Датчик сигнализатора давления масла ДСДМ 5 страница

Преобразователи свет–частота или свет–напряжение компания предполагает использовать в натяжителях ремня и для контроля положения сиденья — совместно с линейными массивами. Многие другие потенциальные применения датчиков окружающего света могут возникнуть с целью компенсации и контроля показаний разнообразных оптических датчиков.

Новые автомобильные системы все более широко используют возможности датчиков цвета. Применение интегрированного АЦП для оцифровки усиленных выходов фотодиодов с типичным разрешением в 8–12 бит позволяет получить выходные сигналы, пригодные для непосредственного подключения к микроконтроллеру. Этот метод менее гибкий по сравнению с классическим принципом на основе трех или четырех дискретных фотодиодов с RGB-фильтрами над их поверхностями, который позволяет оптимизировать для конкретного применения за счет подбора дискретной электроники усиление, частотную полосу усилителя, скорость и разрешение АЦП, но в то же время и менее трудоемкий и дорогостоящий.

Интегрированные датчики компании TAOS Color LTV TSLR257, TSLG257, TSLB257 и LTF TCS230, которые составляют линейку актуальных ¹ датчиков цвета, предлагаемых компанией, позволяют уменьшить число внешних компонентов, занимаемое ими место на плате, трудоемкость сборки и снизить цену.

Недостатком цветных LTV является чувствительность к шумам и невозможность динамического изменения усиления и чувствительности.

Цветные LTF дополнительно исключают трансимпедансный усилитель, АЦП и повышают устойчивость датчика к шумам. Ограничения метода преобразования RGB-частоты — в применениях с малой световой интенсивностью. Низкий световой уровень и, соответственно, низкие частоты означают увеличенное время измерений.

датчиках HSDL-9000 и других, рекомендованных компанией для автомобильных применений — приборных панелей, контроля переднего света и задней подсветки дисплеев. Фотодиод датчика HSDL-9000 производится по специальной технологии, которая использует многослойную фильтрацию света для достижения эмуляции человеческого глаза (рис. 89г).

Рис. 89. Датчики окружающего света серии ALPS Avago Technologies:
а–г— датчик HSDL=9000;
а — внешний вид цифровых датчиков HSDL=9000 в PLCC корпусе, рекомендованных для автомобильных применений; б — функциональная диаграмма и схема применения датчика HSDL=9000; в — участок, иллюстрирующий интегрированные элементы схемы датчика; г — спектральная характеристика чувствительности датчика; д — внешний вид фотодиодов HSDL=9001 в корпусе QFN; е — функциональная диаграмма и схема применения датчика HSDL=9001; ж — внешний вид фотодиодов APDS=9002 в корпусе chipLED; з — схема применения APDS=9002

HSDL-9000 — это высокоинтегрированный ALS с цифровым выходом, включающий все необходимые схемные компоненты для прямого подключения к микроконтроллеру (кремниевый фотодиод, трансимпедансный усилитель, преобразующий фототок в напряжение, ФНЧ, отфильтровывающий гармоники в электрическом спектре многих источников света, компаратор с гистерезисом во избежание перебрасывания уровней вследствие шумов) (рис. 89а–г). Возможность использования трех цифровых уровней и специальный аналоговый вывод для контроля усиления позволяет осуществлять тюнинг для достижения необходимого уровня чувствительности.

HSDL-9000 может быть объединен с TFT LCD, продажи которых для автомобильной индустрии резко возрастают, — для сбережения мощности подсветки и повышения срока службы дисплея, контроля яркости и контраста. Микроконтроллер по сигналам от датчика будет управлять, например, ASIC дисплея.

HSDL-9001 (рис. 89д–е) — недорогой датчик на основе фотодиода с токовым выходом в миниатюрном корпусе QFN для поверхностного монтажа — альтернатива HSDL-9000 для других вариантов дизайна.

APDS-9002/3/4/5 (рис. 89ж–з) — недорогие ALS в миниатюрном корпусе chipLED для поверхностного монтажа, отличающиеся особо низкой ценой. Датчики включают спектрально согласованный фототранзистор. Выходным сигналом датчика является фототок. Основное назначение этих датчиков — для портативных устройств, но они могут быть использованы и в автомобильных применениях, что позволяет их рабочая температура –40…+85 °C.

Семейство датчиков цвета в формате RGB Avago включает устройства ADJD-S313-QR999, HDJD-S722-QR999 и ADJD-E622-QR999.

ADJD-S313-QR999 — цифровой датчик (двухпроводной последовательный выход) с рабочей температурой 0…+70 °C, HDJD-S722-QR999 — аналоговый датчик с рекомендуемой рабочей температурой 0…+70 °C, но допускающий работу при –40…+85 °C.

ADJD-E622-QR999 (рис. 89) — датчик цвета, введенный в августе 2006 года и разработанный специально для автомобильных применений, эффективный в стоимостном отношении. Данное устройство малого размера представляет собой преобразователь свет/цвет–напряжение. Основу датчика составляет массив фотодиодов и три трансимпедансных усилителя, интегрированные в КМОП ИС.

Рис. 90. Автомобильный датчик цвета ADJD=E622=QR999 Avago Technologies:
а — функциональная диаграмма датчика; б — спектральная характеристика

Массив фотодиодов покрывается RGB-фильтрами, за счет чего датчик преобразует отфильтрованные выходы фотодиодов в три аналоговых выхода напряжения. Рабочая температура устройства –40…+85 °C, но рекомендуемые рабочие условия — при температуре 0…+70 °C,

Лекция24 Система контроля цветов

Датчик ADJD-E622-QR999 квалифицирован в соответствии с автомобильным стандартом AEC-Q100 и сконструирован для таких автомобильных применений, как освещение и подсветка приборных панелей, контроль освещения в салоне, панелей и дисплеев навигационных систем и т. д. Для этого датчика Avago Technologies выпускает набор разработчика HDJD-JD06 (рис. 91) и контроллер HDJD-J822, с помощью которого может быть сформирована система контроля цветов, работающая в замкнутом цикле.

Рис.91. Набор разработчика HDJD=JD06 для автомобильного датчика цвета ADJD=E622=QR999 Avago Technologies:а — плата контроллера датчика цвета;
б — модуль датчика;в — CD с программным обеспечением; г — USB=кабель

Vishay Intertechnology, Inc. (Vishay Semiconductors, Inc.) с 2004 года выпускает миниатюрный кремниевый планарный фототранзистор NPN TEMT6000 в корпусе 1206 (4^2) мм для поверхностного монтажа, основным назначением которого является автоматическая задняя подсветка или затемнение дисплеев в ответ на изменения в окружающем освещении (рис. 92а–в). Пиковая чувствительность датчика — на 570 нм (желто-зеленые участки видимого спектра). Устройство отличается повышенной чувствительностью к видимому спектру и подавляет инфракрасный спектр — для максимальной адаптации к человеческому зрению. Датчик TEMT6000 отличается широким углом уменьшения чувствительности вдвое в ±60°.

Рис. 92. Оптоэлектронные датчики Vishay Semiconductor:
а — внешний вид фототранзистора NPN TEMT6000 в корпусе SMD; б — спектральная характеристика фототранзистора; в — внешний вид фототранзистора NPN TEMT6200F в корпусе SMD; г — спектральная характеристика фототранзистора;
д — относительная чувствительность датчика к источнику света в зависимости от углового смещения; е — внешний вид фототранзистора TEPT5700; ж — спектральная характеристика фототранзистора; з — относительная чувствительность датчика к источнику света в зависимости от углового смещения; и — внешний вид фототранзистора TEPT4400; к — внешний вид и функциональная схема рефлективного датчика TCND3000

Применения устройства включают как сотовые телефоны, ноутбуки и плазменные телевизоры, так и устройства автомобильных приборных панелей. Рабочая температура датчика –40…85 °C. Цена порядка $35,00 за 100 штук в количестве от 50 000.

В 2006 году компания Vishay добавила к семейству фотодатчиков, которое включает также рефлективные датчики и оптопрерыватели, три датчика ALS, предназначенные для автоматического контроля яркости LCD-дисплеев и реализации других функций с целью повышения комфорта водителя и безопасности: фототранзистор NPN TEMT6200F в корпусе для поверхностного монтажа 0805 и фототранзисторы TEPT5700 в 5-миллиметровом фотодиодном корпусе с плоским верхом и 3-миллиметровый датчик TEPT4400. Углы уменьшения вдвое чувствительности к интенсивности составляют ±60° для TEMT6200F, ±50° для TEPT5700 и ±30° для TEPT4400.

Максимальная спектральная чувствительность датчиков TEMT6200F — на длине волны 550 нм, TEPT5700 и TEPT4400 — на 570 нм. Прежде компания выпускала, помимо TEMT6000, датчик TEPT5600 в 5-миллиметровом корпусе.

Все эти устройства в двухвыводных корпусах по цене для клиента порядка $0,25 в количестве от 1 млн в год, помогают снижать энергопотребление за счет контроля яркости и подсветки дисплеев и клавиш в широком диапазоне применении Внешний усилитель для этих датчиков не требуется. В автомобильной сфере, где в первую очередь рекомендуется TEMT6200F, датчики ALS помогают осуществлять автоматический контроль фар, обнаружение туннелей и автоматически корректировать яркость дисплеев в зависимости от интенсивности окружающего света.

Среди других фотодатчиков Vishay автомобильного назначения интересен, например, миниатюрный рефлективный оптический датчик TCND3000 (рис. 92к), способный работать при ярком солнечном свете до 200 кЛюкс. Датчик позволяет определять приближение на расстоянии 2 см и обнаруживать касание (touch-функция) на расстоянии в 1 см от поверхности датчика. TCND3000 включает IК-источник света с пиковой чувствительностью на 870 нм (для исключения влияния на сигнал окружающего света) и фотодиод. Датчик комбинируется со схемой E909.01 на основе технологии ELMOS Semiconductor HALIOS (High Ambient Light Independent Optical System). Это устройство предлагается как недорогая альтернатива механическим переключателям — для повышения функциональности и уровня дизайна многих систем, включая автомобильные. Рабочий температурный диапазон –40…+85 °C.

Размеры корпуса TCND3000 5^2,6^3 мм, угол, на котором чувствительность уменьшается вдвое, составляет ±20°. Цена датчика невелика — $65 за 100 единиц в количестве от 50 000.

Microsemi Corp. выпускает линейку датчиков окружающего света видимого спектра, эмулирующих человеческий глаз, которая включает датчик общецелевого назначения LX1970 с линейным токовым выходом, датчик LX1971 с выходом square root и для автомобильных применений миниатюрный двухвыводный датчик для недорогих клиентских применений LX1972. Рабочая температура всех устройств –40…+85 °C.

В отличие от многих неспециализированных датчиков, LX197x не требуют оптических фильтров для защиты от влияния ультрафиолетовых и инфракрасных длин волн, наводящих ошибки при настройке яркости с использованием обычных датчиков.

LX1970 в корпусе MSOP-8 представляет собой фотодиодный массив с интегрированными усилителями и токовой передаточной функцией. Пиковое спектральное срабатывание датчика — на 520 нм.

LX1971 — датчик света с уникальным диодным размещением, совместимый (pin to pin) с LX1970, также эмулирующий человеческий глаз (пик на 520 нм), и резким подавлением ультрафиолетовых и IК-лучей, но отличающийся более широким динамическим диапазоном (рис.9 3а–г). Применения датчика включают контроль уличного или искусственного освещения, затемнителей или экранов, автомобильные задачи, решаемые посредством ALS, и контроль подсветки/затемнения дисплеев. Токовая передаточная функция датчика представляет собой квадратный корень от усиленного сигнала. Для оценки LX1971 Microsemi выпускает также оценочный комплект (рис.9 3д).

Рис. 93. Датчики окружающего света Microsemi, рекомендованные для автомобильных применений:
а–г — датчик окружающего света LX1971: а — внешний вид датчиков; б— функциональная диаграмма;в, г — схема применения датчика (в) и выходная характеристика (г); д — оценочный комплект датчика LX1971; е–и — автомобильный датчик окружающего света LX1973B:е — функциональная диаграмма; ж— схема применения датчика; з — выходная характеристика; и— спектральная характеристика датчика

LX1972 — недорогой кремниевый датчик света, эмулирующий человеческий глаз (пик на 520 нм), но с IК-срабатыванием менее чем ±5% и спектральной чувствительностью более 900 нм. Диодный массив датчика обеспечивает токовую передаточную функцию. Выходной фототок датчика может быть использован непосредственно или преобразован в напряжение. Токовые зеркала усиливают фототок до уровня чувствительности, который может быть преобразован в масштабируемое напряжение со стандартным номиналом внешнего резистора.

Новейшим дополнением к линейке устройств автомобильного назначения Microsemi является LX1973 (рис.93е–и) — датчик с широким динамическим диапазоном и частично экспоненциальной выходной характеристикой, с технологией отмены темновых токов, оптимизированный для восприятия уровней низкого света. С 8-битным АЦП датчик детектирует уровни освещенности от 0,001 до 500 лк. LX1973 также отличается высоким PSRR в 35 дБ.

LX1973 рассчитан на автомобильные применения, такие как автоматический контроль яркости автомобильных дисплеев и фар или контроль контрастности зеркал заднего вида. LX1973 также подходит для многих других применений — например, ноутбуков, LCD-телевизоров и т. п.

OSRAM Opto Semiconductors предлагает на автомобильный рынок СALS SFH 5711 (рис. 94а–ж) со спектральной чувствительностью, максимально приближающейся к спектральной характеристике чувствительности человеческого глаза — с адаптацией к окружающему освещению и подавлением IК-лучей (рис. 94е). Логарифмический выход датчика SFH 5711 (рис. 94б–г) обеспечивает работу датчика с высокой точностью в широком динамическом диапазоне. Передаточная функция составляет 10 мкА/дек. Угол уменьшения чувствительности вдвое — ±60°. SFH 5711 отличается низким температурным коэффициентом. Напряжение питания датчика 2,3–5 В. Размеры корпуса составляют 2,8^2,2^1,1 мм с чувствительной областью 0,4^0,4 мм. Основные применения этого датчика — автомобильные, включая контроль дисплеев, приборных панелей, подсветки, фар, дисплеев HUD. В сотовых телефонах устройство может быть использовано для контроля подсветки дисплеев и клавиатур.

Рис.94 Датчик с высокой точностью

с.94

Рис.95 Датчик — автомобильный, включая контроль дисплеев

Рис. 96. Примеры датчиков окружающего света OSRAM Opto Semiconductors:
а–ж — высокоточный датчик окружающего света SFH 5711: а — внешний вид датчика;б — функциональная диаграмма;в — выходной ток Iout в зависимости от яркости EV в лк; Iout = S *log(EV/E0) с E0 = 1 лк и S = 10 мкА/дек (логарифмический выход преобразует равные соотношения детектируемых уровней яркости EV1, EV2 в уровни выходного тока с равными шагами (I2, I1));г — сравнение схем применения детектора с линейным выходом (слева) и детектора с логарифмическим выходом (справа): для достижения достаточного разрешения при различных уровнях яркости рабочий диапазон линейного детектора регулируется различными резисторами;д — спектральные чувствительности всех датчиков окружающего света OSRAM в сравнении с кремниевым фотодиодом и человеческим глазом;е — прочтения детекторов различных источников света, но с одинаковой яркостью (значения нормализованы к источнику света A (2856 K); данные измерений яркости показывают значительные отклонения стандартного Si фотодиода вследствие его чувствительности к инфракрасным лучам и высокую точность измерений датчика SFH 5711);
ж — характеристика уменьшения чувствительности датчика SFH 5711 в зависимости от углового смещения;з — датчик=фотодиод SFH 2430 автомобильного назначения;и — относительная чувствительность датчика SFH 2430 в зависимости от углового смещения;к — датчик=фототранзистор SFH 3410 автомобильного назначения;л — фототранзистор SFH 3710 для промышленных применений

Другие ALS автомобильного назначения OSRAM — это фототранзистор SFH 3410 с подавлением IК света и SFH 2430 — фотодиод с высокими рабочими характеристиками и очень заметным подавлением IК-лучей (рис.96з–к, рис. 96е). Компания также выпускает SFH 3710 для промышленных применений (рис.96л).

Помимо ALS, компания OSRAM производит и разрабатывает многие другие оптоэлектронные излучатели, например, IR-светодиоды, мощные лазеры и детекторы, привнося свой вклад в дорожную безопасность — надежность и точность. В настоящем OSRAM совместно с партнерами разрабатывает инфракрасную систему ночного зрения на основе мощных лазеров.

Лекция25

МОДУЛЬНЫЕ И КОМПОНЕНТНЫЕ МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЕ ДАТЧИКИ И КОМПАСЫ HONEYWELL.

Магниторезистивный эффект в наши дни нашел широчайшее при­менение практически во всех электронных системах, так или иначе связанных с задачами магнитометрии, определения курса объекта по магнитному полю Земли, позиционировании и распознавании образа ферромагнитных объектов, измерении угла поворота и перемещения, а также бесконтактном измерении электрического тока.

Функциональная организация и принцип действия компонентных (базовых) датчиков Honeywell

В основе принципа действия датчиков лежит анизотропный магниторезистивный эффект (AMP), который заключается в способнос­ти пермаллоевой пленки изменять свое сопротивление в зависимости от взаимной ориентации протека­ющего через нее тока и направле­ния ее вектора намагниченности (рис. 97). Внешнее магнитное поле поворачивает вектор намагничен­ности пленки М на угол 0. Вели­чина 0 зависит от направления и величины этого поля. При этом сопротивление пленки R ~ cos 2.

Рис97 Пермаллоевая магниторезистивная пленка

Для построения датчика четыре идентичных пермаллоевых пленки соединяются по мостовой схеме и образуют плечи моста (рис.98).

Рис.98. Упрощенная схема магниторезистивного датчика

На практике, для увеличения чувстви­тельности датчика каждое плечо моста формируют из нескольких пленок, параллельно ориентиро­ванных на подложке, последова­тельно между собой соединенных при помощи алюминиевых пере­мычек и защищенных сверху сло­ем нитрида тантала (рис.99).

Рис.99. Реальная топология магниторезистивного датчика

Для измерения статических усилий и моментов используют тензорезисторы (сопротивление меняется в зависимости от деформации).После подачи питания (1,8... 12 В) датчик начинает изме­рять внешнее магнитное поле, дейс­твующее вдоль его чувствительной оси. Это поле вызывает изменение сопротивления плеч моста, при этом выходное напряжение мос­та получает приращение. Типо­вая передаточная характеристика простейшего одноосевого магниторезистивного датчика Honeywell приведена на рис. 100.

Рис.100. Типовая передаточная характеристи­ка магниторезистивного датчика Honeywell

Мостовой магниторезистивный датчик имеет ось предпочти­тельного намагничивания или так называемую легкую ось, которая принудительно формируется спе­циальной встроенной плоской ка­тушкой SET/RESET (рис.98 и 99). Направление легкой оси всегда указывается в технической до­кументации на прибор (рис.101). Датчик наиболее чувствителен к полям, направленным перпенди­кулярно к этой оси.

Рис.101. Обозначение легкой оси на примере модели НМС1002

В исходном состоянии, сразу после включения питания или в результате воздействия «разруша­ющего» магнитного поля величи­ной более 15...20 Гаусс, магнитная структура пленок моста хаотична (рис.102а). Такое состояние датчи­ка не пригодно для измерения вви­ду нулевой чувствительности. По­дача же короткого импульса тока 2...5 А длительностью 1...2 мкс че­рез катушку SET/RESET форми­рует поле, ориентирующее магнит­ные домены всех пленок в одном направлении, которое и называется легкой осью (рис.102б, в). Эта про­цедура возвращает прибор в режим максимальной чувствительности, восстанавливая все его характерис­тики, которые сохраняются до оче­редного попадания датчика в силь­ное магнитное поле.

Рис.102 а, б, в. Магнитная структура пермаллоевой

Катушка SET/RESET выпол­няет еще одну важную функцию - это инвертирование передаточной характеристики датчика путем ее зеркального отображения относи­тельно двух смещений (рис. 103).

Сме­щение по оси Y порядка 25 мВ вы­звано исключительно омическим рассогласованием магниторезистивных пленок моста в процессе изготовления и устраняется добав­лением шунтирующего резистора к одному из плеч моста. Второе смещение создано извне вероятно из-за того, что вблизи сенсора на­ходится крупный металлический объект. Это поле компенсируется с помощью второй встроенной в сенсор катушки OFFSET (рис.98 и99).

Рис.103. Влияние катушки SET/RESET на передаточную характе­ристику датчика

Инвертирование характерис­тики выполняется подачей отрица­тельного импульса тока (-2...- 5 А) длительностью 1...2 мкс через ка­тушку SET/RESET. Инвертиро­вание необходимо для реализации двухступенчатой методики измере­ния величины внешнего магнитного поля, которая исключает влияние температурного дрейфа элементов моста и схемы обработки сигнала, ошибку, вызванную нелинейнос­тью характеристики преобразова­ния, межосевой эффект, а также потерю слабого сигнала на фоне сильных паразитных полей. Эта методика включает три шага:

Формируется установочный импульс тока Iset, что обеспечива­ет SET условие. При этом измеря­ется и запоминается выходное на­пряжение моста Uвых(set);

Формируется установочный импульс тока Ireset = -Iset, что инвертирует характеристику датчика. При этом измеряется и за­поминается выходное напряжение моста Uвых(reset);

Вычисляется по фор­муле Uвых = (Uвых(set) Uвых(reset))/2, исключающее начальное смещение и темпера­турные эффекты, как самого мос­та, так и внешней схемы усиле­ния.

Существует множество спосо­бов построения схемы управле­ния катушкой SET/RESET. Для примера на рисунке104 предложена простая схема формирования че­редующихся импульсов установки SET и RESET.

Рис.104. Пример схемы формирования установочных импульсов

Величина тока установки вли­яет на чувствительность датчика, которая ограничена шумами. Для примера: если минимально обна­руживаемое поле для данного слу­чая должно быть 500 мкГаусс и используется датчик НМС1001, то импульс установки должен быть размахом не менее 3 А. Если же минимальное поле 100 мкГаусс, то требуется 4 А импульс.

Основное назначение ранее упо­минавшейся катушки OFFSET (рис.98 и 99) — компенсация при необ­ходимости любого внешнего магнит­ного поля. Эта процедура очень по­лезна, когда необходимо устранить искажения измеряемого магнитно­го поля крупными металлическими предметами. Например, в бортовом электронном компасе необходимо снизить (учесть) влияние корпу­са автомобиля на магнитное поле Земли. Функционально катушка OFFSET представляет собой резис­тор с сопротивлением 3...4 Ом. Ка­тушка размещена рядом с магниторезистивным мостом и имеет строго определенную геометрию. Она способна сгенерировать магнитное поле в том же направлении, что и изме­ряемое поле. Для этого необходимо пропустить через нее ток определен­ной величины и полярности. Для примера, катушка формирует поле в 1 Гаусс при постоянном токе через нее 50 мА для моделей НМС1001 и НМС1002, и такое же поле, но при токе 5 мА для моделей НМС1021 и НМС1022. Иными словами, если через катушку НМС1001 протекает ток 25 мА, то к действующему вне­шнему магнитному полю прибавит­ся поле величиной в 0,5 Гаусс. Если изменить направление тока, то из этого же поля произойдет вычита­ние поля 0,5 Гаусс.

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-H1)/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 магниторезистивного 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 (одномостовые) линейные датчики чаще всего применяются для оп­ределения магнитно­го поля и его величины. Вместе с этим на основе одноосевых датчиков строятся современные высокоточ­ные датчики электрического тока с гальванической развязкой (рис. 105). 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 105, действует отри­цательная обратная связь по току через компенсационную катушку. Любое поле, создаваемое в ферритовом сердечнике (магнитопроводе) проводником с током, компен­сируется полем катушки так, что результирующее поле всегда рав­но нулю. Поэтому ток в цепи ООС прямо пропорционален току в кон­тролируемом проводнике.

Рис.105. Датчик тока на основе магниторезистивного датчика

Двух - и трехосевые сенсоры главным образом предназначе­ны для построения датчиков кур­са (азимута) по магнитному полю Земли в навигационных автомобильных, морских и авиаци­онных системах, 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 (рис. 106). 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.

Рис. 106. Магнитное поле Земли и его составляющие

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. 107), 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 (например, в автомо­бильных системах АБС, датчиках положения коленчатого и распре­делительного валов, рис. 108).

Дата добавления: 2014-01-14