电路功能与优势
图1所示紧凑型双芯片电路供给非触摸式各向异性磁阻(AMR)丈量解决方案,可用于视点或线性方位丈量。该双芯片体系在180°规模内具有优于0.2°的角精度,在0.5英寸规模内具有2 mil(0.002英寸)线性精度,详细取决于所用磁体的尺度。
该电路适用于高速、高精度、非触摸式视点和长度丈量要害型运用,比方机床速度操控、起重机视点操控、无刷直流电机和其他工业或轿车运用。
图1.磁阻视点和线性检测体系(原理示意图:未显现去耦和一切衔接)
电路描绘
ADA4571是一款各向异性磁阻(AMR)传感器,集成信号调度扩大器和ADC驱动器,以及用于温度补偿的温度传感器。
ADA4571发生两路模仿输出,指示周围磁场的角方位。
ADA4571集成一个AMR传感器和一个固定增益(标称值G = 40)外表扩大器。ADA4571可供给有关旋转磁场视点的洁净且通过扩大的余弦和正弦输出信号。T输出电压规模与电源电压成份额。
传感器含有两个互成45°角的透磁合金惠斯登电桥。x-y传感器平面的旋转磁场供给两路正弦输出信号,且传感器与磁场方向的视点(α)频率翻倍。在x-y平面的均质场内,输出信号与z方向(气隙)的物理方位无关。
正弦和余弦输出端的输出电压摆幅规模为7% VDD至93% VDD.有两个确诊频段(VDD的0%至7%和VDD的93%至100%),因而可向一切内部衔接供给焊线断开检测。
ADA4571选用8引脚SOIC封装。
VSIN和VCOS输出的输出阻抗为50Ω,选用外部10 nF电容时组成318 kHz噪声滤波器。
AD7866是一款双通道、同步采样、12位、1 MSPS SAR ADC.RANGE引脚的极性确认模仿输入规模和输出编码。假如片选信号变为低电平时该引脚衔接逻辑高电平,则下次转化的模仿输入规模为0 V至2&TImes;VREF(0 V至5 V),为ADA4571 AMR传感器的0.35 V至4.65 V信号供给大约350 mV裕量。
将REFSEL引脚衔接至低电平可装备ADC运用内部2.5 V基准电压源。VREF引脚供给该电压,但将其用于体系的其他方位前有必要先运用缓冲器。DCAPA引脚和DCAPB引脚选用470 nF电容去耦,保证ADC正常作业。
AD7866同步采样传感器的两个通道。数字字通常在DOUTA和DOUTB端供给。每个数据流包含1个前导零,随后是3个状况位,再加上12位转化数据。但是,坚持CS引脚为低电平并继续额定16个时钟周期,则两个数字字均可从一个通道(DOUTA)获取。因而,SPI接口答应在一条数据线路上拜访两个通道。
AD7866的两个ADC输入均带有双通道多路复用器。A0输入引脚上的逻辑0答应A1和A2输入端转化,而A0输入引脚上的逻辑1答应B1和B2输入端转化。ADA4571的温度传感器输出衔接AD7866的B1输入,并答应对体系进行软件温度校准。
磁阻(MR)理论
磁阻是存在外部磁场时,资料改动其电阻值的才能。最常用的MR传感器根据AMR技能。
图2.各向异性磁阻示例
AMR效应示例如图2所示。电流(I)流过导体,受外部磁场(HY)影响。导体电阻的改变与磁化矢量(M)和电流矢量(I)之间的视点成函数联系。磁化矢量是内部磁场(HX)与施加的外部磁场(HY)的净求和成果。
当磁化矢量(M)与电流矢量(I)平行时,具有最大电阻。当磁化矢量(M)与电流矢量(I)笔直时,具有最小电阻。
有用使用AMR效应要求导体本身有必要对机械应力资料不灵敏,但对磁束缚灵敏。因为这些原因,透磁合金(80%镍,20%铁)是AMR传感器制作中最常用的合金。
透磁合金特点
透磁合金条有两个特点,创立视点丈量体系时会具有规划挑战性。
首要,透磁合金具有较窄的线性作业区(见图3)。仅当磁化矢量(M)和电流矢量(I)之间的视点变大时,呼应才是线性的。不幸的是,线性呼应不久后透磁合金就会饱满。
图3.透磁合金电阻与磁场的联系
其次,透磁合金对极性不灵敏。不管磁化矢量(M)和电流矢量(I)之间的视点是正或负,透磁合金条的电阻都将下降。
双色条磁极
改进透磁合金条线性度和磁极非灵敏特性的常用办法是与金属条的轴向成45°增加铝条(称为双色条磁极,如图4所示)。双色条磁极间活动的任何电流都将走最短的途径——笔直途径,而且电流矢量(I)和磁化矢量(M)之间的视点偏移45°。
图4.透磁合金条的双色条磁极效应
图5显现向透磁合金条中参加双色条磁极后的成果。电流矢量偏移45,但磁化矢量坚持不变。留意,线性特性现在存在于图形的中心部分。