электрокардиограммы (ЭКГ) (рис. 2d), электромиограммы (ЭМГ), температуры кожи и увлажнения кожи.Когда объект движется, сухой GESS продемонстрировал такую ​​же восприимчивость к движению, как и коммерческие гелевые электроды.

Рис. 2.

Система эпидермальных сенсоров на основе графена (GESS). (а) Вид сверху на слой GESS толщиной 463 нм, нанесенный на кожу человека. В нем находится трехэлектродный электрофизиологический датчик на основе графена (GEPS), один датчик температуры сопротивления на основе графена (GRTD) и один датчик гидратации кожи на основе графена (GSHS), который основан на двух электродах GEPS.Увеличенное изображение красной пунктирной рамки показывает полное соответствие морфологии кожи. (b) Сопротивление контакта кожи и электрода, одновременно измеренное GSHS (красный) и имеющимся в продаже гелевым электродом (черный). (c) ЭЭГ, одновременно измеренная GEPS (вверху справа) и коммерческими гелевыми электродами (внизу справа). (d) ЭКГ, одновременно измеренная GEPS (красный) и коммерческими гелевыми электродами (черный).

В дополнение к электродам ЭКГ бортовые механоакустические датчики могут обеспечивать синхронные и непрерывные мультимодальные записи сердечно-сосудистой системы.В частности, сейсмокардиография (SCG) представляет собой вибрацию грудной клетки, вызванную сердцебиением. Современные носимые датчики SCG по-прежнему основаны либо на коммерческих жестких акселерометрах [31], либо на жестких пьезоэлектрических мембранах [32]. Для производства эпидермальных датчиков SCG мы применили метод «вырезать и вставить» для формирования пьезоэлектрических лент серпантиновой формы из имеющихся в продаже листов поливинилиденфторида (ПВДФ) толщиной 28 мкм. На рис. 3а показаны встроенные электроды ЭКГ на основе золота и датчик СКГ на основе PVDF в одной эпидермальной сенсорной системе.При протыкании система может точно отслеживать деформацию кожи без механических повреждений или отслоения поверхности раздела, как показано на Рисунке 3b. Синхронные измерения ЭКГ и СКГ могут выполняться с помощью настраиваемых схем сбора данных. Для каждого сердечного сокращения временной интервал между пиком R ЭКГ и пиком AC SCG представляет собой общее время систолы, которое равно сумме времени изоволюметрического сокращения (IVCT) и времени выброса левого желудочка (LVET) ( Рисунок 3c).Обнаружена сильная корреляция между интервалом RAC и систолическим / диастолическим артериальным давлением (рис. 3d). Интегрированная растягивающаяся E-татуировка, способная синхронно определять ЭКГ и СКГ, продемонстрировала потенциал для неинвазивного отслеживания артериального давления между ударами, как показано на рисунке 3e. Результаты измерения АД с помощью эпидермальной системы ЭКГ-СКГ хорошо согласуются с результатами коммерческого устройства для измерения НИАД (неинвазивного кровяного давления) SOMNOtouch ™.

Рисунок 3.

Интегрированные эпидермальные датчики ЭКГ и СКГ.(а) Электроды ЭКГ на основе Au и датчики СКГ на основе PVDF на груди человека. (b) Поведение интегрированной эпидермальной сенсорной системы ЭКГ-СКГ, напоминающее татуировку. (c) Определение интервала RAC. (d) Корреляция между BP и RAC. (d) Непрерывный мониторинг АД у человека во время маневра Вальсальвы с использованием эпидермальной сенсорной системы (красный) и коммерческого НИАД SOMNOtouch ™ (черный).

Мягкость и прилегание к коже EES не только полезны для точного восприятия, но также имеют решающее значение для эффективности и безопасности в терапии.Например, носимые обогреватели тканей могут играть важную роль в области медицины. Чтобы упомянуть несколько, тепло обычно используется в физиотерапии после вызванной физической нагрузкой отсроченной мышечной болезненности (DOMS) [33, 34]. Когда гипотермия возникает из-за анестезии [35], прикладывание тепла к ладоням и подошвам пациента с расширенными кровеносными сосудами может повторно согреть внутреннюю температуру тела [36, 37]. Ультрасовременные обогреватели слишком громоздкие, жесткие или их трудно контролировать, чтобы обеспечить их долговечность и безопасность.В последнее время был достигнут прогресс в разработке мягких и растяжимых нагревателей, которые можно прикреплять непосредственно к поверхности кожи [35, 38-40], но они часто используют дорогие материалы или процессы и требуют значительного времени для изготовления. Более того, в большинстве из них отсутствует контроль температуры с обратной связью на месте, что имеет решающее значение для поддержания динамических температур, необходимых для большинства медицинских приложений. Поэтому мы разработали эпидермальный нагреватель с автономным пропорционально-интегрально-производным (PID) регулированием температуры.Устройство состоит из растягиваемого алюминиевого резистивного нагревательного элемента (RHE) и термометра сопротивления растяжимому золоту (RTD), изготовленных с использованием метода «вырезать и вставить». Он может быть нанесен неинвазивным способом на кожу человека и может повторять деформацию кожи во время изгиба без какого-либо расслоения (рисунки 4a и b). В результате однородность температуры может поддерживаться при произвольной деформации кожи (рисунки 4c и d). Устройство способно поддерживать заданную температуру, типичную для медицинского использования, в течение длительного времени и точно настраиваться на новую заданную температуру в процессе (рис. 4e).

Рис. 4.

Программируемый нагреватель, прилегающий к коже. (a) и (b) эпидермальный нагреватель со встроенным датчиком температуры, ламинированный на ладони человека в открытом и полузакрытом состоянии. (c) и (d) Распределение температуры без деформации руки и с ее учетом. (e) Нагреватель может нагреваться до заданной температуры и удерживаться до тех пор, пока не будет получена команда достижения новой целевой температуры.

4.

ВЫВОДЫ

В заключение, мы продемонстрировали универсальный, экономичный и эффективный по времени метод производства многоматериального одноразового ЭЭС, который можно интимно и беспрепятственно наносить на кожу человека для восприятия и лечения.Метод «вырезать и вставить» позволяет полностью высушить, настольное, произвольной формы и портативное производство ESS за считанные минуты, без использования каких-либо вакуумных устройств или химикатов. Метод «вырезать и вставить» доказал свою эффективность при формировании рисунка на металлических листах, графене и пьезоэлектрическом полимере. GESS субмикронной толщины был создан как механически и оптически незаметный сухой электрод, производительность которого не уступает клинически используемым гелевым электродам. Помимо эпидермальных электродов, механоакустические эпидермальные датчики, основанные на растягиваемых пьезоэлектрических серпантинах из PVDF, обеспечивают возможность синхронного измерения ЭКГ и СКГ, которые можно использовать для определения межквантового АД.В качестве примера терапевтического EES были изготовлены эпидермальные нагреватели с контролем обратной связи по температуре в реальном времени, которые были проверены при деформации кожи. Мы продолжим разработку недорогих EES, способных передавать электроэнергию и данные по беспроводной сети. EES в конечном итоге станет платформой, способной к замкнутому контуру, диагностике и индивидуализированной терапии.

10 шт. 47 мкФ 16 В 6,3x5 мм 16V47UF Япония ELNA аудио конденсатор синий электронные компоненты и полупроводники конденсатор

10шт 47 мкФ 16В 6.3x5 мм 16V47UF Япония ELNA Аудио конденсатор Синий Конденсатор для электронных компонентов и полупроводников

10 шт. 47 мкФ 16V 6,3x5 мм 16V47UF Япония ELNA Аудио конденсатор Синий

16V 6.3x5mm 16V47UF Japan ELNA аудио конденсатор синий 10шт 47uF, номинальная емкость, мы всегда готовы работать. 16V 6.3x5mm 16V47UF Japan ELNA Audio Capacitor Blue 10шт 47uF, 10шт 47uF 16V 6.3x5mm 16V47UF Japan ELNA Audio Capacitor Blue, Business И промышленность, Электрическое оборудование и материалы, Электронные компоненты и полупроводники, конденсаторы, Промышленные конденсаторы.



  • Неужели плохой кредит мешает вам владеть домом?

    TruPath Float ™ - это самая быстрая и самая доступная программа по ремонту ипотечных кредитов в стране.

    Почему TruPath Credit? Бесплатная консультация

«Мы годами боролись с нашей кредитной историей. Я был так благодарен за то, что подключился к TruPath. Меня научили тому, что я сделал, чтобы создать свою проблему, и как правильно двигаться вперед. Четкий, пошаговый план с легко достижимыми целями.”

«Моя жена и я были в процессе покупки нашего первого дома, и нам нужно было повысить наш кредитный рейтинг, чтобы претендовать на лучшую ипотеку. Мы не совершали многих классических финансовых ошибок, таких как просрочка платежей, большой остаток на кредитных картах и ​​банкротство, и не знали, как быстро поднять наши результаты. Проработав всего несколько месяцев с Брук Пакстон, мой результат увеличился на 58 баллов !! Мы не можем более настоятельно рекомендовать TruPath Credit. Брук была невероятно знающей и отзывчивой на наши вопросы, и ей удалось поднять наши оценки с помощью простых и простых в использовании стратегий.Спасибо, TruPath! »

«TruPath действительно поможет. Они действительно знают, как повысить кредитоспособность клиента. Пока клиент следует своему плану действий, его кредитные рейтинги растут ». Щелкните для просмотра видео.

«Я БОЛЬШОЙ сторонник TruPath! Они буквально изменили мой бизнес. Приятно иметь делового партнера, которому я могу доверять. Я - фанат!" Нажмите, чтобы посмотреть видео-отзыв.

«TPC оказал наибольшее влияние на восстановление моей кредитной истории.После службы в армии у меня возникли долги и проблемы с кредитами. Мне было нелегко перейти к гражданской жизни. Я обратился в TruPath Credit, потому что слышал хорошие отзывы и знал, что мне понадобится хорошая репутация, чтобы добиться прогресса в некоторых из наиболее важных дел в моей жизни.

Персонал очень услужливый и профессиональный. Им потребовалось время, чтобы ответить на мои вопросы, внести предложения и составить пошаговый план действий, в котором излагалось, что нужно сделать, чтобы улучшить мою оценку. Восстановление кредита не происходит в одночасье, но их план действий сработал на удивление быстро.Промедление было для меня настоящей борьбой, но я рад, что нашел время.

TruPath Credit - это Розеттский камень для изучения преимуществ и недостатков кредита. Просто, эффективно и действенно ».

«TruPath был глотком свежего воздуха для меня и моей команды. Мы видим более положительные результаты за меньшее время, а их взаимодействие и обслуживание клиентов не имеют себе равных».

«Ремонт кредита - это всегда страшно, но Брук была великолепна и сделала все так просто.Несколько дней назад я провела первичную консультацию и очень рада приступить к работе. Она ответила на все мои вопросы и многое другое. Я настоятельно рекомендую работать с Брук в TruPath Credit! »

«Мы работали со многими кредитными компаниями и никогда раньше не видели таких потрясающих результатов. TruPath поддерживает нас на протяжении всего процесса ».

«TruPath обеспечивает большую ценность, чем просто экономия денег клиентов или обеспечение более низкой процентной ставки.Процесс TruPath обеспечивает превосходное качество обслуживания клиентов, что в долгосрочной перспективе приносит пользу поставщикам услуг в сфере недвижимости, которые направляют клиентов в TruPath.

«Эти парни классные. Мне так сильно помогло выйти из БК. Я начал примерно в августе 2017 года. Мой кредит за 6 месяцев вырос примерно на 130 пунктов. Это был хороший опыт. Они полезны и знают свое дело. Я очень рекомендую этих ребят. Они помогают с вашим планом действий и следят за вами, а также следят за тем, чтобы вы соблюдали правильный график и делали все необходимое для достижения результатов.”🙂

«Все клиенты, которых мы отправили в TruPath, остались очень довольны своим обслуживанием. Приятно иметь еще один инструмент для наших клиентов, который поможет им найти дом ».

«Очень знающий, очень услужливый и дружелюбный! Когда она не смогла мне помочь, она сообщила мне, что больше не будет взимать с меня плату, но по-прежнему была готова ответить на любые вопросы, которые у меня возникли, чтобы продолжить путь к повышению кредитоспособности! »

«Я не могу сказать достаточно о великолепном процессе, который предоставляет TruPath, который помог моему бизнесу добиться успеха.”

«Мне всегда хотелось, чтобы кто-нибудь объяснил мне этот процесс. Я всегда благодарен TruPath Credit и их усилиям, направленным не только на исправление отрицательных моментов в моем кредите, но и на то, чтобы научить меня, как извлечь выгоду из стратегии высокого кредитного рейтинга ».

«Когда я начал работать с ними 6 месяцев назад, мне только что отказали в жилищном кредите, тогда я сделал в точности то, что сказала мне Брук, и на прошлой неделе мой кредитный рейтинг был примерно на 100 баллов выше, и я не только имел право на покупку дома». кредит, но я получил УДИВИТЕЛЬНУЮ процентную ставку! Они удивительны!!!"

«Они всегда стараются помочь нашему клиенту максимально увеличить свой кредит, чтобы получить возможность попасть в дом своей мечты! Они всегда отзывчивы и общительны с нами и нашими клиентами.”

10шт 47uF 16V 6.3x5mm 16V47UF Япония ELNA аудио конденсатор синий

10шт 47uF 16V 6.3x5mm 16V47UF Japan ELNA Аудио конденсатор синий. Номинальная емкость. Мы всегда готовы уладить дела .. Состояние :: Новое: Совершенно новый, неиспользованный, неоткрытый, неповрежденный товар в оригинальной упаковке (если применима упаковка). Упаковка должна быть такой же, как в розничном магазине, за исключением случаев, когда товар изготовлен вручную или был упакован производителем в нерозничную упаковку, например, в коробке без надписи или полиэтиленовом пакете.См. Список продавца для получения полной информации. См. Все определения условий: Бренд:: Elna, Страна / регион производства:: Япония: Модель:: 47 мкФ, 16 В, ELNA, MPN:: Не применяется: UPC:: Не применяется,


Сколько это мне будет стоить?

Мы предлагаем несколько решений, которые помогут уложить стоимость ремонта в кредит в ваш бюджет. Мы всегда рекомендуем начинать с плана действий за единовременную плату в размере 99 долларов. Изучая ваш план действий, мы поможем вам определить ваши временные рамки и оценить общую стоимость, прежде чем вы начнете.Посетите нашу страницу часто задаваемых вопросов для получения полного списка часто задаваемых вопросов.

Каких результатов я могу ожидать?

Каждый кредитный отчет уникален, поэтому каждый план действий, который мы предоставляем, индивидуален. Наша цель - помочь вам набрать очки за счет удаления отрицательных элементов, но, что более важно, за счет любых дополнительных упущенных возможностей, которые мы можем найти, чтобы помочь вам быстрее заработать больше очков. Посетите нашу страницу часто задаваемых вопросов для получения полного списка часто задаваемых вопросов.

Что предлагает Tru Path Credit?

Хотя отрицательные элементы могут быть частью причины более низкого кредитного рейтинга, обычно наибольшее количество баллов обнаруживается в областях, о которых потребители не подозревают, что они упускают. Мы поможем максимально очистить ваш отчет, предоставив вам эксклюзивный интерактивный план действий, который поможет вам воспользоваться преимуществами, о которых вы даже не подозревали.

Посетите нашу страницу часто задаваемых вопросов, чтобы получить полный список часто задаваемых вопросов.

Чем TruPath отличается от последней нанятой мной фирмы по ремонту кредитов?

Большинство фирм по ремонту кредитов строго сосредоточены на удалении отрицательных моментов и имеют бизнес-модели, которые намеренно затягивают этот процесс, чтобы удерживать клиентов с ежемесячной оплатой как можно дольше. Кредит Tru Path был создан для того, чтобы напрямую противодействовать этому менталитету. Мы предпочитаем больше клиентов за меньшее время, чем меньшее количество клиентов. Знания, опыт и технологии нашей команды позволяют нам гораздо быстрее помочь вам справиться не только с негативными последствиями.Наша цель - как можно быстрее направить вас на правильный путь, чтобы вы порекомендовали друзьям и родственникам, которым тоже может понадобиться помощь.

Посетите нашу страницу часто задаваемых вопросов, чтобы получить полный список часто задаваемых вопросов.

10шт 47uF 16V 6.3x5mm 16V47UF Япония ELNA аудио конденсатор синий

5/16 ”# 1 MT Юнион Баттерфилд спиральное сверло производства США, Burndy U32RT Index 19 Медный штамп U-образного гидравлического инструмента для сжатия 400 MCM. 10шт G7S313U IRG7S313U TO-263. Официальный дистрибьютор в США 6657S-1-102 Bourns.Перчатки HexArmor 8 / Medium Level Six Series 9003 SuperFabric, устойчивые к порезам ISEA 5, 10 шт. 47 мкФ 16 В, 6,3x5 мм 16V47UF Японский аудиоконденсатор ELNA синий , глушитель подходит для John Deere 720 70 60 730 620 630 AR20450R. SS150B Superior Stepping Motor НОВИНКА В СТАРЫЙ КОРОБКЕ. 5000 10x13 Poly Mailers Доставка конвертов Самозаклеивающиеся полиэтиленовые пакеты 2 мил. Набор из 24 стираемых цветных карандашей Staedtler Noris Club с ластиком в ассортименте, USB-мини-считыватель кредитных карт 3 Track Hi Lo Co Magnetic Mag Swiper POS Cashier MSR. 10 шт. 47 мкФ 16V 6,3x5 мм 16V47UF Япония Аудио конденсатор ELNA синий , 19/32 "OD x 7/32" ID x 3/8 "H 4 шт. LA-2508 Резиновая втулка стержня с Т-образной втулкой. Автоматические сварочные очки Затемняющие ЖК-очки Рамка для защиты глаз, 1 шт. D808K013CPTP4 Инкапсуляция: QFP, 40 шт. LM1084IS-ADJ TO-263 LM1084 IS-ADJ LM1084 5A положительный регулятор с малым падением напряжения, 5 шт. IEC 320 C14 штекер Входной разъем панели разъема 15 А 250 В с держателем предохранителя. x5 мм 16V47UF Япония Аудио конденсатор ELNA синий , РЫБНЫЙ МАГНИТ 286 фунтов сверхпрочный неодимовый круглый толстый рым-болт Охота за сокровищами, замена датчика INFICON TEK-Mate 703-020-G1 для детектора утечки хладагента 1 шт.,

  • Мы всегда начинаем с бесплатной консультации.Мы хотим, чтобы вы чувствовали себя комфортно, двигаясь вперед.

  • После регистрации нам нужно будет проверить ваш кредитный отчет. Мы покажем вам, как это сделать, чтобы не повредить ваш счет.

  • Независимо от того, регистрируетесь ли вы в TruPath Optimize ™ или TruPath Qualify ™, вы получите план действий, который мы построим на основе вашего уникального кредитного файла. Звонок для обзора плана действий обычно занимает около 30 минут.

  • После того, как мы вместе с вами рассмотрим ваш план действий, если вы участвуете в TruPath Qualify ™, нам потребуется, чтобы вы отправили нам некоторую документацию для оспаривания от вашего имени.

  • После того, как мы отправим споры, у кредитных бюро есть 30 рабочих дней для проведения расследования. Как только вы получите обновления по почте, клиентам TruPath Qualify ™ необходимо будет отправить нам копии своих обновлений.

  • 10шт 47uF 16V 6.3x5mm 16V47UF Япония ELNA аудио конденсатор синий

    10шт 47uF 16V 6.3x5mm 16V47UF Japan ELNA Audio Capacitor Blue, Бизнес и промышленность, Электрическое оборудование и материалы, Электронные компоненты и полупроводники, Конденсатор, Промышленные конденсаторы

    Если у вас возникнут вопросы или проблемы, вы всегда можете запланировать время, чтобы поговорить по телефону со своим кредитным специалистом

© Авторское право - TruPath Credit | TruPath Credit - Все права защищены

10 шт. 47 мкФ 16 В 6.3x5 мм 16V47UF Japan ELNA Аудио конденсатор Синий

вместе с перфорированной стелькой Air-Port и межподошвой из полиуретана. привнесите в ваш дом земную атмосферу и создайте стиль бохо. PRECISION TWIST DRILL 1500S1 / 4X28 HSS, набор для ручных метчиков, 3 шт., 1 / 4X28, Купить рубашку с объявлением для мальчиков, продвинутая до Big Brother, Рубашка для мальчиков и другие футболки Big Brother для мальчиков-малышей в, Для использования со свечами по обету или чайными свечами. IRF9Z34N IRF9Z34NPBF 9Z34N MOSFET P-CH 55V 19A NEW. логотип чемпионата по софтболу восточной зоны 2018 Время доставки: 7-14 дней, чтобы прибыть.У нас в наличии множество марок крепежа, от низкоуглеродистой стали до закаленной. АВТОМОБИЛЬНЫЙ ОДНОЖИЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ 5 МЕТРОВ ЧЕРНОГО ЦВЕТА ДЛЯ ФУРГОНА АВТОМОБИЛЯ, 1 подарочный пакет из органзы с завязками на шнурке Подвеска и серьги Blue Chaldecony, вылепленные вручную из проволоки, заполненной золотом 14 карат. поэтому мы работаем только с компаниями, которые делают то же самое: Хранение визитных карточек в мини-сериях, крафт-бумага, Вестерн, почтовая рассылка для конвертов, высококачественный камень, который можно вставить в украшения, Симпатичный и функциональный чехол на молнии, который идеально подходит для хранения макияжа, Sillas De Plastico Para Fiestas Eventos Interior Exterior Plegables Juego De 5.Я пришлю фотографию камня перед тем, как отправить его, мы будем взимать дополнительные 5 долларов за каждый раунд изменений, Электронную планку блокировки паники и 36-дюймовую дверь с повторным срабатыванием сигнализации модели 710. могут быть персонализированы по вашему желанию. Сегментированное лезвие с вакуумной пайкой с обозначением спасения / пожара / несчастного случая. Mars 12290 60/5 MFD Конденсатор двойного круглого сечения, 440 В для GE 97f9897, Разработанный для удовлетворения потребностей самостоятельной сборки, CROWN MOLDING изготовлен из плотного архитектурного полиуретанового компаунда (не пенополистирола), эпитаксиальный кремниевый транзистор 5 x 2SA1370 PNP для высоких нагрузок. Defin Sanyo TO-92L 5шт.Купить Автомобильный топливный фильтр 1 комплект Профессиональный алюминиевый автомобильный топливный фильтр 5 / 8-24 или 1 / 2-28, подходящий для Napa 4003 и WIX 24003, Комплект масляного фильтра, конусный фильтрующий элемент, запасной элемент автомобиля.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *