Снос зданий:
ecosnos.ru
Главная  Микромагнитоэлектроника: направление технологии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 [ 63 ] 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122

С1 0,1


R8 22k

С2 0,022 -г

R6 470к

DA1.1

R7 10к Баланс


R10 6

1 1,2к

и

1 DA1.2

5 -L

Rll 680

--R12 Ik

R9 235k

Общий

о

DA1.1,DA1.2- операционный усилитель NE5535

DA2 - стабилизатор LM317

R12 - терморезистор KTY81(TKC = 0,0078/С)

Рж. 5.44. Электрическая схема магнитного датчика угла поворота с использованием магниторезисторного моста KMZ10

Схема работает следующим образом. Выходной сигнал с магниторезисторного моста R1 операционньп*а1 усилителями DA1.1 и DA1.2. Кремниевый температурный датчик R12 (KTY 81) установленный в цепи обратной связи усилителя DA1.2 изменяет его усиление при изменении температуры окружающей среды. На рис. 5.45 приведена выходная характеристики датчика угла поворота при температуре от -25 и +40 С.

Рис. 5.45. Выходная характеристика магнитного датчика угла поворота с использованием магниторезисторного моста KMZ10

1.->

с

1 а

-

П

)л,град.

и

ю

0,->

-1,5

в

Использование снециализированных микросхем в датчиках угла поворота

Особый интерес представляют магнитные датчики угла поворота с использованием специализированных интегральных схем и тонкопленочных магниторезисторов. В качестве примера можно привести микросхему типа UZZ9000, разработанную фирмой Philips Semiconductors.

Аналогичная схема предназначена для построения датчиков угла поворота, использующих два преобразователя магнитного поля. В качестве чувствительного элемента такого датчика используется сдвоенный тонкопленочный магниторезисторный мост типа KMZ41, также вьшускаемый фирмой Philips. Магнитные оси мостов KMZ41 повернуты на 45° относительно друг друга.

В этом случае магниторезисторный мост расположен в магнитном поле, создаваемом двумя миниатюрньп*а1 постоянньп*а1 магнитами, установленньпии на вращающейся рамке. Устанавливая нулевое положение рамки как параллельное оси X, (т.е. с магнитньпи полем в Н^ направлении) можно измерять угловое перемещение до ± 85 градусов. Магниторезисторный мост KMZ10 включается в электрическую схему, приведенную на рис.

5-44. и +12В

о



вых., и и^ькл) мостов

При вращении источника магнитного поля относительно плоскости KMZ сигналы (U, сдвигаются по фазе на 90 °, что позволяет расширить диапазон контролируемых углов поворота (рис. 5.46). (Параметры KMZ41 см. в главе 10 тома 2).

Ш Общ.! Ш Общ.2

Ш +ивь ..

о

Рис. 5.46. Зависимость напряжение сигнала мостов от угла вращения источника магнитного поля: U . и U

вых

KMZ41

t г 1 t

/ / 1 / 1 / t / 1 1 1 1 t Г t

1вых.1

Ш

1 t f

Ч/ л

/ 1 1 \

/ 1 1 1

L 1 1 f 1 f I I I I \

\ 1 1 r 1 f I f \ 1 \ f

\ Ш

\ w

Ч

\ Ш

\ 1 w

),rp

О

напряжение сигнала соответственно с выхода первого и второго мостов

Интегральная схема типа UZZ9000 имеет достаточно сложную структуру. Она содержит два АЦП, один 13-ти разрядный ПАИ и другие необходимые узлы. В схеме используется спещ1альный алгоритм обработки сигналов с датчика. Микросхема размещается в 24-х вьшодном DIP корпусе.

Электрическая схема датчика угла поворота приведена на рис. 5.47 и не требует особых пояснений. Сигналы (±Vgj и iVgj) с мостов KMZ41 подаются на два раздельных входа микросхемы UZZ9000. Па выход микросхемы поступает аналоговый сигнал, пропорциональный углу поворота управляющего магнита.

В качестве управляющего устройства используется вращающийся постоянный магнит. [40, 46].


Рис. 5.47. Принципиальная схема датчика угла поворота с использованием тонкопленочного магниторезисторного моста KMZ41 и интегральной схемы UZZ9000. (В схеме сохранены условные обозначения изготовителя)

UZZ9000

24 23

22 21

-V01

-V02

0FFS1

0FFS2

-О +Un=5B

-О Общий

-О Выход

Основные параметры датчика угла поворота, вьшолненного на основе тонкопленочного магниторезистора типа KMZ41 и интегральной схемы UZZ9000 приведены в таблице 5.6.



Таблица 5.6.0сновные параметры датчика угла поворота с использованием тонкопленочного магниторезисторного моста KMZ41 и интегральной схемы UZZ9000

№ п/п

Наимеповапие параметра, единица

Диапазон значений

Диапазон изменения входного параметра,

от 0 до 180 и (корректируется по шагам - 10 °)

Нулевая точка кривой вывода, градусов

от -5 до +5 и (корректируется по шагам 0,5°)

Разрешающая способность, градусов

0,05...1

Точность измерения углов, градусов, (в

±0,8 (вдиап.ЗО

диапазоне)

±1,0 (вдиап. 100°

±1,4(вдиап. 180°

Напряжение питания, В

от 4,5 до 5,5

Ток потребления, мА

Выходное напряжение, % от ЦП

от 5 до 95

Постоянная времени, мс

Диапазон рабочих температур, °С

-45...+140

Габаритные размеры, мм

5 х4х 1,75

Датчики угла поворота с использованием магниточувствительных ИС

Наибольшее распространение получили датчики угла поворота, реализованные с использованием магниточувствительных интегральных микросхем на основе элементов Холла. Например, фирма Honeywell на основе МЧМС выпускает серию (RP) датчиков угла поворота. Датчики отличаются высокими магнитоэлектрическими и эксплуатационными параметрами. Они предназначены для использования в автомобильной электронике. Основные параметры датчика RP-200 приведены в таблице 5.6. Внешний вид и

выходная характеристика датчика на приведены на рис. 5.48 и 5.49. [45]

Рис. 5.48. Внешний вид и габариты магнитного датчика угла поворота типа RP-200



Рис. 5.49. Выходная характеристика магнитного датчика угла поворота типа RP-200

О

U3,%otU,

. RP-200

S=46.5 mb/rpa!ivc УX

--- У/А

и,= 5В

А/ !

-к7% I

в рабочем 1 диапазоне i температур

Ф,град.

6 0

-89,25



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 [ 63 ] 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122