最完整的磁阻角度和線性位置測量系統(tǒng)解決方案

　　傳感器基礎(chǔ)知識

　　標(biāo)準(zhǔn)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

　　旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生正弦和余弦輸出信號，如圖8所示。兩個信號在180°范圍內(nèi)均為周期信號，因此沒有額外元件或參考點(diǎn)就無法進(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(biāo)稱靈敏度為每通道52 mV/°，這意味著磁化矢量和傳感器方向之間的每一度變化都會產(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路斜率接近零時的輸出部分。

　　如圖8所示，余弦輸出(綠線)在磁化矢量角度接近0°、90°、180°或270°時損失靈敏度。類似地，正弦輸出(紅線)在磁化矢量角度接近45°、135°、225°和315°時損失靈敏度。幸運(yùn)的是，當(dāng)一個通道的靈敏度降低時，另一個通道處于高靈敏度區(qū)域。

　　系統(tǒng)帶寬、磁場旋轉(zhuǎn)

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

　　旋轉(zhuǎn)測量測試結(jié)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(jī)可對金屬桿進(jìn)行精細(xì)角度控制。傳感器精確安裝在磁體正面。氣隙設(shè)為2 mm.只要磁鐵激勵使傳感器完全飽和，則結(jié)果便與氣隙基本無關(guān)。

　　電機(jī)轉(zhuǎn)動，創(chuàng)造出與傳感器相交的旋轉(zhuǎn)磁場，進(jìn)而產(chǎn)生重復(fù)性正弦和余弦輸出電壓，適合進(jìn)行角度計算和數(shù)據(jù)采集。

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

　　圖9.數(shù)據(jù)采集測試設(shè)置——軸尾配置

　　圖10.無刷直流電機(jī)基準(zhǔn)測試設(shè)置照片

　　圖11通過磁體的多次轉(zhuǎn)動，將電機(jī)的機(jī)械角與傳感器的計算磁場角相比較。該計算利用兩個輸出之比的反正切函數(shù)。未進(jìn)行校準(zhǔn)時，誤差接近±1°。

　　圖11.失調(diào)校正前的角誤差與機(jī)械角之間的關(guān)系