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磁敏电阻转速传感器
作者:鹏梵科技阅读:589

电磁感应转速传感器的缺点是无法测量太低的转速与太高的转速,采用磁敏元件制成的转速传感器没这个问题,磁敏元件是一种电阻随外加磁场变化而变化的元件,称为磁敏电阻或磁阻。图1左图是磁敏元件结构示意图,元件中有1个永磁体与2个磁敏电阻,永磁体磁场为上下方向,在永磁体上极面有绝缘基板,基板上装有两片参数相同的磁敏电阻MR1与 MR2,2个磁敏电阻串联,共3个引出脚。

1--磁敏元件

磁敏元件在使用中采用电桥形式连接,2个磁敏电阻与2个固定电阻组成桥路。2个磁敏电阻所有参数相同,安装在一起,可以补偿因温度等变化产生的漂移。磁敏传感器的放大整形电路网上很多,这里就不介绍了。

在无外磁场影响时,通过2个磁敏电阻的磁通相同,此时电阻就相同,MR1=MR2。因桥路上2个固定电阻也相同,按图1右图接法,桥路输出为零,放大器输出为零。

把磁敏元件安装在旋转齿轮外圆周面,与外圆周面有一小气隙,齿轮是软磁性铁质材料制作,图2与图3是齿轮转动时,磁敏元件内磁通变化的示意图。


图2左图是放大的磁敏元件的示意图,磁力线是无外磁场影响时的状态。

图2中图是磁敏元件对准齿轮齿间隙的状态,此时齿轮虽对磁敏元件磁通有些影响,但相对于2个磁敏电阻影响是相同的,通过2个磁敏电阻的磁通是相同的,MR1=MR2,桥路输出为0,放大器输出为0。

磁敏元件磁通变化图(一)2--磁敏元件磁通变化图(一)

在图2右图是齿轮转过1/4齿距,MR1进入齿2表面,通过MR1的磁通增加,MR1电阻值增加;原通过MR2的部分磁力线也偏向齿2,故通过MR2的磁通减少了,MR2电阻值减小,就有MR1> MR2,放大器输出正值。


在图3左图是齿轮继续转过1/4齿距,磁敏元件正对齿轮齿面的状态,此时通过磁敏元件的磁通增加,但相对于2个磁敏电阻增加量是相同的,通过2个磁敏电阻的磁通仍是相同的,仍有MR1=MR2,桥路输出为0,放大器输出为0。

磁敏元件磁通变化图(二)3--磁敏元件磁通变化图(二)


在图3中图是齿轮继续转过1/4齿距,MR1离开齿2表面,通过MR1的磁通减少,MR1电阻值减小;通过MR2的磁通没有明显变化,MR2电阻值没变,此时MR1< MR2,放大器输出负值。

在图3右图是齿轮继续转过1/4齿距,磁敏元件再次对准齿轮齿间隙,放大器输出为0。随着齿轮继续旋转,磁敏元件的磁通变化进入重复循环。

磁敏转速传感器包含磁敏元件、桥电阻R1与R2、前级放大器,脉冲整形器、磁敏元件电源等,集成在一个外壳内。传感器电缆包括电源线与信号线。


齿轮旋转时磁敏转速传感器的输出信号的截图见图4,其中“磁敏元件输出脉冲”是桥路输出经前级放大后的脉冲,该脉冲系列经整形后形成“输出方波”,即一系列方波脉冲。

图4—磁敏转速传感器输出脉冲

4--磁敏转速传感器输出脉冲


为了测出旋转方向,需要2个探头,两个探头相对齿的位置相差1/4个齿距,两个探头产生的脉冲就会相差1/4个周期。当齿轮正向旋转时脉冲1比脉冲2落后1/4周期,见图5。

5--磁敏转速传感器输出脉冲(正转)


当齿轮反向旋转时脉冲2比脉冲1落后1/4周期,见图6。

6--磁敏转速传感器输出脉冲(反转)

磁敏电阻传感器也可以测量直线运动速度,只需把齿轮换为齿条即可。

磁敏元件还包括巨磁阻元件与霍尔元件,使用方式类似,同样可组成速度传感器,这里就不介绍了。

磁敏元件主要缺点是随环境温度影响较大,采用补偿电路可以适应一定宽度的温度范围,但要达到高温与极低温还要采取一些控制环境温度的措施。


资料转自鹏芃科技(www.pengky.cn),在此感谢!


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