Obraz2

Czujniki położenia (drogi i kąta) Zasady pomiaru

23

Magnetorezystancyjne czujniki kąta w wersji „pseudohall” wykorzystują sygnał sinusoidalny o dużej dokładności, który odbierany jest na zaciskach wyjściowych czterobiegu-nowego czujnika o całkowicie płaskiej konstrukcji.

Dwa pełne okresy sygnału wyjściowego odpowiadają w nich obrotowi magnesów

0    360°. Za pomocą drugiego elementu obróconego o kąt 45° jest wytwarzany dodatkowy sygnał cosinusoidalny (rys. 19). Na podstawie relacji napięć obu sygnałów można (np. wykorzystując funkcję arctan) z dużą dokładnością wyznaczyć w zakresie większym niż 180° mierzony kąt (np. z mikrokontrolerem lub ASIC), prawie zupełnie niezależnie od zmian temperatury

1    zmian natężenia pola magnetycznego (odległość, starzenie).

Czułość pomiarową tzw. elementów „pseu-dohallotronowych” można jeszcze istotnie zwiększyć (z wyjątkiem formy sinusoidalnej, wrażliwej na zniekształcenie), gdy pierwotnie zupełnie płaskie elementy zostaną wydrążone „od wewnątrz”, i pozostaną tylko „ramki”. Po takiej modyfikacji czujnik „pseudohallotronowy” zostaje przekształcony, także co do kształtu geometrycznego, w pełen mostek pomiarowy złożony z czterech rezystancji AMR (rys. 20).

Dodatkowe meandrowanie rezystancji mostka nie zniekształca już tak znacznie sinusoidalnego charakteru sygnału, gdyż nie osiąga określonej szerokości pasma. Kolejnym warunkiem b. dobrej dokładności czujników opartych na tej zasadzie działania jest ustawienie obu mostków natężenia pola co najmniej w jednym kierunku (wartość bezwzględna natężenia nie ma tu znaczenia), co dokładnie można zapewnić tylko wtedy, kiedy oba mostki są usytuowane jeden nad drugim (rys. 21).

Decydującą korzyścią wyróżniającą czujniki pseudohallotronowe w relacji do „prawdziwych” hallotronowych jest uzyskanie niezależności ich dokładności od modułu natężenia pola. Gdy tylko przekroczy ono pewną określoną wartość, wówczas sygnał wyjściowy zależy' wyłącznie od kąta wektora natężenia pola sterującego.

Jako zasadę przyjmuje się, że czujniki pracują w „stanie nasycenia”, w którym kąt wektora samorzutnego, wewnętrznego magnesowania zależy praktycznie w pełni tylko od zewnętrznie ustawionego kierunku. Nie jest tu więc wymagana stałość natężenia pola sterującego, lecz jedynie ujednolicenie pomiaru. Starzenie magnesów i płytek magnetycznych oraz tolerancja szczelin po- • wietrznych odgrywają przy tej zasadzie działania znikomą rolę.

Większe odchylenia części obracających się (np. koła kierownicy) w czujnikach pseudo-

Rysunek 20

a - układ mostkowy b - sygnał wyjściowy U_A układu rozpoznawania sygnału B - indukcja sterująca

/_v - prąd zasilający U»v b_H2-napięcia pomiarowe ę - kąt obrotu

Techniczne zastosowanie pełnomostkowego czujnika „pseudohallotronowego”

1*

U_A = const ■ arctan (U_m/U_m) b

Upakowany wewnątrz i drugi obrócony o 45° mostki AMR