【導讀】如今有許多不同的方法可測量移動和旋轉元件的位置。除了光學編碼器、霍爾傳感器和旋變器外，還有基于磁阻效應的磁傳感器可供使用。磁阻效應分三種：巨磁阻(GMR)效應、隧道磁阻(TMR)效應和各向異性磁阻(AMR)效應，本文將深入探討最后一種效應。
問題:
測量移動和旋轉元件位置的最佳傳感器類型是什么？
答案:
試試各向異性磁阻(AMR)傳感器，例如ADA4570。
如今有許多不同的方法可測量移動和旋轉元件的位置。除了光學編碼器、霍爾傳感器和旋變器外，還有基于磁阻效應的磁傳感器可供使用。磁阻效應分三種：巨磁阻(GMR)效應、隧道磁阻(TMR)效應和各向異性磁阻(AMR)效應，本文將深入探討最后一種效應。
ADI公司的 ADA4570 AMR傳感器利用了鐵磁性材料的特性，即電阻取決于磁化方向——該現象由William Thomson（Kelvin勛爵）于大約1851年發現：
其中α為磁化方向與電流方向的夾角。
在線性位移測量中，為獲得最佳傳感器響應，傳感器的位置應適當，以使磁體和傳感器處于同一平面，并且磁體的中心與傳感器的中心一致。由于AMR傳感器無法區分北極和南極，因此不能改變磁體的位置。
圖1.線性位移測量（左）、離軸測量（中）和軸尾測量（右）
對于旋轉元件，所謂的離軸或軸端是常見的配置。在離軸配置示例中（參見圖1），傳感器正弦/余弦輸出重復每極的絕對信息——例如，4極對磁體是45°。
在軸端配置中（參見圖1），傳感器位于旋轉偶極磁體下方；在這種情況下，北極和南極在磁體中心上方形成一個勻強磁場。適當定位傳感器，使得磁場和要測量的元件處于同一平面。典型應用是無刷直流電機中的轉子位置測量和控制。AMR傳感器是180°角傳感器，因此電機必須是偶數極對電機；奇數極對的電機需要360°信息以便換向。與常規霍爾傳感器（其也用于電機控制）相比，AMR傳感器如ADA4570和 ADA4571 具有更高的精密性。AMR傳感器還能降低扭矩紋波，并在啟動后或空閑狀態提供與電機位置無關的真正上電絕對位置信息。
ADI公司的AMR技術通過兩個惠斯通電橋測量角度，一個電橋相對于另一個電橋旋轉45°（參見圖2）。角度通過正弦和余弦函數計算，代表相對于傳感器(ADA4570)的0°到180°的方向。
AMR傳感器區分電氣角度和機械角度。由于AMR傳感器的工作原理和上述惠斯通電橋之間的45°角，機械旋轉180°后，絕對角度便可通過式2測量得到。對于偶極磁體，經過360°旋轉，電氣周期重復兩次。當AMR傳感器在飽和情況下工作，在某一最小磁場強度時，絕對場強便與此無關，由此展現出在強磁條件下工作時魯棒系統的裕量。
圖2.ADA4570、ADA4571和ADA4571-2 AMR配置，惠斯通電橋彼此成45°角
除了光學傳感器、霍爾傳感器和旋變器外，磁傳感器在很多不同應用中提供了一種更加優雅、高精度和魯棒性的位置測量解決方案，。ADI公司為此提供了許多可能性，例如ADA4570、ADA4571和 ADA4571-2 （適合需要冗余的情況）。欲了解有關此主題的更多信息，請參閱文末列出的參考資料。
參考資料
Guyol，Robert。“AN-1314應用筆記：AMR角度傳感器” 。ADI公司，2014年10月。
Nicholl，Enda。“適用于安全關鍵應用的雙AMR電機位置傳感器” 。《模擬對話》，第53卷第4期，2019年11月。
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