【導讀】如今有許多不同的方法可測量移動(dòng)和旋轉元件的位置。除了光學(xué)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(wèn)題:
測量移動(dòng)和旋轉元件位置的最佳傳感器類(lèi)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(dòng)和旋轉元件的位置。除了光學(xué)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(fā)現：
其中α為磁化方向與電流方向的夾角。
在線(xiàn)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A(yíng)MR傳感器無(wú)法區分北極和南極，因此不能改變磁體的位置。
圖1.線(xiàn)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(jiàn)的配置。在離軸配置示例中（參見(jiàn)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(jiàn)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(gè)勻強磁場(chǎng)。適當定位傳感器，使得磁場(chǎng)和要測量的元件處于同一平面。典型應用是無(wú)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(dòng)后或空閑狀態(tài)提供與電機位置無(wú)關(guān)的真正上電絕對位置信息。
ADI公司的AMR技術(shù)通過(guò)兩個(gè)惠斯通電橋測量角度，一個(gè)電橋相對于另一個(gè)電橋旋轉45°（參見(jiàn)圖2）。角度通過(guò)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A(yíng)MR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(guò)式2測量得到。對于偶極磁體，經(jīng)過(guò)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(chǎng)強度時(shí)，絕對場(chǎng)強便與此無(wú)關(guān)，由此展現出在強磁條件下工作時(shí)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(xué)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(yōu)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(guān)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?！癆N-1314應用筆記：AMR角度傳感器” 。ADI公司，2014年10月。
Nicholl，Enda?！斑m用于安全關(guān)鍵應用的雙AMR電機位置傳感器” ?！赌M對話(huà)》，第53卷第4期，2019年11月。
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