一种新型磁敏集成角度传感器及其测量系统

研制了一种无触点的十字形两维集成垂直霍尔器件 ,它对平行于芯片表面的磁场敏感。当与被测转角θ的物件轴向相连的径向永久磁铁转动时 ,传感器给出了相对于被测角度的两种信号电压 ,通过接口电路和PC机组成的非接触式测量系统把信号转换为转角θ。测试结果表明该角度传感器及其测量系统的测量精度在 0°～ 36 0°范围内可达± 1°     

MEMS无线数显角度测量仪设计

针对双轴或单轴高精度角度测量的工况需要,采用8位单片机为主控芯片,高精度数字MEMS为传感器芯片设计了一种体积小、功耗低的无线数显角度测量仪.远端上位机通过ZigBee无线模块对测量仪进行操作和三维显示,同时集成OLED屏可就地显示测量数据.具有双轴±90°倾角测量和单轴绝对式0°~360°转角测量功能.测试结果表明:该测量仪测量精度为0.1°,具有较高的推广应用价值.     

基于TLE5012B的多圈绝对角度传感器设计

多圈绝对角度传感器是机器人、汽车电子核心部件之一.TLE5012B角度传感器基于集成巨磁阻(iGMR)技术,可检测封装磁场表面360°的变化,实现角度的非接触式测量.提出了三齿轮机械结构与TLE5012B角度传感器相结合的分段函数算法,实现对转轴旋转位置高精度、大量程的非接触式检测,完成角度传感器检测量程与检测精度的解耦.实验证明:利用该机械结构的分段函数算法所设计的绝对角度传感器可以实现检测量程可调,检测精度达到0.5°.     

基于iGMR原理角度传感器TLE5012B应用指南

1 TLE5012B简介TLE5012B角度传感器基于iGMR技术,可检测平行于封装表面磁场的360°变化,应用于汽车和工业领域转角位置检测,如方向盘转角、电机位置等。TLE5012B内部集成角度计算模块,可以将原始值(sine和cosine)进行数字处理后输出绝对角度,其内部集成自动标定和温度补偿功能,在温度范围和寿命周期里可以达到1°精度,符合汽车级认证,可工作在-40~150℃范围。     

三维磁敏传感器的设计及误差分析

采用三维磁敏传感器有助于降低磁场测量系统的复杂性和提高磁场测量速度.介绍了基于霍尔元件的三维磁敏传感器的设计方法,分析了霍尔元件的粘贴角度偏差、传感器的体积对测量精度的影响,并对传感器的总体误差进行了估算,其分析结果对三维集成磁敏传感器的设计具有指导意义.     

基于磁角度传感器云台控制系统的设计与研制

新型集成磁角度传感器具有360°全量程测量和优异的综合使用性能,将该角度传感器引入云台平面转动、俯仰角的测量与反馈控制,实现对云台转角分辨力0.022°、线性度0.3%的高精度测量。结合微型计算机可以给出模拟量与数字量的多种输出形式,同时,结合控制电路可以实现定点跟踪与闭环控制,实现了对传统云台结构的重大改进。     

基于光纤光栅螺栓松转角测量的螺栓联接状态监测方法

针对大型结构中螺栓联接件用量多、分布跨度大、松动难以监测的问题,提出一种基于光纤光栅传感的螺栓松动监测方法,利用光纤光栅传感器监测螺栓松动过程中松转角的变化,进而实现对螺栓联接状态的监测。设计了一种适用于分布式多螺栓的级联式FBG螺栓联接状态监测传感器装置,采用光纤接头实现分布式多螺栓联接。通过理论计算分析,得到波长偏移与松转角的理论关系,确定最佳角度测量区间,建立进行螺栓松转角监测实验装置。结果表明,传感器在45°~65°范围内存在很好的线性关系和灵敏度,波长偏移与松转角的灵敏度为108.11pm/°,最小能测量0.38°的螺栓松转角度变化。作为螺栓松动监测的新方法,该方法对实现大型结构中螺栓联接件分布式监测具有重大意义。     

基于CORDIC算法的360°角度传感器的设计

一维霍尔板型角度传感器无法测量0～360°的角度,采用4个霍尔器件的联合测角技术和CORDIC算法可实现0～360°范围内的角度测量。文章详细描述了4个霍尔器件联合测角技术的测角原理及实现算法,并引入了符号幅值表示法,即先利用正弦和余弦的幅值进行0°～90°范围内的反正切CORDIC运算,再根据正弦和余弦正负号(符号)的不同组合实现角度从0°～90°到0°～360°的映射。Modelsim平台仿真验证了该方法的准确度和精度,仿真误差小于0.01%,实测总误差不大于0.05°。     

产品世界

~~产品世界 角度及角位移传感器在仪表测量、工业自动化、信号检测、航空航海等领域应用重多，但就半导体磁敏角度传感器而言，虽然其种类众多，但大多未进入实用阶段。为了实现磁场矢量角度测量，需要一种敏感区域小、温漂小、失调小且能与标准集成电路工艺兼容的两维磁敏传感器。这种传感器是无触点无损检测，是目前国内外研究开发的热点。 就原理而言，过去无论是平行型或是垂直型霍尔板传感器都不适于集成，而研究小组提出的解决方法是把垂直霍尔板想象成是由一种可延展的材料构成的，通过延展变形使得霍尔电压输出节点逐步向表面方向延…     

基于霍尔效应的电磁式角度编码器的技术研究

针对光电式角度编码器整体可靠性不高的缺陷，文章提出了一种基于霍尔效应的新型电磁式角度编码器。这种新型电磁式角度编码器是在编码器内部的轴系上固定一径向充磁的圆形磁铁，在与磁铁相对应的固定端安置一集成了霍尔敏感元件的磁解码芯片，当轴系带动圆形磁铁转动时，磁解码芯片通过其集成的霍尔型敏感元件将感应到的电磁场变化转换为电信号。文中针对这种新型的电磁式角度编码器介绍了其工作原理及实现方法，最后构建测试系统对电磁式角度编码器的功能进行了测试，进而验证了文章提出技术方案的可行性。     

基于线性型霍尔元件的伺服定位控制与仿真

永磁同步电机广泛应用在中小容量,高精度传动领域。由于永磁电机的转子为永久磁铁,为了获得较好的同步运转,需要得到转子位置信号。为了解决永磁同步电机转子的初始定位,在分析永磁同步电机工作原理,推导出永磁同步电机数学模型的基础上,提出了一种新的基于线性型霍尔元件的位置及速度检测技术,并以永磁同步电机为被控对象构成伺服控制回路,进行MATLAB平台仿真实验。仿真实验表明,该方法具有较好的稳定性和精确度。     

新型拐档差传感器的设计与应用

设计了一种利用霍尔效应实现拐档差测量的新型传感器,通过有限元分析方法计算了圆柱永磁体周围磁场的空间分布,研究了两永磁体同极对称布置的位置和霍尔元件与永磁体的相对安装位置对传感器微位移测量精度的影响,得到了合理的选型方案.实验研究表明：在0～2mm测量范围内检测系统的输出与位移呈线性关系,测量精度达到0.001 mm,适于拐档差微位移的测量.     

自抗扰控制和高频信号注入的内嵌式永磁同步电机无位置传感器控制

针对内嵌式永磁同步电机无位置传感器控制系统,基于自抗扰控制技术和高频信号注入技术,提出了以转子位置角为扩张状态观测器(extended state observer,ESO)主体变量的自抗扰控制系统.该方法避免了传统算法中以电流为ESO主体变量时依靠角速度估计值积分来获得转子位置角估计值所带来的误差积累问题.该方法在电机起动、负载突变等电流波形正弦度较差的情况下,仍能保证转子位置角的估计值具有较高的精度.仿真结果验证了所提出方法的正确性和优越性.     

一种新型汽车节气门角度传感器设计

节气门用角度传感器研究逐渐趋于小型化、智能化以及非接触测量。用一种线性霍尔元件MLX90316设计制作了节气门传感器,论述了该传感器的原理与组成结构,研究了它的独立线性度、重复性和一致性。实验结果表明:本传感器使用水平磁通量为50 mT的圆盘形磁铁,磁铁与芯片的距离为5 mm,在磁铁转速为150 r/s时,传感器的独立线性度小于1.1%,同一传感器的重复性为2%,同批次传感器的一致性约为2%。     

基于霍尔传感器微阵列的呼吸频率检测系统设计

基于呼吸感应体积描记技术原理,在一条腹带内部嵌入了永磁铁,腹带系在患者腰部,在呼吸过程中,由于体积的变化引起腹带中永磁铁的位置运动,通过霍尔传感器阵列对永磁铁位置进行检测,从而判断呼气和吸气的过程,采用单片机对传感器信号进行分析处理,计算出呼吸频率。经10名受试者重复实验,并与呼吸检测设备的检测结果进行比较,本系统的平均精确度高于95%,证明了本系统的可靠性。所设计的呼吸频率检测系统可用于睡眠呼吸检测仪、慢呼吸高血压治疗仪等设备。     

A bidirectional magnetic microactuator using electroplatedpermanent magnet arrays

A novel bidirectional magnetic microactuator using electroplated permanent magnet arrays has been designed, fabricated and characterized. To realize a bidirectional microactuator, CoNiMnP-based permanent magnet arrays have been fabricated first on a silicon cantilever beam using a new electroplating technique. In the fabricated permanent magnets, the vertical coercivity and retentivity have been achieved up to 87.6 kA/m (1100 Oe) and 190 mT (1900 G), respectively by applying magnetic field during electroplating. A prototype bidirectional magnetic microactuator has been realized by integrating an electromagnet with a silicon cantilever beam, which has permanent magnet arrays on its tip. By applying a do current of 100 mA and altering its polarity, bidirectional motion on the tip of the cantilever beam has been successfully achieved in the deflection range of ±80 μm     

A PASSIVITY PLUS FLATNESS CONTROLLER FOR THE PERMANENT MAGNET STEPPER MOTOR

A passivity based controller, in suitable combination with the flatness property of the system, is proposed for the effective feedback equilibrium to equilibrium regulation, via planned trajectory tracking, of the angular position in a permanent magnet (PM) stepper motor. The control scheme is shown to be easily modifiable as to include traditional proportional‐integral‐derivative (PID) feedback control actions which efficiently account for unmodeled load torque perturbations.     

交流伺服电机速度与位置环的一体化鲁棒控制

提出一种交流伺服系统的离散域复合控制方案,可实现在未知负载条件下的准确位置控制。基于永磁同步电机伺服系统中位置与速度环组成的数学模型,以电机转角位置作为系统的测量反馈信号,设计一个降阶线性扩展状态观测器对电机转速（未量测）和未知负载扰动加以估计,并用于反馈控制和扰动补偿。采用TMS320F2812DSP在一台实际的永磁同步电机上进行了实验测试,结果表明伺服系统能在未知负载情况下实现平稳和准确的目标位置跟踪,且对负载和参数差异具有较好的鲁棒性。这种控制方案可方便地应用于相关的伺服系统。     

A MUMPs angular-position and angular-speed sensor with off-chip wireless transmission

 A novel surface-micromachined non-contact high-angular-speed sensor with total surface area under 4 mm² was developed using the multi-user MEMS processes (MUMPs), and was integrated with a commercial RF transmitter with carrier frequency of 433 MHz for wireless signal detection. This piezoresistive sensing system is capable of wirelessly measuring rotation speeds with sensitivity of ∼2 Hz/rpm/V using 5 V input in the 100–6000 rpm rotation range. Further experimental analyses showed that a sensor designed with a 13 μg seismic mass has high enough sensitivity to detect angular position of a rotating disk if the disk rotation axis is tilted away from the vertical direction. Experimental results from simultaneous detection of angular position and average angular speed for the sensor are reported in this paper. Received: 5 May 2000/Accepted: 31 August 2000