SU1702171A1 - Магниторезистивный преобразователь угла поворота в электрический сигнал - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной и преобразовательной технике и может быть использовано в качестве датчика угла поворота. Цель изобретени  - повышение точности за счет уменьшени  температурной нестабильности Это достигаетс  тем, что в преобразователь, содержащий магнит, источник питани , магниторезистор, усилитель и делитель, дополнительно ввод т соответственно соединенные второй магнит, два ключа, компаратор, инвертор и сумматор . Магниторезистор выполн ют в виде кольца и снабжают четырьм  дополнительными v двум  основными выводами соот- ветстве нно подсоедин емыми к ключам и усилителю При работе преобразовател  формируют основное и дополнительное напр жени , снимаемые с одного магниторе- зистора, отношение которых не зависит от температурных факторов и пропорционально углу поворота магниторезистора относительно магнитов 2 ил со С

Description

Изобретение от носитс  к измерительной и преобразовательной технике и может быть использовано в качестве датчика угла поворота в след щих системах

Целью изобретени   вл етс  повышение точности за счет уменьшени  температурной нестабильности преобразовател  путем сн ти  дополнительно о напр жени  с того же магниторезистора, что и основное

На фиг. 1 приведена схема преобразовател ; на фиг. 2 - схема делител  (напр жени ).

Преобразователь содержит источник 1 питани  посто нного тока, усилитель 2 (посто нного тока), инвертор 3 (инвертирующий каскад), делитель 4 напр жени  первый 5 и второй 6 ключи (аналоговые) компаратор 7, сумматор 8, магниторезистор 9, посто нные магниты 10.

Основные выводы А и А магниторезистора 9 соединены с первым и вторым входами усилител  2, выход которого соединен с компаратором 7 и вторым входом делител  4

Дополнительные выводы Б и Б соединены с входами второго ключа 6 выход которого соединен с вторым входом сумматора 8 дополнительные выводы В и В - с входами первого ключа 5 выход которого через инвертор 3 соединен с первым входом сумматора 8, выход которого соединен с вторым входом делител  4

Управл ющие входы ключей 5 и 6 через компаратор 7 св заны с выходом усилител  2. Выход делител  4 напр жени   вл етс  выходом преобразовател  Вывод Г магниторезистора 9 соединен с одним выводом источника 1 посто нноготока вывод Г - с другим его выводом

Сумматор 8 реализован таким образом что сигнал X на выходе формируетс  из входных сигналов У и У2 по правилу X Vi -5У2

VI

О

ю

V4

Он может быть реализован на операционных усилител х, а умножение на 5 обеспечиваетс  соответствующим выбором резисторов.

Делитель 4 (напр жени ) может быть реализован, например, следующим образом (фиг. 2) и содержать компаратор 11, цифроаналоговый преобразователь 12(ЦАП) вентиль 13, генератор 14 импульсов, реверсивный счетчик 15, выходной регистр 16.

Второй вход делител  4 напр жени  соединен с первым входом компаратора 11, второй вход которого соединен с выходом ЦАП 12. Первый вход делител  4 напр жени  соединен с вторым входом ЦАП 12, пер- вый вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика 15 и входом выходного регистра 16. Выход компаратора 11 соединен с первым входом вентил  13, второй вход которого соединен с выходом re- нератора 14 импульсов. Первый и второй выходы вентил  13 соединены с входами сложени  и вычитани  реверсивного счетчика 15 соответственно. Выходом делител  4 напр жени   вл етс  выход регистра 16.

Преобразователь работает следующим образом.

Магнитна  цепь образуетс  двум  посто нными магнитами, выполненными в виде секторов в 90°, закрепленных на оси вращени  магниторезистора. При вращении магнита магнитный поток перемещаетс  вдоль магниторезистора, измен   сопротивление последнего относительно выводов питани  Г л Г что приводит к изменению напр жени  на выходе преобразовател  в функции угла поворота.

Напр жение с основных выводов А4-А поступает на усилитель 2, который в рабочем диапазоне перемещений через компа- ратор 7 управл ет ключами 5 и 6. При повороте оси магниторезистора 9 по часо- вой стрелке компаратор 7 подключает через управл ющие входы аналоговых ключей 5 и 6 выводы В, и Б магниторезистора 9 к вхо- дам сумматора 8, При повороте против часовой стрелки оси магниторезистора 9 компаратор 7 подключает через управл ющие входы аналоговых ключей 5 и 6 выводы Б, и В магниторезистора 9 к входам сумма- тора 8. На выходе усилител  2 образуетс  основное напр жение Ко. на выходе сумматора 8 - дополнительное 11д, отношение которых не зависит от температурной нестабильности окружающей среды.

Принима , что ток, протекающий через магниторезистор 9, равен

Un

R0(K + 1 )

где Un напр жение питани  магниторезистора;

RO - сопротивление участка магниторезистора вне действи  магнитного пол ;

К - коэффициент магниторезистивного отношени .

можно показать, что при алгебраическом сложении в сумматоре 8 его входных сигналов с коэффициентами +1 и -5 (на первом и втором входе)

и - «(К-1) и U° 40(K-M)Un

Ufl(K-f 1) Un где а-угол поворота.

Таким образом, отношение и0/ид не зависит от температуры окружающей среды и пропорционально углу поворота а .

Дл  идентификации угла поворота можно использовать АЦП (фиг. 2), работающий следующим образом.

На первый вход компаратора 11 поступает сигнал с основных выводов А -А магниторезистора 9, на второй его вход - сигнал с выхода ЦАП 12. Эти сигналы сравниваютс  и в результате вырабатываетс  сигнал на выходе компаратора 11, который через вентиль 13 управл ет работой реверсивного счетчика 15. При одном знаке сигнала тактовые импульсы с генератора 14 импульсов поступают на вход сложени , а при другом - на вход вычитани . Схема стремитс  к равновесию, при котором ошибка между сигналами на первом и втором входах компаратора 11 будет минимальной .

В качестве опорного (Коп) напр жени  дл  работы ЦАП 12 используетс  сигнал с дополнительных выводов магнитореэисто- ра9.

Поскольку магниторезистор 9 находитс  в одном температурном режиме и изготовлен из однородного материала, то дел  сиснал U0 на ид, исключаютс  температурно- зависимые коэффициенты К, и на выходе делител  4 напр жени  вырабатываетс  код, завис щий от угла поворота магнитов 10 относительно магниторезистора 9. Сигнал с выхода делител  напр жени  снимаетс  с выходного регистра 16.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Магниторезистивный преобразователь угла поворота в электрический сигнал, содержащий первый посто нный магнит, источник питани , магниторезистор, выводы питани  которого соединены с источником питани , усилитель и делитель, отличающийс  тем, что, с целью повышени 

   точности, в него введены второй посто н- ч

   ный магнит, два ключа, компаратор, инвертор и сумматор, магниторезистор выполнен в виде кольца, выводы питани  расположены диаметрально противоположно, у магниторе- зистора выполнены четыре дополнительных вывода, расположенных попарно симметрично относительно выводов питани  и смещенных на углы + 30°, и два основных вывода, расположенных диаметрально противоположно и смещенных относительно выводов питани  на 90°, посто нные магниты выполнены одинаковыми в виде секторов с углом 90° и расположены

   симметрично относительно оси магниторе- зистора, дополнительные выводы, расположенные у положительного и отрицательного выводов питани , соединены с входами первого и второго ключей соответственно, а основные выводы - с входом усилител , выход первого ключа через инвертор и выход второго ключа соединены с входами сумматоров , а выход сумматора - с первым входом делител , второй вход которого соединен с выходом усилител  и входом компаратора, выходы которого соединены с управл ющими входами ключей.

   10

   фиг.1

   фиг 2