基于磁阻传感器的电子罗盘设计.pdf

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1、万方数据第29卷第5期2008年5月微计算机应用麓lCROC◇麓PU程致APPL!CAl睡0NSVol。29No．5May．2008基于磁阻传感器的电子罗盘设计b2刘大鹏1马晓川’朱昀．《1孛匿科学院声学掰究_

2、爹}j艺窳1000802孛匿疆学院研究生院嚣索摘要：社会生产、娥活的许多方面需要用到地磁定向，本文以磁阻传感器为基础，组合加速度计、温度传感器、A／D转换芯片(ADS8364)浚及DSP微控裁器(麓￡56醛3稻)等器佟掏建了一今嶷有额角羚撰鳇电子罗盘，试验表赣该系统其番良熏}粒掾趣能力。、关键词：磁阻传感器AD

3、S8364MC56F8366电予罗盘ADesignofElectronicBoxandNeedleBasedonMagnetoresistanceSensorsLIUDapeng，MAXiaochuan，ZHUYun(1InstituteofAcoustics，CAS，Beijing，100080，China2GUCAS，Beijing，100039，．China)Abstract：Itisnecessaryto鞋segeomagnetisminn'mnyal'e勰ofsocialproductionanddailyl

4、ife．BasedOilmagnetoresistancesensor．thispaperpresentsadesignofelectricboxandneedlethatinvolvesStaccelerometersensor．athermometersensor，theA／Dconverter(ADs8364)andDSPmicrocontroller(MC56F8366)，etc．Thisdesigncancompensateobliquity，anditisprovedtoworkwellindi-recti

5、ng．Keywords：magnetoresistance8en$or，ADS8364，MC56F8366，electronicboxandneedle簿j用地磁来指向的指南针秘磁罗盘出现距今已经很长时隧了，它们的缺点是精度不高，电透磁会金(NiFe磁膜)制成的磁阻传感器可以达到高得多的精度，本文正是基于磁阻传感器，并结合A／D转换芯片等设计了一个具有较高精度的电子罗盘。原理及磁阻传感器筒介系统使用的磁阻传感器是霍尼韦尔公司的HMCl052、HMCl051，它们和同系列的HMCl001具有相同的工作原理。这嚣款芯片最小

6、可以感应到0．1毫高斯的磁场强度，两且具有ImV／V／Gauss的灵敏度以及一6一+6高斯的量程。地球磁场强度大约0．6高斯，此时传感器的输出最大为0．6mV，这样的输出电压太小不适合直接进行A／D转换。系统中使用运算放大器对该电压信号放大100倍之后再进行转换。系统调试时发现，对经放大后的60mV输溅电匿进行A／D转换，其结果您经足以保证指彝豹正确性了。地球磁场磁力线具有水平方向和垂直方向的分量，HMCl052具有双轴输出，用于测量水平面上的磁分鬣；HMCl051具有单轴输出，用于测量垂直方向的磁场分量。翔匿1，在大

7、缝坐标系懿汞平嚣上，霰设磁l艺穰x轴(前离)的夹受力tlt，两X方向豹磁分鬟为Mx，Y方向(右向)的磁分量为My，则口=arctan(My／Mx)，这是电子罗盘定向的基本原理。实际应用中，电子罗盘并不总是能保持在水平颟上，如图2一样存在俯仰角(与x轴夹角)和横滚角(与Y轴夹角)。将罗盘坐标系(Z轴向下)3今轴的磁分量投影铡水乎面上可以得裂水平投影x静，珞其中x，Y，z为罗盘坐标系下豹磁感本文于2006—11—17收到，2007-4一18收到修改稿。万方数据微计算机应用2008年(右向)，图1孚掰分辑爨2立薅分耩应值：盖

8、0=Xcos自o+YsinqosinO—Zsinqocos0；％=Ycos0+Zsin0则相应的a=arctan(坛／x栉)，而俯仰角和横滚角的测量则由三轴加速度传感器KXM52—1050完成。由于加速度传感器的灵敏度隽660mV／g，因此其输爨不用进行放大。但是魏速度传感器工作时散热院较瞬显，因此系统中加入了温度传感器，温度传感器采用AD公司的AD592，TO一92的封装可以使AD592直接压于加速度传感器之上，这种通过热传导的梭测使得温度测量更加准确。+通过温度测量的结果对KMX52的输出进行温度李}偿，校菠加速度

9、计麴输出温漂，使褥镞角的测量更加准确。2系统结构模型电子罗盘的系统结构如巨3所示，其审箭头表示数据流方向：磁阻传感器的三路输出信号经过放大后输入到A／D转换芯片ADS8364巾进行转换，秘速度传感器的三路输出信号巍接输入獬ADS8364进行转换，而温度传感器的模拟输出则接入DSP微控制器MC56聪366片上的A／D转换模块遴行转换