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KMA36磁阻传感器线性测量应用原理

广州工控传感科技有限公司 2023-05-19 16:39 次阅读

大家好,我是【广州工控传感★科技】磁阻传感器事业部,张工。

KMA36是一款精确测量转角或直线位移的通用磁性编码器芯片包括一个磁阻元件,模数转换器信号处理系统。利用AMR各向异性磁阻,KMA36可以非接触测量360°角位移以及直线位移。传感器的睡眠/低功耗模式和I2C唤醒功能可以让电池供电设备。数据可以通过PWM或两线(SDA,SCL)通讯总线传输。


通常,KMA36 磁阻传感器用于测量磁场角度。 此功能通常用于旋转测量,但也可用于线性测量。 这是由于磁场在整个磁铁上旋转了 180°。 因此,当磁铁直线运动时,KMA36 会识别出这种磁场旋转。 传感器信号可以作为 IC(内部集成电路)或 PWM(脉冲宽度调制)信号接收。

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使用条形磁铁进行线性测量 (14mm x 4mm)

在此示例中,使用的棒状磁铁由 N38 级 NdFeB 烧结而成,几何形状长 14 毫米,直径 4 毫米,可在许多应用中找到。

校准

KMA36 传感器和条形磁铁需要水平对齐。 条形磁铁和传感器之间的气隙取决于磁铁产生的磁场强度。 KMA36 设计用于在 25-60 kA/m 的磁场强度下工作。 在本例中,气隙选择为 1mm。 这是为了使条形磁铁按照指令直线移动。


配置

开始测量之前,需要通过IC使用以下参数配置传感器:

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结果

由于磁心位于 KMA36 正面的中心,传感器读数在 14 毫米的移动过程中显示出线性关系。 显示了具有 1 mm 气隙的 KMA36 不同位置的传感器响应。

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显示了传感器的输出,几乎是线性的。 红线表示以 μm 为单位的绝对位置误差,最大误差为 ~/- 90 μm。 误差是信号与理想线性过程之间的差异。

综上所述

已经完成了使用棒状磁铁的线性测量设置中的有效磁铁运动范围(线性行为)的分析,并检测到大约 14 毫米的线性范围,绝对最大误差为 150 微米。使用 KMA36 阵列和磁棒进行线性测量 (14mm x 4mm)在本应用说明中,我们提供了一个使用 KMA36 传感器阵列测量 60mm 线性磁铁运动的示例。 在此示例中,我们使用了由烧结钕铁硼制成的圆柱形条形磁铁,等级为 N38,几何形状长 14 毫米,直径 4 毫米。

结论

为了进行这种测量,传感器和磁棒需要在相同的高度对齐。 条形磁铁和传感器之间的气隙取决于磁铁产生的磁场强度。 KMA36 设计用于在 15 至 60 kA/m 的磁场强度范围内工作。 在本例中,气隙选择为 1mm。 如图 所示,条形磁铁直线移动。


结果

当条形磁铁在 4 KMA36 传感器系统前线性移动时,每个传感器都会以特征信号输出曲线进行响应。 与前面的示例一样,如果磁铁在传感器前面移动,则输出更加线性。 有几种方法可以确定使用四个 KMA 传感器中的哪一个来确定实际位置。

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相邻放置的两个传感器的线性范围必须重叠,以确保至少有一个传感器始终在其线性范围内。 评估此重叠区域中的信号有不同的可能性。 例如,信号可以被加权或以定义的值切换。 至少选择哪种方法并不重要,重要的是信号与前一个传感器的偏移量正确相加。

综上所述

分析了所有四个传感器的可用线性区域。 下图显示了所有四个线性区域的总和。 整个系统表现出近似线性的行为,延伸约 60 毫米。 合适的拟合算法可以使位置误差小于 1% FS。


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