磁阻效应传感器

测量旋转物体速度的很多技术是可以在市场上得到的。在很多应用中--特别是那些工作在极端环境条件--选择的结果通常落在霍尔效应速度传感器或可变磁阻(VR)速度传感器上。速度传感器的那些技术能应用于极端热及极端冷的环境条件外,还能在灰尘、油脂及其它污染环境下工作。

在你的应用中决定用哪种技术的传感器,要了解霍尔效应速度传感器及VR速度传感器是如何工作是十分重要的。这两种技术的工作都是通过测速物体(靶)在磁场中旋转,干扰了磁场,它们得到结果是相似的。

VR传感器

VR传感器的基本工作原理是由一个穿过电磁铁的线圈组成,一个齿轮轮齿(或其它靶的凸出部分)通过磁铁表面,从而引起磁通量的数量的变化。

当靶的凸出部分(例如齿轮的轮齿)运动接近到传感器,此时磁通量最大。当靶的凸出部分离去,磁通量跌落。靶的运动结果引起磁通量随时间变化,这在线圈中感应出成比例的电压,以后的电路(信号处理电路)将输入信号变成数字波形(脉冲),它能更容易计数及时间控制。

虽然VR传感器是基于很成熟的技术,但它仍然有一些较大的缺点。第一是价格,线圈及磁铁相对说是便宜的,可惜的是需要附加的信号处理电路,价格就高了。另外,取决于VR传感器的信号的大小是正比于靶的速度,这使得设计电路适应很低速度的信号很困难。一个给定的VR传感器有一个明确的限制,即靶的运动慢到什么程度仍可以产生一个有用的信号。

在高温应用领域中,VR传感器优于霍尔效应传感器,因为工作温度受到器件中所用的材料的特性的限制,用适当结构的VR传感器能使它工作温度超过300℃。一个应用例子是在喷气发动机中检测涡轮的转速。

霍尔效应传感器

在霍尔效应速度传感器中,当测速的靶转到霍尔效应传感器的位置,即霍尔传感器位于靶及磁铁之间,霍尔效应传感器检测到靶感应的磁通量变化。不象可变磁阻传感器(VR),霍尔效应传感器感测的是磁通量的大小,而VR感测的是磁通量的变化率。

霍尔效应技术的特点是允许你在任意慢速下能检测运动物体的速度。霍尔效应速度传感器另一个重要特点是信号处理电路通常也集成在同一封装中,它提供了一些现实的好处。最重要的是无需外加信号处理电路,极大多数的霍尔速度传感器直接提供数字信号输出,与数字逻辑、μC及PLC兼容。

另外的优点是从传感器来的信号不须去很远的信号处理电路--往往仅仅几个密耳。这样短的距离减低了从干扰源检拾干扰,使霍尔效应速度传感器极好地免除EMI引起的故障及失效。

而霍尔效应速度传感器不能完全经受住VR所能经受的环境极值。很多通用运动装置的工作温度范围从-40℃到150℃,这限制了霍尔效应速度传感器的应用。但因为霍尔速度传感器集成了信号处理电路,能测接近零速的能力及数字信号输出,所以霍尔速度传感器在速度检测应用中往往是设计者的最佳选择。

磁阻效应传感器是根据磁性材料的磁阻效应制成的。磁性材料(如坡莫合金)具有各向异性，对它进行磁化时，其磁化方向将取决于材料的易磁化轴、材料的形状和磁化磁场的方向。当给带状坡莫合金材料通电流I时，材料的电阻取决于电流的方向与磁化方向的夹角。如果给材料施加一个磁场B(被测磁场)，就会使原来的磁化方向转动。如果磁化方向转向垂直于电流的方向，则材料的电阻将减小;如果磁化方向转向平行于电流的方向，则材料的电阻将增大。磁阻效应传感器一般有四个这样的电阻组成，并将它们接成电桥。在被测磁场B作用下，电桥中位于相对位置的两个电阻阻值增大，另外两个电阻的阻值减小。在其线性范围内，电桥的输出电压与被测磁场成正比。

磁阻传感器已经能制作在硅片上，并形成产品。其灵敏度和线性度已经能满足磁罗盘的要求，各方面的性能明显优于霍尔器件。迟滞误差和零点温度漂移还可采用对传感器进行交替正向磁化和反向磁化的方法加以消除。由于磁阻传感器的这些优越性能，使它在某些应用场合能够与磁通门竞争。

FNN-3300就是用的磁阻传感器，在市场上占据很重要的地位，所以证明在电子罗盘中磁阻式的是优于霍尔效应及磁通门的。

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