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KMA36磁阻傳感器線性測量應用原理

廣州工控傳感科技有限公司 ? 2023-05-19 16:39 ? 次閱讀

大家好,我是【廣州工控傳感★科技】磁阻傳感器事業部,張工。

KMA36是一款精確測量轉角或直線位移的通用磁性編碼器芯片包括一個磁阻元件,模數轉換器信號處理系統。利用AMR各向異性磁阻,KMA36可以非接觸測量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備。數據可以通過PWM或兩線(SDA,SCL)通訊總線傳輸。


通常,KMA36 磁阻傳感器用于測量磁場角度。 此功能通常用于旋轉測量,但也可用于線性測量。 這是由于磁場在整個磁鐵上旋轉了 180°。 因此,當磁鐵直線運動時,KMA36 會識別出這種磁場旋轉。 傳感器信號可以作為 IC(內部集成電路)或 PWM(脈沖寬度調制)信號接收。

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使用條形磁鐵進行線性測量 (14mm x 4mm)

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

校準

KMA36 傳感器和條形磁鐵需要水平對齊。 條形磁鐵和傳感器之間的氣隙取決于磁鐵產生的磁場強度。 KMA36 設計用于在 25-60 kA/m 的磁場強度下工作。 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。


配置

開始測量之前,需要通過IC使用以下參數配置傳感器:

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結果

由于磁心位于 KMA36 正面的中心,傳感器讀數在 14 毫米的移動過程中顯示出線性關系。 顯示了具有 1 mm 氣隙的 KMA36 不同位置的傳感器響應。

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

綜上所述

已經完成了使用棒狀磁鐵的線性測量設置中的有效磁鐵運動范圍(線性行為)的分析,并檢測到大約 14 毫米的線性范圍,絕對最大誤差為 150 微米。使用 KMA36 陣列和磁棒進行線性測量 (14mm x 4mm)在本應用說明中,我們提供了一個使用 KMA36 傳感器陣列測量 60mm 線性磁鐵運動的示例。 在此示例中,我們使用了由燒結釹鐵硼制成的圓柱形條形磁鐵,等級為 N38,幾何形狀長 14 毫米,直徑 4 毫米。

結論

為了進行這種測量,傳感器和磁棒需要在相同的高度對齊。 條形磁鐵和傳感器之間的氣隙取決于磁鐵產生的磁場強度。 KMA36 設計用于在 15 至 60 kA/m 的磁場強度范圍內工作。 在本例中,氣隙選擇為 1mm。 如圖 所示,條形磁鐵直線移動。


結果

當條形磁鐵在 4 KMA36 傳感器系統前線性移動時,每個傳感器都會以特征信號輸出曲線進行響應。 與前面的示例一樣,如果磁鐵在傳感器前面移動,則輸出更加線性。 有幾種方法可以確定使用四個 KMA 傳感器中的哪一個來確定實際位置。

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

綜上所述

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


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