磁悬尺传感器 GR-ED36工作原理以及有效解决转角测量难题

    某些金属或半导体在遇到外加磁场时，其电阻值会随着外加磁场的大小发生变化，这种现象叫做磁阻效应，电阻的变化量叫做磁阻。

// AMR 各向异性磁阻效应

    1857年，一位不为大家熟知的人类历史上的伟大先贤，Lord Kelvin发现了薄膜透磁合金的的各向异性磁阻效应。就是磁阻的变化不仅和外加磁场的强度有关，和磁场的方向也有关。

    对于有各向异性特性的强磁性金属, 磁阻的变化是与磁场和电流间夹角有关的。当外部磁场与磁体内建磁场方向成零度角时, 电阻是不会随着外加磁场变化而发生改变的；但当外部磁场与磁体的内建磁场有一定角度的时候, 磁体内部磁化矢量会偏移，薄膜电阻降低, 我们这种特性称为各向异性磁阻效应（Anisotropic Magnetoresistive Sensor,简称AMR）。

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   // GR-ED36 磁悬尺传感器

    基于这一特性，GR-ED36利用固定间距的磁条形成环环相扣的外部磁场，利用透磁合金搭建出2组惠斯通电阻桥路。

    于是，当施加了VCC电压的惠斯通电阻桥路读头，水平划过磁条尺上方周期性磁场的时候，读头和磁场的相对位移发生了变化，对于惠斯通电阻桥路的每一个电阻来说，磁场的方向就发生了连续的变化，从垂直到水平，再到反向垂直，再到反向水平形成一个周期。然后是下一个周期的正向垂直，于是在两个桥路的输出端就得到了2路不同相位的正弦波信号。

    如果要获取实际读头的位置，可以通过下面的计算公式来获取。

    其中p0为磁条尺磁极间距。Ua,sin 为第一路的电压输出值，Ua,cos 为第二路的电压输出值。

    可以看出，位置的计算和正弦波的幅值和磁头距离磁尺的间距没有关系。对于GR-ED36来说，3mm以内的间距幅值都没有太大变化，超过5mm以上幅值才有明显的降低。所以对后续的处理电路来说，只要间距保持2mm以内，间距的波动对后续处理电路并没有影响。

    当然，如果间距过大，信号幅值衰减很厉害，有可能淹没于噪声中，此时计算出输出值就失真比较严重，会导致错误的操作。针对于此类情况，GR-ED36添加了特殊处理电路，提供间距过大报警输出，超过测量间距时，输出报警信号，并停止位置信号输出，确保读头输出值可靠稳定；

    GR-ED36的设计还增加了抗浪涌处理电路，针对于干燥环境做了防静电处理，也能够很好地抵御其他高功率设备启停带来的浪涌冲击。

    为了更好地适用工业现场，GR-ED36的设计添加了运放数字化处理，可以输出增量脉冲信号，电压范围5-24VDC，既可以接入5VDC控制系统系统，也可以接入24VDC现场常见工业控制系统。