旋轉(zhuǎn)速率傳感器KMI10

KMI10系列旋轉(zhuǎn)速率傳感器又稱齒輪傳感器。它是Philips公司研制開發(fā)的以Ni-Fe合金薄膜磁阻元件為核心的敏感元件，這種新穎的旋轉(zhuǎn)速度傳感器基于薄膜磁阻元件的磁阻效應原理而制成的。采用二線制模式，能實現(xiàn)信號的遠距離傳輸；KMI10薄膜磁阻元件具有優(yōu)良的溫度和頻率特性，能實現(xiàn)“靜止”狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)速度的檢測。可用于將旋轉(zhuǎn)速度、位置和方向等物理量轉(zhuǎn)換成電信號，因而可廣泛應用于工業(yè)、汽車電子了、國防、儀器儀表等行業(yè)。

1 結構原理
　　旋轉(zhuǎn)速度傳感器KMI10系列由NI-Fe合金薄膜磁阻元件、偏置磁鋼、信號處理集成電路部分構成。圖1所示是KMI10的組成原理圖；KMI10系列旋轉(zhuǎn)速度傳感器的工作原理圖如圖2所示，KMI10的目標檢測為鐵質(zhì)齒輪或考標記；當磁阻元件與齒輪對齊時，齒輪每轉(zhuǎn)過一齒，磁阻元件表面磁場發(fā)生變化而輸出一個準正弦波的電信號、經(jīng)信號處理集成電路放大、濾波和比較后輸出電流方波信號，圖3為信號處理電路框圖及輸出電流信號的波形圖。

　　KMI10系列旋轉(zhuǎn)速度傳感器的偏置磁鋼比較特殊（見圖1），它要求偏置磁鋼能產(chǎn)生三個方向的磁場；一個是抗干擾鋪偏磁場Hx，另一個是磁阻元件偏置磁場Hz，同時，要求Hy為0，以保證了KMI10旋轉(zhuǎn)速度傳感器對鐵質(zhì)齒輪進行可靠地檢測。

　　從圖2可知，由于齒輪旋轉(zhuǎn)改變了薄膜磁阻元件表現(xiàn)的磁場Hy，從而輸出電信號；每轉(zhuǎn)過一齒輸出一個準正弦波信號，并在旋轉(zhuǎn)齒輪不同位置輸出不同的電信號值；由于該傳感器中的薄膜磁阻元件不同的電信號值；由于該傳感器中的薄膜磁阻元件具有優(yōu)良的溫度特性和工作頻率特性、故可實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)齒輪“靜止”狀態(tài)下的檢測。、

　　KMI10 系列旋轉(zhuǎn)速度傳感器為二線制電流信號模式，其輸出端電流信號由兩部分組成；其一是保證信號處理IC正常可靠工作的基本電流（7mA）；其二是磁阻元件輸出信號。輸出信號經(jīng)信號處理IC處理后輸出開關電流信號，其頻率與旋轉(zhuǎn)齒輪齒數(shù)成正比，該開關電流信號也7mA，并迭加到基本電流上。因此二線制輸出端子電流在7mA～14mA之間。參見圖3。

　　從KMI10旋轉(zhuǎn)速率傳感器的結構圖(圖1)可知，薄膜磁阻元件和信號處理集成電路IC采用相互獨立的封裝，這是為了保證薄膜磁阻元件在高溫工作時，信號處IC能夠正常工作，因為信號處理集成電路IC的工作溫度相對較低；同樣，信號處理電路的熱耗散不會影響薄膜磁阻元件，從而進一步提高KMI10系列旋轉(zhuǎn)速度傳感器的工作溫度性能。

2 特點及參數(shù)

KMI10旋轉(zhuǎn)速度傳感器具有如下特點：

●采用二線制數(shù)字電流信號傳輸方式；

●能對“靜止”旋轉(zhuǎn)狀態(tài)進行測量；

●工作溫度范圍寬達-40℃～+150℃，短時操作時，其工作溫度可高達190℃；

●體積小、結構簡單、抗震性能優(yōu)良；

●抗電磁干擾能力強。

表1為KMI10系列傳感器的技術參數(shù)。

表1 KMI10系列傳感器的技術參數(shù)

3 應用

　　KMI10系列旋轉(zhuǎn)速率傳感器具有優(yōu)良的工作溫度性能和頻率特性，可用于旋轉(zhuǎn)齒輪的旋轉(zhuǎn)速率、位置和方向等物理量的檢測，因而可廣泛應用于工業(yè)、國防、汽車電子、儀器儀表等行業(yè)。