旋转速率传感器KMI10[传感与控制]

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旋转速率传感器KMI10

发布时间:2006年5月20日点击次数:326

来源:国外电子元器件作者:浙江省永康市传感技术公司黄新平刘清华

KMI10系列旋转速率传感器又称齿轮传感器。它是Philips公司研制开发的以Ni-Fe合金薄膜磁阻元件为核心的敏感元件,这种新颖的旋转速度传感器基于薄膜磁阻元件的磁阻效应原理而制成的。采用二线制模式,能实现信号的远距离传输;KMI10薄膜磁阻元件具有优良的温度和频率特性,能实现“静止”状态的旋转速度的检测。可用于将旋转速度、位置和方向等物理量转换成电信号,因而可广泛应用于工业、汽车电子了、国防、仪器仪表等行业。

1 结构原理

旋转速度传感器KMI10系列由NI-Fe合金薄膜磁阻元件、偏置磁钢、信号处理集成电路部分构成。图1所示是KMI10的组成原理图;KMI10系列旋转速度传感器的工作原理图如图2所示,KMI10的目标检测为铁质齿轮或考标记;当磁阻元件与齿轮对齐时,齿轮每转过一齿,磁阻元件表面磁场发生变化而输出一个准正弦波的电信号、经信号处理集成电路放大、滤波和比较后输出电流方波信号,图3为信号处理电路框图及输出电流信号的波形图。

KMI10系列旋转速度传感器的偏置磁钢比较特殊（见图1）,它要求偏置磁钢能产生三个方向的磁场;一个是抗干扰铺偏磁场Hx,另一个是磁阻元件偏置磁场Hz,同时,要求Hy为0,以保证了KMI10旋转速度传感器对铁质齿轮进行可靠地检测。

从图2可知,由于齿轮旋转改变了薄膜磁阻元件表现的磁场Hy,从而输出电信号;每转过一齿输出一个准正弦波信号,并在旋转齿轮不同位置输出不同的电信号值;由于该传感器中的薄膜磁阻元件不同的电信号值;由于该传感器中的薄膜磁阻元件具有优良的温度特性和工作频率特性、故可实现对旋转齿轮“静止”状态下的检测。

KMI10系列旋转速度传感器为二线制电流信号模式,其输出端电流信号由两部分组成;其一是保证信号处理IC正常可靠工作的基本电流（7mA）;其二是磁阻元件输出信号。输出信号经信号处理IC处理后输出开关电流信号,其频率与旋转齿轮齿数成正比,该开关电流信号也7mA,并迭加到基本电流上。因此二线制输出端子电流在7mA～14mA之间。参见图3。

从KMI10旋转速率传感器的结构图(图1)可知,薄膜磁阻元件和信号处理集成电路IC采用相互独立的封装,这是为了保证薄膜磁阻元件在高温工作时,信号处IC能够正常工作,因为信号处理集成电路IC的工作温度相对较低;同样,信号处理电路的热耗散不会影响薄膜磁阻元件,从而进一步提高KMI10系列旋转速度传感器的工作温度性能。

2 特点及参数

KMI10旋转速度传感器具有如下特点：

●采用二线制数字电流信号传输方式;

●能对“静止”旋转状态进行测量;

●工作温度范围宽达-40℃～+150℃,短时操作时,其工作温度可高达190℃;

●体积小、结构简单、抗震性能优良;

●抗电磁干扰能力强。

表1为KMI10系列传感器的技术参数。

表1 KMI10系列传感器的技术参数

KMI10/1		KMI10/2	KMI10/3	KIMI10/4
工作电流	7.5V～20V			7.5V～16V
输出信号：IOH	14mA	14mA	14mA	14mA
IOL	7mA	7mA	7mA	7mA
工作频率	0～25kHz
齿模数	1～5
检测距离m=2	29mm	2.5mm	2.5mm	2.5mm
工作温度	-40℃～+150℃
封装	90T453A

3 应用

KMI10系列旋转速率传感器具有优良的工作温度性能和频率特性,可用于旋转齿轮的旋转速率、位置和方向等物理量的检测,因而可广泛应用于工业、国防、汽车电子、仪器仪表等行业。

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