KMA36磁阻傳感器線性測(cè)量應(yīng)用原理

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】磁阻傳感器事業(yè)部，張工。

KMA36是一款精確測(cè)量轉(zhuǎn)角或直線位移的通用磁性編碼器。芯片包括一個(gè)磁阻元件，模數(shù)轉(zhuǎn)換器和信號(hào)處理系統(tǒng)。利用AMR各向異性磁阻，KMA36可以非接觸測(cè)量360°角位移以及直線位移。傳感器的睡眠/低功耗模式和I2C喚醒功能可以讓電池供電設(shè)備。數(shù)據(jù)可以通過PWM或兩線（SDA，SCL）通訊總線傳輸。

通常，KMA36 磁阻傳感器用于測(cè)量磁場(chǎng)角度。 此功能通常用于旋轉(zhuǎn)測(cè)量，但也可用于線性測(cè)量。 這是由于磁場(chǎng)在整個(gè)磁鐵上旋轉(zhuǎn)了 180°。 因此，當(dāng)磁鐵直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，KMA36 會(huì)識(shí)別出這種磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)。 傳感器信號(hào)可以作為 IC（內(nèi)部集成電路）或 PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號(hào)接收。

使用條形磁鐵進(jìn)行線性測(cè)量 (14mm x 4mm)

在此示例中，使用的棒狀磁鐵由 N38 級(jí) NdFeB 燒結(jié)而成，幾何形狀長(zhǎng) 14 毫米，直徑 4 毫米，可在許多應(yīng)用中找到。

校準(zhǔn)

KMA36 傳感器和條形磁鐵需要水平對(duì)齊。 條形磁鐵和傳感器之間的氣隙取決于磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度。 KMA36 設(shè)計(jì)用于在 25-60 kA/m 的磁場(chǎng)強(qiáng)度下工作。 在本例中，氣隙選擇為 1mm。 這是為了使條形磁鐵按照指令直線移動(dòng)。

配置

開始測(cè)量之前，需要通過IC使用以下參數(shù)配置傳感器：

結(jié)果

由于磁心位于 KMA36 正面的中心，傳感器讀數(shù)在 14 毫米的移動(dòng)過程中顯示出線性關(guān)系。 顯示了具有 1 mm 氣隙的 KMA36 不同位置的傳感器響應(yīng)。

顯示了傳感器的輸出，幾乎是線性的。 紅線表示以 μm 為單位的絕對(duì)位置誤差，最大誤差為 ~/- 90 μm。 誤差是信號(hào)與理想線性過程之間的差異。

綜上所述

已經(jīng)完成了使用棒狀磁鐵的線性測(cè)量設(shè)置中的有效磁鐵運(yùn)動(dòng)范圍（線性行為）的分析，并檢測(cè)到大約 14 毫米的線性范圍，絕對(duì)最大誤差為 150 微米。使用 KMA36 陣列和磁棒進(jìn)行線性測(cè)量 (14mm x 4mm)在本應(yīng)用說明中，我們提供了一個(gè)使用 KMA36 傳感器陣列測(cè)量 60mm 線性磁鐵運(yùn)動(dòng)的示例。 在此示例中，我們使用了由燒結(jié)釹鐵硼制成的圓柱形條形磁鐵，等級(jí)為 N38，幾何形狀長(zhǎng) 14 毫米，直徑 4 毫米。

結(jié)論

為了進(jìn)行這種測(cè)量，傳感器和磁棒需要在相同的高度對(duì)齊。 條形磁鐵和傳感器之間的氣隙取決于磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度。 KMA36 設(shè)計(jì)用于在 15 至 60 kA/m 的磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍內(nèi)工作。 在本例中，氣隙選擇為 1mm。 如圖 所示，條形磁鐵直線移動(dòng)。

結(jié)果

當(dāng)條形磁鐵在 4 KMA36 傳感器系統(tǒng)前線性移動(dòng)時(shí)，每個(gè)傳感器都會(huì)以特征信號(hào)輸出曲線進(jìn)行響應(yīng)。 與前面的示例一樣，如果磁鐵在傳感器前面移動(dòng)，則輸出更加線性。 有幾種方法可以確定使用四個(gè) KMA 傳感器中的哪一個(gè)來確定實(shí)際位置。

相鄰放置的兩個(gè)傳感器的線性范圍必須重疊，以確保至少有一個(gè)傳感器始終在其線性范圍內(nèi)。 評(píng)估此重疊區(qū)域中的信號(hào)有不同的可能性。 例如，信號(hào)可以被加權(quán)或以定義的值切換。 至少選擇哪種方法并不重要，重要的是信號(hào)與前一個(gè)傳感器的偏移量正確相加。

綜上所述

分析了所有四個(gè)傳感器的可用線性區(qū)域。 下圖顯示了所有四個(gè)線性區(qū)域的總和。 整個(gè)系統(tǒng)表現(xiàn)出近似線性的行為，延伸約 60 毫米。 合適的擬合算法可以使位置誤差小于 1% FS。