Obraz7

Czujniki położenia (drogi i kąta) Zasady pomiaru

zintegrowanej. Taki czujnik składa się z dwóch kompletnych układów Halla umieszczonych w określonej odległości na powierzchni chipa; przynależny układ elektroniczny wyznacza różnicę napięć obu układów Halla. Powoduje to, że sygnał wyjściowy jest prawie niezależny od natężenia pola magnetycznego. Czujnik różnicowy wykazuje tylko przestrzenną zmianę indukcji magnetycznej, czyli gradienty pola (dlatego często nazywa się takie czujniki „sondami gradientowymi”).

Czujniki takie są używane przeważnie do pomiaru liczby obrotów, gdyż biegunowość ich sygnałów wyjściowych nie zależy od szczeliny powietrznej między wirnikiem i czujnikiem.

W celu uzyskania maksymalnego sygnału wyjściowego, odpowiadająca odległość obu przetworników Halla - przeważnie pomiędzy krawędziami (wzdłużnymi) obu chipów - powinna wynosić około połowy długości przyrostu (połowy odległości zębów).

Taki maksymalny sygnał jest bardzo szeroki, tzn. pokrywa on w dużym stopniu zakres zmiany przyrostu odległości. Większe zmiany przyrostu długości wymagają jednak bardzo wyraźnego znaku odniesienia.

Jako sonda gradientowa czujnik nie może być umieszczony dowolnie, lecz powinien być możliwie dokładnie ustawiony w kierunku obracania się wirnika przyrostowego.

Czujniki kąta o zakresie do 180°

Stosując obrotowy pierścień magnetyczny, jak rówmież kilka stałych miękkich magnetycznie prowadnic, można wyznaczyć mierzone kąty - także o większym zakresie -bez przeliczania, wprost z liniowego sygnału wyjściowego (rys. 11). Pole magnetyczne pierścienia magnetycznego przenika między półkoliście ukształtowanymi fragmentami statora czujnika Halla. Skuteczny strumień magnetyczny oddziałujący na przetwornik Halla zależy od kąta obrotu <p.

Jedną z odmian czujnika Halla do pomiaru kątów, pracującą na zasadzie „ruchomego magnesu” jest czujnik typu ASR1 o zakresie pomiarowym ok. 90° (rys. 12). Strumień magnetyczny prawie półkolistej stałomagne-tycznej tarczy jest doprowadzony przez na-biegunnik, a dwa dalsze człony magnetyczne oraz ferromagnetyczna oś magnesów zamy-

Rysunek 11

a - pozycja a b - pozycja b c - sygnał wyjściowy

1 - zwrotnica zamykająca

2 - stator (1 ;2 miękkie żelazo)

3 - wirnik (magnes stały)

4 - szczelina powietrzna

5 - czujnik Halla ę- kąt obrotu

Rysunek 12

a - budowa b - charakterystyka o zakresie roboczym A

1 - tarcza wirnika (stało m ag n etyczn a)

2 - nabiegunnik

3 - stator

4 - szczelina powietrzna

5 - czujnik Halla

6 - oś (magnetycznie miękka)