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    技術文章  

    金屬管浮子流量計的磁阻傳感器內部結構及工作原理


    發布日期:2022-04-20 點擊:184次
      金屬管浮子流量計中磁阻傳感器HMC1501是設計中的主要器件,使用HMC1501傳感器避免了接觸式角位移傳感器因磨損而發生的信號丟失的現象,而且具有高分辨率,低功耗,體積小的優點,分辨率可達到0.07度,測量范圍為±45°。對磁鐵的溫度系數不敏感,對于沖擊和振動不敏感,以及可以承受傳感器和磁鐵之間間隙較大的變化。它的引腳排列如圖2.5所示:

     

      MC1501是由四個鎳鐵合金制成的磁阻搭成的橋路傳感器。給傳感器加上工作電壓后,置于磁場中的每一片磁阻的大小都會因為方向角θ的變化而變化,其變化關系是cos2θ,其中θ指磁場方向和電流方向的夾角。它的結構及工作原理如圖2.6所示:

     

      2.7為四個相同磁阻構成的惠斯通電橋,當無外加磁場時V+=V-,則輸出量AV=0。當有磁場作用時,MI方向的夾角發生變化,這時,磁阻阻值就會發生相應的變化,此時,一對阻值增加,一對減小,通過磁阻的電流發生變化,從而在輸出端形成差分電壓△V。

     

    式中:

    Vs一傳感器供電電壓;

    S—常數,取決于材質,典型值為12mv/V。

     

      磁阻傳感器的輸出與方向角的傳輸曲線如圖2.8所示_。由圖可見,在-45°-+45°的范圍內,輸出電壓AV與方向角θ近似為線性。

     

      由磁阻傳感器的輸入輸出關系可以知道,金屬管浮子流量計橋路的供電電壓直接影響測量的準確性,因此對橋路供電電壓要求比較嚴格。在本設計中磁阻傳感器HMC1501采用5V電壓供電,為了讓供電電壓保持穩定,采用二級穩壓方式,第一級用LM399(6.9V)12V供電電壓穩定在6.9V,第二級采用LM336(5.0V)將電壓穩定在5V,5V的供電條件下,由式2.2可知,磁阻傳感器的輸出僅為幾十毫伏,并且,輸出的差分信號有正有負,因此,在將此信號送入單片機進行A/D轉換前必須放大和抬升。 
    設計中磁阻傳感器應用電路如下:

     

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