Модульные и компонентные магниторезистивные датчики и компасы Honeywell.Часть третья
Помимо компенсации смещения и устранения паразитных полей, при помощи OFFSET можно производить автокалибровку усиления моста в процессе работы. Эта процедура необходима, когда датчик работает в условиях постоянно меняющейся окружающей температуры. Принцип измерения коэффициента усиления моста заключается в определении наклона характеристики преобразования построенной по двум точкам. Сначала измеряется и запоминается величина внешнего поля HI. Далее через OFFSET пропускается известный ток, снова измеряется и запоминается показание моста как Н2. В итоге коэффициент усиления моста определяется как Kg = (H2-HD/DH.
Еще одним из важных назначений OFFSET катушки является организация цепи обратной связи в системах измерения магнитного поля компенсационного типа {closed loop circuit). В упрощенном виде схема выглядит следующем образом: выход магниторезистив-
ного моста соединяется с усилителем, нагрузкой которого служит катушка OFFSET, включенная таким образом, чтобы реализовать отрицательную обратную связь. Такая система при любом измеряемом поле будет стремиться свести напряжение на выходе моста к нулю. Величина же поля оценивается по значению компенсирующего тока через катушку OFFSET. Данная измерительная схема характеризуется очень высокой линейностью и температурной стабильностью.
Существует еще множество других применений OFFSET, помимо тех, что были описаны. Необходимо лишь помнить ее главное свойство: внешнее поле и поле формируемое катушкой OFFSET, просто добавляются (с учетом знака) друг к другу и воспринимаются мостом датчика как единое целое.
Характеристики, режимы работы и назначение компонентных магниторезистивных датчиков Honeywell
Большинство этих датчиков предназначено для работы в линейном режиме. Одноосевые (од-номостовые) линейные датчики чаще всего применяются для определения присутствия магнитного поля и величины. Вместе с этим на основе одноосевых датчиков строятся современные высокоточные датчики электрического тока с гальванической развязкой (рис. 9). Их принцип действия основан на измерении величины магнитного поля проводника с током, значение которого прямо пропорционально величине протекающего через проводник тока. Например в датчике тока компенсационного типа,
что на рисунке 10, действует отрицательная обратная связь по току через компенсационную катушку. Любое поле, создаваемое в ферри-товом сердечнике (магнитопрово-де) проводником с током, компенсируется полем катушки так, что результирующее поле всегда равно нулю. Поэтому ток в цепи ООС прямо пропорционален току в контролируемом проводнике.
Двух- и трехосевые сенсоры главным образом предназначены для построения датчиков курса (азимута) по магнитному полю Земли в навигационных системах автомобильных, морских и авиационных приложениях, а также ориентации антенн и лабораторного оборудования для магнитометрии. Принцип действия электронного компаса (датчика азимута) основан на измерении горизонтальных составляющих поля Земли и определении угла наклона транспортного (рис. 10). Имея двухосевой сенсор и датчик крена (как правило, сегодня применяются МЭМС акселерометры), можно построить высокоточный твердотельный датчик азимута. Для подобных применений Honeywell предлагает как готовые наборы, например НМС1055, включающий базовые магниторезистивные датчики и датчик наклона, так и готовые интегральные компасы в сверхминиатюрном исполнении НМС6052 и НМС6352.
Линейка датчиков Honeywell включает и приборы (например НМС1501 и НМС1512), которые предназначены для работы в сильном магнитном поле (до 80 Гаусс) в режиме насыщения без деградации характеристики. Только в
этом режиме вектор намагниченности датчика способен ориентироваться строго по направлению внешнего магнитного поля, которое создается, как правило, внешним двухполюсным магнитом. Эти датчики предназначены для точного и недорогого бесконтактного метода измерения угла поворота в пределах ±45° и ±90°, а также небольшого перемещения (рис. 11), что сегодня очень актуально в автомобильной промышленности (датчики положения дроссельной заслонки, электромагнитный усилитель руля, электронная педаль газа и т.д.). Вместе с этим такие датчики применяются при измерении положения, направления и скорости вращения зубчатых колес (напрмер в автомобильных системах АБС, датчиках положения коленчатого и распределительного валов, рис. 12).
В таблице 1 приведен перечень всех доступных на данный момент компонентных магниторезистив-ных датчиков Honeywell. Именно на основе этих приборов Honeywell выпускает широкий спектр уже законченных универсальных модулей для навигации и магнитометрии, имеющих в комплекте полный комплект программного обеспечения. Мы познакомимся с этими изделиями в следующем номере.
|
