一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计的制作方法
一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁传感器领域，是一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计。
【背景技术】
[0002]磁场是一种物质场，其产生的根本原因是电子的自旋。通过探测磁场而分析物体的性质在很多领域都有应用。军事上通过探测铁磁材料的磁场梯度信息进行目标定位和探测；医疗上探测心脏和大脑发出的微弱磁场而分析其健康状况;工程上也通过探测机械构件的磁场空间特征而分析其工作状态等等。因此，设计高精度、高灵敏度、反应迅速的磁强计来探测磁场的大小是非常重要的。
[0003]磁场是一种空间的无源性场。具有旋度和散度为零的数学性质，为了分析产生磁场的磁性目标的形状、尺寸、运动规律等重要参数，需要探测在空间内探测磁场相互垂直的三维值。就是磁场沿着相互正交的(X，y，z)三个方向的磁场值。目前能够广泛应用的磁通门计和光栗磁力计测量的是单点的标量磁场值，无法指定方向。应用最广泛的超导量子干涉仪测量磁场时，需要工作在低温、无干扰的严格条件下。难以大范围广泛应用。因此，开发一种适合民用的、价格低廉的三轴磁强计具有重要的应用价值和广泛的应用空间。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种结构简单，稳定性好，反应迅速，造价低廉，能够较好的实现磁场中某点的三方向磁场值测量的基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计。
[0005]实现本发明目的采用的技术方案是，一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，它包括:电源端口电路、稳压模块电路、升压模块电路、激励产生电路、巨磁阻芯片模块电路、单片机最小系统电路，所述的电源端口电路与稳压模块电路电连接，所述的稳压模块电路分别与升压模块电路、巨磁阻芯片模块电路电连接，所述的升压模块电路与激励产生电路电连接，所述的激励产生电路分别与巨磁阻芯片模块电路、单片机最小系统电路电连接，所述的巨磁阻芯片模块电路与单片机最小系统电路电连接。
[0006]所述电源端口电路的输入端连接外部5V电压，其输出端正极与地之间串联二极管D1和电容C4。
[0007]所述稳压模块电路采用AMS1117CS-5.0芯片。
[0008]所述升压模块采用B0512S芯片。
[0009]所述励产生电路的模块采用BTN7971芯片，BTN7971芯片的8号引脚通过保护电容C7与巨磁阻芯片模块电路的相互垂直双磁敏感轴HMC1002芯片的16号引脚连接，BTN7971芯片的7号引脚与升压模块电路4的B0512S芯片4号引脚连接，BTN7971芯片的3号引脚与稳压模块电路2的AMS1117CS-5.0芯片7号引脚连接，BTN7971芯片的2号引脚通过分压电阻R6与单片机最小系统电路3的STC51单片机的8号引脚连接，BTN7971芯片的1号引脚接地；BTN7971芯片的2号引脚接输入信号。
[0010]所述巨磁阻芯片模块电路包括具有相互垂直的双磁敏感轴芯片HMC1002和单磁敏感轴芯片HMC1001，相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的2、5、9、12号引脚分别与单片机最小系统电路的STC51单片机21、22、23、24号引脚连接，相互垂直双磁敏感轴芯片麗(:1002的2号引脚和5号引脚为磁敏感轴A的输出正负极，相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的9号和12号引脚为磁敏感轴B的输出正负极，相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的4号引脚和11号引脚为供电引脚;相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的7号引脚与单磁敏感轴芯片HMC1001的1号引脚连接，单磁敏感轴芯片HMC1001的5、8号引脚分别与单片机最小系统电路的STC51单片机26、25号引脚连接。
[0011]所述单片机最小系统电路采用STC51单片机，STC51单片机的18和19号引脚分别与晶振Y1的一端连接，并通过电容C1和电容C2接地，STC51单片机的9号引脚连接的电解电容C3与复位按钮S1并联，STC51单片机的9号引脚连接分压电阻R1与地连接，STC51单片机的31号引脚和40号引脚接5V电源，20号引脚GND接地。
[0012]本发明的优点在于:
1.采用的是巨磁阻芯片，芯片的电阻会随着外界磁场的变化而灵敏变化，设计的激励信号保证了芯片处于高灵敏状态。成本低廉、稳定性好、响应迅速；
2.能够测量某点的相互垂直的三个方向的磁场值，对分析磁场空间特征有良好帮助；
3.使用了单片机，能够将磁场大小计算并显示在显示器的显示屏上。便于操作人员时刻观测磁场的变化。
【附图说明】
[0013]图1是一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计电路框图；
图2是一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计电路原理图；
图3是图2的电源端口电路1原理图；
图4是图2的稳压模块电路2原理图；
图5是图2的单片机最小系统电路3原理图；
图6是图2的升压模块电路4原理图；
图7是图2的激励产生电路5原理图；
图8是图2的巨磁阻芯片模块电路6原理图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0015]如图1和图2所示，本发明的一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，包括:电源端口电路1、稳压模块电路2、升压模块电路4、激励产生电路5、巨磁阻芯片模块电路6、单片机最小系统电路3，所述的电源端口电路1与稳压模块电路2电连接，所述的稳压模块电路2分别与升压模块电路4、巨磁阻芯片模块电路6电连接，所述的升压模块电路4与激励产生电路5电连接，所述的激励产生电路5分别与巨磁阻芯片模块电路6、单片机最小系统电路3电连接，所述的巨磁阻芯片模块电路6与单片机最小系统电路3电连接。
[0016]如图1-图3所示，电源端口电路1是一个三弓丨脚的供电接口，通过连接外部5V电压，为整个电路提供所需电能。同时包括一个发光二极管D1和10uF的电容C4，二极管D1的作用是通电后变量，表明电源已连接。电容C4起到保护作用，当通电瞬间和断电瞬间时保证电压不会过大烧坏电路芯片。电容C4的一端接到电源正极，另一端接地。输出的电压通到稳压模块电路2的输入端。
[0017]如图1、图2和图4所示，稳压模块电路2作用是将电源精确的稳定在5v，保证给单片机最小系统电路3的单片机和巨磁阻芯片模块电路6的巨磁阻芯片提供稳定的电压，消除供电电源波动可能造成的芯片稍微等问题。稳压模块电路2的稳压模块使用AMS1117CS-5.0芯片。芯片共8个引脚，I号引脚接地，4号引脚为输入端，2号、3号、6号、7号引脚为5V输出端。
[0018]如图1、图2和图5所示，单片机最小系统电路3包括晶振部分、复位部分等。单片机最小系统电路3采用STC51单片机，STC51单片机的18和19号引脚分别与晶振Yl的一端连接，并通过均为22pF的电容Cl和电容C2接地，STC51单片机的9号引脚连接的10uF电解电容C3与复位按钮SI并联，STC51单片机的9号引脚连接4.7K分压电阻Rl与地连接起到保护作用，，STC51单片机的31号引脚和40号引脚接5V电源，20号引脚GND接地，STC51单片机的31号引脚和40号引脚接5V电源，20号引脚GND接地。
[0019]如图1、图2和图6所示，本发明采用的巨磁阻磁场探测芯片需要激励信号，激励信号产生电路5的模块选用BTN7971芯片，该芯片需要工作在12V的驱动电压下。因此，要对稳压模块电路2稳定的5V电压进行处理，使其升压到12 V。升压模块电路4使用B0512S芯片，输入5V电压，输出12V电压。B0512S芯片共4个引脚，I号引脚Vin通过4.7uF的保护电容C5接地，2号引脚接地，3号引脚和4号引脚输出的正负极之间并联电容C6，一般情况下，3号引脚为负极，直接置位成价。4号引脚输出12V电压。
[0020]如图1、图2和图7所示，励产生电路5的模块采用BTN7971芯片，BTN7971芯片的8号引脚通过保护电容C7与巨磁阻芯片模块电路的相互垂直双磁敏感轴HMC1002芯片的16号引脚连接，BTN7971芯片的7号引脚与升压模块电路4的B0512S芯片4号引脚连接，BTN7971芯片的3号引脚与稳压模块电路2的AMS1117CS-5.0芯片7号引脚连接，BTN7971芯片的2号引脚通过分压电阻R6与单片机最小系统电路3的STC51单片机的8号引脚连接，BTN7971芯片的I号引脚接地;BTN7971芯片的2号引脚接输入信号。BTN7971芯片是完全集成的大电流半桥驱动芯片，可以通过改变接入信号和匹配电容的值改变输入方波或正弦波信号的频率及幅值，从而输出新的信号。本发明的输入信号为STC51单片机产生的PWM波，PffM波通过2.2K分压保护电阻R6接入BTN7971芯片的2号引脚IN3TN7971芯片的5号引脚通过电阻R4调节输出信号和输入信号的关系;BTN7971芯片的6号引脚通过分压电阻R3设计电流检测和诊断;BTN7971芯片的7号引脚为12V驱动电压引脚。
[0021]如图1、图2和图8所示，巨磁阻芯片模块电路6的巨磁阻芯片部分是核心部分，用于感应磁场。本发明选用的是HMC1002和HMC1001两种芯片，HMC1002芯片具有相互垂直的双磁敏感轴，HMC1001为单磁敏感轴。这两种型号的芯片工作原理类似。都需要有激励信号。HMC1002共20个引脚，共4个接地引脚。4号引脚和11号引脚为两个磁敏感轴的供电引脚;2号和5号引脚为磁敏感轴A的输出正负极，9号和12号引脚为磁敏感轴B的输出正负极，这四个输出引脚分别接到单片机的模拟输入1/0，即21号至24号引脚即可。16号引脚就是磁敏感轴A的激励信号的正极，BTN7971的输出信号接入该引脚后，由20号引脚输出，接进14号磁敏感轴B的激励信号的正极。这样就实现了两个敏感轴由同一个激励信号驱动。7号输出引脚将激励信号输出，由于HMC1002和HMC1001芯片同时工作，因此，激励信号输出后，要接入HMC1001芯片的激励引脚I号。HMC1002的其他引脚空置。HMC1001共8个引脚:I号为激励输入，5和8号引脚为信号输出，接入单片机的模拟输入25和26号两个引脚。7号引脚为电源供电接口，接5V电源。4号接地引脚和3号激励输出引脚同时接地。其他引脚空置。这样就保证了 HMC1002和HMC1001同时工作，实现了磁场中某一点三个相互垂直方向的磁场测量。
[0022]如图1和图2所示，单片机最小系统电路3采用STC51单片机将巨磁阻芯片模块电路6的巨磁阻芯片信号进行数模转换，并通过编译好的程序处理数据后，把实际的磁场值显示出来。单片机最小系统电路3的显示器是串口 SPI的51单片机可用的成品模块，共九个引脚，除了电源及接地外，其他直接接到单片机的普通I/O即可。
[0023]以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，它包括电源端口电路、稳压模块电路、升压模块电路、激励产生电路、巨磁阻芯片模块电路、单片机最小系统电路，所述的电源端口电路与稳压模块电路电连接，所述的稳压模块电路分别与升压模块电路、巨磁阻芯片模块电路电连接，所述的升压模块电路与激励产生电路电连接，所述的激励产生电路分别与巨磁阻芯片模块电路、单片机最小系统电路电连接，所述的巨磁阻芯片模块电路与单片机最小系统电路电连接。2.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，所述电源端口电路的输入端连接外部5V电压，其输出端正极与地之间串联二极管DI和电容C4。3.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，所述稳压模块电路采用AMS1117CS-5.0芯片。4.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，所述升压模块采用B0512S芯片。5.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，所述励产生电路的模块采用BTN7971芯片，BTN7971芯片的8号引脚通过保护电容C7与巨磁阻芯片模块电路的相互垂直双磁敏感轴HMC1002芯片的16号引脚连接，BTN7971芯片的7号引脚与升压模块电路4的B0512S芯片4号引脚连接，BTN7971芯片的3号引脚与稳压模块电路2的AMS1117CS-5.0芯片7号引脚连接，BTN7971芯片的2号引脚通过分压电阻R6与单片机最小系统电路3的STC51单片机的8号引脚连接，BTN7971芯片的I号引脚接地;BTN7971芯片的2号引脚接输入信号。6.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，所述巨磁阻芯片模块电路包括具有相互垂直的双磁敏感轴芯片HMC1002和单磁敏感轴芯片HMC1001，相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的2、5、9、12号引脚分别与单片机最小系统电路的STC51单片机21、22、23、24号引脚连接，相互垂直双磁敏感轴芯片腿(:1002的2号引脚和5号引脚为磁敏感轴A的输出正负极，相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的9号和12号引脚为磁敏感轴B的输出正负极，相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的4号引脚和11号引脚为供电引脚;相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的7号引脚与单磁敏感轴芯片HMC1001的I号引脚连接，单磁敏感轴芯片HMC1001的5、8号引脚分别与单片机最小系统电路的STC51单片机26、25号引脚连接。7.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，所述单片机最小系统电路采用STC51单片机，STC51单片机的18和19号引脚分别与晶振Yl的一端连接，并通过电容Cl和电容C2接地，STC51单片机的9号引脚连接的电解电容C3与复位按钮SI并联，STC51单片机的9号引脚连接分压电阻Rl与地连接，STC51单片机的31号引脚和40号弓I脚接5V电源，20号引脚GND接地。
【专利摘要】本发明是一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特点是，包括：电源端口电路、稳压模块电路、升压模块电路、激励产生电路、巨磁阻芯片模块电路、单片机最小系统电路，所述的电源端口电路与稳压模块电路电连接，所述的稳压模块电路分别与升压模块电路、巨磁阻芯片模块电路电连接，所述的升压模块电路与激励产生电路电连接，所述的激励产生电路分别与巨磁阻芯片模块电路、单片机最小系统电路电连接，所述的巨磁阻芯片模块电路与单片机最小系统电路电连接。具有结构简单，稳定性好，反应迅速，造价低廉等优点，能够较好的实现磁场中某点的三方向磁场值测量。
【IPC分类】G01R33/09
【公开号】CN105487026
【申请号】CN201610051496
【发明人】张日, 郭强, 路翎, 屈成忠, 唐晓成, 张逢春, 李晶, 张桐
【申请人】东北电力大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月26日
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁传感器领域，是一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计。
【背景技术】
[0002]磁场是一种物质场，其产生的根本原因是电子的自旋。通过探测磁场而分析物体的性质在很多领域都有应用。军事上通过探测铁磁材料的磁场梯度信息进行目标定位和探测；医疗上探测心脏和大脑发出的微弱磁场而分析其健康状况;工程上也通过探测机械构件的磁场空间特征而分析其工作状态等等。因此，设计高精度、高灵敏度、反应迅速的磁强计来探测磁场的大小是非常重要的。
[0003]磁场是一种空间的无源性场。具有旋度和散度为零的数学性质，为了分析产生磁场的磁性目标的形状、尺寸、运动规律等重要参数，需要探测在空间内探测磁场相互垂直的三维值。就是磁场沿着相互正交的(X，y，z)三个方向的磁场值。目前能够广泛应用的磁通门计和光栗磁力计测量的是单点的标量磁场值，无法指定方向。应用最广泛的超导量子干涉仪测量磁场时，需要工作在低温、无干扰的严格条件下。难以大范围广泛应用。因此，开发一种适合民用的、价格低廉的三轴磁强计具有重要的应用价值和广泛的应用空间。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种结构简单，稳定性好，反应迅速，造价低廉，能够较好的实现磁场中某点的三方向磁场值测量的基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计。
[0005]实现本发明目的采用的技术方案是，一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，它包括:电源端口电路、稳压模块电路、升压模块电路、激励产生电路、巨磁阻芯片模块电路、单片机最小系统电路，所述的电源端口电路与稳压模块电路电连接，所述的稳压模块电路分别与升压模块电路、巨磁阻芯片模块电路电连接，所述的升压模块电路与激励产生电路电连接，所述的激励产生电路分别与巨磁阻芯片模块电路、单片机最小系统电路电连接，所述的巨磁阻芯片模块电路与单片机最小系统电路电连接。
[0006]所述电源端口电路的输入端连接外部5V电压，其输出端正极与地之间串联二极管D1和电容C4。
[0007]所述稳压模块电路采用AMS1117CS-5.0芯片。
[0008]所述升压模块采用B0512S芯片。
[0009]所述励产生电路的模块采用BTN7971芯片，BTN7971芯片的8号引脚通过保护电容C7与巨磁阻芯片模块电路的相互垂直双磁敏感轴HMC1002芯片的16号引脚连接，BTN7971芯片的7号引脚与升压模块电路4的B0512S芯片4号引脚连接，BTN7971芯片的3号引脚与稳压模块电路2的AMS1117CS-5.0芯片7号引脚连接，BTN7971芯片的2号引脚通过分压电阻R6与单片机最小系统电路3的STC51单片机的8号引脚连接，BTN7971芯片的1号引脚接地；BTN7971芯片的2号引脚接输入信号。
[0010]所述巨磁阻芯片模块电路包括具有相互垂直的双磁敏感轴芯片HMC1002和单磁敏感轴芯片HMC1001，相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的2、5、9、12号引脚分别与单片机最小系统电路的STC51单片机21、22、23、24号引脚连接，相互垂直双磁敏感轴芯片麗(:1002的2号引脚和5号引脚为磁敏感轴A的输出正负极，相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的9号和12号引脚为磁敏感轴B的输出正负极，相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的4号引脚和11号引脚为供电引脚;相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的7号引脚与单磁敏感轴芯片HMC1001的1号引脚连接，单磁敏感轴芯片HMC1001的5、8号引脚分别与单片机最小系统电路的STC51单片机26、25号引脚连接。
[0011]所述单片机最小系统电路采用STC51单片机，STC51单片机的18和19号引脚分别与晶振Y1的一端连接，并通过电容C1和电容C2接地，STC51单片机的9号引脚连接的电解电容C3与复位按钮S1并联，STC51单片机的9号引脚连接分压电阻R1与地连接，STC51单片机的31号引脚和40号引脚接5V电源，20号引脚GND接地。
[0012]本发明的优点在于:
1.采用的是巨磁阻芯片，芯片的电阻会随着外界磁场的变化而灵敏变化，设计的激励信号保证了芯片处于高灵敏状态。成本低廉、稳定性好、响应迅速；
2.能够测量某点的相互垂直的三个方向的磁场值，对分析磁场空间特征有良好帮助；
3.使用了单片机，能够将磁场大小计算并显示在显示器的显示屏上。便于操作人员时刻观测磁场的变化。
【附图说明】
[0013]图1是一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计电路框图；
图2是一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计电路原理图；
图3是图2的电源端口电路1原理图；
图4是图2的稳压模块电路2原理图；
图5是图2的单片机最小系统电路3原理图；
图6是图2的升压模块电路4原理图；
图7是图2的激励产生电路5原理图；
图8是图2的巨磁阻芯片模块电路6原理图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0015]如图1和图2所示，本发明的一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，包括:电源端口电路1、稳压模块电路2、升压模块电路4、激励产生电路5、巨磁阻芯片模块电路6、单片机最小系统电路3，所述的电源端口电路1与稳压模块电路2电连接，所述的稳压模块电路2分别与升压模块电路4、巨磁阻芯片模块电路6电连接，所述的升压模块电路4与激励产生电路5电连接，所述的激励产生电路5分别与巨磁阻芯片模块电路6、单片机最小系统电路3电连接，所述的巨磁阻芯片模块电路6与单片机最小系统电路3电连接。
[0016]如图1-图3所示，电源端口电路1是一个三弓丨脚的供电接口，通过连接外部5V电压，为整个电路提供所需电能。同时包括一个发光二极管D1和10uF的电容C4，二极管D1的作用是通电后变量，表明电源已连接。电容C4起到保护作用，当通电瞬间和断电瞬间时保证电压不会过大烧坏电路芯片。电容C4的一端接到电源正极，另一端接地。输出的电压通到稳压模块电路2的输入端。
[0017]如图1、图2和图4所示，稳压模块电路2作用是将电源精确的稳定在5v，保证给单片机最小系统电路3的单片机和巨磁阻芯片模块电路6的巨磁阻芯片提供稳定的电压，消除供电电源波动可能造成的芯片稍微等问题。稳压模块电路2的稳压模块使用AMS1117CS-5.0芯片。芯片共8个引脚，I号引脚接地，4号引脚为输入端，2号、3号、6号、7号引脚为5V输出端。
[0018]如图1、图2和图5所示，单片机最小系统电路3包括晶振部分、复位部分等。单片机最小系统电路3采用STC51单片机，STC51单片机的18和19号引脚分别与晶振Yl的一端连接，并通过均为22pF的电容Cl和电容C2接地，STC51单片机的9号引脚连接的10uF电解电容C3与复位按钮SI并联，STC51单片机的9号引脚连接4.7K分压电阻Rl与地连接起到保护作用，，STC51单片机的31号引脚和40号引脚接5V电源，20号引脚GND接地，STC51单片机的31号引脚和40号引脚接5V电源，20号引脚GND接地。
[0019]如图1、图2和图6所示，本发明采用的巨磁阻磁场探测芯片需要激励信号，激励信号产生电路5的模块选用BTN7971芯片，该芯片需要工作在12V的驱动电压下。因此，要对稳压模块电路2稳定的5V电压进行处理，使其升压到12 V。升压模块电路4使用B0512S芯片，输入5V电压，输出12V电压。B0512S芯片共4个引脚，I号引脚Vin通过4.7uF的保护电容C5接地，2号引脚接地，3号引脚和4号引脚输出的正负极之间并联电容C6，一般情况下，3号引脚为负极，直接置位成价。4号引脚输出12V电压。
[0020]如图1、图2和图7所示，励产生电路5的模块采用BTN7971芯片，BTN7971芯片的8号引脚通过保护电容C7与巨磁阻芯片模块电路的相互垂直双磁敏感轴HMC1002芯片的16号引脚连接，BTN7971芯片的7号引脚与升压模块电路4的B0512S芯片4号引脚连接，BTN7971芯片的3号引脚与稳压模块电路2的AMS1117CS-5.0芯片7号引脚连接，BTN7971芯片的2号引脚通过分压电阻R6与单片机最小系统电路3的STC51单片机的8号引脚连接，BTN7971芯片的I号引脚接地;BTN7971芯片的2号引脚接输入信号。BTN7971芯片是完全集成的大电流半桥驱动芯片，可以通过改变接入信号和匹配电容的值改变输入方波或正弦波信号的频率及幅值，从而输出新的信号。本发明的输入信号为STC51单片机产生的PWM波，PffM波通过2.2K分压保护电阻R6接入BTN7971芯片的2号引脚IN3TN7971芯片的5号引脚通过电阻R4调节输出信号和输入信号的关系;BTN7971芯片的6号引脚通过分压电阻R3设计电流检测和诊断;BTN7971芯片的7号引脚为12V驱动电压引脚。
[0021]如图1、图2和图8所示，巨磁阻芯片模块电路6的巨磁阻芯片部分是核心部分，用于感应磁场。本发明选用的是HMC1002和HMC1001两种芯片，HMC1002芯片具有相互垂直的双磁敏感轴，HMC1001为单磁敏感轴。这两种型号的芯片工作原理类似。都需要有激励信号。HMC1002共20个引脚，共4个接地引脚。4号引脚和11号引脚为两个磁敏感轴的供电引脚;2号和5号引脚为磁敏感轴A的输出正负极，9号和12号引脚为磁敏感轴B的输出正负极，这四个输出引脚分别接到单片机的模拟输入1/0，即21号至24号引脚即可。16号引脚就是磁敏感轴A的激励信号的正极，BTN7971的输出信号接入该引脚后，由20号引脚输出，接进14号磁敏感轴B的激励信号的正极。这样就实现了两个敏感轴由同一个激励信号驱动。7号输出引脚将激励信号输出，由于HMC1002和HMC1001芯片同时工作，因此，激励信号输出后，要接入HMC1001芯片的激励引脚I号。HMC1002的其他引脚空置。HMC1001共8个引脚:I号为激励输入，5和8号引脚为信号输出，接入单片机的模拟输入25和26号两个引脚。7号引脚为电源供电接口，接5V电源。4号接地引脚和3号激励输出引脚同时接地。其他引脚空置。这样就保证了 HMC1002和HMC1001同时工作，实现了磁场中某一点三个相互垂直方向的磁场测量。
[0022]如图1和图2所示，单片机最小系统电路3采用STC51单片机将巨磁阻芯片模块电路6的巨磁阻芯片信号进行数模转换，并通过编译好的程序处理数据后，把实际的磁场值显示出来。单片机最小系统电路3的显示器是串口 SPI的51单片机可用的成品模块，共九个引脚，除了电源及接地外，其他直接接到单片机的普通I/O即可。
[0023]以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，它包括电源端口电路、稳压模块电路、升压模块电路、激励产生电路、巨磁阻芯片模块电路、单片机最小系统电路，所述的电源端口电路与稳压模块电路电连接，所述的稳压模块电路分别与升压模块电路、巨磁阻芯片模块电路电连接，所述的升压模块电路与激励产生电路电连接，所述的激励产生电路分别与巨磁阻芯片模块电路、单片机最小系统电路电连接，所述的巨磁阻芯片模块电路与单片机最小系统电路电连接。2.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，所述电源端口电路的输入端连接外部5V电压，其输出端正极与地之间串联二极管DI和电容C4。3.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，所述稳压模块电路采用AMS1117CS-5.0芯片。4.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，所述升压模块采用B0512S芯片。5.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，所述励产生电路的模块采用BTN7971芯片，BTN7971芯片的8号引脚通过保护电容C7与巨磁阻芯片模块电路的相互垂直双磁敏感轴HMC1002芯片的16号引脚连接，BTN7971芯片的7号引脚与升压模块电路4的B0512S芯片4号引脚连接，BTN7971芯片的3号引脚与稳压模块电路2的AMS1117CS-5.0芯片7号引脚连接，BTN7971芯片的2号引脚通过分压电阻R6与单片机最小系统电路3的STC51单片机的8号引脚连接，BTN7971芯片的I号引脚接地;BTN7971芯片的2号引脚接输入信号。6.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，所述巨磁阻芯片模块电路包括具有相互垂直的双磁敏感轴芯片HMC1002和单磁敏感轴芯片HMC1001，相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的2、5、9、12号引脚分别与单片机最小系统电路的STC51单片机21、22、23、24号引脚连接，相互垂直双磁敏感轴芯片腿(:1002的2号引脚和5号引脚为磁敏感轴A的输出正负极，相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的9号和12号引脚为磁敏感轴B的输出正负极，相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的4号引脚和11号引脚为供电引脚;相互垂直双磁敏感轴芯片HMC1002的7号引脚与单磁敏感轴芯片HMC1001的I号引脚连接，单磁敏感轴芯片HMC1001的5、8号引脚分别与单片机最小系统电路的STC51单片机26、25号引脚连接。7.根据权利要求1所述的一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特征是，所述单片机最小系统电路采用STC51单片机，STC51单片机的18和19号引脚分别与晶振Yl的一端连接，并通过电容Cl和电容C2接地，STC51单片机的9号引脚连接的电解电容C3与复位按钮SI并联，STC51单片机的9号引脚连接分压电阻Rl与地连接，STC51单片机的31号引脚和40号弓I脚接5V电源，20号引脚GND接地。
【专利摘要】本发明是一种基于巨磁阻效应芯片的三轴磁场强度计，其特点是，包括：电源端口电路、稳压模块电路、升压模块电路、激励产生电路、巨磁阻芯片模块电路、单片机最小系统电路，所述的电源端口电路与稳压模块电路电连接，所述的稳压模块电路分别与升压模块电路、巨磁阻芯片模块电路电连接，所述的升压模块电路与激励产生电路电连接，所述的激励产生电路分别与巨磁阻芯片模块电路、单片机最小系统电路电连接，所述的巨磁阻芯片模块电路与单片机最小系统电路电连接。具有结构简单，稳定性好，反应迅速，造价低廉等优点，能够较好的实现磁场中某点的三方向磁场值测量。
【IPC分类】G01R33/09
【公开号】CN105487026
【申请号】CN201610051496
【发明人】张日, 郭强, 路翎, 屈成忠, 唐晓成, 张逢春, 李晶, 张桐
【申请人】东北电力大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月26日
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