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技术文章  

金属管浮子流量计的磁阻传感器内部结构及工作原理


发布日期:2022-04-20 点击:66次
  金(jin)属管(guan)浮子流量计中磁阻传感器HMC1501是设计(ji)中(zhong)的主要器件(jian),使用HMC1501传感器(qi)避免了接触式角位移传感器(qi)因磨损而发生的(de)信号丢失的(de)现象,而且具有(you)高分辨(bian)率,低功耗,体积(ji)小的(de)优点,分辨(bian)率可达到(dao)0.07度,测量范围为±45°。对磁(ci)(ci)铁的温度系(xi)数不敏感(gan),对于冲(chong)击和振动不敏感(gan),以及可(ke)以承受传感(gan)器(qi)和磁(ci)(ci)铁之间间隙较(jiao)大的变化。它(ta)的引脚排列(lie)如图2.5所示(shi):

 

  MC1501是(shi)由(you)四个镍(nie)铁合金制成的(de)磁阻搭成的(de)桥路(lu)传感器(qi)。给传感器(qi)加(jia)上工作(zuo)电压(ya)后,置于磁场中的(de)每(mei)一片磁阻的(de)大小都会因为方向角θ的(de)变化而变化,其变化关(guan)系(xi)是(shi)cos2θ,其(qi)中θ指磁场方向和电(dian)流(liu)方向的(de)夹角。它的(de)结构及工作(zuo)原理(li)如图2.6所示:

 

  2.7为四个相同磁阻构成的惠斯通电(dian)桥(qiao),当无(wu)外加磁场时V+=V-,则输出量AV=0。当有磁场作用时,MI方向的(de)夹角(jiao)发(fa)生(sheng)变化(hua),这时(shi),磁阻(zu)(zu)阻(zu)(zu)值就(jiu)会发(fa)生(sheng)相应的(de)变化(hua),此时(shi),一(yi)对阻(zu)(zu)值增加,一(yi)对减(jian)小(xiao),通过磁阻(zu)(zu)的(de)电(dian)流发(fa)生(sheng)变化(hua),从(cong)而(er)在输出端形成(cheng)差分电(dian)压△V

 

式中(zhong):

Vs一传感(gan)器供电电压(ya);

S—常数,取决于(yu)材质(zhi),典型值为12mv/V

 

  磁(ci)阻(zu)传感器的(de)输出(chu)与方(fang)向角(jiao)的(de)传输曲线如图(tu)2.8所示_。由图可见,在-45°-+45°的范围内(nei),输出电压AV与(yu)方(fang)向角θ近似为线(xian)性。

 

  由磁阻传感器的输入输出关系可以知道,金属管浮子流量计桥路的(de)供电电压(ya)直接影响测(ce)量的(de)准确性,因(yin)此对桥路供电电压(ya)要求比(bi)较严(yan)格。在本设(she)计中磁阻传(chuan)感(gan)器HMC1501采用5V电压(ya)供(gong)电,为了让供(gong)电电压(ya)保持稳定,采用二级稳压(ya)方式,第一(yi)级用LM399(6.9V)12V供电电压稳定在(zai)6.9V,第(di)二级采用LM336(5.0V)将(jiang)电(dian)压稳定(ding)在5V,在(zai)5V的供(gong)电条件(jian)下,由式(shi)2.2可知(zhi),磁(ci)阻传(chuan)感器的输出仅为几十毫伏,并且,输出的差分(fen)信(xin)号(hao)有(you)正有(you)负(fu),因(yin)此(ci),在将此(ci)信(xin)号(hao)送入(ru)单片机进行A/D转换前必须放大和(he)抬(tai)升。 
设计中磁阻(zu)传感器应用电路如下(xia):

 

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