رفتن به مطلب

بررسي يك نمونه سنسور موقعيت زاويه اي مطلق


پست های پیشنهاد شده

با توجه به شباهت موقعيت سنجي زاويه اي مطلق در تمام ايده ها سعي شد تا با ارائه يك نمونه صنعتي ، روش كلي اين موقعيت سنجي توضيح داده شود.

اين سنسور بر مبناي تکنولوژي CMOSعمل مي كند. کاربرد اصلي اين سنسور كنترل ميکروموتورها مي باشد. اين سنسور بر اساس اثرهال عمل مي کند.

چهار سنسورهال بر يک قطعه سيکيلن قرار گرفته اند. هر عنصر بخشي از ميدان مغناطيسي در صفحه سنسور را احساس مي كند. عناصر هال در چهار گوشه يک ديسک فرو مغناطيسي قرار گرفته اند و خروجيهاي X- Y را توليد مي کنند. براي هر محور وجوديک عنصر هال کافي است ولي با قراردادن 2 عنصر هال در هر محور،دقت افزايش و آفست کاهش مي يابد. ( از طريق اندازه گيري ولتاژ هاي تفاضلي) خروجي عناصر هال X1 - X2 - Y1-Y2 توسط يک مدار بهسازي شامل باياس، تقويت کننده و حذف کننده آفست و نيز پايدار سازي حرارتي پردازش مي شود.

fig1.gif

خروجي خطي بين2V تا2.5V در ميدان به شدت20mt) 200G) مي تواند به دست آيد. در صد غير خطي بودن سنسور کمتر از 0.1% است و هستيرزيس 0.03% مي باشد. ( تکرار پذيري خوب )

به دقت کمتر از 1 در رنج دمايي 60 تا 15 مي توانيم برسيم. در دماي پايدار دقت مي تواند بهتر0.2 مي باشد.

کاربرد اين سنسور در تعيين موقعيت زاويه اي يک محور چرخنده است. در اين مورد، يک آهنرباي دائمي بر محور موتور در بالاي سنسور قرارمي دهيم. اين آهنربا يک ميدان مغناطيسي موازي با سطح سنسور توليد مي کند. اين ميدان به عنوان يک واسطه غير تماس بين جهت محور و سنسور عمل مي کند.

معمولا قطر آهنربا1.5mm و ابعاد سنسور2 بعدي mm 1* 3 است.

يک آهنرباي حلقه اي که بر شفت قرارگرفته است و بر بالاي سنسور مي چرخد، نشان مي دهد.

fig2.gif

وقتي شفت مي چرخد سنسور بردار مغناطيسي را احساس مي کند و سيگنال هايvy وvx را توليد مي کند. اين دو سيگنال سينوسي هستند و باهم 90 اختلاف فاز دارند. زاويه چرخش، با محاسبه آرک تانژانت تقسيم vy بر vx توسط يک ميکروکنترلر 8 بيتي بدست مي آيد.

Angula1.gif

Angula2.gif

اين روابط بر کار ما حاکم هستند :

Angula3.gif

 

لینک ارسال

با فرض اينکه ضريب حساسيت سنسور هاي اثر هال با هم برابر است يعني sx =sy = s خواهيم داشت :

Angula4.gif

تابع معکوس تانژانت تابعي متناوب است که هر 180 تکرار مي شود و بازاي زواياي 180 و90 و نيز بازاي vx = 0 بي نهايت مي گردد.با اين پيش زمينه حالات زير اتفاق مي افتد :

Angula5.gif

يکي از کاربردهاي اين سنسور در موقعيت سنجي شير مي باشد. که آهنربا بر شفت داخلي قرار گرفته است و سنسور در بيرون بر يک بدنه غير فرو مغناطيسي قرار گرفته است.

Angula6.jpg

از ديگر کاربردها مي توان Single – Anis joystick نام برد.

Angula7.jpg

در يک 2 – Axis joystick ، يک سنسور 2 بعدي را در مرکز کره اي که دسته در آن تغيير موقعيت مي دهد قرار مي دهند و آهنربا را نيز بر انتهاي دسته قرار مي دهند.

Angula8.jpg

در اين حالت سيگنال هاي خروجي vy و vx متناسب با بردار ميدان مغناطيسي مي باشد. همانطور که شکل زير نشان مي دهد در صد غير خطي سينوسي خروجي در يک باز 60 در اطراف نقطه صفر کمتر از 1% مي باشد.

Angula9.gif

Angula10.jpg

لینک ارسال

برا ي افزايش رزولوشن موقعيت چرخشي از 2 IC و نيز 2 آهنربا استفاده مي کنند.

Angula11.gif

در اين حالت يک اندازه گيري غير دقيق توسط يک IC و آهنرباي دو قطبي انجام مي شود و اندازه گيري دقيق توسط يک آهنرباي حلقه اي N قطبي و IC دوم انجام مي پذيرد.

اين آهنرباي چند قطبي باعث توليد N موج سينوسي و کسينوسي در هر دور مي شود.

Angula13.gif

با فرض اينکه هر سيگنال خروجي داراي رزولوشن 0.1 باشد، رزولوشن نهايي در هر دور برابر0.1 /n = 0.1 /8 = 0.0125 مي شود. اطلاعات بدست آمده از اين آهنرباي چند قطبي جهت تعيين اينکه کدام قطاع از آهنرباي حلقه اي در برابر سنسور قرارگرفته است استفاده مي شود. در اين روش دقت نيز 1/n مي شود. سيگنال هاي بدست آمده دقيق و غير دقيق در نهايت توسط يک ميکروکنترولر براي توليد خروجي دقيق تر پردازش مي شوند.

Angula12.gif

کاربرد ديگري نيز در قطب نماي الکترونيکي وجود دارد.

Angula14.jpg

آهنربا بگونه اي در برابر IC قرار مي گيرد که براحتي و آزادانه مي تواند حرکت کند. آهنربا با توجه به جهت ميدان مغناطيسي زمين مي چرخد، ميدان مغناطيسي توليد مي کند که بسيار شديد تر از ميدان مغناطيسي زمين (در حد 600 mt) مي باشد. بنابراين IC با تاثير ميدان مغناطيسي قويتر سيگنال هاي خروجي vx و vyرا توليد مي کند. در اين حالت نيز ميکرو کنترلرAngula15.gif را توليد خواهد نمود.

لینک ارسال

به گفتگو بپیوندید

هم اکنون می توانید مطلب خود را ارسال نمایید و بعداً ثبت نام کنید. اگر حساب کاربری دارید، برای ارسال با حساب کاربری خود اکنون وارد شوید .

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از 75 اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به صورت لینک

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.

×
×
  • اضافه کردن...