霍爾效應(yīng)傳感

　　人們測(cè)量一個(gè)有磁力的懸浮物體的位置的方法一般有兩種。第一種是從物體的一邊射一束光線，然后在另一邊測(cè)有多少光投射入陰影里面，有時(shí)候還有調(diào)制解調(diào)器去降低信號(hào)里面的噪音。再者，霍爾效應(yīng)傳感器有時(shí)候用去檢測(cè)附近的永磁體的位置。

　　然而，由于我們用電磁體去升起物體，我們不但自覺(jué)的介紹我們信號(hào)中的電磁噪音，同時(shí)還介紹其大磁場(chǎng)的非線性。在任何指定的位置，基于物體當(dāng)時(shí)的動(dòng)態(tài)和電磁體當(dāng)時(shí)的牽引力，傳感器能夠感應(yīng)到永磁體疊加電磁強(qiáng)度的位置的全部磁場(chǎng)。

　　一半的方案已經(jīng)在上面展示出來(lái)，我決定在電磁體的上下兩端放置霍爾效應(yīng)傳感器，環(huán)氧基樹(shù)脂以一個(gè)對(duì)稱方式放置，利用他們的差分反饋信號(hào)去感測(cè)位置。然而，任何存在于永磁體的信號(hào)，無(wú)論是穩(wěn)定的還是高頻的PWM轉(zhuǎn)換噪音，都會(huì)產(chǎn)生一定程度的抵償。在信號(hào)里面只剩下位置測(cè)量。電磁體通過(guò)的唯一信號(hào)根源于其非對(duì)稱性和傳感器的不匹配。

　　傳感器的增益必須適當(dāng)?shù)販y(cè)量。我用線性霍爾效應(yīng)傳感器AD22151，一個(gè)很不錯(cuò)的8腳SO封裝芯片，它用三個(gè)電阻去實(shí)現(xiàn)偏壓和電壓輸出測(cè)量；如下所示，我設(shè)置這些參數(shù)去提供一個(gè)大概一致的增益，使他們的幅度處于中間的位置。遺憾的是因?yàn)槲覀兂チ似匠ＤＪ降男畔ⅲ晕覀儾荒芟衿匠Ｄ菢荧@得輸出；然而，我們也不能在這實(shí)現(xiàn)這樣的功能，因?yàn)槊總€(gè)傳感器在取消之前，感應(yīng)到相應(yīng)的電磁體信號(hào)，這個(gè)正如我們?cè)O(shè)計(jì)的那樣能覆蓋所有傳感器的范圍。因此，最后我們得到的是一個(gè)只有1V變化的真實(shí)信號(hào)，我們也會(huì)在下一個(gè)步驟獲得相同的信號(hào)。

　　反饋補(bǔ)償系統(tǒng)：

　　反饋系統(tǒng)如上所示，首先，對(duì)反饋通路來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)霍爾傳感器是被放在一個(gè)不同的OP放大器里面，有著相同的輸入阻抗，最后得到1到2的誤差。在一個(gè)控制系統(tǒng)里面，經(jīng)常出現(xiàn)這種情況，一個(gè)必要控制者的分析只會(huì)被校正到你當(dāng)前模式的指向，通常需要微調(diào)電位計(jì)和電容調(diào)整去最優(yōu)化反饋系統(tǒng)，這是毫無(wú)疑義的。

　　在經(jīng)過(guò)差分放大之后，我們把輸出經(jīng)過(guò)無(wú)源濾波器，也就是俗稱的超前補(bǔ)償器。像這樣的系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，在全部的精度和反饋增益比例方面的結(jié)果會(huì)令我們震驚，這個(gè)系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定么？所以我么需要增加非比例反饋去使它穩(wěn)定。在有限范圍內(nèi)，超前補(bǔ)償器能夠達(dá)到這種效果。這就會(huì)使它成為PD控制，這樣就會(huì)很相似。在反饋通路里面，它抗擊懸浮的快速移動(dòng)，這樣有助于振幅經(jīng)常失去控制的抑制系統(tǒng)保持穩(wěn)定。超前補(bǔ)償器添加一個(gè)大概0.1偏差的DC，這樣的話就可以緩沖另一個(gè)階段給這個(gè)階段帶來(lái)的增益，在這種情況下12倍的增益，可以獲得接近于DC單元的增益。