基于磁敏傳感技術(shù)的位移測量編碼與識別

3 應(yīng)用實例

若圖1中的“鐵磁性材料下作部件”表示液壓缸的活塞桿；“非磁性材料”為特制黑色陶瓷，平整地覆蓋在活塞桿表面；“磁敏元件”為霍爾元件，它以兩個單位寬度為軸向間隔，繞活塞桿環(huán)狀布置在液壓缸前端，軸線與活塞桿一·致，以便盡可能減少活塞桿的角位移和徑向位移的影響，精確測出其位置。

取h=3mm；b=2mm，則相鄰霍爾元件軸向間距N---4mm，6位編碼的每組碼區(qū)長度L=30mm。

可知，要識別一個完粘的碼區(qū)必須設(shè)置9個霍爾元件，但為了能隨時識別出一個完整碼區(qū)，必須設(shè)置16個霍爾元件。以圖2所示時刻位置來說明其丁作過程，其中箭頭表示霍爾元件，數(shù)字為其編號。

霍爾電路的工作原理是，在外磁場的作用下，當磁感應(yīng)強度B超過導通工作點時，霍爾電路輸出管導通，輸出低電-半：若曰值低于釋放點時，輸出管截止，輸出高電半。因此在“凸槽”時鋼質(zhì)活塞桿被磁化，磁感應(yīng)強度曰增加，霍爾電路導通，輸出低電平，用“1”表示；在“凹槽”時輸出高電平，用“0”表示。以第1個霍爾元件為測量基準，從圖2所示時刻起，位移暈旃次變化b=2mm時，一個碼區(qū)行程內(nèi)霍爾電路輸出的二進制序列如表2所示。分析可知，序列的標識碼為l 0000000 1，其前面或后面6位序列數(shù)分別為相鄰的兩個數(shù)值碼，這使它具有很強的容錯能力。標識碼每隔一個霍爾元件間距N在低位部分右移一位。值得注意的是，標識碼前面的數(shù)值碼代表磁性標尺當前檢測位置下一個碼區(qū)的值。

根據(jù)霍爾電路識別出的前置數(shù)值碼，在編碼庫找到對應(yīng)的十進制數(shù)，假設(shè)為x，則磁性標尺行程的粗讀數(shù)為30×(j，-1)mm：精讀數(shù)根據(jù)標識碼l 0 0 0 0 0 0 0 1確定，磁性標尺每左移4mm，標識碼則右移一位。若低位不是標識碼，則在上一個標識碼代表的行程上加2mm。假設(shè)標識碼右移了a位，則精讀數(shù)為4xa+b，其中b當尾位為標識碼時取0mm，否則取2mm。

綜上，液壓缸活塞桿的行程讀數(shù)為S=30（x—1）+4Xa+b此類磁性標尺編碼有兩人優(yōu)點：第一，便于找到即時位置的絕對行程值；第二，起校準作用，及時糾正行程計算錯誤。

4 結(jié)語

編碼技術(shù)廣泛應(yīng)用于交通運輸業(yè)、商業(yè)、測量丁程、制造業(yè)等領(lǐng)域，極大地提高了數(shù)據(jù)采集和信息處理的速度，改善了人們的工作和生活環(huán)境，提高了工作效率。本文提出的基于絕對量編碼和磁敏傳感技術(shù)的位移測量方法，以磁場方向變化為檢測信號，其電磁轉(zhuǎn)換特性使得整段磁性標尺可看作一個二進制序列，從而通過編碼技術(shù)狹得被測量。所用方法克服了機械式位移測量系統(tǒng)體積大、精度低的缺點，具有行程長、測量精度與行程長度無關(guān)、可靠性高等優(yōu)點，有較廣泛的應(yīng)用價值。