应用说明:使用 KMA36 系列进行线性测量

趋势

使用 KMA36 系列进行线性测量

了解 KMA36 AMR 磁位移传感器如何用于线性位移测量,而不是传统的旋转位移测量。

线性测量

一般来说,KMA36 是为测量磁场角度而设计的。此特征通常用于旋转测量,但也可以进行线性测量。这是由于在磁体长度上,磁场旋转 180°。因此,当磁体线性移动时,KMA36 可识别此磁场旋转。传感器信号可以作为 I²C 或 PWM 信号接收。

磁体周围的磁场
图 1:条形磁铁的磁场分布图示指示磁体长度上的磁场旋转 180°

使用磁棒 (14mm x ø4mm) 进行线性测量

此示例中使用的磁棒由 N38 级烧结 NdFeB 制成,几何尺寸长度为 14mm、直径为 4mm,它被用于许多应用。

对齐

传感器和磁棒需要在同一水平上对齐,如以下图 2 所示。磁棒和传感器之间的气隙取决于磁体产生的磁场强度。KMA36 磁传感器适用于 25-60 kA/m 之间的磁场强度。在此示例中,气隙选择为 1mm。对磁棒进行了排列,以在 Y 轴上进行线性移动。

磁体对齐
图 2:传感器 – 磁体对齐和气隙定义

配置

在开始测量之前,需要使用以下参数通过 I²C 配置传感器:

低功率模式

已激活

KCONF reg 中的 PWR-Bit

过采样

32

KCONF reg 中的 OVCS-Bits

分辨率

8192

KRES reg

 

结果

从位于 KMA36 前面的磁性中心开始,传感器读数显示线性行为(范围为 14 mm)。图 3 显示了 KMA36 传感器不同位置的传感器响应(气隙为 1mm)。

图 3:数字传感器输出和绝对误差 蓝线显示来自传感器的输出(左 y 轴),该输出几乎是线性的。红线以 um 表示绝对定位误差(右 y 轴),最大误差为 ~+/- 90 um。误差是信号和理想线性过程之间的差异。

结论

使用磁棒通过线性测量排列对有用磁体移动范围(类线性行为)进行了分析,测量到线性范围为约 14 mm,绝对最大误差为 150 千分尺。

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使用 KMA36 阵列和磁棒 (14mm x ø4mm) 进行线性测量

在本应用说明中,我们提供了一个利用 KMA36 阵列测量线性磁体移动(测量值为 60mm)的示例。在此示例中,我们使用的圆柱形磁棒由 N38 级烧结 NdFeB 制成,几何尺寸长度为 14mm、直径为 4mm。

对齐

传感器和磁棒需要在同一水平上对齐。磁棒和传感器之间的气隙取决于磁体产生的磁场强度。KMA36 磁传感器适用于 15 到 60 kA/m 之间的磁场强度。在此示例中,气隙选择为 1mm。对磁棒进行了排列,以在 Y 轴上进行线性移动。

原理图
图 4:实际(左)和原理图(右)设置

配置

在开始测量之前,需要使用以下参数通过 I²C 配置传感器:

 

线性模式 停用 KCONF reg 中的 LIN-Bit
增量计数器模式 已激活 KCONF reg 中的 CNT-Bit
过采样 32 KCONF reg 中的 OVCS-Bits
分辨率 8192 KRES reg

结果

当磁棒在 4 个 KMA36 传感器系统前进行线性移动时,每个 KMA 都以一个特有的信号输出曲线作为响应。如上一个示例所示,如果磁体在传感器前面移动,则输出的线性程度很高。有几种方法可以确定四个 KMA 传感器中的哪一个用于确定实际位置。

线性区域

相邻的两个传感器的线性范围必须重叠,以确保至少有一个传感器始终在其线性范围内。在此重叠区域中评估信号的可能性不同。例如,信号可能会因加权平均值减弱或随定义值改变。至少选择哪种方法并不重要,重要的是信号使用上一个传感器的偏移量正确加总。

合并的线性区域

结论

分析了所有四个传感器的有用线性区域。下图显示了所有有用的组合线性区域。该系统显示类线性行为(范围为约 60mm)。

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