کاربرد ها
این سنسور ها برای پیدا کردن اشیاء مغناطیسی در هواپیماها، قطار واتومبیل ها که میدان مغناطیسی زمین را به هم می زنند به کار می روند.
از کاربردهای دیگر آنها در قطب نمای مغناطیسی، سنسور های زوایه ای و چرخشی موقعیت، ردیابی و هدایت مته در زیر زمین می تواند یادکرد.
برخلاف دیگر سنسور های AMR سنسور موقعیت AMR باید توسط میدان خارجی به حالت اشباع در آید یعنی با افزایش بزرگی میدان تغییری در مقدار مقاومت AMR پدید نیاید و تنها عاملی از موقعیت میدان بر مبنای زاویه حاصل بین بردارمغناطیس کنندگی و جریان باشد. بنابراین این سنسورهای موقعیت سنجی درناحیه اشباع عمل می کنند.
برخلاف سنسور های اثرهال که نیاز به میدان مغناطیسی درحد کیلوگارس نیاز دارند، AMR به این شدت میدان مغناطیسی نیازی ندارد. با استفاده از چند سنسور خاصیت براحتی افزایش می یابد.
برای توضیح کاربرد ها ، از دو سنسور صنعتی شرکت Honeywell با نامهای HMC1501 و HMC1512 می کنیم .
سنسورهای HMC1501 و HMC1512 به ترتیب دارای مقاومت 5 و 2.1 کیلواهم در مدار پل می باشند. ضریب حساسیت آنها بین می باشد. ( در ناحیه خطی عملکرد) ولتاژ خروجی تقریباً ±120mv می باشد. پهنای باند درحدود 5MHZ می باشد.
HMC1501 دسته ازموقعیت سنجهای AMR هستند که دارای یک پل وتستون برای موقعیت سنجی می باشند خروجی مدار پل به شرح زیر است:
HMC1512 دسته ای دیگر از موقعیت سنجهای AMR است که دارای دو پل وتستون برای رنج می باشد. که خروجی هر یک از مدارهای پل بصورت و می باشد.
رزولوشن و رنج کاری هریک در Data sheet آمده است.
کاربردهای خطی
دیاگرام زیر 2 دوره متناوب از خروجی مدار پل را نشان می دهد، ناحیه خطی در بازه ای در اطراف زوایای 180-،90-،0،90،180 درجه قرار دارد. در نقاط 0 و شیب مثبت و در بقیه شیب منفی است.
خروجی سنسورهای موقعیت AMR نیازمند مدار بهسازی است. چنانچه تغییرات دمایی زیاد باشد باید از جبرانساز دمایی نیز استفاده نماییم. همینطور اگر از چند مدار پل استفاده نماییم، خطای دیگری که باید آنرا بطریقی جبران نماییم تلورانس بخش به بخش در مواد است.
شکل زیر یکی از کاربردهای موقعیت سنجی خطی را نشان میدهد.
IC بکار گرفته شده HMC1501 است که دارای یک مدار پل می باشد و می تواند را در رنج تغییرات خطی تعیین کند. با فرض منبع تغذیه 5 ولت این سنسور دربازه میلی ولت تغییرات ولتاژ خواهد داشت. شکل موج خروجی بر حسب زوایه q در زیر‌آمده است.
شکل زیر یک تقویت کننده ابزار دقیق را نشان می دهد. یک تقویت کننده تفاضلی وانتگرالی. گین ولتاژ این تقویت کننده تقریباً 25 ولت است. بنابراین مقدار پیک - پیک خروجی را از 120 میلی ولت به 3 ولت تغییر می دهد.
ضریب ولتاژ آفست مدار پل و با منبع تغذیه 5 ولت آفست مدار پل 35mV خواهد بود که در نهایت با وجود تقویت کننده به ±850mv خواهدرسید. بنابراین باید بگونه ای آفست مدار را تضعیف نمود. یک روش برای مقابله با آفست مدار تغییر زمین مدار با استفاده از یک پتانسیومتر می باشد.
روش دیگری برای حذف خطای آفست وجود دارد و آن این است تا بوسیله آزمایش کالیبراسیون مقدار خطا را بدست آورده و از مقدار نهایی کم کنیم. این عمل با کاهش متعلقات مدار بهسازی از افزایش حجم، قیمت و تاثیر نویز جلوگیری می کند. ولی از آن جهت که طراح را مجبور می کند تا بهره تقویت کننده را جهت تعادل در آفست و ضریب حساسیت کاهش دهد چندان جالب نمی باشد.
جهت افزایش رنج موقعیت سنجی از به از 2 سنسور HMC1501 و یا یک سنسور HMC1512 (با 2 مدار پل) استفاده می کنیم.
برای افزایش رنج اندازه گیری موقعیت خطی معمولاً از چند سنسور استفاده می کنیم. جهت افزایش ویژگی خطی سیستم معمولاً رنج خطی هر سنسور را کمتر از حد نامی در نظر می گیرند. به خاطر داریم که برای موقعیت سنج خطی می بایست AMR در ناحیه اشباع قرار گیرد. بنابراین فاصله آهنربای متحرک از مقابل سنسورها بازای میدان یک کیلو گاوسی حداکثر 25/0 اینج خواهد بود که با افزایش فاصله به 5/0 اینج میدان می بایست به حدود 3 کیلوگاوس افزایش یابد. همانطور که در شکل زیر
مشخص است با عبور آهنربا از مقابل سنسورها بازای 4 سنسور 4 موج بوجود خواهد آمد. بازای یک موقعیت سنج 2 اینچی نمودار تغییرات ولتاژ خروجی برحسب موقعیت برای یک سنسور و 4 سنسور رسم شده است.
رزولوشن برای این سنسور در حدود 002/0 اینچ است و دقت در حدود %0.1 می باشد.
در حاصل از هر مدار پل سنسور، باید بدانیم که هر سنسور جهت حذف خطای آفست واندازه گیری ولتاژ پیک-پیک خروجی کالیبره شده است تا خروجی نهایی در یک رنج مشابه تنظیم گردد. پس از کالیبراسیون ولتاژ خود را تشکیل می دهد و عمل مقایسه ما بین ولتاژهای خروجی تصحیح شده انجام می شود و شیب هایی را در میان سنسورهای مجاور هم تولید می کند. درنهایت تنها از شیب های مثبت استفاده می شود (رنج خطی هر سنسور) و مقدار کوچک برشیب یا شیب های مثبت قرار داده می شود. با فرض اینکه هر سنسور به یک میکروکنترلر 8 بیتی متصل باشد، می تواند 256 نقطه را برای رنج خطی خود در نظر بگیرد. بنابراین برای کل رنج 1024 نقطه خواهیم داشت.
برای افزایش رنج موقعیت سنجی خطی روش دیگری مطرح است. شکل زیر کاربرد خطی را نمایش می دهد.
دو آهنربا را نشان می دهد که نسبت به هم در وضعیت ناموازی قرار گرفته اند و در فاصله میان آنها سنسور در طول دوآهنربا حرکت می کند. در موقعیت های نزدیک زوایه شار روبه پایین است و در فاصله های دور زاویه شار رو به بالا قرار دارد. بنابراین با یک سنسور AMR می توان موقعیت سنجی نمود. در این حالت هم آهنربا، هم سنسور می توانند نسبت به هم حرکت کنند.