مقاله کامل در مورد طراحي قطب نماي الكتريكي KMZ52 و KMZ51با استفاده از

نكات كاربردي
طراحي قطب نماي الكتريكي
KMZ52 و KMZ51با استفاده از
ص 2 :
خلاصه :
سنسورهاي ميدان مغناطيسي هستند ، كه برايPhilips Semiconductors از شركت KMZ52 و KMZ51
كاربردهاي قطب نما اختصاص يافته است. هر دو سنسور به اثر مقاومت مغناطيسي تكيه دارند و
حساسيت مورد نياز را ايجاد مي كنند و ميدان مغناطيسي زمين را به صورت خطي اندازه گيري مي كنند.
شامل يك سنسور ميدان دوبعدي است، بهKMZ52 تنها محور سنسور ميدان هست، KMZ51زمانيكه
طوريكه براي يك قطب نما مورد نياز است، كه در داخل يك جعبه بسته بندي شده است. هر دو آي سي
مجهز هستند. اين سيم پيچها ( compensation ciols ) و سيم پيچ جبران كننده Set / Resetبه سيم پيچ
( electro-magnetic ) و تكنيك فيدبك آهنرباي الكتريكي Offsetباعث مي شوند تا تكنيكي براي حذف
Signal Conditioning Unitبراي حذف حساسيت با دما را ايجاد كنند. از اين گذشته المانهاي سنسور، يك
براي ساخت يك قطب نماي الكتريكي مورد نياز هستند.Direction Determination Unitو يك
مي باشد. offset تقويت سيگنالهاي سنسور و جبران Signal Conditioning Unitوظايف اصلي
بالا ، درجه حساسيت بايد جبران شود. هر دو تكنيكهاي جبران Resolutionبراي سيستمهاي با
براي Compensation coils و Set / Resetسازي مي تواند به آساني با كنترل كردن با هم
، زاويه اي كهDirection Determination Unit انجام شود. در KMZ52 / KMZ51
تحريك مي شود مانند خروجي قطب نما مطلوب است .
و تعيين جهت( signal conditioning )اين مقاله نشان مي دهد كه چطور شرايط سيگنال
تحقق مي يابد . همچنينKMZ52 يا KMZ51 در تركيب با ( direction determination )
، انحراف مغناطيسي ( interference fields )تكنيكهاي كاليبراسيون با نسبت به ميدان تداخل
و مايل شدن در خروجي نشان داده مي شود .
سرانجام درستي سيستم بررسي مي شود و مثالهائي براي كامل كردن سيستمهاي قطب نما
آورده شده است.
نكات كاربرد
طراحي قطب نماي الكتريكي
KMZ52 و KMZ51با استفاده از
مولف:
Thomas stork
Philips Semiconductors
Systems Laboratory Hamburg,
Germany
كلمات كليدي
ميدان مغناطيسي زمين
سنسورهاي مقاوت مغناطيسي
8-segmentقطب نماي
بالاresolutionقطب نماي با
ص 4 :
خلاصه مطلب :
اين مقاله شرح مي دهد كه چطور سيستمهاي قطب نماي الكتريكي با استفاده از سنسورهاي مقاومت
تحقق مي يابد. بنابراين، در وهله اول Philips Semiconductors از شركت KMZ52 و KMZ51مغناطيسي
يك مقدمه اي در مورد ويژگي هاي ميدان مغناطيسي زمين داده شده است. در ادامه بلوكهاي ساختمان اصلي يك قطب نماي الكتريكي نشان داده شده است، كه دو تا از المانهاي سنسور كه براي اندازه گيري و ديگري signal conditioning unit ميدان زمين در سطح افق هستند ، كه يكي y و xمولفه هاي
مي باشد .direction determination unit
براي تهيه ي يك سري اطلاعات در مورد المانهاي سنسور ، اثر مقاومت مغناطيسي و بهينه كردن (نوار باريك آلومينيوم) به طور خلاصه شرح barber poleخصوصيات سنسور كه با استفاده از ساختمان
و سيم پيچهاي جبران كننده set/reset، مانند KMZ51شده است. همچنين ويژگي هاي مهم محصولات
Signal Conditioning Unit اشاره شده است. يكي از وظايف اصلي (compensation coils)
تقويت كردن ولتاژ خروجي سنسور مي باشد، كه براي تهيه كردن سيگنالهاي ورودي منطقي از
امري ضروري offset پيروي مي كنيم. از سوي ديگر، حذف Direction determination unit
است . براي سيستمهاي با دقت بالا ، همچنين تغيير حساسيت ناشي از اختلاف دما بايد جبران شود . روشهاي عملي براي انجام دادن همه اين كارها در سخت افزار يا در نرم افزار داده شده اند.
بلوك ساختماني است كه براي تحريك كردن زاويه بسته به مطلوب بودن direction determination unit
مقدار خروجي قطب نما است. جهت نجومي بين شمال مغناطيسي و جهت چرخش است. براي سيستم arctan (وضوح) بالا، بايد قانون رياضي به وسيله اعمال كردن تابع Resolutionهاي قطب نماي با
به نسبت دو سيگنال سنسور انجام شود. اين نشان داده مي شود، كه چطور اين تابع به صورت نرم افزار – 8 تحقق يابد ، segmentي انجام مي شود. بدون اين محاسبات، خيلي ساده مي تواند با يك قطب نماي
.(N،NE،…)كه فقط نقطه ميانگين يا نزديك عدد اصلي نمايش داده مي شود
از طرف ديگر اين مقاله تحقق وظايف اصلي قطب نما، همچنين كاليبراسيون قطب نماهاي الكتريكي
در مقابل منابع خطاي خارجي مانند ميدانهاي تداخل مغناطيسي، انحراف بين شمال حقيقي و مغناطيسي و خطاي مايل بودن را در بردارد. در نهايت ، تعيين درستي و صحت سيستم و مثالهائي براي كامل كردن سيستمهاي قطب نما داده شده اند.
ص 5 :
عنوان
1- مقدمه
2- ميدان مغناطيسي زمين
3- بلوكهاي ساختمان يك قطب نماي الكتريكي
براي كاربردهاي قطب نما ( MR )4- سنسورهاي مقاومت مغناطيسي
4.1- المانهاي سنسور مقاومت مفناطيسي
4.1.1- اثر مقامت مغناطيسي
barber pole 4.1.2- بهينه سازي ويژگيهاي سنسور با استفاده از ساختار
( نوار باريك آلومينيوم )
4.1.3- پيكره بندي پل
(compensation coils) و سيم پيچ جبران كننده Set/Reset 4.2- سيم پيچ
براي سيستمهاي قطب نما Philips (مقاومت مغناطيسي) از شركت MR 4.3- سنسورهاي
(واحد شرايط سيگنال) (SCU) Signal Conditioning Unit 5-
5.1- نيازمنديها
offset 5.2- تصحيح
(ΔS) 5.3- جبران اختلاف حساسيت
5.4- تصحيح حالت غير تعامد
5.5- طراحي مدار
5.5.1- رعايت ولتاژ تغذيه
( وارونه شده ) (بلوك 1)flipping 5.5.2- مولد برق
5.5.3- پيش تقويت كننده (بلوك 2)
offset 5.5.4- تصحيح
سنكرون( rectifier ) 5.5.5- يكسوكننده
5.5.6- كنترل كننده انتگرالگير
(compensation coil) 5.5.7- تحريك سيم پيچ جبران كننده
electro-magnetic بدون فيدبك SCU 5.5.8-
با ميكروكنترلرSCU 5.5.9-
(واحد تعيين جهت) (DDU) Direction Determination Unit 6-
8-Segment 6.1- قطب نما
بالاResolution 6.2- قطب نماي با
7- كاليبراسيون ميدان تداخل
8- كاليبراسيون شمال حقيقي
9- تصحيح كجي
10- دقت سيستم
11-مثالهائي كاربردي
12- مراجع
ضميمه 1 ليست مخفف سازي
ضميمه 2 تبديل واحد
ص 6 :
ليست شكلها:
شكل 1 : ميدان مغناطيسي زمين
شكل 2 : بردار ميدان زمين
شكل 3 : بلوك دياگرام اصلي يك قطب نماي الكتريكي
(نوعي آلياژ از نوع آهن و نيكل كه تحت نيروي مغناطيسي permalloyشكل 4 : اثر مقاومت مغناطيسي در
كم نفوذپذيري زيادي از خودش نشان مي دهد )
barber pole يك سنسور R-Hمشخصه ي (b يك سنسور استاندارد، R-Hمشخصه ي (aشكل 5 :
( نوار باريك آلومينيوم )barber poleشكل 6 : سنسور
barber poleشكل 7 : پيكره بندي پل سنسورهاي
(compensation – و سيم پيچهاي جبران كننده Set/Resetشمل 8 : ميدانهاي ايجاد شده به وسيله
– coil )
KMZ51شكل 9 : دياگرام مداري ساده شده
( وارونه گي )روي مشخصه ي سنسورflipping شكل 10 : اثر
flippingشكل 11 : بلوك دياگرام مدار
flipping مدار (Timing)شكل 12 : دياگرام زماني
( KMZ10 ) MRشكل 13 : نمونه اي از مشخصه ي خروجي سنسور
( آهنرباي الكتريكي )electro-magnetic و مدار تصحيح flippingشكل 14 : بلوك دياگرام
شكل 15 : مدار شرايط سيگنال براي يك سنسور
با جريان فعال محدودشدهflipشكل 16 : مدار
شكل 17 : مدار شرايط سيگنال با ميكروكنترلر
8-Segmentشكل 18 : تعيين جهت براي قطب نماي
8-Segmentشكل 19 : مدار براي قطب نماي
شكل 20 : نمونه اي از نمايش دياگرام هاي تست اثرات آهن سخت و آهن نرم
شكل 21 : قانون كاليبراسيون دو طرفه
شكل 22 : خطاي كجي (شيب)
شكل 23 : اندازه خطاي شيب
شكل 24 : مشخص كردن چرخش عمودي و عرضي و انحرلف به چپ و راست
( gimbaled compass ) شكل 25 : تراز نگه داشتن قطب نما با استفاده از روشهاي الكترونيكي
آنالوگ8-segmentشكل 26 : قطب نما
بالاي آنالوگResolutionشكل 27 : قطب نما با
با ميكروكنترلر8-segmentشكل 28 : قطب نماي
شكل 29 : مدل قطب نما با ميكروكنترلر
ص 7 :
1- مقدمه :
قطب نماي مغناطيسي وسيله اي است كه در خيلي از مناطق تعيين كننده حركت كشتي ها يا
.( Global Positioning System ) ( GPS )هواپيما ها است، حتي در سيستمهاي موقعيت ياب جهاني
: وسيله اي كه از اندازه حركت زاويه اي يك gyroجايگزيني قطب نماهاي عقربه اي مغناطيسي قديم يا (
جرم دوار (رتور) براي نشان دادن يا اندازه گيري حركت زاويه اي پايه خود حول يك يا دو محور عمود بر محور
دوران بهره مي گيرد) قطب نماي ژيروسكوپي با يك راه حل الكترونيكي پيشنهادي است كه مزايايي شبيه داشتن يك مولفه حالت جامد بدون حركت قسمتها و آساني ارتباط با ديگر سيستمهاي الكترونيكي است.
( MR )براي سنسورهاي ميدان مغناطيسي داخل يك سيستم قطب نما، تكنولوژي مقاومت مغناطيسي راه حلي است كه داراي ارجحيت بالاتري مي باشد.
را مقايسه كنيد، كه مي تواند در اغلب قطب نماهاي الكترونيكي يافت شود، flux-gateسنسورهاي
ارزش بيشتري دارد، به طوريكه نيازي (MR)پيشنهاد تكنولوژي مقاومت مغناطيسي
ساخته شود. به علت ICبه سيم پيچ هائي براي پيچاندن نيست و مي تواند در يك پروسه اي شبيه به
در اين حوزه كاري بهتر است.Hall نسبت به المانهاي MR حساسيت بالايشان، سنسورهاي
و همچنين ارائه MRهدف اين مقاله ارائه يك مقدمات كلي طراحي قطب نماي الكتريكي با سنسورهاي
درك جزئيات مي باشد. بنابراين، ويژگيهاي اصلي ميدان مغناطيسي زمين توضيح داده شده اند و مروري بر بلوكهاي ساختماني يك قطب نماي الكتريكي داده شده است. در ادمه تشريح سنسورهاي مقاومت
براي كاربردهاي قطب نما و طراحي هر بلوك ساختماني به طور جزئي پوشش داده Philipsمغناطيسي
شده است. در اينجا، درك هردوي سخت افزار و نرم افزار نشان داده شده اند. بخشهاي بعدي به قسمتهاي خاصي مانند كاليبراسيون ميدان تداخل، تنظيم شمال حقيقي، تصحيح كجي و دقت سيستم اختصاص يافته است. در پايان، مثالهائي براي كامل كردن سيستمهاي قطب نما داده شده اند، كه شامل بلوكهاي ساختماني كه قبلا تشريح شده بود مي باشد.
ص 8 :
2- ميدان مغناطيسي زمين :
ميدان مغناطيسي زمين كميت فيزيكي براي سنجش به وسيله قطب نما است. بنابراين، موقع طراحي يك قطب نما، فهم و ادراكي در مورد ويژگي هاي اصلي آن مورد نياز است. شكل 1 توضيحاتي در مورد تصوير زمين داده شده است.

فایل : 28 صفحه

فرمت : Word