您好, 登录| 注册  
论坛导航
您好, 登录| 注册|
子站:
产品/技术
应用分类

GMR技术为汽车系统提供了良好的燃油经济性

2020-03-27 14:50 来源:电源网编译 编辑:咩咩

汽车工业继续推动更有效的燃料消耗和减少二氧化碳排放。与现有的霍尔解决方案相比,GMR(巨磁阻)技术提高了性能并扩展了操作能力。

GMR传感器(磁阻效应磁场传感器)的特征在于它们对磁场的响应不依赖于频率,因此可以在kHz量级的频率上获得良好的灵敏度和最大输出信号。

GMR技术

GMR技术利用了在各种铁磁多层中观察到的量子磁阻机制。在这方面的研究得益于阿尔伯特·费特和彼得·格兰德伯的研究而获得了诺贝尔奖。

根据相邻铁磁元件的磁化强度,该效应使电阻发生了显着变化。磁化方向可以通过施加外部磁场来控制。该效果基于电子对旋转方向的散射依赖性。

磁阻的特征在于以下公式:

GMR技术为汽车系统提供了良好的燃油经济性

其中R(H)是样品在磁场H中的电阻,R(0)对应于H =0。此表达式的替代形式可以使用电阻率代替电阻。

基本原理是基于电子的旋转。在磁阻电阻器中,电子散射速度随电子自旋和电子在其中行进的介质的磁取向的相互作用而发生变化-GMR换能器的电阻在存在磁场的情况下发生变化。

GMR传感器对于开发创新的混合传感器模型特别有希望,该模型可通过电磁手段检测和表征导电多层板中的地下不连续性。这些混合传感器集成了一个常规线圈和一个GMR传感器,该线圈在被检材料中产生交变磁场,而GMR传感器则是由于相互作用而产生磁场干扰的检测元件。

像霍尔效应技术一样,GMR与信号调理电路集成在一起。输出信号大于霍尔信号,具有更高的信噪比和更低的输出信号抖动。这些质量使GMR传感器可以检测到更大距离的物体。

评估GMR传感器选择的主要特征包括几个关键要素。首先,主要考虑因素是易于设计。

“解决方案必须是一个完全集成的模块,包括磁体和保护组件,以便在用户完成的传感器设计中实现最佳性能。磁体和EMC保护功能的加入大大简化了GMR传感器的设计。” Allegro MicroSystems磁速度传感器产品线经理Christine Graham说。 “第二个考虑因素是外部磁场干扰及其干扰输出信号的能力。通过使用差分传感技术可以消除共模场。但是,共模场以外的杂散场会干扰磁传感器的输出信号,因此在设计过程中需要加以考虑。”

主要的设计考虑因素是使用基于GMR的技术来优化磁路以实现卓越的性能。这可以通过使用提供高性能基于GMR的传感器的可信赖IC供应商来实现。具有GMR IC和磁铁的系统设计,最好由对变速箱设计趋势不断发展有深入了解的人员完成。

随着世界各国政府实施更多立法以最大程度地减少燃料消耗和减少二氧化碳排放,汽车制造商承受着提高其汽车油耗的压力。汽车领域的这种转变导致开发了针对燃油效率的变速箱技术。

为了实现这一目标,变速箱设计需要更小,更轻,以提高效率和燃油经济性。这对安装位置和速度传感器周围的公差产生了很大的空间限制。解决方案是通过在较远的气隙处工作而提供更大的灵活性,而不会折衷在较近的气隙处工作的先前零件的预期性能。

GMR技术为汽车系统提供了良好的燃油经济性


图1:ATS19580的功能框图

Allegro MicroSystems宣布推出其ATS19580,这是业界首个完全集成和重新集成的巨型磁阻传输方向和速度传感器(GMR)。凭借其高度集成性,ATS19580具有很高的抗振性,并减小了系统尺寸,复杂性和成本,从而节省了燃油。 Allegro的专有技术和领先的数字处理技术为传输速度传感设定了新的标准。 ATS19580的功能简化了客户速度传感器的集成,并使他们能够设计安全且省油的系统(图1和2)。

“在设计GMR传感器期间,最关键的部分是传感器的工作范围和信号精度。在较远的气隙下运行,但不允许我们的客户以及汽车制造商在总有效气隙范围内有足够的公差,这将不被视为解决方案,因为这会增加设计如此精确的机械系统的成本。”格雷厄姆解释。 “此外,必须权衡信号精度,因此必须保持动态气隙能力,抗振动性和热梯度补偿。这些算法开发已经有二十年了,用于最终系统补偿。”

GMR技术为汽车系统提供了良好的燃油经济性


图2:ATS19580 GMR传感器的典型应用电路

注意到ATS19580是用于变速箱的理想速度和方向传感器,感测到的任何齿轮的速度,方向或脉冲计数肯定可以从该传感器的功能中受益。实例是休闲车,例如多用途越野车(UTV),雪地车,叉车等。

霍尔和GMR技术

磁场检测通过GMR和霍尔效应传感器执行。两种技术都与集成电路处理兼容。

磁阻传感器提供的灵敏度高于霍尔传感器。 GMR传感器的灵敏度可通过选择膜厚和线宽来调节。相反,霍尔效应有利于高度线性的测量,而没有饱和效应,最高场强非常高(图3)。

GMR技术为汽车系统提供了良好的燃油经济性


图3:霍尔(a)和GMR(b)传感器布局

霍尔效应传感器可以检测垂直磁场,而磁阻传感器可以处理平行磁场。因此,GMR传感器由单极传感组成,用于诸如医疗分析仪和磁场编码器之类的精密,非接触式位移应用,而霍尔效应传感器通常用于确定CNC机床的齿轮齿距并测量传输速度。

驾驶员辅助系统(ADAS)在灵敏度方面需要更高的准确性和可靠的系统。巨磁阻(GMR)可以很好地满足这些高级要求,取代霍尔效应作为传感换能器。原则上,GMR和霍尔都是磁传感器,但是两者的基本操作和功能不同。

与GMR技术不同,基于霍尔的磁感应场的最小差分值小于30高斯,后者可低至5高斯。 GMR需要更严格的设计条件,并提供定义的线性范围,且理想的峰-峰磁信号幅度应在100高斯范围内。

通常,所有设备都可以在磁性设计范围之外运行而不会造成永久性损坏。但是,取决于信号处理算法,性能可能会下降。在GMR传感器中,这种降级的成本可能更高。

本文编译自powerelectronicsnews。

声明:本网站原创内容,如需转载,请注明出处;本网站转载的内容(文章、图片、视频)等资料版权归原网站所有。如我们采用了您不宜公开的文章或图片,未能及时和您确认,避免给双方造成不必要的经济损失,请电邮联系我们,以便迅速采取适当处理措施;欢迎投稿,邮箱:editor@netbroad.com。

微信关注
技术专题 更多>>
万物互联 与不可能说再见
与世界无线连接5G商用年

头条推荐

2019慕尼黑上海电子展
客服热线
服务时间:周一至周五9:00-18:00
微信关注
免费技术研讨会
获取一手干货分享

互联网违法不良信息举报

Reporting Internet Illegal and Bad Information
editor@netbroad.com
400-003-2006