巨磁传感器及巨磁传感器测速机构制造技术

本巨磁传感器的基板上固定４或６组巨磁电阻，每组有４～２４条巨磁电阻，前后半部的各组巨磁电阻一端分别互联为输入端；前半各组依次与后半各组的各巨磁电阻的另一端相联后为输出端。本巨磁传感器测速机构包括上述巨磁传感器，磁鼓、微处理器电路模块。磁鼓转轴与待测物体驱动连接。巨磁传感器距磁鼓一侧０．０５～０．１５ｍｍ固定，巨磁传感器经放大电路接入微处理器电路模块。磁鼓与待测物体同步旋转，其周边的磁场更迭，巨磁传感器阻值随之变化，信号送入微处理器得旋转运动体的速度。微处理器根据信号频率自动选择细分倍率，能适应１～５０００转／分的不同速度检测，且分辨率高于３．６×１０↑［－５］弧度，抗干扰能力强、抗冲击强度高、可在恶劣环境下正常工作。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及测速
，具体为一种巨磁传感器，及使用此种巨 磁传感器制作的非接触式旋转运动测速机构。(二) 技术背景巨磁电阻(Giant Magneto Resistive)简称为GMR，是集磁性薄膜， 半导体集成及纳米技术为一体的高新技术产品，GMR在磁场作用下电阻效应 大， 一般巨磁电阻变化的幅度比通常磁性金属与合金材料的磁阻数值约高十 余倍。因此以GMR制作的传感器和光电等传感器相比，具有分辨率高、可靠 性强、低速静态检测，响应快，检测距离远、频带宽、功耗小、体积小、能 工作于恶劣环境等优点，近年来受人瞩目，己问世的有GMR电流传感器、GMR 位移传感器等。若将现有的GMR位移传感器用于旋转测速机构， 一方面其分 辨率不够高，另外不能辨别转动方向，固目前尚未有专用于旋转测速机构的 适当的巨磁传感器。在科研、生产活动中经常需要对机械设备运行状态进行控制和调节，为 此就需要各种类型旋转运动的测速机构，比如，测速发电机、光栅编码器、 机械传动指针式转速测量仪、磁脉冲或光脉冲式转速测试仪，AMR磁性编码 器等。这些测速装置有接触式也有非接触式，各有其优缺点。就最常用的测 速发电机、光栅编码器、AMR磁性编码器三者比较而言，测速发电机低速、 高速特性均不好。光栅编码器克服了测速发电机的缺点，但耐候性差，易受 潮湿、长霉斑，因而影响精度。各向异性磁阻AMR (Anisotropic Magneto Resistive)磁性编码器能工作于恶劣环境，但美中不足的是AMR磁性编码 器的分辨率不高，目前国际上利用传统AMR材料制作的磁传感器，其磁场分 辨率指标为40微高斯，故其磁鼓的磁极不得过窄，即有限的条件下，磁极 对数不能太多。这样，在相同尺度条件下AMR磁性编码器就不如光栅编码器输出的脉冲数多，即精度较其低。GMR材料比AMR材料磁电阻变化率大，灵敏度高，故研究人员目前正研 发采用巨磁传感器的、满足环境条件恶劣的场合使用的、高精度高分辨率的 巨磁测速机构。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种专用于旋转测速机构的巨磁传感器，其分 辨率高，且能辨别转动方向。本技术的另一目的是设计一种使用本技术设计的巨磁传感器 的巨磁测速机构，用于在线同步跟踪被检测物体的旋转速度。本技术设计的巨磁传感器包括绝缘基板和巨磁电阻，在基板平面上平行固定N组巨磁电阻栅条，N= 4、或6，每组有n条长3 mm 5腿、宽0. 015 mm 0.03mm的巨磁电阻，n为4 24的整数，栅条中心距为0. lmm 0. 5mm， 每组栅条的宽度为2. 5 mm 10. 0鹏。每个巨磁电阻的阻值为500Q 1000Q。 将N组巨磁电阻栅条分为前后两部分N,和N2， 4组时第1、 2组为N,部分、 第3、 4组为N2部分，6组时第1、 2、 3组为N,部分、第4、 5、 6组为^部 分；Nt部分的各组的各个巨磁电阻栅条的一端相互联接、为该传感器的输 入端a， N2部分的各组的各个巨磁电阻栅条的一端相互联接、为该传感器的 输入端b; K部分各组依次与N2部分各组的各条巨磁电阻栅条的另一端相联 后为传感器的输出端；即，4组时Ni部分的第l、 2组分别与N2部分的第3、 4组的各个巨磁电阻栅条的另一端相联为传感器输出端A和输出端B， 6组时 ^部分的第1、 2、 3组依次分别与N2部分的第4、 5、 6组的各个巨磁电阻栅 条的另一端相联为传感器输出端A、 B、 C。传感器输入端接直流电源，输出端输出变化的电压接放大电路。本实用 新型设计的巨磁传感器测速机构，包括巨磁传感器、磁鼓、微处理器电路模 块，其巨磁传感器为上述本技术的巨磁传感器，磁鼓直径为28 im 35mm，径向交错均匀分布800对 1600对磁极。磁鼓转轴经磁吸力联轴器与 待测物体的旋转轴驱动连接，旋转机械能量通过磁吸力连轴器传递给磁鼓。 巨磁传感器固定于磁鼓一侧，其巨磁电阻栅条与磁鼓轴线平行，巨磁传感器 与磁鼓表面的距离为0. 05 mm 0.15iran。巨磁传感器与放大电路连接，放大电路接入微处理器电路模块。本技术的巨磁传感器测速机构同步检测转速的具体步骤如下 (1)信号获取，待测物体旋转时，磁鼓同步旋转，磁鼓周边的磁场的 磁通极性不断更迭，能敏感出纳特级磁场变化的巨磁传感器的各组巨磁磁电 阻值也随之变化；当磁鼓旋转方向不同时，磁场变化的方向不同，巨磁传感器的各组巨磁电阻受磁场作用的相位顺序不同，据此可确定旋转方向。(2) 信号转换，巨磁电阻将捕捉到的磁通变化脉冲信号转换成电脉冲信号送入放大电路，经放大整形成方波脉冲信号；(3) 信号处理，将步骤(2)所得方波脉冲信号传输到微处理器电路模块，对信号进行数字化处理后输出计数脉冲、正反转状态脉冲及细分倍数脉冲；微处理器电路模块经过细分处理后可获得精确的旋转运动体的速度变化 量，最高可达8000细分；为了适应有较宽速度变化的旋转运动体检测，微 处理器电路模块根据其输出信号频率的高低自动的改变细分倍率。即当输出信号频率高于容许输出值20X106Hz时，自动改变细分倍率，避免了因细分 倍率增加而频率响应下降，实现了智能化检测旋转运动体的转速变化。本技术巨磁传感器的优点为检测精度高，可靠性强，特别适合用于 旋转测速机构使用，可确定旋转方向。本技术巨磁测速机构的优点为1、微处理器电路模块根据信号频率的高低自动选择细分倍率，既能适应每分钟仅一转的超低速旋转运动的速度检测，又能适应每分钟5000转高速的连续变化的旋转运动速度检测，且 分辨率高于3.6Xio-5弧度，克服了传统的光栅编码器和AMR磁栅编码器无 法满足同精度等级下高低速运动物体转速检测精度要求的问题；2、抗干扰 能力强、抗冲击强度高、可在恶劣环境下正常工作；3、体积小、性价比高、 安装调试方便、实用。附图说明图1为本技术巨磁传感器实施例结构示意图2为本技术巨磁测速机构实施例的电路框图3为本技术巨磁测速机构实施例的结构示意图。图中l.密封圈，2.底座，3.磁鼓转轴，4.固定支架，5.巨磁传感器6.放大电路板，7.外壳，8、微处理器电路板，9.磁鼓，IO..插座，ll.磁悬浮轴承，12.磁吸力联轴器具体实施方式本技术巨磁传感器实施例具体结构如图1所示，包括绝缘基板和巨磁电阻，基板平面上平行固定4组巨磁电阻栅条，每组有4条长5. OOOmm、 宽0.015 ram、栅条中心距为0.125mm的巨磁电阻，每组宽度为0. 39mm， 4组的总宽度为2.5mm。每个巨磁电阻的阻值为500Q，基板为石英玻璃、或陶 瓷材料。第1、 2组巨磁电阻栅条为R部分、第3、 4组为N2部分，K部分 的第l、 2组的各个巨磁电阻栅条的一端相互联接、为该传感器的输入端a， &部分的3、 4组的各个巨磁电阻栅条的一端相互联接、为该传感器的输入 端b; N,部分的第1组与N2部分的第3组的各个巨磁电阻栅条的另一端相联 为传感器输出端A，仏部分的第2组与N2部分的第4组的各个巨磁电阻栅条 的另一端相联为传感器输出端B。本技术巨磁测速机构实施例的电路结构如图2所示，包括巨磁传感 器、磁鼓、微处理器电路模块，巨磁传感器与磁鼓表面的距离为0. lmm，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种巨磁传感器，包括绝缘基板和巨磁电阻，其特征在于：基板平面上平行固定Ｎ组巨磁电阻栅条，Ｎ＝４、或６，每组有ｎ条长３ｍｍ～５ｍｍ、宽０．０１５ｍｍ～０．０３ｍｍ、栅条中心距为０．１ｍｍ～０．５ｍｍ的巨磁电阻，ｎ为４～２４的整数，每组 栅条的宽度为２．５ｍｍ～１０．０ｍｍ，每个巨磁电阻的阻值为５００Ω～１０００Ω；Ｎ组巨磁电阻栅条分为前后两部分Ｎ↓［１］和Ｎ↓［２］，Ｎ↓［１］部分的各组的各个巨磁电阻栅条的一端相互联接、为该传感器的输入端Ａ，Ｎ↓［２］部分的各组的各个巨磁电阻栅条的一端相互联接、为该传感器的输入端Ｂ；Ｎ↓［１］部分的各组依次与Ｎ↓［２］部分的各组的各个巨磁电阻栅条的另一端相联后为传感器的输出端；传感器输入端接直流电源，输出端输出变化的电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱名日，蒋存波，李华，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：45[中国|广西]