TMS320C2812电子磁罗盘补偿技术研究(10)
时间:2017-01-18 18:16 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
图3.6 +2.5V电路 3.3.2 信号调理电路 （1） RC滤波电路 由于磁传感器和电源模块的输出不可避免的会带有噪声，因此必须在其输出端加上滤波电路。RC滤波电路可以根据被测信号，滤除噪声，获得有效信号。依据各输出信号的特点，本文设计的RC滤波电路选择电阻阻值为 ，电容容值为 ，其截止频率为10K左右。 图3.7RC滤波电路 （2）AD620放大电路 磁阻传感器的输出与电桥供电电压和磁场强度有关，本文磁阻传感器的电桥 偏置电压为 ，灵敏度典型值是 ，供电电压为5V，地球磁场强度最大是0.625gauss左右，因此，电桥偏置电压最大为: （3-1） 由磁场引起的电桥电压输出为： （3-2） 因此电桥总输出为： （3-3） 取最大冗余 ，即为磁阻传感器的总输出。该输出信号虽为电压信号，但是幅度较小，为了充分利用AD的量程，需要对输出信号加以放大调理。运算放大器一般都有毫伏级的失调电压和每度几微伏的温漂，因此不能直接用于放大微弱信号。考虑到放大器的开环增益 、共模抑制比CMRR、输入阻抗 、输出阻抗 、频带宽度BW和温度漂移等指标，以及磁阻传感器输出信号是差分形式，本文采用仪器放大器 AD620以实现信号的放大功能。 AD620是一款低成本、高精度仪表放大器，仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为1至10,000。其除了具有高精度、低失调电压和低失调漂移特性外，还具有低噪声、低输入偏置电流和低功耗特性。 AD620 的两个内部增益电阻为 , 因而增益方程式为： （3-4） 对于所需的增益, 则外部控制电阻值为： （3-5） 式中A为放大倍数，RG为可调电阻， 为AD620的内部增益电阻之和。 仪器放大器AD620放大倍数的正确设置关系到罗盘精度及整个系统能否正 常工作，根据前文分析，本文磁阻传感器最大输出电压为 ，仪器放大器 偏置参考电压为2.5V，由电源电路输出提供。为了保证放大调理后的信号在O～3V的AD转换量程内，放大倍数本文开始取A=31，则放大后传感器的输出为 ，加上放大器偏置参考电压2.5V，则经过调理放大后的信号范围为: 可见输出信号在A/D转换的允许电压范围之内，加上前面理论计算电桥输出总摆幅是考虑各个参数最大冗余的情况，故输出信号也不会超出A/D转换的允许电压范围，理论上证明了信号调理电路满足设计的要求。具体电路连接如下图3.8所示。 图3.8 AD620放大电路 3.3.3 磁传感器置位/复位电路 大多数低磁场传感器会受到大的磁场干扰(>4-20 高斯)的影响,可能导致输出信号的衰变。为了减少这种影响和最大化信号输出，可以在磁阻电桥上应用磁开关切换技术，消除过去磁历史的影响。 磁场传感器中置位/复位电流带（S/R 电流带）的目的就是把磁阻传感器恢复到测量磁场的高灵敏度状态，这可以通过将大电流脉动通过S/R 电流带实现S/R，进而实现低噪音和高灵敏度的磁场测量。 当磁阻传感器暴露于干扰磁场中，传感器元件会分成若干个方向随机的磁区域(图4A)，从而导致灵敏度衰减。峰值电流高于最低要求电流的脉冲电流(置位)通过置位/ 复位电流带将生成一个强磁场，此磁场可以重新将磁区域对准统一到一个方向上(图4B)，这样将确保高灵敏度和可重复的读数。反向脉冲(复位)可以以相反的方向旋转磁区域的方向(图4C)，并改变传感器输出的极性。如果不出现干扰磁场，这种磁区域的状态可以保持数年。 (责任编辑：qin) |