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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(jié)果


  來源: 儀器儀表商情網(wǎng) 時(shí)間:2015-08-12 作者:
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      電路功能與優(yōu)勢
       圖1所示緊湊型雙芯片電路提供非接觸式各向異性磁阻(AMR)測量解決方案,可用于角度或線性位置測量。該雙芯片系統(tǒng)在180°范圍內(nèi)具有優(yōu)于0.2°的角精度,在0.5英寸范圍內(nèi)具有2 mil(0.002英寸)線性精度,具體取決于所用磁體的尺寸。
       該電路適用于高速、高精度、非接觸式角度和長度測量關(guān)鍵型應(yīng)用,比如機(jī)床速度控制、起重機(jī)角度控制、無刷直流電機(jī)和其他工業(yè)或汽車應(yīng)用。

圖1.磁阻角度和線性檢測系統(tǒng)(原理示意圖:未顯示去耦和所有連接)
       電路描述
      ADA4571是一款各向異性磁阻(AMR)傳感器,集成信號調(diào)理放大器和ADC驅(qū)動器,以及用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葌鞲衅鳌?/span>
       ADA4571產(chǎn)生兩路模擬輸出,指示周圍磁場的角位置。
       ADA4571集成一個(gè)AMR傳感器和一個(gè)固定增益(標(biāo)稱值G = 40)儀表放大器。ADA4571可提供有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場角度的干凈且經(jīng)過放大的余弦和正弦輸出信號。T輸出電壓范圍與電源電壓成比例。
       傳感器含有兩個(gè)互成45°角的透磁合金惠斯登電橋。x-y傳感器平面的旋轉(zhuǎn)磁場提供兩路正弦輸出信號,且傳感器與磁場方向的角度(α)頻率翻倍。在x-y平面的均質(zhì)場內(nèi),輸出信號與z方向(氣隙)的物理位置無關(guān)。
       正弦和余弦輸出端的輸出電壓擺幅范圍為7% VDD至93% VDD.有兩個(gè)診斷頻段(VDD的0%至7%和VDD的93%至100%),因而可向所有內(nèi)部連接提供焊線斷開檢測。
ADA4571采用8引腳SOIC封裝。
       VSIN和VCOS輸出的輸出阻抗為50Ω,采用外部10 nF電容時(shí)組成318 kHz噪聲濾波器。
       AD7866是一款雙通道、同步采樣、12位、1 MSPS SAR ADC.RANGE引腳的極性確定模擬輸入范圍和輸出編碼。如果片選信號變?yōu)榈碗娖綍r(shí)該引腳連接邏輯高電平,則下次轉(zhuǎn)換的模擬輸入范圍為0 V至2×VREF(0 V至5 V),為ADA4571 AMR傳感器的0.35 V至4.65 V信號提供大約350 mV裕量。
       將REFSEL引腳連接至低電平可配置ADC使用內(nèi)部2.5 V基準(zhǔn)電壓源。VREF引腳提供該電壓,但將其用于系統(tǒng)的其他位置前必須先使用緩沖器。DCAPA引腳和DCAPB引腳采用470 nF電容去耦,確保ADC正常工作。
       AD7866同步采樣傳感器的兩個(gè)通道。數(shù)字字通常在DOUTA和DOUTB端提供。每個(gè)數(shù)據(jù)流包括1個(gè)前導(dǎo)零,隨后是3個(gè)狀態(tài)位,再加上12位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。然而,保持CS引腳為低電平并持續(xù)額外16個(gè)時(shí)鐘周期,則兩個(gè)數(shù)字字均可從一個(gè)通道(DOUTA)獲取。因此,SPI接口允許在一條數(shù)據(jù)線路上訪問兩個(gè)通道。
AD7866的兩個(gè)ADC輸入均帶有雙通道多路復(fù)用器。A0輸入引腳上的邏輯0允許A1和A2輸入端轉(zhuǎn)換,而A0輸入引腳上的邏輯1允許B1和B2輸入端轉(zhuǎn)換。ADA4571的溫度傳感器輸出連接AD7866的B1輸入,并允許對系統(tǒng)進(jìn)行軟件溫度校準(zhǔn)。
       磁阻(MR)理論
       磁阻是存在外部磁場時(shí),材料改變其電阻值的能力。最常用的MR傳感器基于AMR技術(shù)。
圖2.各向異性磁阻示例

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