На точность магнитной измерительной системы влияют два ключевых фактора: магнитная шкала, на которой записаны магнитный северный и южный полюсы, и датчик, с которого считывается шкала, включая оценку соответствующего сигнала. Оба фактора взаимозависимы. Без точной шкалы лучший датчик не может обеспечить очень точные результаты измерений; если в системе отсутствует хороший датчик, то самый точный масштаб снова бесполезен. Поэтому для повышения точности магнитной системы необходимо оптимизировать как весы, так и датчик.
Уточнил масштаб
Именно это и было целью проекта Tumapos, который был поддержан Европейской комиссией и возглавлялся немецкой компанией Bogen Electronic GmbH, базирующейся в Берлине. В рамках проекта первой целью разработки шкалы было определение более высокой точности при записи шкалы с максимальным отклонением лучше 3 мкм / м между фактическим пределом полюса и идеальным положением полюса. Это потребовало перепроектирования оборудования для процесса намагничивания стандартов в рамках производства, потому что существующие машины не могли соответствовать требованиям точности. В результате градуирование полюсов теперь может быть записано на линейных и поворотных шкалах с точностью лучше ± 3 мкм. Магнитные стандарты были созданыкоторые сопоставимы по точности с оптическими стандартами.
Интерполяторы оказывают существенное влияние на точность датчика как часть оценки сигнала. Чем лучше интерполятор, тем меньше ошибки интерполяции. Однако оптические и магнитные весы значительно различаются в зависимости от размеров конструкции. В то время как для оптических весов используются структуры 20 мкм, в стандартных магнитных весах ширина полюса обычно составляет 2 мм. Для достижения разрешения 1 мкм требуются коэффициенты магнитной интерполяции 2000, тогда как оптические шкалы должны интерполироваться только с коэффициентом 20. Чтобы уменьшить ошибки интерполяции, требуется меньший размер полюса. В рамках проекта Tumapos целью было уменьшить размер полюсов, чтобы минимизировать ошибки интерполяции. Было обнаружено, что 80 мкм является возможным решением для ширины полюса.
Требуются подходящие датчики
Для того чтобы иметь возможность использовать эти небольшие полюсные деления в масштабе для высокоточных измерений в промышленных приложениях, следующим шагом была разработка соответствующего датчика. Для этого требовалось знание самых распространенных магнитных датчиков:
- Датчики Холла первоначально использовались для измерения осевого вращения с помощью дипольных магнитов, то есть для типичных применений на конце вала. Датчики Холла позже использовались для измерения положения с мультипольными весами. Поскольку датчики Холла дешевы, они в основном используются для крупномасштабных приложений, таких как Б. используется в автомобильной промышленности. Типичным применением датчика Холла в автомобиле является, например, определение вращения колеса в ABS.
- Следующим шагом в разработке более совершенных магнитных датчиков положения являются магниторезистивные датчики. Магнитное поле весов изменяет сопротивление датчика, положение можно определить по изменению сопротивления. Началом технологии измерения магнитного положения была технология AMR (AMR = анизотропно-магниторезистивный), на которой сегодня основаны многие решения для магнитных измерений. AMR предлагает лучшее пространственное разрешение, чем технология Холла, но дороже. Датчики GMR (Giganto Magneto Resistiv) и датчики TMR (Tunnel Magneto Resistiv) обеспечивают еще лучшую производительность. Обе технологии обеспечивают более высокую чувствительность при изменении входящих значений. В последние годы все чаще используются датчики GMR и TMR для измерения осевого вращения, и можно предположить, чточто технологии GMR и TMR будут все больше заменять другие технологии.
Содержание статьи:
- Страница 1: Новая технология магнитных измерений обеспечивает точность оптических решений
- Страница 2: На испытательном стенде
Следующая страница