KMI10系列旋轉(zhuǎn)速率傳感器又稱齒輪傳感器。它是Philips公司研制開發(fā)的以Ni-Fe合金薄膜磁阻元件為核心的敏感元件，這種新穎的旋轉(zhuǎn)速度傳感器基于薄膜磁阻元件的磁阻效應(yīng)原理而制成的。采用
二線制模式，能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸。

KMI10薄膜磁阻元件具有優(yōu)良的溫度和頻率特性，能實(shí)現(xiàn)“靜止”狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)?？捎糜趯⑿D(zhuǎn)速度、位置和方向等物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，因而可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、汽車電子了、國(guó)防、儀器儀表等行業(yè)。

1 結(jié)構(gòu)原理

旋轉(zhuǎn)速度傳感器KMI10系列由NI-Fe合金薄膜磁阻元件、偏置磁鋼、信號(hào)處理集成電路部分構(gòu)成。圖1所示是KMI10的組成原理圖；KMI10系列旋轉(zhuǎn)速度傳感器的工作原理圖如圖2所示，KMI10的目標(biāo)檢測(cè)為鐵質(zhì)齒輪或考標(biāo)記；當(dāng)磁阻元件與齒輪對(duì)齊時(shí)，齒輪每轉(zhuǎn)過(guò)一齒，磁阻元件表面磁場(chǎng)發(fā)生變化而輸出一個(gè)準(zhǔn)正弦波的電信號(hào)、經(jīng)信號(hào)處理集成電路放大、濾波和比較后輸出電流方波信號(hào)，圖3為信號(hào)處理電路框圖及輸出電流信號(hào)的波形圖。

KMI10系列旋轉(zhuǎn)速度傳感器的偏置磁鋼比較特殊（見圖1），它要求偏置磁鋼能產(chǎn)生三個(gè)方向的磁場(chǎng)；一個(gè)是抗干擾鋪偏磁場(chǎng)Hx，另一個(gè)是磁阻元件偏置磁場(chǎng)Hz，同時(shí)，要求Hy為0，以保證了KMI10旋轉(zhuǎn)速度傳感器對(duì)鐵質(zhì)齒輪進(jìn)行可靠地檢測(cè)。

從圖2可知，由于齒輪旋轉(zhuǎn)改變了薄膜磁阻元件表現(xiàn)的磁場(chǎng)Hy，從而輸出電信號(hào)；每轉(zhuǎn)過(guò)一齒輸出一個(gè)準(zhǔn)正弦波信號(hào)，并在旋轉(zhuǎn)齒輪不同位置輸出不同的電信號(hào)值；由于該傳感器中的薄膜磁阻元件不同的電信號(hào)值；由于該傳感器中的薄膜磁阻元件具有優(yōu)良的溫度特性和工作頻率特性、故可實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)齒輪“靜止”狀態(tài)下的檢測(cè)。

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KMI10 系列旋轉(zhuǎn)速度傳感器為二線制電流信號(hào)模式，其輸出端電流信號(hào)由兩部分組成；其一是保證信號(hào)處理IC正常可靠工作的基本電流（7mA）；其二是磁阻元件輸出信號(hào)。輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理IC處理后輸出開關(guān)電流信號(hào)，其頻率與旋轉(zhuǎn)齒輪齒數(shù)成正比，該開關(guān)電流信號(hào)也7mA，并迭加到基本電流上。因此二線制輸出端子電流在7mA～14mA之間。參見圖3。

從KMI10旋轉(zhuǎn)速率傳感器的結(jié)構(gòu)圖（圖1）可知，薄膜磁阻元件和信號(hào)處理集成電路IC采用相互獨(dú)立的封裝，這是為了保證薄膜磁阻元件在高溫工作時(shí)，信號(hào)處IC能夠正常工作，因?yàn)樾盘?hào)處理集成電路IC的工作溫度相對(duì)較低；同樣，信號(hào)處理電路的熱耗散不會(huì)影響薄膜磁阻元件，從而進(jìn)一步提高KMI10系列旋轉(zhuǎn)速度傳感器的工作溫度性能。

2 特點(diǎn)及參數(shù)

KMI10旋轉(zhuǎn)速度傳感器具有如下特點(diǎn)：

●采用二線制數(shù)字電流信號(hào)傳輸方式；

●能對(duì)“靜止”旋轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量；

●工作溫度范圍寬達(dá)-40℃～+150℃，短時(shí)操作時(shí)，其工作溫度可高達(dá)190℃；

●體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗震性能優(yōu)良；

●抗電磁干擾能力強(qiáng)。

表1為KMI10系列傳感器的技術(shù)參數(shù)。

表1 KMI10系列傳感器的技術(shù)參數(shù)

KMI10/1KMI10/2KMI10/3KIMI10/4

工作電流7.5V～20V 7.5V～16V

輸出信號(hào)：IOH14mA14mA14mA14mA

IOL7mA7mA7mA7mA

工作頻率0～25kHz

齒模數(shù)1～5

檢測(cè)距離m=229mm2.5mm2.5mm2.5mm

工作溫度-40℃～+150℃

封裝90T453A

3 應(yīng)用

KMI10系列旋轉(zhuǎn)速率傳感器具有優(yōu)良的工作溫度性能和頻率特性，可用于旋轉(zhuǎn)齒輪的旋轉(zhuǎn)速率、位置和方向等物理量的檢測(cè)，因而可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、國(guó)防、汽車電子、儀器儀表等行業(yè)。