基于Allegro3515霍尔传感器的位标器主镜磁钢性能测试系统

　　0　引言

　　位标器是导弹的关键部件之一,精度高、功耗低、稳定性好的位标器将大大提升系统导航和制导的能力。主镜磁钢是位标器中的主导部件,其磁性能的相关参数将会直接影响到位标器的技术指标。因此需对主镜磁钢的性能参数(如最高磁通密度的强弱,N-S两极偏差以及180°、90°磁偏角大小等)进行严格测试以判定主镜磁钢性能。本文主要针对主镜磁钢测量的实际需要,及目前靠人工操作测试主镜磁钢性能存在的效率低、测试误差大的现况,设计了主镜磁钢性能测试系统,论文详细分析了该测试系统的工作原理和测试方法,并使用Visual C++6.0进行软件编程。

　　1　工作原理

　　测试系统组成原理如图1所示:根据霍尔效应及磁感应原理,设计的主镜磁钢测试系统采用位置间隔为90°的两路霍尔传感器作为测试探头。当伺服电机驱动的旋转机构带动被测主镜磁钢匀速旋转时,霍尔传感器的测试探头采集主镜磁钢的磁特性参数信号,并由数据采集卡进行数据采集。在工业控制计算机的控制下,完成A/D转换,并由使用VC++自主开发出的相关测控软件程序对采集到的信号进行处理,得到N、S极的磁感应强度及N-S极相差角度完成测试流程,并将测试结果送交工业控制计算机显示,或由打印机打印输出。

　　2　传感器、数据采集卡的选择及放大电路设计

　　根据霍尔效应原理以及查阅相关霍尔元件的技术指标,在主镜磁钢性能测试系统中,为满足磁性能的测量范围和测量精度选用了Honeywell的Alle-gro3515霍尔传感器。Allegro3515是比例式线性霍尔效应传感器,具有较高的灵敏度及很好的抗干扰能力。其电压输出与应用的磁场强度成比例,静态输出是电源电压的50%,且该传感器的线性度比较好,在正常工作的范围内,不需要对其进行补偿,完全符合测试系统的要求。

　　图2是Allegro3515霍尔传感器原理框图。给1号管脚提供稳定电压,2管脚接地,传感器即可正常工作,从3号管脚得到输出信号。

　　在硬件电路设计上,以“高精度”作为设计准则。图3为本测试系统中相关Allegro3515霍尔传感器的供电模块及信号放大调理模块,其中(a)为供电电路模块,(b)为信号放大调理电路模块。由于考虑到霍尔传感器对于输入电压的稳定性有比较高的要求,为得到稳定且可调的电压输出,本系统中采用了具有放大环节的串联型稳压电路,电路引入了深度电压负反馈,输出电阻很小,因而输出电压相当稳定且可调,从而保证了传感器的测量精度不受电源的影响。在此电路中,晶体管T为调整管,电阻R与稳压管D构成基准电压电路,电阻R1、R2和R3为输出电压的采样电路,集成运放作为比较放大电路,当电网中波动或负载电阻的变化时使输出电压UO升高(降低)时,取样电路将这一变化趋势送到A的反相输入端,并与同相输入UZ进行比较放大;A的输出电压,即调整管的基极电位降低(升高);因为电路采用射极输出形式,所以输出电压UO必然降低(升高),从而使得UO得到稳定。可简述如下: