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解析阻传感器HMC1022为核心的电子罗盘设计

2020-01-04 454 上传者：管理员

摘要：电子罗盘的优势有：体型小，应用方便；组成部件少；制造成本低；功耗小；性能稳定，抗干扰能力强等优点；利用重力加速度和地磁场原理来测量空间三维姿态角的装置。因此这种电子罗盘在矿质探测、野外定位等方面有着广阔的发展前景。文章主要对一种以磁阻传感器HMC1022为核心的三轴电子罗盘设计进行了阐述。

关键词：
三维姿态角
地磁场原理
电子罗盘
磁阻传感器
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GPS是目前使用最广的一种导航手段，但是它的信号经常被地形和地面的物体所阻挡，使得精度大幅度降低，甚至无法应用。特别是在森林和高层城市地区，GPS信号的实用性仅仅只有60%。为解决此问题，本文介绍了一种基于磁阻传感器HMC1022的电子罗盘设计。它应用了地磁场和重力加速度电子罗盘结合GPS，能实现复杂地形环境下的精确定位导航。由此可见，设计一种以磁阻传感器HMC1022为核心的三轴电子罗盘具有很高的实用价值。

一、硬件系统的设计

电子罗盘系统的硬件主要包括CPU（AT89C51ED2单片机），磁阻传感器HMC1022/HMC1021（用于采样磁信号），MAX1316多通道A/D采样电路（将采集到的信号进行D/A转换），倾角传感器SCA100T外围高稳定电压采样及接口电路（对于不在水平方向的磁信号进行测量及投影），运算放大器CS3002，稳压器TPS7333。硬件系统总体设计如下：

二、磁阻传感器HMC1022电路设计

本设计所使用磁阻传感器是三轴的，由二轴HMC1022和单轴HMC1021组成，它们共同协作于测量空间3维方向的磁场，测量范围为3×10-9～±2×10-4T。图2所示的是HMC1022的各个引脚。在图中可以看出，有电桥A，B存在于HMC1022的内部。并且，这两个电桥的位置关系是互相垂直的，x轴和y轴的输出和上述的两个电桥是互相对应的，可以依据x,y的值计算出方向角[8]的大小。磁阻传感器HMC1022外围电路如下图所示：图2HMC1022外围电路图

三、总结

基于三轴磁阻传感器HMC1022的电子罗盘能感知三维方向，配合GPS进行盲区导航，有效补偿信号，避免地面障碍物干扰，确保导航方向的准确性，还可以通过加速度测量来进行三维方向上的定位。它还允许显示在手机屏幕上地图的方向，总被当做指南针来使用。由此可见，本文介绍的以磁阻传感器HMC1022为核心的三轴电子罗盘具有很高的实用价值和广阔的应用前景。图1系统总体设计架构图

参考文献：

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