کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی ترجمه فارسی نسخه تمام متن
5008228 1369193 2017 6 صفحه PDF 16 صفحه WORD دانلود کنید
عنوان انگلیسی مقاله
An angle sensor based on magnetoelectric effect
ترجمه فارسی عنوان
یک سنسور زاویه ای بر مبنای اثر مگنتوالکتریک (ME)
کلمات کلیدی
سنسور زاویه ای، اثر مگنتوالکتریک، میدان مغناطیسی، رزونانس (تشدید)
فهرست مطالب مقاله
چکیده

کلمات کلیدی 

1. مقدمه

2. آنالیز و طراحی سنسور

1.2 طرح و مدل سنسور

شکل1. یک تصویر شماتیک از سنسور زاویه ای ذکر شده

2.2 اصول کاری سنسور

3. طراحی آزمایش (طرح آزمایشگاهی)

شکل2. ساختار سنسینگ هِد که متشکل از MPLC، سیم پیچ مدولاسیون و تعدادی قطعه کمکی می باشد.

شکل3. سیستم آزمایشگاهی (تجربی)

4. نتایج و بحث

شکل4. سیگنال خروجی از سنسور یاد شده که در آن فاصله بین MPLC و MPMR برابر با نیم میلی متر است: (a) زمانی که  در مقابل سطح مشترک دو قطب مغناطیسی قرار می گیرد (ان دو را برعکس (آپوزیت) می کند)، سیگنال خروجی به مقدار بیشینه خود می-رسد و (b) زمانی که MPLC در مقابل قطب N یا S قرار بگیرد (ان دو را برعکس کند)، سیگنال خروجی به مقدار مینیمم می رسد.

شکل5. رابطه بین Vamp و زاویه چرخش

شکل6. Vamp تحت سرعت های دورانی مختلف: (a) 10rpm، (b) 20rpm و (c) 40rpm

شکل7. رابطه بین فرکانس Vamp و سرعت دورانی 

شکل8. قدرت تشخیص (رزولوشن) سنسور

شکل9. Vamp تحت d های مختلف (d= فاصله بین MPLC و MPMR) با سرعت دورانیِ 10rpm

شکل10. رابطه بین مقدار بیشینه ی Vamp و فاصله بین MPLC و MPMR

5. نتیجه گیری
ترجمه چکیده
بر مبنای اثر مگنتوالکتریک، یک سانسور زاویه ای متشکل از کامپوزیت چند لایه ایِ (ورقه ورقه ایِ) مگنتواستریکتیو و پیزوالکتریک (MPLC)، یک حلقه ی مغناطیسی (آهنربایِ) چند قطبی (MPMR)، یک سیم-پیچ مدولاسیون و یک شَفت (محور استوانه ای) می باشد. لازم به ذکر است که MPLC و سیم پیچ مدولاسیون (که به دور MPLC پیچیده شده است)، اجزای ثابت/ غیرمتحرک سنسور زاویه ای می باشند. محور استوانه ای و MPMR، بخش های متحرک سنسور زاویه ای می باشند. سیم پیچ مدولاسیون یک میدان مغناطیسی AC را به MPLC که در حالت رزونانس (تشدید) کار می کند، اعمال می کند. از این رو، MPLC می تواند به صورت دینامیکی و استاتیکی (ثابت) میدان مغناطیسی DC تولید شده توسط MPMR را تشخیص دهد (بیابد). آنالیز نظری و نتایج آزمایشگاهی نشان دادند که سیگنال خروجی از سنسور زاویه ای تحت تأثیر میدان مغناطیسی DC قرار می گیرد. از این رو، بزرگیِ (یا دامنه) سیگنال خروجی برای اندازه گیری زاویه چرخش مورد استفاده قرار می گیرد و تغییر فرکانس دامنه رابطه خطی با سرعت چرخش دارد (فرکانس متغیر دامنه رابطه خطی با سرعت دورانی دارد). دقت تشخیص 0.1 درجه، با سرعت چرخشیِ 10rpm و فاصله نیم میلی متریِ بین MPLC و MPMR را می توان از این سنسور به دست آورد. بنابراین، تغییر کوچک در زاویه دوران (یعنی 0.1 درجه) را به کمک این سنسور، می توان تشخیص داد. علاوه بر این، برای افزایش عملکرد سنسور زاویه ای، هر چه فاصله بین MPLC و MPMR کم تر باشد، بهتر است. این مشخصات و ویژگی ها نشان می دهد که از اثر مگنتوالکتریک می توان با موفقیت در آزمایش پارامترهای چرخشی (دورانی) استفاده کرد و به کمک این اثر، سنسور زاویه ای را به عنوان یک وسیله انتخابی امیدبخش برای ابزار چرخشی، از جمله ربات ها، موتورها، سکوی گردان (صفحه نمایشی دورانی) و غیره تبدیل کرد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه شیمی الکتروشیمی
چکیده انگلیسی


- The magnetoelectric effect has been successfully used in angle detection.
- Rotational parameters can be dynamical and static measured by the proposed sensor.
- A small step-change rotational angle of 0.1° can be clearly distinguished.

Based on magnetoelectric effect, an angle sensor consisting of a magnetostrictive/piezoelectric laminate composite (MPLC), a multi-polar magnetic ring (MPMR), a modulation coil, and a shaft is presented. The MPLC and the modulation coil winded around it are the immobile parts of the angle sensor. The shaft and the MPMR fixed on it are the moving parts of the angle sensor. The modulation coil pro-applies an AC magnetic field to the MPLC which works at its resonance state. So the MPLC can dynamical and static detects the DC magnetic field produced by the MPMR. The theoretical analysis and experimental results demonstrated that the output signal of the angle sensor is influenced by the DC magnetic field. Thus, the amplitude of the output signal is used to measure the rotational angle, and the varying frequency of the amplitude has a linear relationship with the rotational speed. A resolution of 0.1° at a rotational speed of 10 rpm and the distance between the MPLC and the MPMR of 0.5 mm is achieved from this sensor, so a small step-change rotational angle of 0.1° can be clearly distinguished. In addition, for enhancing the performance of the angle sensor, the distance is much smaller much better. These characteristics show that the magnetoelectric effect can be successfully used in rotational parameters testing and make the angle sensor as a promising candidate device for rotational applications, such as robots, motors, revolving stage, etc.

ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Sensors and Actuators A: Physical - Volume 262, 1 August 2017, Pages 108-113
نویسندگان
, , , ,