金屬管浮子流量計(jì)中磁阻傳感器HMC1501是設(shè)計(jì)中的主要器件，使用HMC1501傳感器避免了接觸式角位移傳感器因磨損而發(fā)生的信號(hào)丟失的現(xiàn)象，而且具有高分辨率，低功耗，體積小的優(yōu)點(diǎn)，分辨率可達(dá)到0.07度，測(cè)量范圍為±45°。對(duì)磁鐵的溫度系數(shù)不敏感，對(duì)于沖擊和振動(dòng)不敏感，以及可以承受傳感器和磁鐵之間間隙較大的變化。它的引腳排列如圖2.5所示：
MC1501是由四個(gè)鎳鐵合金制成的磁阻搭成的橋路傳感器。給傳感器加上工作電壓后，置于磁場(chǎng)中的每一片磁阻的大小都會(huì)因?yàn)榉较蚪?theta;的變化而變化，其變化關(guān)系是cos2θ,其中θ指磁場(chǎng)方向和電流方向的夾角。它的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖2.6所示：
圖2.7為四個(gè)相同磁阻構(gòu)成的惠斯通電橋，當(dāng)無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)V+=V-，則輸出量AV=0。當(dāng)有磁場(chǎng)作用時(shí)，M與I方向的夾角發(fā)生變化，這時(shí)，磁阻阻值就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，此時(shí)，一對(duì)阻值增加，一對(duì)減小，通過(guò)磁阻的電流發(fā)生變化，從而在輸出端形成差分電壓△V。
式中：
Vs一傳感器供電電壓；
S—常數(shù)，取決于材質(zhì)，典型值為12mv/V。
磁阻傳感器的輸出與方向角的傳輸曲線如圖2.8所示_。由圖可見(jiàn)，在-45°-+45°的范圍內(nèi)，輸出電壓AV與方向角θ近似為線性。
由磁阻傳感器的輸入輸出關(guān)系可以知道，金屬管浮子流量計(jì)的橋路的供電電壓直接影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，因此對(duì)橋路供電電壓要求比較嚴(yán)格。在本設(shè)計(jì)中磁阻傳感器HMC1501采用5V電壓供電，為了讓供電電壓保持穩(wěn)定，采用二級(jí)穩(wěn)壓方式，第一級(jí)用LM399(6.9V)將12V供電電壓穩(wěn)定在6.9V，第二級(jí)采用LM336(5.0V)將電壓穩(wěn)定在5V,在5V的供電條件下，由式2.2可知，磁阻傳感器的輸出僅為幾十毫伏，并且，輸出的差分信號(hào)有正有負(fù)，因此，在將此信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換前必須放大和抬升。
設(shè)計(jì)中磁阻傳感器應(yīng)用電路如下：
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