logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Rzadko zadawane pytania: Sensory AMR nadają się do dokładnego pomiaru pozycji

ghost666 04 Mar 2022 15:39 1263 0
REKLAMA
  • Rzadko zadawane pytania: Sensory AMR nadają się do dokładnego pomiaru pozycji
    Pytanie: Jaki jest najlepszy rodzaj czujnika do pomiaru pozycji ruchomych i obracających się elementów?

    Odpowiedź: Warto wypróbować anizotropowy sensor magnetorezystancyjny (AMR), taki jak ADA4570.

    Obecnie na rynku dostępnych jest wiele różnych czujników dedykowanych do mierzenia pozycji ruchomych i obracających się przedmiotów. Oprócz enkoderów optycznych, sensorów Halla i rezolwerów stosuje się czujki magnetyczne oparte na efekcie magnetorezystancyjnym. Istnieje wiele ich rodzajów: gigantyczny efekt magnetorezystywny (GMR), tunelowy (TMR), a także anizotropowy (AMR). W poniższym artykule omawiane są sensory, które stosują ten ostatni.

    Czujnik ADA4570 AMR firmy Analog Devices wykorzystuje charakterystykę materiałów ferromagnetycznych, w których opór elektryczny zależy od kierunku namagnesowania — zjawisko to zostało odkryte przez Williama Thomsona (Lorda Kelvina) około 1851 roku:

    $$R=R_0 + \Delta R \times cos(2\times \alpha) \qquad (1)$$

    Gdzie α jest kątem między kierunkiem namagnesowania a kierunkiem przepływu prądu.

    W celu uzyskania optymalnej odpowiedzi czujnika przy pomiarach przemieszczeń liniowych należy go umieścić w taki sposób, aby on i magnes znajdowały się w tej samej płaszczyźnie, a środek tego drugiego pokrywał się z punktem centralnym sensora. Ponieważ czujnik AMR nie rozróżnia biegunów północnych i południowych, nie można zmienić położenia magnesu.

    Rzadko zadawane pytania: Sensory AMR nadają się do dokładnego pomiaru pozycji
    Rys.1. Pomiar przemieszczenia liniowego (po lewej) oraz ruchu obrotowego: poza wałem (w środku) i na wale (po prawej).


    W przypadku elementów obrotowych powszechne są tak zwane konfiguracje pozawałowe lub końcowe. W odniesieniu do konfiguracji poza wałem (patrz rysunek 1), wyjścia sinus/cosinus czujnika powtarzają informację bezwzględną dla każdego bieguna — na przykład co 45° dla 4-biegunowej pary magnesów.

    W konfiguracji z sensorem na końcu wału (patrz rysunek 1), czujnik znajduje się poniżej obracającego się magnesu dipolowego; tutaj bieguny północny i południowy tworzą jednolite pole nad środkiem elementu. Czujnik jest umieszczony w taki sposób, aby pole magnetyczne i mierzony detal znajdowały się w tej samej płaszczyźnie. Typowym zastosowaniem jest pomiar i sterowanie położeniem wirnika w bezszczotkowych silnikach prądu stałego (BLDC). W przypadku sensorów AMR, które są charakterystycznymi czujnikami kątowymi 180°, silnik musi być parzystobiegunowy; silniki z nieparzystą liczbą par biegunów wymagają informacji 360° do komutacji. W porównaniu z konwencjonalnymi czujnikami Halla, które są również używane w sterowaniu silnikami, sensory AMR, takie jak ADA4570 i ADA4571, mają wyższą precyzję. Zmniejszają również tętnienia momentu obrotowego i zapewniają dane o realnej mocy na podstawie bezwzględnych informacji o położeniu wirnika po uruchomieniu, jak i w stanie bezczynności, niezależnie od pozycji silnika.

    Technologia AMR firmy Analog Devices mierzy kąt za pomocą dwóch mostków Wheatstone'a, z których jeden jest obrócony o 45° względem drugiego (patrz rysunek 2). Kąt jest obliczany przy użyciu funkcji sinus i cosinus oraz przedstawia orientację od 0° do 180° w stosunku do czujnika (ADA4570).

    $$\alpha = arctan \frac {\frac{V_{SIN}}{V_{COS}}}{2} \qquad (2)$$

    W sensorach AMR rozróżnia się kąty elektryczne i mechaniczne. Ze względu na zasadę działania czujników AMR i opisany wcześniej kąt 45° między mostkami Wheatstone'a, kąt bezwzględny można zmierzyć za pomocą równania 2 przy obrocie mechanicznym o 180°. Okres elektryczny powtarza się dwukrotnie podczas obrotu o 360° dla magnesu dipolowego. Biorąc pod uwagę, że sensory AMR pracują w nasyceniu, bezwzględne natężenie pola jest nieistotne przy określonym minimalnym natężeniu pola magnetycznego, co pozwala na niezawodnie działające systemy podczas pracy z silnymi magnesami.

    Rzadko zadawane pytania: Sensory AMR nadają się do dokładnego pomiaru pozycji
    Rys.2. Konfiguracje ADA4570, ADA4571 i ADA4571-2 AMR z mostkami Wheatstone'a ustawionymi względem siebie pod kątem 45°.


    Oprócz czujników optycznych, Halla i rezolwerów, czujki magnetyczne zapewniają kolejne eleganckie rozwiązanie do pomiaru pozycji z wysoką precyzją i niezawodnością w wielu różnych zastosowaniach. Analog Devices oferuje kilka możliwości, takich jak ADA4570, ADA4571 i ADA4571-2 w systemach gdzie wymagana jest redundancja.

    Źródło: https://www.analog.com/en/analog-dialogue/raqs/raq-issue-198.html

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    https://twitter.com/Moonstreet_Labs
    ghost666 napisał 11960 postów o ocenie 10197, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • REKLAMA
REKLAMA