角度传感器应用电路设计档

磁阻式传感器KMZ41的特点：

内部包含有两个有磁阻构成的、位置成正交的、独立的电桥（Wheatstone Bridge）。其内部结构如下图所示：

将KMZ41置于有X轴、Y轴构成的平面上，当旋转磁场强度变化时，KMZ41就会产生两路正弦输出的信号，两信号的相位差就代表芯片轴向与磁场方向的夹角a，输出信号波形如下图所示：

图1 图2

图1为KMZ41产生的两路正弦输出信号；图2为芯片轴向与磁场方向的夹角。UZZ9001的内部结构与工作原理：

UZZ9001的芯片内部包括A/D转换器1和A/D转换器2、滤波器、算法逻辑、SPI接口、时钟振荡器、；逻辑控制及复位等。UZZ9001Y与KMZ41连接，能够将磁阻式传感器KMZ41输出的两个有相位差的正弦信号转换成数字信号输出，与微控制器配套构成一个角度测量系统。

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角度传感器部分设计：

方案一

由UZZ9000和KMZ41构成的角度检测电路：

UZZ9000为线性电压输出式角度传感器调理器电路，输出电压与被测角度信号成正比；测量角度的范围是0~180°，且在0~100°范围内；测量误差小于±0.45°分辨力达0.1°；测量范围和输出零点均可调节；电源电压范围为+4.5~+5.5V；电源电流为10mA；工作温度范围是-40~+150℃。

由UZZ9000和KMZ41构成的电压输出式角度检测电路如图所示。改变R2和R3的比值，可以调节传感器1的偏移量；改变R4和R5的阻值，可以调节传感器2的偏移量；改变R6和R7的比值，可以调节零点偏移；改变R8和R9的比值；可以调节测量角度范围。电阻R2~R9可以采用电位器代替。电路输出电压送至数字电压表或者微控制器系统，即可显示出被测角度值。该电路可广泛用于发动机凸轮/曲轴速度及位置检测、节流阀控制、转向操作控制、汽车中的ABS系统等领域。

方案二

由UZZ9001和KMZ41构成的角度检测电路

与UZZ9000线性电压输出方式不同，UZZ9001采用SPI串行接口的数字输出方式，输出数字信号与被测角度信号成正比；其精度与UZZ9001相同。

由UZZ9001和KMZ41构成的数字输出的角度检测电路如图1所示。SPI接口与微控制器连接，电位器OFFS1和OFFS2用来调节传感器1和传感器2的偏移量。SPI串行总线的时序波形如图2所示，其中的时间参数如表1所列。调整模式的设置与时序波形与UZZ9000相同。

图1 UZZ9001和KMZ41构成的数字输出的角度检测电路

图2 SPI串行总线的时序波形

编

1 2 3 4 5 8 9 10 11

号

1 15 15 100 100 20 25 40 5

数

值

ns ns ns ns ns ns ns ns ns

单

位

综上可知，UZZ9001采用SPI构成的数字输出式角度传感器信号调理器电路比较简单；而UZZ9000构成的电压输出式电路，需要外加很多的电路才得以实现，相对来说比较复杂；因此选择方案二。