一種基于巨磁阻效應(yīng)芯片的三軸磁場強(qiáng)度計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁傳感器領(lǐng)域，是一種基于巨磁阻效應(yīng)芯片的三軸磁場強(qiáng)度計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]磁場是一種物質(zhì)場，其產(chǎn)生的根本原因是電子的自旋。通過探測磁場而分析物體的性質(zhì)在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用。軍事上通過探測鐵磁材料的磁場梯度信息進(jìn)行目標(biāo)定位和探測；醫(yī)療上探測心臟和大腦發(fā)出的微弱磁場而分析其健康狀況;工程上也通過探測機(jī)械構(gòu)件的磁場空間特征而分析其工作狀態(tài)等等。因此，設(shè)計(jì)高精度、高靈敏度、反應(yīng)迅速的磁強(qiáng)計(jì)來探測磁場的大小是非常重要的。
[0003]磁場是一種空間的無源性場。具有旋度和散度為零的數(shù)學(xué)性質(zhì)，為了分析產(chǎn)生磁場的磁性目標(biāo)的形狀、尺寸、運(yùn)動規(guī)律等重要參數(shù)，需要探測在空間內(nèi)探測磁場相互垂直的三維值。就是磁場沿著相互正交的(X，y，z)三個(gè)方向的磁場值。目前能夠廣泛應(yīng)用的磁通門計(jì)和光栗磁力計(jì)測量的是單點(diǎn)的標(biāo)量磁場值，無法指定方向。應(yīng)用最廣泛的超導(dǎo)量子干涉儀測量磁場時(shí)，需要工作在低溫、無干擾的嚴(yán)格條件下。難以大范圍廣泛應(yīng)用。因此，開發(fā)一種適合民用的、價(jià)格低廉的三軸磁強(qiáng)計(jì)具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，反應(yīng)迅速，造價(jià)低廉，能夠較好的實(shí)現(xiàn)磁場中某點(diǎn)的三方向磁場值測量的基于巨磁阻效應(yīng)芯片的三軸磁場強(qiáng)度計(jì)。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是，一種基于巨磁阻效應(yīng)芯片的三軸磁場強(qiáng)度計(jì)，其特征是，它包括:電源端口電路、穩(wěn)壓模塊電路、升壓模塊電路、激勵產(chǎn)生電路、巨磁阻芯片模塊電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路，所述的電源端口電路與穩(wěn)壓模塊電路電連接，所述的穩(wěn)壓模塊電路分別與升壓模塊電路、巨磁阻芯片模塊電路電連接，所述的升壓模塊電路與激勵產(chǎn)生電路電連接，所述的激勵產(chǎn)生電路分別與巨磁阻芯片模塊電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路電連接，所述的巨磁阻芯片模塊電路與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路電連接。
[0006]所述電源端口電路的輸入端連接外部5V電壓，其輸出端正極與地之間串聯(lián)二極管D1和電容C4。
[0007]所述穩(wěn)壓模塊電路采用AMS1117CS-5.0芯片。
[0008]所述升壓模塊采用B0512S芯片。
[0009]所述勵產(chǎn)生電路的模塊采用BTN7971芯片，BTN7971芯片的8號引腳通過保護(hù)電容C7與巨磁阻芯片模塊電路的相互垂直雙磁敏感軸HMC1002芯片的16號引腳連接，BTN7971芯片的7號引腳與升壓模塊電路4的B0512S芯片4號引腳連接，BTN7971芯片的3號引腳與穩(wěn)壓模塊電路2的AMS1117CS-5.0芯片7號引腳連接，BTN7971芯片的2號引腳通過分壓電阻R6與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路3的STC51單片機(jī)的8號引腳連接，BTN7971芯片的1號引腳接地；BTN7971芯片的2號引腳接輸入信號。
[0010]所述巨磁阻芯片模塊電路包括具有相互垂直的雙磁敏感軸芯片HMC1002和單磁敏感軸芯片HMC1001，相互垂直雙磁敏感軸芯片HMC1002的2、5、9、12號引腳分別與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的STC51單片機(jī)21、22、23、24號引腳連接，相互垂直雙磁敏感軸芯片麗(:1002的2號引腳和5號引腳為磁敏感軸A的輸出正負(fù)極，相互垂直雙磁敏感軸芯片HMC1002的9號和12號引腳為磁敏感軸B的輸出正負(fù)極，相互垂直雙磁敏感軸芯片HMC1002的4號引腳和11號引腳為供電引腳;相互垂直雙磁敏感軸芯片HMC1002的7號引腳與單磁敏感軸芯片HMC1001的1號引腳連接，單磁敏感軸芯片HMC1001的5、8號引腳分別與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的STC51單片機(jī)26、25號引腳連接。
[0011]所述單片機(jī)最小系統(tǒng)電路采用STC51單片機(jī)，STC51單片機(jī)的18和19號引腳分別與晶振Y1的一端連接，并通過電容C1和電容C2接地，STC51單片機(jī)的9號引腳連接的電解電容C3與復(fù)位按鈕S1并聯(lián)，STC51單片機(jī)的9號引腳連接分壓電阻R1與地連接，STC51單片機(jī)的31號引腳和40號引腳接5V電源，20號引腳GND接地。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1.采用的是巨磁阻芯片，芯片的電阻會隨著外界磁場的變化而靈敏變化，設(shè)計(jì)的激勵信號保證了芯片處于高靈敏狀態(tài)。成本低廉、穩(wěn)定性好、響應(yīng)迅速；
2.能夠測量某點(diǎn)的相互垂直的三個(gè)方向的磁場值，對分析磁場空間特征有良好幫助；
3.使用了單片機(jī)，能夠?qū)⒋艌龃笮∮?jì)算并顯示在顯示器的顯示屏上。便于操作人員時(shí)刻觀測磁場的變化。
【附圖說明】
[0013]圖1是一種基于巨磁阻效應(yīng)芯片的三軸磁場強(qiáng)度計(jì)電路框圖；
圖2是一種基于巨磁阻效應(yīng)芯片的三軸磁場強(qiáng)度計(jì)電路原理圖；
圖3是圖2的電源端口電路1原理圖；
圖4是圖2的穩(wěn)壓模塊電路2原理圖；
圖5是圖2的單片機(jī)最小系統(tǒng)電路3原理圖；
圖6是圖2的升壓模塊電路4原理圖；
圖7是圖2的激勵產(chǎn)生電路5原理圖；
圖8是圖2的巨磁阻芯片模塊電路6原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0015]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種基于巨磁阻效應(yīng)芯片的三軸磁場強(qiáng)度計(jì)，包括:電源端口電路1、穩(wěn)壓模塊電路2、升壓模塊電路4、激勵產(chǎn)生電路5、巨磁阻芯片模塊電路6、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路3，所述的電源端口電路1與穩(wěn)壓模塊電路2電連接，所述的穩(wěn)壓模塊電路2分別與升壓模塊電路4、巨磁阻芯片模塊電路6電連接，所述的升壓模塊電路4與激勵產(chǎn)生電路5電連接，所述的激勵產(chǎn)生電路5分別與巨磁阻芯片模塊電路6、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路3電連接，所述的巨磁阻芯片模塊電路6與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路3電連接。
[0016]如圖1-圖3所示，電源端口電路1是一個(gè)三弓丨腳的供電接口，通過連接外部5V電壓，為整個(gè)電路提供所需電能。同時(shí)包括一個(gè)發(fā)光二極管D1和10uF的電容C4，二極管D1的作用是通電后變量，表明電源已連接。電容C4起到保護(hù)作用，當(dāng)通電瞬間和斷電瞬間時(shí)保證電壓不會過大燒壞電路芯片。電容C4的一端接到電源正極，另一端接地。輸出的電壓通到穩(wěn)壓模塊電路2的輸入端。
[0017]如圖1、圖2和圖4所示，穩(wěn)壓模塊電路2作用是將電源精確的穩(wěn)定在5v，保證給單片機(jī)最小系統(tǒng)電路3的單片機(jī)和巨磁阻芯片模塊電路6的巨磁阻芯片提供穩(wěn)定的電壓，消除供電電源波動可能造成的芯片稍微等問題。穩(wěn)壓模塊電路2的穩(wěn)壓模塊使用AMS1117CS-5.0芯片。芯片共8個(gè)引腳，I號引腳接地，4號引腳為輸入端，2號、3號、6號、7號引腳為5V輸出端。
[0018]如圖1、圖2和圖5所示，單片機(jī)最小系統(tǒng)電路3包括晶振部分、復(fù)位部分等。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路3采用STC51單片機(jī)，STC51單片機(jī)的18和19號引腳分別與晶振Yl的一端連接，并通過均為22pF的電容Cl和電容C2接地，STC51單片機(jī)的9號引腳連接的10uF電解電容C3與復(fù)位按鈕SI并聯(lián)，STC51單片機(jī)的9號引腳連接4.7K分壓電阻Rl與地連接起到保護(hù)作用，，STC51單片機(jī)的31號引腳和40號引腳接5V電源，20號引腳GND接地，STC51單片機(jī)的31號引腳和40號引腳接5V電源，20號引腳GND接地。
[0019]如圖1、圖2和圖6所示，本發(fā)明采用的巨磁阻磁場探測芯片需要激勵信號，激勵信號產(chǎn)生電路5的模塊選用BTN7971芯片，該芯片需要工作在12V的驅(qū)動電壓下。因此，要對穩(wěn)壓模塊電路2穩(wěn)定的5V電壓進(jìn)行處理，使其升壓到12