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最完整的磁阻角度和線性位置測量系統(tǒng)解決方案,提供硬件選型、軟件仿真和測試結果


  來源: 儀器儀表商情網 時間:2015-08-12 作者:
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       AMR效應示例如圖2所示。電流(I)流過導體,受外部磁場(HY)影響。導體電阻的變化與磁化矢量(M)和電流矢量(I)之間的角度成函數關系。磁化矢量是內部磁場(HX)與施加的外部磁場(HY)的凈求和結果。
       當磁化矢量(M)與電流矢量(I)平行時,具有最大電阻。當磁化矢量(M)與電流矢量(I)垂直時,具有最小電阻。
有效利用AMR效應要求導體自身必須對機械應力材料不敏感,但對磁約束敏感。由于這些原因,透磁合金(80%鎳,20%鐵)是AMR傳感器制造中最常用的合金。
透磁合金屬性
       透磁合金條有兩個屬性,創(chuàng)建角度測量系統(tǒng)時會具有設計挑戰(zhàn)性。
       首先,透磁合金具有較窄的線性工作區(qū)(見圖3)。僅當磁化矢量(M)和電流矢量(I)之間的角度變大時,響應才是線性的。不幸的是,線性響應不久后透磁合金就會飽和。
圖3.透磁合金電阻與磁場的關系
       其次,透磁合金對極性不敏感。無論磁化矢量(M)和電流矢量(I)之間的角度是正或負,透磁合金條的電阻都將下降。
      雙色條磁極
       改善透磁合金條線性度和磁極非敏感特性的常用方法是與金屬條的軸向成45°添加鋁條(稱為雙色條磁極,如圖4所示)。雙色條磁極間流動的任何電流都將走最短的路徑——垂直路徑,并且電流矢量(I)和磁化矢量(M)之間的角度偏移45°。
圖4.透磁合金條的雙色條磁極效應
       圖5顯示向透磁合金條中加入雙色條磁極后的結果。電流矢量偏移45,但磁化矢量保持不變。注意,線性特性現在存在于圖形的中央部分。
圖5.雙色條磁極透磁合金電阻與磁場的關系
       磁場強度
       磁場強度至少為25 kA/m,才能確保滿足ADA4571數據手冊中的規(guī)格。該激勵磁場必須與ADA4571封裝內傳感元件的中央部分相交。
選擇磁體時,需考慮傳感器和磁體之間的氣隙,如圖6所示。如果磁體未靠近傳感器放置(即距離d極大),則可能需要更強或更大的磁體才能確保達到最小磁場強度要求。
 
圖6.用于轉軸角度測量的磁體方向與氣隙
       傳感器基礎知識
       標準AMR傳感器由兩個惠斯登電橋組成,互相之間的相對角度為45°,如圖7所示。
圖7. ADA4571雙惠斯登電橋配置

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