磁位置传感器的应用

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1、磁位置传感器的应用上海直川磁位置传感器的应用摘要这种方式连接AMR元件形成惠斯顿电桥时这些节点将产生一个是由供电电压MR比率和西塔θ角构采用各向异性磁阻AMR传感器传感磁场位置成的函数的差分电压∆Vθ角是元件上的电流和元逐渐成为一种非接触测量运动物体位置的常用方法件磁敏角度M之间的夹角图2描述了这种传感器角度或线性运动物体配有补充性的传感器或固定磁电桥铁再附装上一块磁铁或传感元件就可以定量确定合成磁场的相关方向使用多个传感器或磁铁可以增外加磁场的方向大角度或线性位置的测量范围此应用说明解释了用于位置测量的AMR传感器的原理包括几个用以解决工艺问题的有效寿命电路AMR传

2、感器的原理各向异性磁阻发生在某些含铁材料中该材料可以薄带形成使用而成为电阻元件霍尼韦尔公司采用了一种被称为坡莫合金的含铁材料将其制成了四个电阻元件构成一个惠斯顿电桥传感器每个带状磁阻图22元件都具有以cosθ关系改变电阻的能力其中θ西AMR电桥塔是磁矩M矢量和电流I间的夹角图1示出了有外加磁场和电流情况的坡莫合金元件要使元件磁化方向与外加磁场一致外加磁场必须金属触点坡莫合金饱和坡莫合金材料与其它以线性方式工作的AMR薄膜传感器相反位置传感是一种饱和方式功能这就是说NiFe电流外部磁场完全可对材料的磁化重新定向对于霍尼韦尔公司的磁位置传感器而言必须在电桥上施加至少80高

3、斯的磁场以实现期望的性能小于80高斯的磁场虽外加磁场然会使一些电桥工作但饱和程度不够图1输出信号AMR元件为了用AMR元件构建传感器须将四个元件布置成HMC1501和HMC1512是霍尼韦尔公司AMR型磁金刚石形状并通过金属化将它们的端部彼此连接在位置传感器它包含可在饱和方式下的AMR传感器电一起以形成惠斯顿电桥对四个首尾连接的相同元桥HMC1501含有一个可在±45°范围内传感位置的件施加Vs的直流电压源剩余的两个节点用于测量AMR电桥而HMC1512含有两个可在±90°范围内传(节点任意选取)在不提供任何磁场0高斯的情感位置的AMR电桥HMC1501的电桥差分输出

4、电压况下除了因AMR元件的制造公差而引起的少量补∆V为偿电压外各个测量节点都应具有相同的电压在用1上海直川信息技术有限公司Tel：021-649080936490809664908095E-mail：webmaster@zc-sensor.comhttp://www.zc-sensor.com磁位置传感器的应用上海直川∆V=-Vssin(2)式中将反向误差电压合并到电桥输出信号中在数字方法中可以将数字化的输出信号值与误差校正值组合起来Vs=供电电压VS=材料常数12mV/V另一个要说明的常见误差是材料常数随温度的漂移=磁场参考角度这个误差会影响电桥的灵敏度和偏差灵敏度

5、和偏差的温度系数tempcos一般分别额定为-0.32%/和-0.01%/在HMC1512上的各个电桥彼此旋转定向成45如果贵公司的应用场合应当具有较大的工作温度范时传感器电桥A的差分输出电压为围可以考虑采用某种能进行误差校正的温度监控电路来∆VA=VsSsin(2)补偿温度漂移而传感器电桥B的差分输出电压为如果贵公司采用的是多电桥传感器应当补偿的另一个误差是材料常数中的器件一致性公差这种误差本身表∆VB=-VsScos(2)现为灵敏度上的变化因而在∆V与曲线中产生不同的用HMC1512电桥A的输出信号绘制与角的峰-峰值电压摆动与零点偏置电压非常相似可以采用关系曲线,

6、图3描绘了两个周期的波形模拟信号处理或数字化数值校正方法来抵消这种灵敏度公差位置传感mV对于简单的磁位置传感而言可以采用HMC1501传偏置感器探测附近处于线性或角位移状态的磁铁的相对运动信号输出图4图示了一个典型的定向V∆参考峰-峰值度图3两个周期的波形运动中的磁铁由上图可以看出这种传感器电桥的大多数线性范围在约-180-90090和180各点的图445范围中其中0和180的各点具有正斜率位置传感而90各点则具有负斜率这些斜率可充分运用于角度和线性定位应用中在固定的HMC1501的定向时磁铁可转换成45°并保持在传感位置时的∆V与的线性斜率中假定一个既然我们已制定了

7、用于传感磁场方向的相当精典型的供电电压为5伏Vs=+5Vdc则HMC1501将确方法则应当指出一些误差须作调整以提高测量在2.5伏的偏置电压上提供约120mV的摆动60mV精度第一个误差是如图3中描述的零点偏置电压,采用2.5伏偏置电压的理由是当惠斯顿电桥电源电压在它是前述的制造公差的副产物要对偏置进行补偿0伏和+5伏时该电桥将执行一个导轨分流功能以利用可以采用模拟信号处理方法或者采用数字值校正方由磁场和零点偏置电压产生的∆V创建两个分开的接近法在模拟信号处理方法中可以通过信号调节电路+2.5V的电压源图5示出了这种转换曲线2上海直川信息技术有限公司