سنسورهای مگنتورزیستیو

سنسورهای مگنتورزیستیو

دسته: برق
بازدید: 6 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 140 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 22

این تحقیق با فرمت ورد ، قابل ویرایش ، که در 22صفحه تهیه شده استاین سنسور ها برای پیدا كردن اشیاء مغناطیسی در هواپیماها، قطار واتومبیل ها كه میدان مغناطیسی زمین را به هم می زنند به كار می روند

قیمت فایل فقط 4,500 تومان

سنسورهای مگنتورزیستیو 

 

Magnetoresistive sensors

كـــــاربـــرد ها  

 

این سنسور ها برای پیدا كردن اشیاء مغناطیسی در هواپیماها، قطار واتومبیل ها كه میدان مغناطیسی زمین را به هم می زنند به كار می روند. 

 

از كاربردهای دیگر آنها در قطب نمای مغناطیسی، سنسورهای زوایه ای و چرخشی موقعیت، ردیابی و هدایت مته در زیر زمین می تواند یادكرد

 

 برخلاف دیگر سنسورهای AMR سنسور موقعیت AMR باید توسط میدان خارجی به حالت اشباع در آید یعنی با افزایش بزرگی میدان تغییری در مقدار مقاومت AMR پدید نیاید و تنها عاملی از موقعیت میدان بر مبنای زاویه حاصل بین بردارمغناطیس كنندگی و جریان باشد. بنابراین این سنسورهای موقعیت سنجی درناحیه اشباع عمل می كنند.

رخلاف سنسورهای اثرهال كه نیاز به میدان مغناطیسی درحد كیلوگارس نیاز دارند، AMR به این شدت میدان مغناطیسی نیازی ندارد. با استفاده از چند سنسور خاصیت براحتی افزایش می یابد.

 

 برای توضیح كاربرد ها ، از دو سنسور صنعتی شركت Honeywell با نامهای HMC1501 و HMC1512 می كنیم . 

 

سنسورهای HMC1501 و HMC1512  به ترتیب دارای مقاومت 5 و 2.1 كیلواهم در مدار پل می باشند. ضریب حساسیت آنها بین   می باشد. ( در ناحیه خطی عملكرد) ولتاژ خروجی تقریباً 120mv  می باشد. پهنای باند درحدود 5MHZ می باشد.

 

HMC1501  دسته ازموقعیت سنجهای AMR هستند كه دارای یك پل وتستون برای موقعیت سنجی   می باشند خروجی مدار پل به شرح زیر است:

HMC1512 دسته ای دیگر از موقعیت سنجهای AMR است كه دارای دو پل وتستون برای رنج   می باشد. كه خروجی هر یك از مدارهای پل بصورت  و  می باشد.

 رزولوشن و رنج كاری هریك در Data sheet آمده است. 

كاربردهای خطی 

دیاگرام زیر 2 دوره متناوب از خروجی مدار پل را نشان می دهد، ناحیه خطی در بازه ای  در اطراف زوایای 180-،90-،0،90،180 درجه قرار دارد. در نقاط 0 و  شیب مثبت و در بقیه شیب منفی است.

خروجی سنسورهای موقعیت AMR نیازمند مدار بهسازی است. چنانچه تغییرات دمایی زیاد باشد باید از جبرانساز دمایی نیز استفاده نماییم.  همینطور اگر از چند مدار پل استفاده نماییم، خطای دیگری كه باید آنرا بطریقی جبران نماییم تلورانس بخش به بخش در مواد است.

شكل زیر یكی از كاربردهای موقعیت سنجی خطی را نشان میدهد.

IC بكار گرفته شده HMC1501  است كه دارای یك مدار پل می باشد و می تواند  را در رنج تغییرات خطی  تعیین كند. با فرض منبع تغذیه 5 ولت این سنسور دربازه    میلی ولت تغییرات ولتاژ خواهد داشت. شكل موج خروجی بر حسب زوایه  در زیر‌آمده است.

شكل زیر یك تقویت كننده ابزار دقیق را نشان می دهد. یك تقویت كننده تفاضلی وانتگرالی. گین ولتاژ این تقویت كننده تقریباً 25 ولت است. بنابراین مقدار پیك - پیك خروجی را از 120 میلی ولت به 3 ولت تغییر می ده

 ضریب ولتاژ آفست مدار پل    و با منبع تغذیه 5 ولت آفست مدار پل 35mV خواهد بود كه در نهایت با وجود تقویت كننده به 850mv خواهدرسید. بنابراین باید بگونه ای آفست مدار را تضعیف نمود. یك روش برای مقابله با آفست مدار تغییر زمین مدار با استفاده از یك پتانسیومتر می باشد

روش دیگری برای حذف خطای آفست وجود دارد و آن این است تا بوسیله آزمایش كالیبراسیون مقدار خطا را بدست آورده و از مقدار نهایی كم كنیم. این عمل با كاهش متعلقات مدار بهسازی از افزایش حجم، قیمت و تاثیر نویز جلوگیری می كند. ولی از آن جهت كه طراح را مجبور می كند تا بهره تقویت كننده را جهت تعادل در آفست و ضریب حساسیت كاهش دهد چندان جالب نمی باشد.

 

 

 جهت افزایش رنج موقعیت سنجی از  به  از 2 سنسور HMC1501   و یا یك سنسور HMC1512 (با 2 مدار پل)  استفاده می كنیم.

برای افزایش رنج اندازه گیری موقعیت خطی معمولاً از چند سنسور استفاده می كنیم. جهت افزایش ویژگی خطی سیستم معمولاً رنج خطی هر سنسور را كمتر از حد نامی در نظر می گیرند. به خاطر داریم كه برای موقعیت سنج خطی می بایست AMR در ناحیه اشباع قرار گیرد. بنابراین فاصله آهنربای متحرك از مقابل سنسورها بازای میدان یك كیلو گاوسی حداكثر 25/0 اینج خواهد بود كه با افزایش فاصله به 5/0 اینج میدان می بایست به حدود 3 كیلوگاوس افزایش یابد. همانطور كه در شكل زیر 

 

 مشخص است با عبور آهنربا از مقابل سنسورها بازای 4 سنسور 4 موج بوجود خواهد آمد. بازای یك موقعیت سنج 2 اینچی نمودار تغییرات ولتاژ خروجی برحسب موقعیت برای یك سنسور و 4 سنسور رسم شده است. 

رزولوشن برای این سنسور در حدود 002/0 اینچ است و دقت در حدود %0.1 می باشد.

در  حاصل از هر مدار پل سنسور، باید بدانیم كه هر سنسور جهت حذف خطای آفست واندازه گیری ولتاژ پیك-پیك خروجی كالیبره شده است تا خروجی نهایی در یك رنج مشابه تنظیم گردد. پس از كالیبراسیون ولتاژ خود را تشكیل می دهد و عمل مقایسه ما بین ولتاژهای خروجی تصحیح شده انجام می شود و شیب هایی را در میان سنسورهای مجاور هم تولید می كند. درنهایت تنها از شیب های مثبت استفاده می شود (رنج خطی هر سنسور) و مقدار كوچك  برشیب یا شیب های مثبت قرار داده می شود. با فرض اینكه هر سنسور به یك میكروكنترلر 8 بیتی متصل باشد، می تواند 256 نقطه را برای رنج خطی خود در نظر بگیرد. بنابراین برای كل رنج 1024 نقطه خواهیم داشت.

 

برای افزایش رنج موقعیت سنجی خطی روش دیگری مطرح است. شكل زیر كاربرد خطی را نمایش می دهد.

  دو آهنربا را نشان می دهد كه نسبت به هم در وضعیت ناموازی قرار گرفته اند و در فاصله میان آنها سنسور در طول دوآهنربا حركت می كند. در موقعیت های نزدیك زوایه شار روبه پایین است و در فاصله های دور زاویه شار رو به بالا قرار دارد. بنابراین با یك سنسور AMR می توان موقعیت سنجی نمود. در این حالت هم آهنربا،  هم سنسور می توانند نسبت به هم حركت كنند.

كاربرد های زاویه ای

شكل زیر یك آهنربای متصل به انتهای شفت را نشان می دهد كه در برابر یك سنسور HMC1512   قرار گرفته است. زمانی كه شفت می چرخد دو ولتاژ سینوسی وكیسنوسی در خروجیهای سنسور قرار می گیرد

پس از حذف ولتاژ آفست با تقسیم خروجیها برهم توسط میكروكنترلر خواهیم داشت:

باتوجه به ویژگی  كه تابعی از معكوس تانژانت است حالت زیر رخ می دهد:

شكل زیر مدار ارتباطی با میكروكنترلر را نشان می دهد. توجه داریم كه چنانچه زوایه چرخش بیشتر از 90  باشد با ز هم خروجی برمبنای ورودی محدود خود تعیین می شود یعنی خروجی هیچگاه از بازه 90  خارج نمی شود.

 

چنانچه انتهای شفت قابل استفاده یا در دسترس نباشد از یك آهنربای حلقه ای با قطب هایی كه بصورت قطاع قرار گرفته اند. شكل زیر از یك آهنربا و دو سنسور HMC1501  تشكیل شده است. 

 

 این روش نمی  تواند تمام محیط شفت را در برگیرد ( ) و در عین حال باید محافظتی از میدان مغناطیسی موتور نیز در نظرگرفته شود. نكته دیگری كه باید در نظر گرفت این است كه تداخلی در موقعیت دو سنسور وجود دارد تا اینكه یك یا هر دو به اشباع برسند.

 

برای ایجاد حسگر چرخشی 360 درجه از یك سنسور HMC1512 به همراه سنسور هال استفاده می كنیم. سنسورهای هال برای موقعیت سنجی دقیق و حساس پیشنهاد نمی گردند. در این روش از آنها جهت تعیین پلا ریته كه كدام نیمه  از سنسور AMR در مقابل آهنربا می باشد، استفاده می شود. 

 

وقتی كه آهنربای متصل به شفت بدور سنسورهای هال و AMR می چرخند، پلاریته ولتاژ سنسور اثرهال تغییر می كند. با به بكاربردن یك مدار مقایسه گر درخروجی سنسوراثرهال، موقعیت، تبدیل به 2 حالت 180 درجه می شود كه با موقعیت سنجی  از سنسور AMR یك موقعیت سنجی  خواهیم داشت.

برای حالت زوایه ای شكل زیر 2 آهنربای حلقه ای كه به یك شفت قرار گرفته اند را نشان می دهد.

 آهنربا ها بصورت غیر هم مركز با شفت قرار گرفته اند.  هر آهنربا با دیگری 180 فاصله از مركز دارد. 2 موقعیت سنج به گونه ای قرار گرفته اند.تا 360 درجه چرخش را پوشش دهد.

میدان مغناطیسی زمین در یك سطح وسیع (چند كیلومتر مربع) یكنواخت است. مطابق شكل زیر

 

   یك شی مغناطیسی آشفتگی موضعی در میدان زمین ایجاد می كند. سنسورهای AMR تغییرات و آشفتگی میدان زمین را احساس می كند

یك سنسور یك محوره AMR می تواند حضور یا عدم حضور اتومبیل را تا فاصله 15متری، وابسته به جنس، درك كند. از این ویژگی در پاركینگ ها جهت در اختیار قراردادن راننده از فضاهای كافی استفاده می شود. كاربرد دیگری در كنترل ترافیك، وجود دارد كه معمولاً 3 سنسور AMR  را در یك مسیر باریك قرار می دهند. ا ین سنسورها زمانی كه وسیله نقلیه ای از بالای آنها عبور كند سیگنال هایی را ایجاد می كند.

قطب نمای الكتریكی با استفاده از AMR

 میدان مغناطیسی زمین در حدود 0.5 تا 0.6 گوس می باشد و تقریباً موازی سطح زمین است و همیشه درجهت قطب جنوب می باشد. اینها اساس قطب نماها می باشند. AMR گزینه مناسبی برای قطب نماست، چون رنج حساسیت آن در بزرگی میدان زمین متمركز است.

 

word: نوع فایل

سایز:140 KB 

تعداد صفحه:22

قیمت فایل فقط 4,500 تومان

برچسب ها : سنسورهای مگنتورزیستیو , دانلود تحقیق سنسورهای مگنتورزیستیو , تحقیق سنسورهای مگنتورزیستیو , دانلود سنسورهای مگنتورزیستیو , سنسور , تحقیق , جزوه , مقاله , پایان نامه , پروژه , دانلود تحقیق , دانلود جزوه , دانلود مقاله , دانلود پایان نامه , دانلود پروژه