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新型霍尔式角位移传感器的设计与试制 - 新世联传感器

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更新日期:  2013-7-8 10:48:12
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一、前言

角位移传感器广泛应用于机电一体化控制系统中的角度控制,在机械设备制造、化工过程控制、 建筑设备、仪器伩表、医疗仪器生产等各种需要控制 角度的场合⑴。

角位移传感器主要有电阻式、电容式、电感式、 光电式、光栅式等,目前市场上常用的是电阻式的角 位移传感器,它技术成熟、价格便宜,但只能输出模 拟信号、测量角度范围只有350°左右,由于电刷的 存在,机械寿命只有几百万次,属于接触式测量。而 基于霍尔效应的非接触式角位移传感器具有无可比拟 的优势,它具有能输出数字式、脉冲式和模拟式等多 种信号,可实现无死角测量,理论上可实现无限寿命 等特点,是角位移传感器的发展方向p]。

本文依据霍尔效应原理,釆用大规模集成电路芯 片和电气隔离技术,设计了一种新型霍尔式角位移传 感器,并进行了试制。对试样进行测试表明:这种新 型霍尔式角位移传感器可输出多种信号,包括数字信 号、模拟信号、脉冲信号等,分辨率可达0.09°,与 传统的电阻式角位移传感器相比,不仅能实360°

范围内非接触式测量,而且可输出数字和模拟多种信 号。由于没有电刷结构,其机械寿命大为提髙,可达 几千万次至上亿次,满足各种恶劣环境下角位移的精 确测量,能替代目前市场上己有的各类角位移传感器, 具有广阔的国内外市场。

二、霍尔式角位移传感器结构设计

霍尔效应自1879年发现以来,随着集成电路技术 的迅猛发展,霍尔集成元件芯片得到越来越多的应用 [3]。针对目前使用的导电塑料角位移传感器存在着电 刷接触噪声大、稳定性不高和寿命不长等缺陷,采用 AS5045专用霍尔集成电路芯片设计了一种新型角位移 传感器,以及信号调理电路。

1、传感器信号调理电路的设计 传感器信号调理电路以AS5045芯片为核心, 采用带表面绝缘层的双面敷铜板。电路由AS5045和 405B两块集成电路为主构成,只需少量外接器件就可 实现对角位移信号的采集、放大以及数字化处理,获 得SSI、PWM等多种信号输出形式,反应时间在lms 以内。信号调理电路原理图如图1所示。

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