В HTML      В PDF
микроэлектроника, микросхема, микроконтроллер, память, msp430, MSP430, Atmel, Maxim, LCD, hd44780, t6963, sed1335, SED1335, mega128, avr, mega128  
  Главная страница > Статьи > Датчики

реклама

 
радиационно стойкие ПЗУ Миландр

Продажа силового и бронированного кабеля и провода в Москве

текст еще



Обзор магниторезистивных полупроводниковых датчиков NXP Semiconductors

Магниторезистивные датчики фирмы NXP Semiconductors разработаны на основе эффекта изменения ориентации намагниченности М внутренних доменов в слое пермаллоя (NiFe) под воздействием внешнего магнитного поля H. Сопротивление пермаллоя зависит от угла (a) между направлением тока и вектором намагниченности M (см. рис. 1). Так, если угол равен 90°, то сопротивление датчика минимально. С уменьшением угла вплоть до 0° сопротивление возрастает.

Принцип магниторезистивного эффекта
Рис. 1. Принцип магниторезистивного эффекта

Магниторезистивные датчики компании NXP имеют следующие особенности:

  • датчики реагируют на направление поля, а не на силу поля, как в эффекте Холла (Hall-Effect);
  • чувствительной зоной в сенсоре является область с максимальным насыщением напряженности поля, поэтому достигаются:
    • независимость от магнитного дрейфа (life time);
    • независимость от механических допусков (расстояния между магнитом и датчиком);
    • независимость от механических изменений, вызванных тепловым напряжением;
    • высокая стабильность по температуре; расширенный температурный диапазон от -40°C до +160°C.

Магниторезистивные датчики могут с успехом применяться для:

  • измерения частоты вращения (АБС, КПП, управление двигателями и т.д.);
  • измерения угловой координаты (посудомоечные машины, робототехника, вильчатые подъемники, регулируемые сидения, рулевое управление, регулировка фар и т.д.).

Типы сенсоров MXP, произведенных по магниторезистивной технологии

Измерение частоты вращения

Принцип измерения частоты изображен на рисунке 2. На нем видно, что сигнал с выхода датчика изменяется в зависимости от положения зубца металлической шестеренки, т.к. меняется направление линий магнитного поля. Таким образом, на каждый зуб шестеренки приходится один период изменения сигнала с выхода датчика. Обработав такой сигнал аппаратными или программным способом, можно легко подсчитать частоту вращения металлической детали с зубцами.


Рис. 2. Принцип измерения частоты

Для измерения частоты вращения предназначаются датчики KMI15, KMI16, KMI18. Датчики поставляются в комплекте с магнитом.

Таблица 1. Датчики для измерения частоты вращения

Тип Рабочий зазор, мм Размер магнита, мм Рабочая температура,°C Тип выхода Корпус
KMI15/1 2,5 8,0x8,0x4,5 -40...85 токовый SOT453
KMI15/4 2 5,5x5,5x3,0 -40…85 токовый SOT454
KMI15/2 2,5 3,8x2,0x0,8 -40…85 токовый SOT455
KMI16/1 2,5 8,0x8,0x4,5 -40…150 откр. коллектор SOT477
KMI18/2 2,5 3,8x2,0x0,8 -40…150 откр. коллектор SOT477A
KMI18/4 2,5 5,5x5,5x3,0 -40…150 откр. коллектор SOT477A

Измерение угловой координаты

Принцип измерения углов и выходной сигнал сенсора показан на рисунке 3. Видно, что сигнал имеет форму синуса. Благодаря этому датчик позволяет измерять углы в диапазоне ±45°. Если же взять два датчика и разместить их под углом 45° относительно друг друга, то на выходе такого сенсора будет два сигнала - синус и косинус, что позволит расширить диапазон измеряемых углов до ±90°.

Принцип измерения угловой координатыПринцип измерения угловой координаты
Рис. 3. Принцип измерения угловой координаты

Для измерения углового положения производятся датчики KMZ41, KMZ43 и KMA200, KMA199E.

Обработку сигналов с датчиков KMZ41, KMZ43 рекомендуется выполнять на чипах UZZ9000 и UZZ9001. Например, связка из KMZ41 и UZZ9000 позволяет добиться следующих результатов:

  • механическая надежность;
  • диапазон измеряемых углов ±90 °;
  • высокая точность: абсолютная ошибка 0,6° - 1,2° (зависит от температуры);
  • относительная ошибка менее 0,6%; разрешение более 0,05°.

Наиболее эффективными из датчиков углового положения компании NXP являются программируемые сенсоры KMA200 и KMA199E. Они содержат не только чувствительные элементы, но и сигнальный процессор. Сенсоры KMA200 и KMA199E рекомендуется для автомобильных применений: контроля углового положения дросселя и педалей в автомобиле.

Отличительные особенности KMA200:

  • защита от переплюсовки питания до 16,5В
  • максимальное превышение напряжения 32В (400мс)
  • отключение функций при превышении напряжения питания
  • 4 аналоговых и 2 цифровых выхода (конфигурируемых пользователем)
  • EEPROM (программируемая пользователем)
  • автоматическая настройка смещения нуля
  • Программируемый диапазон измерения угла <=180°
  • Диапазон рабочих температур от -40°С до +160°С
  • Подстройка смещения нуля
  • Встроенная диагностика "на ходу" для всех основных функциональных блоков
  • Функция отключения при постоянном превышенном напряжении

Функции диагностики:

  • Контроль потери магнита
  • Контроль температуры
  • CRC для EEPROM и RAM
  • Детектор сбоя генератора
  • Сторожевой таймер

Ввиду того, что для некоторых приложений KMA200 выглядит несколько избыточным (не всегда нужны расширенные функции диагностики и защита от перенапряжения и переполюсовки), был разработан упрощенный датчик KMA199Е.

Основные отличия KMA199Е от KMA200:

  • отсутствие диагностики (только CRC)
  • 1 аналоговый выход (цифровой отсутствует)
  • Нет защиты от перенапряжения и переполюсовки
  • 3-х выводной корпус
  • Более низкая стоимость

Таблица 2. Сравнение KMA200 и KMA199E

  KMA200 KMA199E
Защита от перенапряжения 26,5 В Гальваническая развязка отсутствует. Импульсы спарены.
Защита от переполюсовки - 16,5 В Гальваническая развязка отсутствует. Импульсы спарены.
Количество выходов 2 аналог. / 1 цифр. 1 аналог.
Рабочая температура -40 .. +160°С -40 .. +160°С
Линейная погрешность ±1,65° ±1,55°
Функции диагностики Полный набор функций
  • CRC при включении
  • Контроль потери магнита
  • Контроль потери питания
  • Подводя итоги, хочется порекомендовать, российским инженерам более активно использовать разнообразные сенсоры в своих разработках. Одним из хороших примеров может служить отечественный автопром, где наконец-то все чаще активно используются разработки в области электронной техники. Будем надеяться, что это обстоятельство позволит улучшить потребительские качества отечественных автомобилей в ближайшем будущем. Так, например, несколько компаний уже выпускают датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) на сенсоре KMA199.

    Получить полную техническую поддержку вы можете, обратившись в компанию ООО "Гамма-Санкт-Петербург". Мы предлагаем образцы, отладочные средства для быстрого освоения датчиков NXP.

    Владимир Захаров,
    Компания Гамма Санкт-Петербург






     
    Впервые? | Реклама на сайте | О проекте | Карта портала
    тел. редакции: +7 (495) 514 4110. e-mail:info@eust.ru
    ©1998-2016 ООО Рынок Микроэлектроники