磁阻效應(yīng)傳感器

測量旋轉(zhuǎn)物體速度的很多技術(shù)是可以在市場上得到的。在很多應(yīng)用中--特別是那些工作在極端環(huán)境條件--選擇的結(jié)果通常落在霍爾效應(yīng)速度傳感器或可變磁阻(VR)速度傳感器上。速度傳感器的那些技術(shù)能應(yīng)用于極端熱及極端冷的環(huán)境條件外,還能在灰塵、油脂及其它污染環(huán)境下工作。

在你的應(yīng)用中決定用哪種技術(shù)的傳感器,要了解霍爾效應(yīng)速度傳感器及VR速度傳感器是如何工作是十分重要的。這兩種技術(shù)的工作都是通過測速物體(靶)在磁場中旋轉(zhuǎn),干擾了磁場,它們得到結(jié)果是相似的。

VR傳感器

VR傳感器的基本工作原理是由一個穿過電磁鐵的線圈組成,一個齒輪輪齒(或其它靶的凸出部分)通過磁鐵表面,從而引起磁通量的數(shù)量的變化。

當(dāng)靶的凸出部分(例如齒輪的輪齒)運動接近到傳感器,此時磁通量最大。當(dāng)靶的凸出部分離去,磁通量跌落。靶的運動結(jié)果引起磁通量隨時間變化,這在線圈中感應(yīng)出成比例的電壓,以后的電路(信號處理電路)將輸入信號變成數(shù)字波形(脈沖),它能更容易計數(shù)及時間控制。

雖然VR傳感器是基于很成熟的技術(shù),但它仍然有一些較大的缺點。第一是價格,線圈及磁鐵相對說是便宜的,可惜的是需要附加的信號處理電路,價格就高了。另外,取決于VR傳感器的信號的大小是正比于靶的速度,這使得設(shè)計電路適應(yīng)很低速度的信號很困難。一個給定的VR傳感器有一個明確的限制,即靶的運動慢到什么程度仍可以產(chǎn)生一個有用的信號。

在高溫應(yīng)用領(lǐng)域中,VR傳感器優(yōu)于霍爾效應(yīng)傳感器,因為工作溫度受到器件中所用的材料的特性的限制,用適當(dāng)結(jié)構(gòu)的VR傳感器能使它工作溫度超過300℃。一個應(yīng)用例子是在噴氣發(fā)動機中檢測渦輪的轉(zhuǎn)速。

霍爾效應(yīng)傳感器

在霍爾效應(yīng)速度傳感器中,當(dāng)測速的靶轉(zhuǎn)到霍爾效應(yīng)傳感器的位置,即霍爾傳感器位于靶及磁鐵之間,霍爾效應(yīng)傳感器檢測到靶感應(yīng)的磁通量變化。不象可變磁阻傳感器(VR),霍爾效應(yīng)傳感器感測的是磁通量的大小,而VR感測的是磁通量的變化率。

霍爾效應(yīng)技術(shù)的特點是允許你在任意慢速下能檢測運動物體的速度?；魻栃?yīng)速度傳感器另一個重要特點是信號處理電路通常也集成在同一封裝中,它提供了一些現(xiàn)實的好處。最重要的是無需外加信號處理電路,極大多數(shù)的霍爾速度傳感器直接提供數(shù)字信號輸出,與數(shù)字邏輯、μC及PLC兼容。

另外的優(yōu)點是從傳感器來的信號不須去很遠的信號處理電路--往往僅僅幾個密耳。這樣短的距離減低了從干擾源檢拾干擾,使霍爾效應(yīng)速度傳感器極好地免除EMI引起的故障及失效。

而霍爾效應(yīng)速度傳感器不能完全經(jīng)受住VR所能經(jīng)受的環(huán)境極值。很多通用運動裝置的工作溫度范圍從-40℃到150℃,這限制了霍爾效應(yīng)速度傳感器的應(yīng)用。但因為霍爾速度傳感器集成了信號處理電路,能測接近零速的能力及數(shù)字信號輸出,所以霍爾速度傳感器在速度檢測應(yīng)用中往往是設(shè)計者的最佳選擇。

磁阻效應(yīng)傳感器是根據(jù)磁性材料的磁阻效應(yīng)制成的。磁性材料(如坡莫合金)具有各向異性，對它進行磁化時，其磁化方向?qū)⑷Q于材料的易磁化軸、材料的形狀和磁化磁場的方向。當(dāng)給帶狀坡莫合金材料通電流I時，材料的電阻取決于電流的方向與磁化方向的夾角。如果給材料施加一個磁場B(被測磁場)，就會使原來的磁化方向轉(zhuǎn)動。如果磁化方向轉(zhuǎn)向垂直于電流的方向，則材料的電阻將減小;如果磁化方向轉(zhuǎn)向平行于電流的方向，則材料的電阻將增大。磁阻效應(yīng)傳感器一般有四個這樣的電阻組成，并將它們接成電橋。在被測磁場B作用下，電橋中位于相對位置的兩個電阻阻值增大，另外兩個電阻的阻值減小。在其線性范圍內(nèi)，電橋的輸出電壓與被測磁場成正比。

磁阻傳感器已經(jīng)能制作在硅片上，并形成產(chǎn)品。其靈敏度和線性度已經(jīng)能滿足磁羅盤的要求，各方面的性能明顯優(yōu)于霍爾器件。遲滯誤差和零點溫度漂移還可采用對傳感器進行交替正向磁化和反向磁化的方法加以消除。由于磁阻傳感器的這些優(yōu)越性能，使它在某些應(yīng)用場合能夠與磁通門競爭。

FNN-3300就是用的磁阻傳感器，在市場上占據(jù)很重要的地位，所以證明在電子羅盤中磁阻式的是優(yōu)于霍爾效應(yīng)及磁通門的。

本手冊提供了新型傳感器集成電路的應(yīng)用資料。手冊全面收集了當(dāng)前應(yīng)用較多的世界著名集成電路生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的傳感器集成電路，包括震動沖擊加速度、位移、旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)位置、磁場強度、磁場旋轉(zhuǎn)速度、霍爾效應(yīng)、磁阻效應(yīng)傳感器等，并給出其應(yīng)用參考和設(shè)計思路，較一般的傳感器手冊來說實用性更強。 本書可供廣大的科研、生產(chǎn)、設(shè)計、維修技術(shù)人員參考，同時也是高校相關(guān)專業(yè)師生必備的工具書。