本文从工程应用的角度,设计了一种基于磁敏技术的位移传感器,该传感器在精度、抗震、耐用度等方面有了成功的改善。
1 磁敏传感器工作原理
在基于磁敏技术的位移传感器上,选择MLX90316作为磁敏角度的采集。
MLX90316是一种线性霍尔芯片,在霍尔效应传感器上增加集成磁场集中器(IMC)的单片集成传感芯片[6]。能够在单点感应到磁通量的所有3个分量,因此,可以得到360°的旋转位置值,通过多种模式输出准确度很高的线性绝对位置信号,并且成本低廉,安装简便。而普通的水平(或者平面)霍尔传感器只能感应垂直于IC表面的磁通量。
MLX90316芯片前端是采用Triaxis霍尔技术的传感器。由霍尔传感器得到的二路正交的模拟信号经过放大处理后,经过14 bit微分型A/D转换器进入芯片微处理器(DSP),再经过16 bit DSP处理之后的数字信号分3路输出。MLX90316输出具有12 bit角度分辨率,10 bit角度精度,并且在一定程度上可以避免外围温度变化对输出精度的影响。MLX90316具有3种输出:由12 bit D/A转换为模拟量输出;频率为100 Hz~1 000 Hz的PWM输出;数字模式下利用串行通信协议输出(SPI)。
在本设计中,选择SPI接口输出。
2 硬件接口电路设计
基于磁敏技术的位移传感器主要由3个部分组成,前端角度信号采集、数据处理单元、数据通讯单元,具体的功能框图如图1所示。
磁敏角度感应器选用MLX90316,它将位移所导致的磁铁磁场转动的角度转换为磁敏角度。
数据通信单元设计了1路RS485通信接口,负责接收来自应用系统的命令、向应用系统返回采集的位移结果。
2.1 SPI接口电路设计