专利名称：基于巨磁电阻的非接触式转速测量传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于电气测量领域，具体涉及一种非接触式转速测量方法。
背景技术：
转速传感器在电机、风机、泵等旋转机械控制系统中具有重要的作用，目前常用的测速传感器有光电式、磁电式、振动式、磁敏式和电容式等测速传感器。光电式测速传感器可以分为投射式测速传感器和反射式测速传感器等类型，具有可实现非接触测量功能；磁电式为无源结构，结构简单，但不容易测低速，振动式和电容式等测速传感器同样不太适合测低速，因此在电机等旋转机械低速运行时，应用它们进行控制时的效果不是很好。同时以 上测速传感器的输出一般要经过后期的测量、放大、整形、计数等电路才能实现系统的数字测速。因此，利用新材料和新原理，设计测量范围宽，灵敏度高，测量电路与传感器本体两者合二为一的集成式测速传感器成为当前电气测试工程师的研究热点。巨磁电阻效应是1988年被阿尔伯特·费尔和彼得·格鲁伯格两位科学家独立发现的重要现象，现已在直流电流传感器，磁存储等领域开始应用。
发明内容
本发明正是针对以上传统测速传感器存在的问题，提出一种基于磁环和多层膜巨磁电阻的测速传感器，将传感器本体与单臂桥式电阻测量电路合二为一，实现对旋转机械的高灵敏度与非接触测量，且体积�。馑俜段Э恚峁辜虻ィ杀镜�。为此，本发明采用如下的技术方案所提出的测速传感器由传感器的转子一磁环3和传感器的定子一如图3所示由4个巨磁电阻组成的单臂桥测量电路4组成。所述的磁环3由60个磁条均匀分布组成，同轴安装于电机等旋转机械的输出轴上，所述的巨磁电阻为多层膜结构，位于磁环最顶端磁条平行位置，所述的测量电路为单臂桥电路，三个巨磁电阻Rl、R2和R3为被软磁材料坡莫合金所屏蔽，R4为非屏蔽巨磁电阻，被检测的输出电压Uo仅检测其上升沿，每个上升沿计数一次，I秒内的计数值正好为电机转速。具体而言，具有如下的技术有益效果I)灵敏度高，仅需较小的磁场就能输出信号；2)因为巨磁电阻的效应，磁条可以制造得很�。佣谠即呕烦杀荆�3)单臂桥电路仅需检测电压上升沿，结构简单，易于实现；4)不受平行磁场的干扰；5)能实现转速的非接触测量；6)线性范围大,测量范围宽。
图I是基于巨磁电阻的非接触传感器安装示意图。
图2为测速传感器所用磁环示意图。图3为基于巨磁电阻的单臂桥测量电路。图4为转速信号后续处理原理图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行说明。图I为基于巨磁电阻的非接触传感器安装示意图。首先将测速传感器的转子——具有60个磁条的磁坏3，同轴安装于被测旋转机械的输出轴上，然后将测速传感器的定子一如图3所示由4个巨磁电阻组成的单臂桥测量电路4，置于磁环附近，保证非屏蔽巨磁电阻R4与磁环平行，另外三个巨磁电阻Rl、R2和R3为被软磁材料坡莫合金所屏蔽。当旋转机械旋转时，每个磁条产生的磁场会使非屏蔽巨磁电阻值发生改变，此阻值会随着磁 场的增大而减�。佣谷缤�3所示的由巨磁电阻组成的单臂桥电路输出产生一个脉冲信号，检测这个脉冲信号，该信号被送到如图4所示的放大整形电路输入端，经门电路和计数器等电路，将旋转机械的转速在显示电路进行显示，设在设计数器在t秒内记录了 N个脉冲，对脉冲的上升沿进行计数，因磁条的个数为60，则电机转速为n = N/t,即I秒内的计数值正好为电机转速，从而完成转速的测量。该测速传感器由于采用了巨磁电阻效应保证了系统的高灵敏性、测速范围宽，而单臂桥测量上升沿电路则结构简单，易于实现。
权利要求
1.一种非接触式测速传感器，所述的测速传感器包括转子和定子两部分，转子为磁环，定子由多层膜巨磁电阻组成的单臂桥测量电路组成。
2.根据权利要求I所述的转子磁环一周由60个薄磁片组成，成本低。
3.根据权利要求I所述的传感器定子，其特征在于，4个多层膜巨磁电阻组成单臂桥信号检测电路，非屏蔽的多层膜巨磁电阻与磁环最上端平行，其他3个巨磁电阻被软磁材料坡莫合金所屏蔽，测量时非屏蔽的巨磁电阻值随磁场的增大而线性减�。⒔黾觳馐涑龅缪沟纳仙亟屑剖琁秒内显示的计数值正好为转速值。
4.根据权利要求I所述的传感器，其特征在于，体积�。馑俜段Э恚峁辜虻ィ槊舳雀撸苁迪址墙哟ゲ饬孔�。
全文摘要
本发明属于电气测量领域，涉及一种非接触式转速测量方法。具体提供一种基于磁环和多层膜巨磁电阻的测速传感器，将传感器本体与单臂桥式电阻测量电路合二为一，实现对旋转机械的高灵敏度与非接触测量，且体积小、测速范围宽，结构简单，成本低。具体特征在于，所提出的测速传感器由传感器的转子——磁环3，由60个磁条均匀分布组成，同轴安装于电机等旋转机械的输出轴上，和传感器的定子——4个多层膜结构巨磁电阻组成的单臂桥测量电路组成。其中，4个巨磁电阻中的三个被软磁材料所屏蔽，未被屏蔽的巨磁电阻位于磁环最顶端磁条平行位置，被检测的输出电压仅检测其上升沿，每个上升沿计数一次，1秒内的计数值正好为电机转速。
文档编号G01P3/488GK102967722SQ20121055233
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者肖朝霞, 方红伟 申请人:天津工业大学
专业数控铣床产品供应商
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