Obraz1

Czujniki położenia (drogi i kąta) Zasady pomiaru

Rysunek 18

a - zasada pomiaru

1 - rezystory permalojowe

2 - obracający się magnes trwały o indukcji sterującej B b - charakterystyki

3 - przy niskiej temperaturze eksploatacji

4 - przy wyższej temperaturze

a - liniowy zakres pomiaru

b - wykorzystywany zakres pomiarowy U_A - napięcie wyjściowe U_Q - napięcie zasilające (5 V) cp - kąt obrotu

Rysunek 19

a - zasada pomiaru b - sygnały wyjściowe

1 - płytka cienkowarstwowa NiFe (czujnik AMR)

2 - obracający się magnes trwały o indukcji sterującej B l_v - natężenie pobieranego prądu U_HV U_H2- napięcia pomiarowe

ę- kąt obrotu

to rezystancja stopniowo maleje do wartości minimalnej przy kącie ę = 90°. Rezystancja ta zależy jedynie od kąta (pi ma przebieg prawie cosinusoidalny.

Gdy zewnętrzne pole jest o wiele silniejsze niż samorzutne namagnesowanie (przy sterującym magnesie trwałym jest to typowy przypadek), wówczas praktycznie kąt (p określa wyłącznie kierunek zewnętrznego pola. Moduł natężenia pola nie odgrywa żadnej roli, tzn. czujnik pracuje w „stanie nasycenia”.

Wysokoprzewodzące pasma zwarcia (np. ze złota) nad warstwą AMR wymuszają przepływ prądu, także bez zewnętrznego pola, pod kątem 45° do osi magnetyzmu szczątkowego (w kierunku wzdłużnym). Przez taką „sztuczkę”, zwaną „przetwornikiem barbarzyńskiego bieguna” (niem.: Barberpolsen- ■ sor), charakterystyka czujnika przesuwa się w stosunku do czujnika ze zwykłą rezystancją o 45°.

Dzieje się tak już przy zerowym natężeniu zewnętrznego pola w punkcie najwyższej czułości pomiarowej (punkt zwrotny). Pasmo drugiej rezystancji sprawia, że pod działaniem takiego samego pola rezystancja zmienia się odwrotnie, tzn. gdy jedna się zwiększa, druga się zmniejsza.

Jako materiał nośny służą utlenione tarcze krzemowe, scalone na ogół z elektronicznym układem przetwarzania sygnału. We współczesnych wersjach, ze względów cenowych, przetwornik i chip elektroniki, jeszcze przeważnie wykonuje się oddzielnie, lecz np. montuje się na jednej ramce (ang. Lead-frame) we wspólnej obudowie. Sterujące pole magnetyczne o indukcji B jest wytwarzane przeważnie przez magnes obracający się względem czujnika. Magnetorezystancyjne przetworniki kąta w wersji „Barberpol”, o niewielkiej dokładności i ograniczonym zakresie pomiarowym (maksymalnie ±15°), wykorzystują przestrojenie magnetorezystancyjnego dzielnika napięcia powstające z wzdłużnych (czasami także zygzakowatych) rezystorów permalo-j owych z wysokoprzewodzącymi poprzecznymi prążkami złota (rys. 18). W takich czujnikach położenie punktu zerowego charakteiystyki jest prawie niezależne od odległości magnesu i czujnika, wpływa natomiast na stromość charakterystyki.

Magnetorezystancyjny czujnik kąta w wersji „Barberpol” o zakresie pomiaru ± 15°

Kąt obrotu <p —► llj

Magnetorezystancyjny czujnik kąta (w wersji „pseudohailotronowej”) o zakresie pomiarowym do 180°

t/_H1 = U₀ ■ sin2cp; t/_H2= t/₀- cos2<p