Магниторезистивный преобразователь угла поворота в электрический сигнал

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИЛЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 Й 01 В 7/30 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вский и В,В(54) МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ(57) Изобретение относится к измерительной и преобразовательной технике и может быть использовано в качестве датчика угла поворота. Цель изобретения - повышение Изобретение от носится к измерительной и преобразовательной технике и может быть использовано в качестве датчика угла поворота в следящих системах,Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения температурной нестабильности преобразователя путем снятия дополнительного напряжения с того же магниторезистора. что и основное,На фиг, 1 приведена схе 111 а преобразователя; на фиг, 2 - схема делитЬля (напряжения),Преобразователь содержит источни 1 питания постоянного тока, усилитель 2 (постоянного тока), инвертор 3 (инвертирующий каскад), делитель 4 напряжения, первый 5 и второй б ключи (аналоговые), компаратор 7, сумматор 8, магнитореэистор 9, постоянные магниты 10.Основные выводы А и А магнитореэистора 9 соединены с первым и вторым ВхоЯО 1702171 А 1 точности за счет уменьшения температурной нестабильности, Это достигается тем. что в преобразователь, содержащий магнит, источник питания, магнитореэистор, усилитель и делитель, дополнительно вводят соответственно соединенные второй магнит, два ключа, компаратор, инвертор и сумматор. Магниторезистор выполняют в виде кольца и снабжают четырьмя дополнительными и двумя основными Выводами, соответственно подсоединяемыми к ключам и усилителю, При работе преобразователя формируют основное и дополнительное напряжения, снимаемые с одноо магниторезистора, отношение которых не зависит от температурных факторов и пропорциональ- о но улу поворота магниторезистора относительно магнитов, 2 ил дами усилителя 2, выход которого соединен с компаратором 7 и вторым Входом делителя 4,Дополнительные выводы Б и Б соединены с входами второго ключа б, выход которого соединен с вторым входом сумматора 8, дополнительные ВьВоды В иВ - с входами первого ключа 5, выход которого через инвертор 3 соединен с первым входом сумматора 8, выход которого соединен с вторым входом делителя 4.Управляющие входы ключей 5 и б черезкомпаратор 7 связаны с выходом усилителя 2. Выход делителя 4 напряжения является выходом преобразователя. Вывод Г магнитореэистора 9 соединен с одним выводом источника 1 постоянного тока, вывод Г - с другим его выводомСумматор 8 реализован таким образом,что сигнал Х на выходе формируется иэ Входных сигналоВ У 1 и У 2 по праВилу;Х = У 1 - 5 У 2.5 10 25 30 35 45 50 55 в тк+15 Он может быть реализован на операционных усилителях, а умножение на 5 обеспечивается соответствующим выбором резисторов.Делитель 4 (напряжения) может быть реализован, например, следующим образом (фиг, 2) и содержать компаратор 11, цифроаналоговый преобразователь 12(ЦАП, вентиль 13, генератор 14 импульсов, реверсивный счетчик 15, выходной регистр 16.Второй вход делителя 4 напряжения соединен с первым входом компаратора 11, второй вход которого соединен с выходом ЦАП 12, Первый вход делителя 4 напряжения соединен с вторым входом ЦАП 12, первый вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика 15 и входом выходного регистра 16. Выход компаратора 11 соединен с первым входом вентиля 13, второй вход которого соединен с выходом генератора 14 импульсов. Первый и второй выходы вентиля 13 соединены с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика 15 соответственно. Выходом делителя 4 напряжения является выход регистра 16.Преобразователь работает следующим образом.Магнитная цепь образуется двумя постоянными магнитами, выпоЛненными е виде секторов в 90 О, закрепленных на оси вращения магниторезистора. При вращении магнита магнитный поток перемещается вдоль магниторезистора, изменяя сопротивление последнего относительно1 ъ 1выводов питания Г и Г, что приводит к изменению напряжения на выходе преобразователя в функции угла поворота,Напряжение с основных выводов А -А" поступает на усилитель 2, который е рабочем диапазоне перемещений через компаратор 7 управляет ключами 5 и 6. При повороте оси магнитореэистора 9 по часовой стрелке компаратор 7 подключает через управляющие входы аналоговых ключей 5 и16 выводы В, и б магниторезистора 9 к входам сумматора 8, При повороте против часовой стрелки оси магниторезистора 9 компаратор 7 подключает через управляющие входы аналоговых ключей 5 и 6 выводы Б. и В" магнитореэистора 9 к входам сумматора 8. На выходе усилителя 2 образуется основное напряжение Оо, на выходе сумматора 8 - дополнительное Од, отношение которых не зависит от температурной нестабильности окружающей среды,Принимая, что ток, протекающий через магнитореэистор 9, равенОгде Оп - напряжение питания магнитореэистора;Во - сопротивление участка магнитореэистора вне действия магнитного поля;К - коэффициент магниторезистивного отношения,можно показать, что при алгебраическом сложении в сумматоре 8 его входных сигналов с коэффициентами +1 и -5 (на первом и втором входе) Поскольку магниторезистор 9 на ся е одном температурном режиме и товлен из однородного материала, т сигнал Оо на Од, исключаются темпера зависимые коэффициенты К, и на в делителя 4 напряжения вырабаты код, зависящий от угла поворота маг 10 относительно магниторезистора нал с выхода делителя напряжения с ется с выходного регистра 16,Формула изобретения Магниторезистивный преобразов угла поворота в электрический сигна держащий первый постоянный магни точник питания, магниторезистор, в питания которого соединены с источ питания, усилитель и делитель, о т л и щ и й с я тем, что, с целью повы точности, в него введены второй по ходит- изгоо деля турноыходе вается нитов 9, Сиг- нимаатель л, сот, исыводы ником ча юшения стоянК - 1и, -- ;. и.,где а- угол поворота.Таким образом, отношение ООИд не зависит от температуры окружающей среды и пропорционально углу поворота а,Для идентификации угла поворота можно использовать АЦП (фиг, 2), работающий следующим образом.На первый вход компаратора 11 поступает сигнал с основных выводов А. - А магниторезистора 9, на второй его вход - сигнал с выхода ЦАП 12. Эти сигналы сравниваются и е результате вырабатывается сигнал на выходе компаратора 11, который через вентиль 13 управляет работой реверсивного счетчика 15, При одном знаке сигнала тактовые импульсы с генератора 14 импульсое поступают на вход сложения, а при другом - на вход вычитания. Схема стремится к равновесию, при котором ошибка между сигналами на первом и втором входах компаратора 11 будет минимальной.В качестве опорного (Ооп) напряжения для работы ЦАП 12 используется сигнал с дополнительных выводов магниторезисто 9ный магнит, два ключа, компаратор, инвертор и сумматор, магниторезистор выполнен в виде кольца, выводы питания расположены диаметрально противоположно, у магниторе зистора выполнены четыре дополнительных вывода. расположенных попарно симметрично относительно выводов питания и смещенных на углы + ЗОО, и два основных 10 вывода, расположенных диаметрально противоположно и смещенных относительно выводов питания на 90 О, постоянные магниты выполнены одинаковыми в виде секторов с углом 90 и расположены 15 симметрично относительно оси магниторезистора, дополнительные выводы, расположенные у положительного и отрицательного выводов питания, соединены с входами первого и второго ключей соответственно, а основные выводы - с входом усилителя, выход первого ключа через инвертор и выход второго ключа соединены с входами сумматоров, а выход сумматора - с первым входом делителя. второй вход которого соединен с выходом усилителя и входом компаратора, выходы которого соединены с управляющими входами ключей,1702171 фигХ Составитель К.МолчановТехред М,Моргентал Корректор М,Кучерявая Редактор Л,Народная Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,ул.Гагарина, 101 Заказ 4534 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5