接近開(kāi)關(guān)是一種電子開(kāi)關(guān)量傳感器，主要功能是完成對位置的檢測，將被測物體的位置量轉換成開(kāi)關(guān)量電信號輸出，具有防水、防油污、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于定位、計數和控制等應用中。傳統的磁電式轉速傳感器，輸出信號的幅值受轉速和氣隙影響，當氣隙一定時(shí)，轉速越高，幅值越大;轉速一定時(shí)，氣隙越小，幅值越大，不易實(shí)現低速測量，且信號處理復雜。磁阻式接近開(kāi)關(guān)可用于齒輪轉速測量，輸出信號大小不受齒輪轉速的影響，且成本低、重量輕，替代傳統的磁電式轉速傳感器和霍爾式轉速傳感器。

 

    1磁阻式接近開(kāi)關(guān)工作原理

 

    磁阻式接近開(kāi)關(guān)核心部件為InSb磁敏電阻，基本原理是基于磁阻效應。磁敏電阻由引腳、磁阻元件MR1和MR2、永磁體、絕緣基片、金屬外殼組成，結構及等效電路如圖1所示。

 

    當齒輪轉速為零時(shí)，兩磁阻元件阻值大概相等，磁敏電阻中點(diǎn)輸出電壓為電源電壓值的1/2。永磁體提供的偏置磁場(chǎng)，提高磁敏電阻靈敏度，使磁阻元件工作特性移到電阻一磁場(chǎng)變化曲線(xiàn)的線(xiàn)性范圍之內，使磁敏電阻不僅對磁鐵敏感，而且對鐵磁性物體也非常敏感。當齒輪齒尖對準MR1時(shí)，齒根對準MR2，永磁體的磁場(chǎng)分布發(fā)生變化，通過(guò)MR1的磁感線(xiàn)增多，通過(guò)MR2的磁感線(xiàn)減少，即MR1的阻值增大而MR2的阻值減小。當齒輪齒尖對準MR2時(shí)，齒根對準MR1，此時(shí)MR2的阻值增大而MR1的阻值減小。因此齒輪的連續轉動(dòng)，將引起磁阻元件MR1和MR2的阻值發(fā)生周期性變化，磁阻元件中點(diǎn)就會(huì )輸出以電源電壓的1/2為基準電壓做微小變化的周期性電壓。若設輸出信號頻率、轉速和齒輪數分別為f，n(r/min)和Z，則f=nZ/60。由此，當齒輪齒數一定時(shí)，輸出信號的頻率只與齒輪轉速有關(guān)。經(jīng)過(guò)后級的信號處理電路進(jìn)行電壓放大，然后輸入到電壓比較級電路，就可得到與齒輪轉速對應的周期性變化的方波信號，根據輸出波形的頻率可計算出齒輪轉速。

 

    2信號處理電路

 

    磁阻式接近開(kāi)關(guān)電路由信號采集、信號放大、比較級和驅動(dòng)級四部分構成，如圖2所示。磁敏電阻采用三端式可以克服環(huán)境溫度變化引起的溫漂問(wèn)題，穩定低頻輸出電壓。電壓跟隨器可以提高輸入電阻，減小輸出電阻，達到阻抗匹配的目的，減少對磁敏電阻的影響。放大電路采用直接耦合反相濾波放大，既可以放大直流信號和交流信號，又能濾除高頻噪聲。反相輸入比較器保證接近開(kāi)關(guān)動(dòng)態(tài)響應速度快，差程小，靈敏度高。驅動(dòng)電路采用達林頓連接方式提高接近開(kāi)關(guān)的帶負載能力。