最完整的磁阻角度和線(xiàn)性位置測量系統解決方案

　　傳感器基礎知識

　　標準AMR傳感器由兩個(gè)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

　　旋轉磁場(chǎng)產(chǎn)生正弦和余弦輸出信號，如圖8所示。兩個(gè)信號在180°范圍內均為周期信號，因此沒(méi)有額外元件或參考點(diǎn)就無(wú)法進(jìn)行全方位360°測量檢測。

　　圖8.磁阻傳感器輸出電壓

　　通道靈敏度

　　ADA4571傳感器標稱(chēng)靈敏度為每通道52 mV/°，這意味著(zhù)磁化矢量和傳感器方向之間的每一度變化都會(huì )產(chǎn)生52 mV的輸出電壓改變。角度的靈敏度并非常量。靈敏度下降的部分是線(xiàn)路斜率接近零時(shí)的輸出部分。

　　如圖8所示，余弦輸出(綠線(xiàn))在磁化矢量角度接近0°、90°、180°或270°時(shí)損失靈敏度。類(lèi)似地，正弦輸出(紅線(xiàn))在磁化矢量角度接近45°、135°、225°和315°時(shí)損失靈敏度。幸運的是，當一個(gè)通道的靈敏度降低時(shí)，另一個(gè)通道處于高靈敏度區域。

　　系統帶寬、磁場(chǎng)旋轉

　　磁場(chǎng)角度矢量是理解電路帶寬的重要內容。ADC每微秒轉換一個(gè)樣本。為了獲得1°分辨率，磁場(chǎng)1 ms只能移動(dòng)1°(2.778 kHz)，否則ADC無(wú)法以足夠高的速度進(jìn)行采樣，以便跟上磁場(chǎng)變化的速度。對于1 MSPS ADC，這表示磁場(chǎng)的最大可用角速度為2.778 kHz.

　　旋轉測量測試結果

　　將直徑方向的N42磁體(直徑= 0.5英寸，厚度= 0.125英寸)連接至金屬桿的末端。精密直流電機可對金屬桿進(jìn)行精細角度控制。傳感器精確安裝在磁體正面。氣隙設為2 mm.只要磁鐵激勵使傳感器完全飽和，則結果便與氣隙基本無(wú)關(guān)。

　　電機轉動(dòng)，創(chuàng )造出與傳感器相交的旋轉磁場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生重復性正弦和余弦輸出電壓，適合進(jìn)行角度計算和數據采集。

　　圖9顯示了該設置的功能框圖。圖10是該設置的照片，可用來(lái)采集軸尾配置的數據。該設置由無(wú)刷直流電機、物理安裝、磁體和集成相應ADA4571傳感器的PCB組成。

　　圖9.數據采集測試設置——軸尾配置

　　圖10.無(wú)刷直流電機基準測試設置照片

　　圖11通過(guò)磁體的多次轉動(dòng)，將電機的機械角與傳感器的計算磁場(chǎng)角相比較。該計算利用兩個(gè)輸出之比的反正切函數。未進(jìn)行校準時(shí)，誤差接近±1°。

　　圖11.失調校正前的角誤差與機械角之間的關(guān)系