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图8.磁阻传感器输出电压
通道灵敏度ADA4571传感器标称灵敏度为每通道52 mV/°,这意味着磁化矢量和传感器方向之间的每一度变化都会产生52 mV的输出电压改变。角度的灵敏度并非常量。灵敏度下降的部分是线路斜率接近零时的输出部分。
如图8所示,余弦输出(绿线)在磁化矢量角度接近0°、90°、180°或270°时损失灵敏度。类似地,正弦输出(红线)在磁化矢量角度接近45°、135°、225°和315°时损失灵敏度。幸运的是,当一个通道的灵敏度降低时,另一个通道处于高灵敏度区域。
系统带宽、磁场旋转
磁场角度矢量是理解电路带宽的重要内容。ADC每微秒转换一个样本。为了获得1°分辨率,磁场1 ms只能移动1°(2.778 kHz),否则ADC无法以足够高的速度进行采样,以便跟上磁场变化的速度。对于1 MSPS ADC,这表示磁场的最大可用角速度为2.778 kHz.
旋转测量测试结果
将直径方向的N42磁体(直径= 0.5英寸,厚度= 0.125英寸)连接至金属杆的末端。精密直流电机可对金属杆进行精细角度控制。传感器精确安装在磁体正面。气隙设为2 mm.只要磁铁激励使传感器完全饱和,则结果便与气隙基本无关。
电机转动,创造出与传感器相交的旋转磁场,进而产生重复性正弦和余弦输出电压,适合进行角度计算和数据采集。
图9显示了该设置的功能框图。图10是该设置的照片,可用来采集轴尾配置的数据。该设置由无刷直流电机、物理安装、磁体和集成相应ADA4571传感器的PCB组成。
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图9.数据采集测试设置——轴尾配置
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图10.无刷直流电机基准测试设置照片
图11通过磁体的多次转动,将电机的机械角与传感器的计算磁场角相比较。该计算利用两个输出之比的反正切函数。未进行校准时,误差接近±1°。![](/member/kindeditor/attached/image/20150812/20150812094516_52467.jpg)
图11.失调校正前的角误差与机械角之间的关系
图12显示仅有一次失调校正的误差。无需针对正弦和余弦的幅度失配、非线性度或正交性校正进行额外调节。使用每个通道的峰峰值或平均值可确定失调值,因为它贯穿整个机械旋转。从对应通道中减去失调,以获得线性传感器响应。最大误差接近±0.2°,而该范围内的绝大部分误差小于±0.1°。![](/member/kindeditor/attached/image/20150812/20150812094527_96943.jpg)
图12.仅针对失调进行校正后的角误差与机械角的关系