KMI10系列旋轉(zhuǎn)速率傳感器又稱齒輪傳感器。它是Philips公司研制開發(fā)的以Ni-Fe合金薄膜磁阻元件為核心的敏感元件,這種新穎的旋轉(zhuǎn)速度傳感器基于薄膜磁阻元件的磁阻效應(yīng)原理而制成的。采用
二線制模式,能實(shí)現(xiàn)信號的遠(yuǎn)距離傳輸。
KMI10薄膜磁阻元件具有優(yōu)良的溫度和頻率特性,能實(shí)現(xiàn)“靜止”狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)速度的檢測??捎糜趯⑿D(zhuǎn)速度、位置和方向等物理量轉(zhuǎn)換成電信號,因而可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、汽車電子了、國防、儀器儀表等行業(yè)。
1 結(jié)構(gòu)原理
旋轉(zhuǎn)速度傳感器KMI10系列由NI-Fe合金薄膜磁阻元件、偏置磁鋼、信號處理集成電路部分構(gòu)成。圖1所示是KMI10的組成原理圖;KMI10系列旋轉(zhuǎn)速度傳感器的工作原理圖如圖2所示,KMI10的目標(biāo)檢測為鐵質(zhì)齒輪或考標(biāo)記;當(dāng)磁阻元件與齒輪對齊時(shí),齒輪每轉(zhuǎn)過一齒,磁阻元件表面磁場發(fā)生變化而輸出一個(gè)準(zhǔn)正弦波的電信號、經(jīng)信號處理集成電路放大、濾波和比較后輸出電流方波信號,圖3為信號處理電路框圖及輸出電流信號的波形圖。
KMI10系列旋轉(zhuǎn)速度傳感器的偏置磁鋼比較特殊(見圖1),它要求偏置磁鋼能產(chǎn)生三個(gè)方向的磁場;一個(gè)是抗干擾鋪偏磁場Hx,另一個(gè)是磁阻元件偏置磁場Hz,同時(shí),要求Hy為0,以保證了KMI10旋轉(zhuǎn)速度傳感器對鐵質(zhì)齒輪進(jìn)行可靠地檢測。
從圖2可知,由于齒輪旋轉(zhuǎn)改變了薄膜磁阻元件表現(xiàn)的磁場Hy,從而輸出電信號;每轉(zhuǎn)過一齒輸出一個(gè)準(zhǔn)正弦波信號,并在旋轉(zhuǎn)齒輪不同位置輸出不同的電信號值;由于該傳感器中的薄膜磁阻元件不同的電信號值;由于該傳感器中的薄膜磁阻元件具有優(yōu)良的溫度特性和工作頻率特性、故可實(shí)現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)齒輪“靜止”狀態(tài)下的檢測。
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KMI10 系列旋轉(zhuǎn)速度傳感器為二線制電流信號模式,其輸出端電流信號由兩部分組成;其一是保證信號處理IC正常可靠工作的基本電流(7mA);其二是磁阻元件輸出信號。輸出信號經(jīng)信號處理IC處理后輸出開關(guān)電流信號,其頻率與旋轉(zhuǎn)齒輪齒數(shù)成正比,該開關(guān)電流信號也7mA,并迭加到基本電流上。因此二線制輸出端子電流在7mA~14mA之間。參見圖3。
從KMI10旋轉(zhuǎn)速率傳感器的結(jié)構(gòu)圖(圖1)可知,薄膜磁阻元件和信號處理集成電路IC采用相互獨(dú)立的封裝,這是為了保證薄膜磁阻元件在高溫工作時(shí),信號處IC能夠正常工作,因?yàn)樾盘柼幚砑呻娐稩C的工作溫度相對較低;同樣,信號處理電路的熱耗散不會影響薄膜磁阻元件,從而進(jìn)一步提高KMI10系列旋轉(zhuǎn)速度傳感器的工作溫度性能。
2 特點(diǎn)及參數(shù)
KMI10旋轉(zhuǎn)速度傳感器具有如下特點(diǎn):
●采用二線制數(shù)字電流信號傳輸方式;
●能對“靜止”旋轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行測量;
●工作溫度范圍寬達(dá)-40℃~+150℃,短時(shí)操作時(shí),其工作溫度可高達(dá)190℃;
●體積小、結(jié)構(gòu)簡單、抗震性能優(yōu)良;
●抗電磁干擾能力強(qiáng)。
表1為KMI10系列傳感器的技術(shù)參數(shù)。
表1 KMI10系列傳感器的技術(shù)參數(shù)
KMI10/1KMI10/2KMI10/3KIMI10/4
工作電流7.5V~20V 7.5V~16V
輸出信號:IOH14mA14mA14mA14mA
IOL7mA7mA7mA7mA
工作頻率0~25kHz
齒模數(shù)1~5
檢測距離m=229mm2.5mm2.5mm2.5mm
工作溫度-40℃~+150℃
封裝90T453A
3 應(yīng)用
KMI10系列旋轉(zhuǎn)速率傳感器具有優(yōu)良的工作溫度性能和頻率特性,可用于旋轉(zhuǎn)齒輪的旋轉(zhuǎn)速率、位置和方向等物理量的檢測,因而可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、國防、汽車電子、儀器儀表等行業(yè)。