کد مقاله | کد نشریه | سال انتشار | مقاله انگلیسی | نسخه تمام متن |
---|---|---|---|---|
5008228 | 1461838 | 2017 | 6 صفحه PDF | دانلود رایگان |
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
- 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.
Journal: Sensors and Actuators A: Physical - Volume 262, 1 August 2017, Pages 108-113