ص 2 : خلاصه : سنسور های میدان مغناطیسی هستند ، که برایPhilips Semiconductors از شرکت KMZ52 و KMZ51 کاربردهای قطب نما اختصاص یافته است.
هر دو سنسور به اثر مقاومت مغناطیسی تکیه دارند و حساسیت مورد نیاز را ایجاد می کنند و میدان مغناطیسی زمین را به صورت خطی اندازه گیری می کنند.
شامل یک سنسور میدان دوبعدی است، بهKMZ52 تنها محور سنسور میدان هست، KMZ51زمانیکه طوریکه برای یک قطب نما مورد نیاز است، که در داخل یک جعبه بسته بندی شده است.
هر دو آی سی مجهز هستند.
این سیم پیچها ( compensation ciols ) و سیم پیچ جبران کننده Set / Resetبه سیم پیچ ( electro-magnetic ) و تکنیک فیدبک آهنربای الکتریکی Offsetباعث می شوند تا تکنیکی برای حذف Signal Conditioning Unitبرای حذف حساسیت با دما را ایجاد کنند.
از این گذشته المانهای سنسور، یک برای ساخت یک قطب نمای الکتریکی مورد نیاز هستند.Direction Determination Unitو یک می باشد.
offset تقویت سیگنالهای سنسور و جبران Signal Conditioning Unitوظایف اصلی بالا ، درجه حساسیت باید جبران شود.
هر دو تکنیکهای جبران Resolutionبرای سیستمهای با برای Compensation coils و Set / Resetسازی می تواند به آسانی با کنترل کردن با هم ، زاویه ای کهDirection Determination Unit انجام شود.
در KMZ52 / KMZ51 تحریک می شود مانند خروجی قطب نما مطلوب است .
و تعیین جهت( signal conditioning )این مقاله نشان می دهد که چطور شرایط سیگنال تحقق می یابد .
همچنینKMZ52 یا KMZ51 در ترکیب با ( direction determination ) ، انحراف مغناطیسی ( interference fields )تکنیکهای کالیبراسیون با نسبت به میدان تداخل و مایل شدن در خروجی نشان داده می شود .
سرانجام درستی سیستم بررسی می شود و مثالهائی برای کامل کردن سیستمهای قطب نما آورده شده است.
4 : خلاصه مطلب : این مقاله شرح می دهد که چطور سیستمهای قطب نمای الکتریکی با استفاده از سنسورهای مقاومت تحقق می یابد.
بنابراین، در وهله اول Philips Semiconductors از شرکت KMZ52 و KMZ51مغناطیسی یک مقدمه ای در مورد ویژگی های میدان مغناطیسی زمین داده شده است.
در ادامه بلوکهای ساختمان اصلی یک قطب نمای الکتریکی نشان داده شده است، که دو تا از المانهای سنسور که برای اندازه گیری و دیگری signal conditioning unit میدان زمین در سطح افق هستند ، که یکی y و xمولفه های می باشد .direction determination unit برای تهیه ی یک سری اطلاعات در مورد المانهای سنسور ، اثر مقاومت مغناطیسی و بهینه کردن (نوار باریک آلومینیوم) به طور خلاصه شرح barber poleخصوصیات سنسور که با استفاده از ساختمان و سیم پیچهای جبران کننده set/reset، مانند KMZ51شده است.
همچنین ویژگی های مهم محصولات Signal Conditioning Unit اشاره شده است.
یکی از وظایف اصلی (compensation coils) تقویت کردن ولتاژ خروجی سنسور می باشد، که برای تهیه کردن سیگنالهای ورودی منطقی از امری ضروری offset پیروی می کنیم.
از سوی دیگر، حذف Direction determination unit است .
برای سیستمهای با دقت بالا ، همچنین تغییر حساسیت ناشی از اختلاف دما باید جبران شود .
روشهای عملی برای انجام دادن همه این کارها در سخت افزار یا در نرم افزار داده شده اند.
بلوک ساختمانی است که برای تحریک کردن زاویه بسته به مطلوب بودن direction determination unit مقدار خروجی قطب نما است.
جهت نجومی بین شمال مغناطیسی و جهت چرخش است.
برای سیستم arctan (وضوح) بالا، باید قانون ریاضی به وسیله اعمال کردن تابع Resolutionهای قطب نمای با به نسبت دو سیگنال سنسور انجام شود.
این نشان داده می شود، که چطور این تابع به صورت نرم افزار - 8 تحقق یابد ، segmentی انجام می شود.
بدون این محاسبات، خیلی ساده می تواند با یک قطب نمای .(N،NE،…)که فقط نقطه میانگین یا نزدیک عدد اصلی نمایش داده می شود از طرف دیگر این مقاله تحقق وظایف اصلی قطب نما، همچنین کالیبراسیون قطب نماهای الکتریکی در مقابل منابع خطای خارجی مانند میدانهای تداخل مغناطیسی، انحراف بین شمال حقیقی و مغناطیسی و خطای مایل بودن را در بردارد.
در نهایت ، تعیین درستی و صحت سیستم و مثالهائی برای کامل کردن سیستمهای قطب نما داده شده اند.
قطب نمای مغناطیسی وسیله ای است که در خیلی از مناطق تعیین کننده حرکت کشتی ها یا .( Global Positioning System ) ( GPS )هواپیما ها است، حتی در سیستمهای موقعیت یاب جهانی : وسیله ای که از اندازه حرکت زاویه ای یک gyroجایگزینی قطب نماهای عقربه ای مغناطیسی قدیم یا ( جرم دوار (رتور) برای نشان دادن یا اندازه گیری حرکت زاویه ای پایه خود حول یک یا دو محور عمود بر محور دوران بهره می گیرد) قطب نمای ژیروسکوپی با یک راه حل الکترونیکی پیشنهادی است که مزایایی شبیه داشتن یک مولفه حالت جامد بدون حرکت قسمتها و آسانی ارتباط با دیگر سیستمهای الکترونیکی است.
( MR )برای سنسورهای میدان مغناطیسی داخل یک سیستم قطب نما، تکنولوژی مقاومت مغناطیسی راه حلی است که دارای ارجحیت بالاتری می باشد.
را مقایسه کنید، که می تواند در اغلب قطب نماهای الکترونیکی یافت شود، flux-gateسنسورهای ارزش بیشتری دارد، به طوریکه نیازی (MR)پیشنهاد تکنولوژی مقاومت مغناطیسی ساخته شود.
به علت ICبه سیم پیچ هائی برای پیچاندن نیست و می تواند در یک پروسه ای شبیه به در این حوزه کاری بهتر است.Hall نسبت به المانهای MR حساسیت بالایشان، سنسورهای و همچنین ارائه MRهدف این مقاله ارائه یک مقدمات کلی طراحی قطب نمای الکتریکی با سنسورهای درک جزئیات می باشد.
بنابراین، ویژگیهای اصلی میدان مغناطیسی زمین توضیح داده شده اند و مروری بر بلوکهای ساختمانی یک قطب نمای الکتریکی داده شده است.
در ادمه تشریح سنسورهای مقاومت برای کاربردهای قطب نما و طراحی هر بلوک ساختمانی به طور جزئی پوشش داده Philipsمغناطیسی شده است.
در اینجا، درک هردوی سخت افزار و نرم افزار نشان داده شده اند.
بخشهای بعدی به قسمتهای خاصی مانند کالیبراسیون میدان تداخل، تنظیم شمال حقیقی، تصحیح کجی و دقت سیستم اختصاص یافته است.
در پایان، مثالهائی برای کامل کردن سیستمهای قطب نما داده شده اند، که شامل بلوکهای ساختمانی که قبلا تشریح شده بود می باشد.
ص 8 : 2- میدان مغناطیسی زمین : میدان مغناطیسی زمین کمیت فیزیکی برای سنجش به وسیله قطب نما است.
بنابراین، موقع طراحی یک قطب نما، فهم و ادراکی در مورد ویژگی های اصلی آن مورد نیاز است.
شکل 1 توضیحاتی در مورد تصویر زمین داده شده است.
شکل 1 : میدان مغناطیسی زمین 50 راA/mشدت میدان مغناطیسی با تغییر مکان زمین تغییر می کند و محدوده ای در حدود 20 تا می پوشاند.
اگر فرض بر این باشد که به وسیله یک آهنربای میله ای مطابق زمین ساخته شده باشد، یک سری اطلاعت در مورد شکل میدان زمین می توان به دست آورد، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.
خطوط میدان مغناطیسی زمین از قطب جنوب زمین تا قطب شمال آن نشان داده شده است.
شکل 1 نشان می دهد که، این مخالف کنوانسیون ( قرارداد ) فیزیکی قطب یک آهنربای میله ای است ( طبق سابقه تاریخی، در آن یک قطب شمال آهنربای میله ای که به صورت قطب تعریف شده بود، به طرف شمال در میدان مغناطیسی زمین اشاره دارد ).
خطوط میدان برای سطح زمین در قطب ها عمودی و برای خط استوا موازی هستند.
بنابراین، میدان زمین در نیمکره شمالی به طرف پائین و در نیمکره جنوبی به طرف بالا اشاره دارد.
یک واقعیت مهم این است که، قطب های مغناطیسی با قطب ها ی جغرافیائی همزمان اتفاق نمی افتد، که با چرخش محور میدان تعریف شداه اند.
زاویه بین محور مغناطیسی و چرخشی تقریبا º11.5 هست.
به عنوان یک نتیجه منطقی، خطوط میدان مغناطیسی زمین جنوب جغرافیائی یا حقیقی را کاملا نشان نمی دهد.
شکل 2 نمایش سه بعدی در بعضی نقاط روی زمین را نشان می دهد.
He بردار میدان زمین با استفاده از این شکل می توان کمیت هائی را برای سطح زمین تعریف کرد، که برای یک قطب نما مهم به صورت عمودی z موازی با سطح زمین هستند، از آنجائیکه محور y و xهستند.
در اینجا محور مختصات سمت پائین را نشان می دهد.
به ● زاویه α : است، مولفه بردار Hehزاویه بین شمال مغناطیسی و مسیر حرکت است.
شمال مغناطیسی در جهت مربوط به مولفه افقی میدان زمین می باشد.
Hehمیدان زمین عمود بر مرکز ثقل است.
در طول این مقاله، شکل 2 نشان می دهد که : ص 9 : این زاویه کمیت قرائت شده یک قطب نما است.
در طول این مقاله، α در جهت گردش عقربه های ساعت از جنوب مغناطیسی محاسبه می شود، به عارت دیگر جنوب ο 360 یا ο0، شرق ο90 ، جنوب ο180 ، غرب ο270 می باشد.
● زاویه میل یا شیب δ : زاویه بین بردار میدان زمین و سطح افق می باشد.
همانطور که قبلا نشان داده شد، زاویه انحراف با محل واقعی روی زمین تغییر می کند، در خط استوا و نزدیک ο90± نزدیک قطب ها صفر می شود.
اگر قطب نما کج شود، آنگاه زاویه انحراف مطرح می شود، همانطور که در بخش 9 توضیح داده شده است.
● زاویه انحراف λ : زاویه بین شمال جغرافیائی یا حقیقی و شمال مغناطیسی است.
این زاویه به محل واقعی زمین وابسته است.
همچنین این زاویه دارای تغییرات زیادی است.
این زاویه می تواند مشرق یا مغرب باشد و می تواند مقداری در حدود ο25± داشته باشد.
زاویه به وسیله یک قطب نمائی که به وسیله زاویه انحراف برای پیدا کردن مسیر حرکت با نسبت شمال جغرافیائی تصحیح می شود اندازه گیری می شود.
که در بخش 8 اشاره شده است.
مقداری در حدود ο25± داشته باشد.
x (جهت حرکت) زاویه انحراف شمال مغناطیسی Hex λ زاویه α y δ Hey (راست) زاویه مِیل یا شیب Hez He z (پائین) شکل 2 : بردار میدان زمین 3- بلوکهای ساختمان یک قطب نمای الکترونیکی : شکل 3 یک بلوک دیاگرام اصلی از یک قطب نمای الکترونیکی را نشان داده است.
این حداقل چیزی است که باید طراحی شود به عبارت دیگر این المانها اساسا برای هر قطب نمای الکترونیکی مورد نیاز است.
از بلوک های اصلی_ به جز سنسور میدان_ می توان هم سخت افزار و هم نرم افزار را تحقق بخشید.
در ادامه، توابع هر بلوک به طور خلاصه بیان شده اند.
جزئیات بیشتر هر بلوک همراه با مثالهائی در ادامه این بخش آمده است.
سنسور میدان دو بعدی Signal Conditioning Unil KMZ52 (SCU) X-channel vx Direction Determination α Unit (DDU) Y-channl وجه مشترک برای دیگر سیستمها مانند هدایت کشتی یا vy هواپیما شکل 3 : بلوک دیاگرام اصلی یک قطب نمای الکترونیکی ● سنسورهای میدان مغناطیسی همانطور که قبلا نشان داده شد، وظیفه یک قطب نما اندازه گیری زاویه α است، به عبارت دیگر زاویه بین شمال و مسیر حرکت ، با معادله 1 تعریف شده است.
بنابراین، شدت میدان مغناطیسی و دیگری از پهلو ( Hex )زمین دو سطح افقی باید اندازه گیری شوند : یکی در جهت مسیر حرکت .
برای این کار دو سنسور میدان مغناطیسی نیاز است، که هر دو به صورت موازی روی سطح ( Hey ) زمین تنظیم می شوند، اما 90 درجه نسبت به هم می چرخند.
یک انتخاب بهینه برای اندازه گیری Philips از شرکت ( MR )تکنولوژی سنسور مقاومت مغناطیسی یک سنسوری است، که کاملا" برای این KMZ52میدانهای مغناطیسی ضعیف مانند میدان زمین است.
package SO16کار تطبیق یافته است، به طوریکه شامل دوتا سنسور میدان مغناطیسی است که دریک است کهset / reset برای هر سنسور آن شامل یک سیم پیچ KMZ52بسته بندی شده است.
به علاوه، مورد نیاز است و یک سیم پیچ برای جبران تغییر دمای حساسیت است.offsetبرای حذف از هیچگونه سیم پیچ خارجی ساخته نشده است، که زمان استفاده از محصولات KMZ52بنابراین و مقدمه های محصولات (MR)سنسور دیگر مورد نیاز است.
در بخش 4 تکنولوژی سنسور اثر مغناطیسی شرح داده شده است ، که به کاربرد های قطب نما اختصاص یافته است .Philips شرکت ( SCU )● واحد شرایط سیگنال تحویل Hey و Hexهدف از این بلوک این است که همزمان ولتاژ های خروجی را به ترتیب به شدت میدان دهد.
بنابراین سیگنال هائی که به وسیله ی سنسورهای میدان مغناطیسی تحویل داده می شوند تقویت برای پذیرفتن جبران تفاضل حساسیت بین سنسور میدانSCUشده اند.
از سوی دیگر، تقویت یک کانال باید مرتب شوند.
مشخصه های انتخابی برای سیستم های با بازدهی بالا جبران دمای حساسیت y و x و جبران خطای ناشی از حالت غیر تعامد بین سنسورها هستند.
برای انجام دادن این کارها، و جبران set / reseتاثیر روی سنسورها به وسیله کنترل کردن سیم پیچ های signal conditioning unit بخش تعیین کننده ای در خصوص دقت سیستم را دارد.
بخش 5 وظایف SCU دارد.
(compensation)کننده و همچنین راه حلهائی در مورد سخت افزار و نرم افزار به تفصیل signal conditioning unit لازم را در مورد شرح داده شده است .
ص 11 : ( DDU )● واحد تعیین جهت می Hey و Hexوظیفه این بلوک راه اندازی اطلاعات زاویه مطلوب از شدت میدان های اندازه گیری شده معادله 1 با میکرو arctanبالا، می تواند به وسیله ی سنجش تابع resolutionباشد.
برای قطب نماهای با ساده می تواند ساخته شود، که فقط 8-segment کنترلر انجام شود.
با سعی و تلاش کم، یک قطب نمای و غیره ).
بخش 6 به بعضی موارد دیگر در این N ، NE ، Eدستگاه جهت نمای اصلی را فراهم می کند ( مورد اشاره می کند .
● نمایش / رابط در نهایت ، زاویه ی اندازه گیری شده برای استفاده کننده به وسیله ی یک نمایشگر و یا از دیگر سیستم الکترونیکی که دریافت شده است نمایش می دهد.
در آخر می تواند سیستم هدایت یک ماشین باشد، که داده های قطب نما برای یک نقطه ی فرضی استفاده می شود، به عبارت دیگر برای تعیین مکان نسبی در نمی توانند دریافت شوند (برای مثال زمان تحریک بین ساختمان GPSطی فواصل زمانی، که سیگنال های های بلند).
بخش 11 مثال های کاربردی کاملی را نشان می دهد، که بعضی چیزها را در مورد راه اندازی نمایشگر و رابط را نشان می دهد.
● مشخصه های بیشتر شکل 3 المان ها ئی را نشان می دهد، که برای هر قطب نمای الکترونیکی مورد نیاز است.
به هر حال، وابستگی به کاربردهای واقعی، ترکیب های بیشتری ممکن است احتیاج شود.
بیش از همه موارد زیر مهم می باشند : تنظیم (کالیبراسیون) میدان تداخل در اغلب موارد عملی، میدان زمین اندازه گیری شده به دیگر میدان های مغناطیسی اضافه می شود، که اگر جبران نشود، باعث ایجاد خطای قابل توجه ای می شود .
بخش 7 مقدماتی در این مورد داده شده است.
_ تصحیح شمال حقیقی همانطور که در بخش 2 نشان داده شد، یک انحرافی بین مسیر شمال مغناطیسی (که به وسیله ی قطب نما اندازه گیری می شود) و شمال حقیقی یا جغرافیائی وجود دارد.
در بخش 8 اطلاعات بیشتری در مورد این مطلب آورده شده است.
جبران کجی و شیب مولفه های میدان زمین در سطح افقی هستند، معادله 1 فقط حاصل زاویه صحیح است.
Hey و Hexاگر بنابراین، نقشه ی ساده قطب نمای اصلی در شکل 3 برای اینکه درست کار کند باید کاملا افقی نگه داشته شود.
بخش 9 در مورد رخ داد خطاها، موقعیکه قطب نما دارای شیب باشد نشان می دهد که چطور این خطا به طور الکترونیکی تصحیح شود، را بحث می کند.
ص 12 : برای کاربردهای قطب نما ( MR )4 – سنسورهای مقاومت مغناطیسی هدف این بخش شرح اصول اساسی سنسورهای مقاومت مغناطیسی است، که یک طراح باید بداند.
جزئیات بیشتر در مورد اثر مقاومت مغناطیسی می توان از [3] فهمید.
4 .
1 – المانهای سنسور مقاومت مغناطیسی 1.1.4 – اثر مقاومت مغناطیسی که از اثر مقاومت مغناطیسی استفاده می کند، خاصیت هدایت(MR)سنسورهای مقاومت مغناطیسی جریان یک ماده مغناطیسی را برای مقاومت ویژه اش در حظور میدان مغناطیسی خارجی تغییر می دهد.
(:خانواده ای از آلیاژهای آهن و نیکل که از نظر permalloyشکل 4 یک باریکه ای از ماده فرو مغناطیسی که مغناطیسی نرم می باشند و تحت نیروهای مغناطیسی کم نفوذپذیری زیادی از خود نشان می دهند ) نامیده می شود.( 19% Fe , 81% Ni ) permalloyشکل 4 : اثر مقاوت مغناطیسی در ، یک میدان مغناطیسی قوی به صورت موازی با محور باریکی بهpermalloyدر طی فرآیند پوشاندن سطح کار برده می شود.
با انجام این، یک مسیر مغناطیس پذیر مرجع به اندازه نوار باریکی معین می شود.
در نبود هیچ گونه میدان مغناطیسی زمین، مغناطیس پذیری همیشه به طرف این مسیر اشاره دارد.
به دواثر MR می باشد، که همچنین مسیر شار جریان است.
یک سنسور xدر شکل 4، این فرض در جهت اصلی تکیه دارد : به زاویه α بین مسیر جریان و مسیر مغناطیس کردن وابسته است .
R● مقاومت Hy تاثیر بگذارد ، در اینجا Hy● مسیر مغناطیس کردن و سپس α می تواند روی میدان مغناطیسی خارجی موازی با سطح و عمود بر مسیر مرجع است.
یک بردار مغناطیس پذیر داخلی permalloyموقعی که میدان مغناطیسی خارجی حظور نداشته باشد، .Rmax ماکزیمم مقدار خود را دارد Rموازی با مسیر مرجع دارد، به عبارت دیگر 0 = α .
در این مورد، مقاومت حول permalloy به کار برده شود، بردار مغناطیس پذیر داخلی Hyاگر اکنون یک میدان مغناطیسی خارجی زاویه ی α می چرخد.
در شدت میدان قوی، مغناطیس پذیر متمایل به تنظیم کردن خودش به صورت موازی و چرخش زاویه ی α نزدیک ο90 می باشد.
در این مورد، مقاومت به مینیمم مقدار خودش می رسد Hyبا R0 = Rmin و α را بیان می کند ، که R .
معادله ی بعدی در شکل 4 اساس وابستگی بین Rmin به صورت زیر بیان می شود : Hy در مقابل R .
در نهایت ، تابع ∆R = ( Rmax – Rmin ) و یک پارامتری است، که به ماده و هندسه قطعه Ho5 دیاگرامی برای معادله ی 2 نشان می دهد.
aشکل تعریف شده است.
برای Hy ≤ Hoباریکی از آن وابسته است.
معادله (2) برای مقادیر شدت میدان می باشد.R0 مساوی R ، Hy ≤ Ho می باشد.R0 Δ در محدوده ی 2 تا %3 R ، permalloyΔ همچنین پارامترهای ماده هستند .
برای R و R0 (نوار باریکی ازbarber pole2.1.4 - بهینه سازی مشخصه های سنسور با استفاده از ساختار آلومینیوم ) حساسیت خیلی کم وHy5 مشخصه های سنسور را مطابق (2) نشان می دهد.
برای مقدار کم aشکل مثبت باشد چه منفی، این مشخصه ها اجازه نمی دهند ظاهر شوند.Hyغیر خطی است.
به علاوه، چه بنابراین، اساس ساختار سنسور شکل 4 برای کاربردهای قطب نما اصلاح شده است.اصلاح سنسور permalloy نامیده می شود ) که بالای نوار barber pole که )مطلوب به وسیله ی نوار آلومینیوم رسوبی که یک زاویه ο45 نسبت به محور دارد می تواند انجام شود.
شکل 6 قاعده کلی را نشان می دهد.
که چرخش مسیر جریان به اندازه barber pole دارد، اثر permalloyآلومینیوم رسانندگی بالاتری نسبت به ο45 است، که به طور موثر زاویه بین مغناطیس کردن و جریان الکتریکی از α تا ( ο45 – α ) تغییر می کند.
را نشان می دهد.
barber pole در شکل 5 فشرده شدن مشخصه های سنسور ناشی از ساختار bنمودار برای میدان ضعیفی مانند میدان زمین ، اکنون حساسیت اهمیت بالائی دارد، این مشخصه ها به صورت ظاهر شود.Hyطولی در می آید و اجاز می دهد تا علامت خصوصیات یک سنسور استانداردR-H ( aشکل 5 : ( barber pole) خصوصیات سنسورهای R-H ( b Barber poleشکل 6 : سنسور 3.1.4 – پیکره بندی پل در واقع، این پل برای ساخت المان های سنسور مفید است مانند پل وتستون، که شامل چهار قطعه است، همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است.
برای سنسور های (MR)مقاومت مغناطیسی (نوار باریکه ای آلومینیوم) استفاده می شود، در حالی که یک زوج قطر barber pole قطب نما، ساختار درο45 نسبت به محور جهت یابی می شود، در حالی که دیگر زوجها در ο45- جهت یابی می شود.
بنابراین Δ ناشی از یک میدان مغناطیسی به صورت خطی به نسبت تغییرات ولتاژ خروجی R،مقاومت متغیر Δ تبدیل می شود.
علاوه براین، ضریب درجه ذاتی چهار تا مقاومت های پل V = +VO – (-VO)تفاضلی متقابلا جبران می شوند.
barber poleشکل 7 : ترکیب پل سنسورهای ( جبران کننده ) Compensation و Set / Reset 2.4 – سیم پیچ ها ی هستند، به عبارت دیگر مسیر مغناطیس کردن داخلی شان (bi-stable)ذاتا بی استابل (MR)سنورهای شود.
اگر میدان به کار برده شده موازی با مغناطیس کردن باشد اما با “ flipped “می تواند وارونه یا داشتن مسیری معکوس، این کار می تواند به وسیله ی یک میدان مغناطیسی با نیروی کافی انجام شود (به شکل 8 مرجعه شود).
وارونگی باعث معکوس شدن مشخصه های سنسور می شود، به این صورت که می توانند بر خلاف وارونگی که با به کارMRولتاژ خروجی سنسور با پلاریته تغییر می کند.
سنسورهای بردن یک میدان مغناطیسی موزای کمکی با محور وارونگی لازم نیست، تثبیت شوند.
این میدان باید پالسی باشد، به طوریکه میدان دائمی تمایل به کاهش حساسیت دارد.
زمان اندازه گیری میدان های ضعیف، این ( وارونه کردن ) مشخصات سنسور به صورت تکراری می باشد.
“ flip ”همزمان با معکوس کردن یا این کار اجازه می دهد تا اثر سنسور در یک مسیر مقایسه با تکنیک جداکردن استفاده شده در تقویت نزدیک المانهای سنسور یک وسیله ای set / resetسیگنال های الکتریکی کوچک جبران شود.
یک سیم پیچ برای تهیه میدان کمکی برای وارونه کردن است.
در سیستم های قطب نما با دقت بالا، سنسور همچنین باید برای جبران حساسیت تغییر با دما و برای جبران میدان های تداخل اجازه دهد.
هردو می توانند به وسیله ی یک میدان کمکی در مسیری حساس تولید شود.compensationانجام شود.
این می تواند به وسیله ی یک سیم پیچ compensation و set /resetشکل 8 : میدانهای تولید شده به وسیله سیم پیچهای که اختصاص یافته برای کاربردهای قطب نما با توام کردن سیم پیچهای Philips از شرکت MRسنسورهای موجود هستند، برای صرفه جوئی در هزینه و تلاش اضافی برای سیم پیچهاcompensation و set / reset ی داخلی در دسترس قرار دارد.
از این گذشته، همانطور که، توام کردن سیم پیچها می توانند خیلی نزدیک به المان سنسور مرتب شوند، آنها به جریان غیر قابل توجهی برای تولید کردن نیروهای میدان مورد نیاز ، signal conditioning unitمورد احتیاج هستند.
این باعث کاهش هزینه و از سوی دیگر باعث کاهش هزینه ، تکنیک های وارونه کردن و جبران سازی به طور کامل شرح داده signal conditioningمی شود.
در بخش شده است.
برای سیستم های قطب نماPhilips از شرکت MR3.4- سنسورهای در حال حاضر دو تا از سنسورها را تولید کرده است، که برای میدان کاربرد Philipsنیمه هادیهای شرکت با خطی ذاتی شان و barber poleدارد.
هر دو محصولاتی که به کار برده می شود قبلا در ساختار حساسیت بالا شرح داده شده اند.
قرار دارد،package است، که همه ی المانهای یک سیستم سنسور قطب نما داخل KMZ52ابزار اولیه set/resetبه عبارت دیگر دو تا از سنسورهای میدان ضعیف با تغییر مکان ο90 ، که هر کدام یک سیم پیچ یک سنسور تنها با سیم پیچهای KMZ51 دارند (به شکل 3 مراجعه شود).
compensationو یک سیم پیچ می باشد.
compensation و set / reset به کار برده شود تا یک سنسور سه بعدی را تشکیل بدهند، KMZ52این سنسور می تواند با سنسور KMZ51برای جبران کجی ، در بخش 9 توضیح داده خواهد شد.
شکل 9 یک دیاگرام مداری ساده شده را نشان می دهد.در جدول 1 یک نظر اجمالی روی compensation و set / resetهمچنین سیم پیچهای آورده شده است.Philipsاسناد جمع آوری شده سنسور قطب نمای KMZ51شکل 9 : دیاگرام مداری ساده شده ی برای کاربردهای قطب نماPhilips از شرکت MRجدول 1 : سنسورهای UNIT KMZ51 KMZ51 - 1-dim.
2-dim.
سنسور یک یا دو بعدی - SO 8 SO 16 بسته بندی V 5 5 ولتاژ تغذیه ی توصیه شده (mV/V) / (kA/m) 1 16 16 نوع حساسیت mV/V 2 - 1.5 … 1.5 -1.5 … 1.5 offsetولتاژ kA/m - 0.2 … 0.2 - 0.2 … 0.2 رنج میدان قابل اجراء - بله بله مجتمع برای وارون کردنset / reset سیم پیچهای - بله بله مجتمعcompensationسیم پیچهای نیروی میدان دریافت می کند.kA/m منبع تغذیه بر 16mV/V1- بدین معنی که، سنسور 1.5 ± ولتاژ تغذیه است.mV/V offset2- بدین معنی که، ماکزیمم ولتاژ ص 16 : ( واحد شرایط سیگنال )( SCU ) Signal Conditioning Unit 5- 1.5- نیازمندیها است y و x شامل دو کانال جداگانه برای انجام دادن کار اصلی تقویت ولتاژ خروجی سنسور میدان SCU 15 و A/m(به شکل 3 مراجعه شود).
نظر به اینکه شدت میدان زمین حداقل در سطح سنسور تقریبا ، به جدول 1 مراجعه شود )، زمانی که Vcc = 5V 80 (در mV/(kA/m)حساسیت سنسور به طور نمونه 1.2 تحویل خواهد داد.
بنابراین، تقویت قابل توجهی mV دامنه ای در حدود MR میدان بچرخد، یک سنسور برای فراهم کردن ولتاژ منطقی برای ادمه ی مرحله ی تعیین مسیر مورد نیاز است.
برای اطمینان از دقت با تجهیزات بیشتری انجام می شود.
برای حذف منابع خطا موارد زیر را در نظر SCUسیستم مطلوب، بگیرید : :SCU در خروجی Voy و Vox offset● ولتاژ یک المان سنسور ناشی از offset المانهای سنسور و اتصال با تقویت کننده می باشد.
offsetبه خاطر تلورانس و انحراف دمای چهار تا از المان های مقاومت مغناطیسی می باشد، که مانند یک پل وتستون مرتب شده اند.
بنابراین، اگر میدان مغناطیسی به کار برده نشود، ولتاژ خروجی سنسور از مقدار صفر منحرف می شود.
:SCU در y و xΔ بین کانال S● اختلاف حساسیت این خطا ناشی از تلورانس و انحراف دمای حساسیت سنسور و تبعیت از تقویت کننده است.
● حالت غیر تعامد β سنسور : این خطا ناشی از تلورانس وسایل ، زاویه ی حقیقی جابجائی بین انحراف سنسور از مقدار مطلوب ο90 به وسیله ی زاویه ی β می باشد.
معادله ی 3 اثر منابع این خطاها را روی زاویه ی قرائت شده را نشان می دهد.
در اینجا فرض شده است و Vx با ولتاژهای Hey و Hex به وسیله ی جایگزینی (Direction Determination Unit)که واحد تعیین جهت مربوطه به خروجی معادله ی 1 انتقال می یابد.
هر ولتاژ خروجی برابر با مولفه ی میدان SCU خروجی Vy تعیین می شود، که زاویه قرائت شده offsetاندازه گیری شده است که با حساسیت کانال به اضافه ی به صورت زیر است : ، و β حذف شوند، زاویه ی حقیقی نتیجه Voy ، Voxمعادله (3) شبیه معادله (1) می باشد، یعنی اگر و β است که به صورت پریودیک تابع α هستند.
دامنه ی این ∆s ، offsetمی شود.
خطاهای زاویه به علت توابع یعنی خطاهای زاویه ی ماکزیمم، می تواند متناسب با مقدار نسبی منابع خطا فرض شود.
جدول 2 در بخش 10 حالتهای معادله ها را برای خطاهای زاویه همراه با وابستگی مقدار ماکزیمم به منابع خطای نسبی داده شده است : ، Eoffset ≈ 0.8 ο / % : offset● خطای به نسبت دامنه %1 باعث یک مقدار ماکزیمم می شود.
خطای زاویه ο 0.8 است.offsetیعنی یک ،E∆s ≈ 0.3 ο/ %● خطای اختلاف حساسیت: ∆ %1 باعث یک خطای ο 0.3 می شود.S / Sیعنی یک نسبت ● خطای غیر تعامد: یعنی یک انحراف ο1 از مابین حالت عمودی باعث یک مقدار ماکزیمم می شود.
خطای زاویه ο1 است.
μ 3 ± (به V/ ( V/ K ) ماکزیمم offset 1.5 ± و تغییر mV/Vماکزیمم offset با داشتن یک ولتاژ KMZ52 ο 25C ماکزیمم در offset5 توصیه شده، ولتاژ Vجدول 1 رجوع شود) مشخص می شود.
بنابراین، منبع 1.5 می باشد.mV ο 100 ، C ماکزیمم ، برای مثال در سراسر یک رنج دمائی offset 7.5 ± و تغییر mV 1.2 همانطور که در بالا نتیجه شد مقایسه کنید، بدیهی است که،mVاین مقادیر را با دامنه ی ولتاژ سنسور می تواند نسبت به سیگنال مطلوب مهمتر باشد.
در نتیجه، offset و حتی انحراف دمای offsetاین سطح تعیین کننده برای خیلی از سیستمهای قطب نما می باشد، حتی برای offsetیک مدار موثر جبران کننده " (سخت افزار یا نرم افزاری که قدرتمند نیست یا برای مبتدیان طراحی شده است).
low endمحصولات " ص 17 : ∆ ، Sدر بخش 2.5 تکنیکهای برای فهم این مطلب ارائه شده است.
برای جبران کردن اختلاف حساسیت باید اجازه دهد تا ولتاژ خروجی اش را برای دامنه های مساوی زمان چرخش حول میدان زمین را SCU اصلاح کند.
اگر دقت بالا مطلوب باشد یک رنج دمای وسیعی، همچنین یک جبران کننده اتوماتیک انحراف دمای حساسیت باید انجام شود.
بخش 3.5 این مطلب ارائه شده است.
ο 2 است، که باعث یک خطای زاویه ماکزیمم ο 2 می شود.
بخش KMZ52ماکزیمم حالت غیر عمود برای 4.5 برای کاربردهائی که این کافی نیست مطالبی برای تصحیح این خطا به صورت قانون ریاضی ارائه شده است.
offset2.5 – جبران " (وارونگی) نامیده می شود می تواند در اینجا استفاده شود، که اجازه می دهد flippingیک تکنیکی که " " (جدا کردن) که برای تقویت سیگنالهای الکتریکی کوچک استفاده می chopping ی مانند تکنیک" offset برای معکوس کردن میدان مغناطیسی در جهت وارونه bi-stableشود را حذف می کند: زمانی که سنسور مورد بحث است.Vo vs و مشخصه های آن Mxکردن ، مغناطیس پذیری داخلی آن "شده است همانطور که در شکل 10 نشان داده شده است ( رجوع شود به flipped " معکوس یاHy بخش2.4 ).
اگر وارونگی به صورت تکراری انجام شود، پلاریته ولتاژ خروجی مطلوب عوض خواهد شد، بنابراین دامنه ی dc offset ولتاژ با پلاریته تغییر نمی کند، بنابراین مانند یک offset ظاهر می شود.
به هر حال acیک سیگنال در سیگنال ظاهر می شود.
از سیگنال خروجی وارونه dcسنسور را به وسیله ی فیلتر کردن مولفه offset این کار اجازه می دهد تا را به سیگنال سنسور acشده اش را جبران کند.
یک یکسوساز ثانویه بعد از آن اجازه می دهد تا سیگنال تبدیل کند.
dc شکل 11 بلوک دیاگرام یک مدار وارونگی را نشان می دهد.
وارونگی به وسیله ی به کار بردن پالسهای سنسور تولید می شود.
برای جلوگیری از تلفات در حساسیت، set/resetجاری مثبت و منفی سیم پیچ ).
اگر چه فرکانس بحرانی نیست، برخی از جزئیات طراحی μsپالسهای جاری باید کوتاه باشند ( فقط چند offset (فیلتر بالا گذر) high pass filterبعد از راه حلهای عملی داده شده اند.
بعد از پیش تقویت کننده، یک حذف می کند.
یک یکسوساز سنکرون سیگنال وارونه شده را به flippedسنسور را از سیگنال خروجی برای کنترل کردن منبع clockیک سیگنال است.offset تبدیل می کند، که از حالا به بعد بدون dcسیگنال وارونگی و یکسوساز مورد نیاز است، که باید با واورنگی همزمان شود.
شکل 12 یک دیاگرام زمانی با سیگنالهای مدار وارونگی را نشان می دهد.
شکل 10 : اثر وارونگی روی مشخصات سنسور شکل 11 : بلوک دیاگرام مدار وارونگی ص 18 : ( وارونگی )flippingشکل 12 : دیاگرام زمانی برای مدار ولتاژ در خروجی پیش تقویت کننده(a) ولتاژ در خروجی فیلتر (b) ولتاژ در خروجی یکسوساز (c) موجود باشد، فیلتر و یکسوساز سنکرون در شکل 11 می تواند ذخیرهA/Dاگر یک میکروکنترلر با تبدیل کننده Vn و ولتاژ سطح پائین Vp می تواند از ولتاژ سطح بالای Vx,yشود.
در این صورت، ولتاژ خروجی مطلوب 12) به طوریکه :aسیگنال وارونه شده و تقویت شده محاسبه شود ( رجوع شود به شکل