车用磁阻传感器式电子罗盘系统的开发
点击数：7776 次 录入时间：03-04 12:04:03 整理：http://www.55dianzi.com 电工基础
各向异性磁阻(AMR)传感器由惠斯顿电桥进行工作，并且传感器输出电压很小，需要放大才能进行A/D转换。下面以HMC1052为例进行分析。HMC1052的灵敏度为±1.0mV/V/高斯,电桥偏置电压值为±1mV/V。在桥路电压3V和625毫高斯最大的磁场强度下，桥路偏置电压为: Vo f f =(3.0V)×(±1.0mV/V)=±3.0mV 最大的磁场摆幅为: V磁场=(3.0V)×(±1.0mV/V/Guass)×(0.625Guass)=±1.875mV 因此电桥输出的总摆幅为： Vout =Vo f f +V磁场=(±3.0mV)+(±1.875mV)=±4.875mV 经过上面的分析，使用双运算放大器来设计基本电路，将需要的电压信号放大以进行A/D转换。图5给出了一个HMC1052放大电路的典型方案。由于Vout=±4.875mV，ADC采样在0～3V或者1.5±1.5V范围内，这样就允许运算放大器调整其增益，以将±4.875mV的信号放大至±2.5V的ADC范围内。因此，运算放大器的增益为： 增益=(±1.5V )/(±4.875mV)=307 这里将增益化整取值为300。 b 置位/复位电路的设计 当受到强磁场干扰时，传感器磁化极性会受到破坏，传感器特性也会改变。针对这一破坏性的磁场，需对传感器敏感元件施加一个瞬态的强恢复磁场来恢复或保持传感器特性。在HMC1055系列芯片上有一小电流带，对电流带施加置位或者复位脉冲就能够对传感器置位或者复位 。 置位脉冲和复位脉冲对传感器所起的作用基本是一样，惟一的区别是传感器输出的正负号改变。进行置位或复位，需对复位置位带施加3～4A、20～50ns的脉冲电流，置位或复位脉冲宽度为2μs。 在HMC1055芯片上，置位/复位片的引脚名称是S/R+和S/R-，没有极性的区别，单个置位/复位带标准阻值为2.0Ω，所以对于三轴系统，三个金属片串联阻值为6.0Ω,则产生一个3～4A的最小脉冲驱动一个6Ω的负载所需的供电电压为18V～24V。由于系统芯片都是使用5V电源，所以需要将5V电压升压到20V左右，可以使用MAX662来完成。典型的电路如图6所示。 得到需要的电压后，设计图腾柱式置位复位电路，如图7所示。图中SET和RESET可以各连接MCU的一个引脚，当SET为高传感器时置位；RESET为高电传感器时复位。 脉冲宽度会对整个电源的消耗造成直接影响，但是由于汽车内干扰比较多，所以建议至少为2次/秒。这样既可以保证系统的精度，也降低了功耗。 系统的干扰校正 由于汽车内环境的特殊性，造成了车载罗盘周围的干扰比较多，所以设计车载罗盘时需要考虑干扰校正问题。 干扰源可分为硬铁影响(Hard Iron Effects)和软铁影响(Soft Iron Effects)。硬铁影响源于永久磁铁和磁化的钢铁对磁场引起的变化，如车内发动机、直流电等，这种影响恒定地附加一个磁场分量。软铁影响产生于地磁场，受软铁材料的影响，如当汽车驶过一个强磁场区时，这种影响往往是瞬时的，而且比较微弱。所以在设计车载罗盘时主要需考虑硬铁影响对系统的影响[1]。上一页 [1] [2] [3] 下一页
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