一种较大驱动电流的锑化铟磁阻式齿轮转速传感器设计（二）

HEATS 发表于 2010-9-13 21:34:03

一种较大驱动电流的锑化铟磁阻式齿轮转速传感器设计（二）

输出信号大小与检测距离之间的关系、传感器的驱动能力、传感器温度稳定性等进行测试。

    1、磁头输出信号大小与检测距离关系实验     随机选出三个图1所示的锑化铟磁头，磁头灵敏度均为3.2倍（B＝0.3T），分别标记为1＃～3＃。改变检测距离
<DIV class=a_b_c_7>CONTROL ENGINEERING China版权所有</DIV>，分别记录不同检测距离时磁敏电阻输出的信号峰值Vpp，得出的磁敏电阻输出信号与检测距离的关系如图4。

    图中曲线下降较快，说明磁敏电阻输出信号强度随着距离增加而迅速降低。
    2、驱动能力测试     传感器输出脉冲的带负载能力直接关系到传感器的应用范围。本实验是为了测量当传感器输出脉冲为高电平时带负载的能力，即拉电流的大小。用一个可调电阻RL充当负载连接在传感器输出端，记录传感器在带上负载时脉冲的高度UL，并通过IL=UL/RL计算出拉电流IL。随机选取2个样品控制工程网版权所有，分别标志1＃、2＃，改变负载大小，记录数据如表1。驱动<A title=电路 style="COLOR: blue; TEXT-DECORATION: underline" href="/word/22254.aspx">电路</A>工作电压为＋6V±0.5％VDC。

  
<TABLE align=left>
<TBODY>
<TR>
<TD id=Adimg></TD></TR></TBODY></TABLE>;  负载从1kΩ改变到20Ω时，输出拉电流在200mA以上，对应高电平电压仍然有4.55V左右，此时的脉冲高度是空载时的90％之上。这说明推挽驱动输出电流较大，而且输出的一致性较好。这是集电极开路输出电路达不到的。
    3、温度稳定性测试     温度稳定性的好坏直接关系到信号处理电路中电压比较器能否准确输出，下面重点考察比较器两个输入端的温度稳定性能，即分析温漂是否会使比较器产生误报的脉冲。V+表示电压比较器的参考电压，V-表示比较器的输入信号（即差动放大输出信号），V+与V-的差值表示门限差值。环境温度从-30℃变化到＋70℃。把随机抽取的多个样品进行测量，记录V+和V-的数据。试验表明：在上述温度内，V-温度变化量不过0.15V，远低于比较器触发的门限差值，即不会引起比较器误触发，而且各个传感器的数据一致性较好。

    齿轮转速传感器的重复性是体现其特性的一项重要指标，因此随机挑选了5个锑化铟齿轮转速传感器进行重复性测试。其过程如下：由-30℃开始，随着温度的上升进行差动放大输出信号的变化测量，到了＋70℃温度后，停止加热让其冷却，随着温度的下降再次进行差动放大输出测量。如此反复进行多次测量。比较结果为最大误差不超过1.5%，说明传感器有较好的耐疲劳度，具有较好的重复性，且无迟滞现象存在。
    五、分析与讨论     1、确定磁阻输出信号大小与检测间隙之间关系很重要，由此关系决定最大检测距离和信号处理电路的大倍数。从图4也可以看出，1#、2#、3#传感器输出信号随间隙的增加而陡降。由于三个样品测量数据一致性较好，对1#样品试验数据进行一元二次拟合，得到的这种磁头拟合曲线方程为：     V(x)=2.0872x2-25.559x＋74.8546    （2）

    2、当驱动级T3截止、T4导通时，传感器输出为低电平，如图5（a）。如果把负载等效为RL，则RL有电流流向驱动级中的T4控制工程网版权所有，由于此时T4管深度饱和，输出电阻只有十几欧，因而带灌电流能力强。当驱动级T3导通、T4截止时，传感器输出为高电平，图5  （b）所示。此时，T3处于导通状态www.cechina.cn，集电极与发射极之间电阻很小，VCC经过这个很小的电阻向RL提供电流，因而输出电阻小，拉电流可以达到很大。因此，无论是高电平输出还是低电平输出，驱动电路总是对外电路呈现低电阻的特性，改善了其带负载的能力。
    3、采用磁阻三端差分型的信号采集电路和阻容耦合型信号处理电路，从电路上大大地抑制温漂的产生。阻容耦合起到关键的作用，因为由锑化铟磁敏电阻器和电阻组成的桥式输入网络的两个输入端在固定的直流电压下其电压值是不变的。信号处理电路采用阻容耦合电路，可消除传感器输出的低频漂移，而且由于温度漂移是缓慢的，可利用电容的隔直作用，使运放的直流放大倍数趋于零
<DIV class=a_b_c_1>控制工程网版权所有</DIV>，只放大交流信号，阻止漂移量传给负载，提高电路稳定性。从而使锑化铟齿轮转速传感器温度稳定性好、一致性高、输出脉冲准确可靠。

    六、结论     通过实验，得到了磁阻输出信号与检测距离关系为：V(x)=2.0872x2-25.559x＋74.8546；采用推挽输出驱动电路，输出电流达到200mA以上，与集电极开路驱动<A title=电路 style="COLOR: blue; TEXT-DECORATION: underline" href="/word/22254.aspx">电路</A>相比，提高了<A title=传感器 style="COLOR: blue; TEXT-DECORATION: underline" href="/word/22255.aspx">传感器</A>的负荷力；传感器的温度稳定特性好，温度变化时，比较器不会产生误报<A title=输出 style="COLOR: blue; TEXT-DECORATION: underline" href="/word/22252.aspx">输出</A>。 

    实验表明：这种齿轮转速传感器输出脉冲工整，抗干扰性强CONTROL ENGINEERING China版权所有，电路具有实用性。

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