磁阻傳感器在機器人玩具中的應用

1.2 磁阻傳感器工作原理

HMC的輸出電壓為磁場(chǎng)強度為0時(shí)傳感器的輸出。所以當U0為0時(shí)， Uout正比于磁場(chǎng)強度B。如圖4，假設機器人處于水平面上，X為機器人行進(jìn)方向，Y為水平面上垂直X的方向向右(即X順時(shí)針轉90)，地里北極方向和地磁北極方向如圖所示。H為地磁場(chǎng)，Hx、Hy分別是H在X、Y方向的水平分量， β為機器人行進(jìn)方向和地磁北極方向的夾角， γ為地磁北極和地理北極方向的夾角，K就是機器人行進(jìn)方向與地理北極方向之間的夾角，也就是我們最終要求的角度。(此處的β、γ、 K都是由前者出發(fā)順時(shí)針到達后者的角度)由圖可明顯看出，K= β-γ。而在地球上不同方位的γ可查表得出，所以關(guān)鍵就是求得 。由磁阻傳感器可以得出Hx、Hy，(此處忽略了機器人在Z軸方向的傾斜，所以二維傳感器就夠用了)，。

圖4

1.3 磁阻傳感器信號采集模塊電路設計

從HMC1022輸出的電壓信號非常微弱，我的測試是0到3mv(具體每個(gè)芯片的輸出不是完全一致),需要經(jīng)過(guò)放大器的放大，放大器選用的是AN622,放大倍數選定為600倍，這種放大器可以加上一個(gè)2.5v的偏置電壓，所以輸出到A/D的電壓為2.5v+(0～3mv)*600,兩路采集到的電壓信號經(jīng)過(guò)放大后連接到ADC0832。ADC0832是個(gè)兩通道8位精度的逐次逼近式模數轉換芯片，通過(guò)一個(gè)串行的I/O口DI輸入一個(gè)MUX ADDRESS序列，來(lái)配置A/D成差分方式并選擇哪一路通道的信號。2051通過(guò)一路I/O來(lái)串行讀入轉換后的數值。

用max662a作為RST/SET部分的恒壓源，電路的工作原理及流程如下：

1. 由2051的14端(P1.7)輸出高電平，SR電路set功能選通

2. 通過(guò)2051 P1各相應端子控制ADC0832，完成一次A/D轉換，記下此次讀入的電壓值Vset 。

3. 2051的P1.7輸出低電平，SR電路reset功能選通

4. 通過(guò)2051 P1各相應端子控制AD0832，完成一次A/D轉換，記下此次讀入的電壓值Vrst

5. 求出1022的輸出偏置電壓V0=(Vset+Vrst)/2。

6. 通過(guò)2051控制AD0832完成A/D轉換，將每一次讀入的值Vrst減去V0就得到計算需要用的電壓Vread=Vrst-V0;(包括兩個(gè)軸方向的電壓Vready、Vreadx)

7. 求得

8. K=β-γ, goto 6

經(jīng)過(guò)2051處理后得出的數值，在時(shí)鐘的配合下用一個(gè)I/O口模擬PWM輸出，傳給C52單片機。

2 結束語(yǔ)

整個(gè)電路設計作為機器人玩具的可加載模塊，在實(shí)際使用中的效果很好，對方向的分辯率完全滿(mǎn)足在5度以?xún)?，從性?xún)r(jià)比來(lái)看，這種電路設計是比較成功的設計。