模块七 磁敏传感器及其应用ppt课件.pptx

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1、模块七 磁敏传感器及其应用传感器技术及应用刘映群 曾海峰 主编 ISBN:978-7-113-21869-0中国铁道出版社2016-10模块七模块七 磁敏传感器及其应用磁敏传感器及其应用本模块主要学习磁敏传感器的基本原理及其应用。 磁场的概念及磁场的产生方法； 磁敏传感器的结构、工作原理及特点； 常用磁敏传感器驱动电路的工作原理； 使用霍尔元件测量电机转速电路的工作原理； 电子指南针电路（使用磁阻元件）的工作原理；知识点： 磁敏传感器的选用、调试； 测量电机转速电路的安装、调试； 电子指南针电路（使用磁阻元件）的安装、调试；技能点： 本模块主要采用实训为主，讲授为辅的教学方式完成课程任务。教师

2、的主要任务是，将项目的基本知识及关键步骤讲授给学生；学生以自主学习为主，并进过实际项目实训，来达到学习目的。在实训过程中，教师进行辅导及在项目完成后进行总结。教学法：项目说明项目说明自动化机电设备的动力多来自电动机，因此对电动机转速的控制，成为自动控制系统中必不可少的部分。要想实现对电机的控制，测量其转速是关键，利用霍尔元件可以简单、可靠且低成本的解决转速测量问题，实践中得到广泛应用。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计一、概述磁场包围着生活在地球上的每一个人。随着人类对磁现象的深入了解，不断有新的利用磁场的技术出现，磁敏传感器就是其中的典型例子。它

3、的诞生，不仅仅提高了人们的生活质量，有时甚至是革命性的。例如，中国古代四大发明之一的司南（指南针）。使用霍尔元件测量电机转速电路包括三部分：直流电机转速调整部分、转速数据采集部分、数据处理及显示部分。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计二、磁场的基本性质1磁场的主要特性1）磁极每一个磁体的磁性都有最强的部位，这部位称作该磁体的磁极，一个磁体无论其体积有多么小，都会有两个磁极。可以在水平面内自由转动的磁体，静止时总是一个磁极指向南方，另一个磁极指向北方，指向南方的叫做南极（S极），指向北的叫做北极（N极）。磁极之间呈现同性磁极相互排斥、异性磁极相互吸引

4、的现象。2）磁场方向及磁感线（磁力线）磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质，磁场不是由原子或分子组成的，但磁场是客观存在的。磁场具有波粒的辐射特性。磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用接触就能发生作用。磁场的强弱和方向可以用假想的磁感线（磁力线）来描绘，如图7-1所示。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计磁场的磁感线（磁力线）有以下特征： 磁感线（磁力线）是有方向的，在磁体外部磁感线（磁力线）的方向是由N（北）极出发再回到S（南）极，而在磁体内部，方向是S极指向N极； 磁感线（磁力线）的疏密表示了磁场的强弱，某点的磁场

5、方向为该点的切线方向； 磁感线（磁力线）总是闭合的； 磁感线（磁力线）互不相交，而且有相互排斥的特点。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计3）磁场强度磁场强度的定义有两个，即磁场强度H和磁感应强度B。（1）磁场强度单独由电流或者运动电荷所引起的磁场，其强度用磁场强度H来表示，其单位为安培/米（A/m）。（2）磁感应强度在均匀磁介质的情况下，若将介质由于磁化（因外磁场作用）而产生的磁场（内部）包括在内时，这个总磁场则用磁感应强度B表示，其单位为特斯拉（T）。常用的单位还有高斯Gs，1T=104Gs。通常情况下，如果不特殊指明，描述磁场强度时，使用的是磁

6、感应强度概念。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计4）磁通在磁感应强度为B的均匀磁场中，有一个面积为S，且与磁场方向垂直的平面，则B与S的乘积称为磁通量，用表示，=BS；单位为韦伯（Wb）。2磁场的产生1）一般的永久磁铁其附近的磁感应强度：0.40.7T2）人造磁铁（汝铁硼）其附近的磁感应强度：11.5T3）通电线圈普通线圈附近的磁感应强度：0.81.4T；超导线圈附近的磁感应强度：10T4）地磁场地磁场510-5T（0.5Gs）项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计三、认识霍尔元件1霍尔元件基本原理1）霍尔

7、效应金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片。当有电流I流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。EH称为霍尔电动势，如图7-2所示。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计2）霍尔元件霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成的，其结构示意图、图形符号和外形如图7-3的(a)、(b)、(c)所示。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计3）霍尔器件（集成电路）随着微电子技术的发展,将霍尔元件与外围电路集成化，构成霍尔器件。以霍尔效应为基础的磁敏传感器，通常是由霍

8、尔器件形式提供。其内部模块图、外形和图形符号如图7-4所示。这些器件通常分成两类：霍尔线性器件：输出信号为模拟量，具有精度高、线性度好等特点；霍尔数字（开关）器件：输出信号为数字量，具有无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳等优点。数字型（开关）器件有根据多磁场的响应情况，分为单极型器件、双极性器件和全极型器件。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计2霍尔器件的主要指标电气特性详见表7-1、表7-2项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速

9、电路的设计3霍尔器件的选择霍尔器件的使用方便性和可靠性都要比霍尔元件有较大的提高，在通常的使用中，应首选霍尔器件。器件选择时，要根据使用环境选择线性类器件还是数字（开关）类器件，再根据表7-1或表7-2提供的参数类型，根据工作条件，对照器件的数据手册，选择适当的器件。由于霍尔器件为磁敏性传感器，对磁场的分布敏感，选择器件时，还要注意器件对磁场方向是否敏感。对器件的封装类型，也要注意他们的异同，确定其适用于所应用的环境。本电路中选用霍尼韦尔公司的器件SS413A。该器件为数值是霍尔传感器，对磁场的响应为双极性（对N、S极均响应），响应速度快；输出电平型信号，且采用灌流（sinking）的方式。参

10、见表7-2。使用汝铁硼磁铁（圆片状8mm0.6mm）产生磁场。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计四、电机转速测试电路及其原理1直流电机驱动与调速工业化的生产设备的动力多来自电动机，电动机分为交流电动机机和直流电动机，直流电动机又分为有刷电动机和无刷电动机。当设备的动力需要改变时，通常是通过改变电机速度来实现的。因此，能够及时准确地获得电机的转速，是现代控制系统必不可少的部分。电机转速测试电路的电原理图如图7-6所示：本电路选择直流有刷电机。这类电机简单，实用，成本低，其转速及稳定性能够满足测速要求。转速控制也很方便，改变工作电压或使用脉冲宽度调制（

11、PWM）驱动，都可以改变电机转速。本电路采用后者，可以方便地调节电机转速，转速较稳定，为测量提供必要环境。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计该电路的电机驱动部分由NE555时基电路组成的PWM电路及功率驱动电路组成。时基电路的频率由R1、R2、RP1、C3及NE555等器件组成，构成无稳态多谐振荡器，其工作频率计算公式为：f=1/T=1.44/(R1+R2+PR1)C3 （7-1）在本电路的参数下，NE555的输出频率约为2.35kHz。通过调节RP1，可改变其占空比，从而实现PWM，用于控制电机的速度。由于NE555电路的驱动能力有限，需要外接驱

12、动电路和释流保护电路，以便电路能可靠稳定地工作。驱动部分由VT1（NMOS型管）及D3、D4（快恢复整流二极管）构成。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计2霍尔器件电路工作电压使用+5V。由于SS413A的输出端使用灌流的方式提供电源，因此需要将输出端通过一个10k电阻连接到工作电源上。3转速测量电路转速测量电路由频率计模块完成，可根据测量范围和精度要求来选择。也可以使用专用频率计来替代。频率计模块的输入采用脉冲输入方式，能较好的与霍尔器件的输出相配合，完成对电机转速的测

13、量工作。本电路需要外接直流5V/2A电源，纹波系数不大于100mV。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计项项目实施目实施一、使用霍尔元件测量电机转速电路的绘制使用Protel99se绘制完成图7-6所示的原理图。二、元器件选择M1选用130型直流有刷电机，工作电压为3伏；C1选用耐压值为25V的铝电解电容器，C2C5均选用独石电容器；DlD3均选用1N4001型硅整流二极管；IC1选用NE555型时基集成电路。R1R4均选用1/4W碳膜电阻器；PR1选用普通电位器；频率计模块使用6位显示的类型；电源插座采用DC插座（5.5/2.5）；电源开关采用单刀

14、单掷钮子开关。项目一的元器件清单表如表7-3所示。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计元件位号元件名称元件型号与规格元件参数数量M1电机130型直流电机，工作电压3V 1C1铝电解电容器电解电容器，耐压值25V470uF1C2C5电容器独石电容器0.01uF4D1D3二极管1N4007硅整流二极管 3D4二极管MUR460快恢复二极管 1IC1集成电路NE555/DIP8 1IC2集成电路SS413A霍尔器件 1IC3频率计模块YM5135-FR6位1R1R2电阻器碳膜电阻器，功率1/4W5.1k2R3电阻器碳膜电阻器，功率1/4W561R4电阻器碳

15、膜电阻器，功率1/4W10k1RP1电位器16mm金属柄（R16SNBB2）51k1J1直流插座DC-005电源插座5.5/2.5mm1SA1波动开关SS-12D02单刀单掷1VT三极管2SK2978低VGS1 磁铁汝铁硼 1 圆片亚克力(中心带孔)50/1mm1项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计表表7-3 项目一元器件清单表项目一元器件清单表三、印刷电路板设计使用Protel99se绘制的测量电机转速电路的印刷电路板图为单面板，如图7-7所示。图7-7（a）为元件面，图8-7（b）为焊接面。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元

16、件测量电机转速电路的设计四、电路调试此电路相对简单，只要安装无误，就能正常工作，调试时可以在NE555的3脚接示波器，看是否产生约2kHz的矩形波；通过调节RP1，观察上述信号的占空比是否可以改变。通过调整R1、R2的阻值或C2的容量，可以改变多谐振荡器的工作频率。直到频率符合要求。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计项项目拓展与评价目拓展与评价一、训练题目与要求1由公式7-1可知，可以通过改变R1、R2、PR1、C1的值来改变电路的工作频率。通过实验，找到一个最佳的工作频率，即电路工作在该频率下，脉冲宽度的改变，能有效的控制电机的转速，且电机工作平

17、稳。项项目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计目一使用霍尔元件测量电机转速电路的设计项目说明项目说明设计制作一个使用磁阻元件HMC1021构成的简易测量地理方向（罗盘）电路，它在工作时能准确地指示南方，既可以代替传统的机械式指南针，也可以通过适当的电路改进（如使用三轴传感器），进行精确的方位测量，应用于精确导航等领域。项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计一、地球磁场简介1地球磁场（简称地磁场）地磁场：地球周围存在的磁场，该磁场的两磁极，分别为位于地理北极附近的S极，和位于位于地理南极附近N极，但不与地理南北及重合，磁轴与地球自转轴的夹角现在约1

18、1.5度。1980年实测的地磁北极位于北纬78.2度、西经102.9度（加拿大北部），磁南极位于南纬65.5度，东京139.4度（南极洲）。通过长期观测证实，地磁极围绕地理极附近，进行着缓慢的迁移。地磁场如图7-7所示在地球表面的任意点，地磁场可以用其大小和方向描述，并且可以通过测量，获得其具体值。项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计2地球磁场参数与测量在地球的表面某地点的磁场，可以用以下参数描述：这些参数之间的关系如图7-8所示项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计1）总磁感应强度T：地球表面某

19、点的总磁感应强度。这是一个矢量，其矢量线不与水平面重合。2）水平磁感应强度H：总磁感应强度T在水平面上的分量，H = T cos；3）垂直磁感应强度Z：总磁感应强度T在垂直向上的分量，Z = T sin4）磁偏角：水平磁感应强度H与地理北极向的夹角。对于给定位置，可以通过查找有关资料获取。5）磁倾角：总磁感应强度T与水平面的夹角。对于给定位置，可以通过查找有关资料获取。6）水平X分量Hx(北向)水平磁感应强度H在水平面北向上的分量，Hx = H cos7）水平Y分量Hy(东向)水平磁感应强度H在水平面东向上的分量，Hy = H sin项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电

20、路（使用磁阻元件）的设计计3水平面上地理方向测量本设备只是为了找到水平面上地理方向，因此，假定本设备始终保持水平放置，从而可以忽略垂直方向上的磁场变化，但对于较高率移动的物体，特别是在空中运动的物体（如飞机），很难始终保持水平位置，此时的需要对垂直磁感应强度Z进行测量，才可以得到准确的方向。建立平面直角坐标，其中，x轴指向地理东向，y轴指向地理北极，A为物体的前进方向，为H与A的夹角，称为方位角，只要测出该方位角，即可得出物体的运动方向。水平磁感应强度H与物体的运动方向（指向）关系如图7-9所示：项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计通过磁阻传感

21、器，分别此测出水平磁感应强度H，在前进向的磁场分量HF和前进右向磁场分量HR，便可以计算出方位角，= arctan（HR/HF） 1800/ -(度)由此，可以确定前进方向。当精度要求不高时，可以忽略磁偏角的大小，此时，= arctan（HR/HF） 1800/ (度)本项目中使用单只磁阻传感器，只能测出所在地的前进方向磁场HF大小，不能通过计算获得方位角，但可以通过改变方位角的大小（水平旋转），找到水平磁感应强度最强的方向，该方向即为水平磁感应强度H的方向，当忽略磁偏角时，此方向即为地理方向。项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计二、HMC10

22、21、AD623、TLV431集成电路的功能集成电路HMC1021是霍尼韦尔公司设计生产的一种单轴各向异性磁阻（AMR）器件，是一种具有灵敏度高，安装使用方便、可靠，价格低廉等特性的一种磁场强度传感器，可用于磁场测量、方位测试导航等领域。集成电路AD623是集成运算放大器，采用独立设计，可单、双电源供电，使用单电阻即可调节电压放大倍数，线性度好，这些优点，使其常用于传感器接口、数据采集等仪表设备的差分输入型前置放大器。集成电路TLV431提供1.24伏基准参考电压。项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计1HMC1021器件的基本原理1）磁阻效应物

23、质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应，利用这原理，可制成磁阻传感器。磁阻通常分为半导体磁阻（MR），各向异性磁阻（AMR），巨磁阻（GMR），庞磁阻（CMR）等类型，这也是磁阻类器件的发展阶段。其中，各向异性磁阻（AMR）的磁阻变化与磁场和电流间夹角有关，可用来精确测量磁场。2）HMC1021器件原理HMC1021器件属于各向异性磁阻类器件。它是由四只磁阻传感器构成，这四只磁阻传感器组成惠斯通电桥电路。磁阻传感器由坡莫合金（或镍铁导磁合金)薄膜制成，并布置成一个电阻带。如图7-10所示。图中，易磁化轴方向与电流的夹角为45度。当沿与易磁化轴垂直的方向施加外磁场，且外磁场强度不太大时，电桥

24、输出与外加磁场强度成线性关系。 项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计通常施加在薄膜侧的外部磁场，使磁力线产生旋转，并改变其角度.这使磁敏电阻值发生变化(R/R)，并造成惠斯通电桥的电压输出的变化，它直接与电流的方向和磁化矢量有关。沿敏感轴的强磁场(大于10高斯)的影响，会扰乱或翻转薄膜磁化的极性，改变传感器的特性。针对这样的扰动磁场，为了恢复或置位传感器的特性，必须短暂地施加一个强的恢复磁场，这种做法被称作施加置位脉冲或复位脉冲。电桥输出信号的极性取决于此内部薄膜的磁化方向，并且与零磁场输出相对称。器件的等效电路如图7-11所示。除了电桥电路外

25、，传感器的芯片上有两个磁耦合的电流带偏置电流带和置位/复位电流带，它省去了外部加装线圈的需要。当测试环境有外干扰磁场时，可以通过偏置电流带，在外电路的作用下进行补偿，提高测量精度。项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计3）器件的主要参数（1）器件技术规格见表7-5所示：（2）输出电压与施加外磁场关系输出电压与施加外磁场关系如图7-12所示项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计（3）器件外形封装器件外形封装如图7-1

26、3所示。（4）典型应用一个简单应用如图7-14所示。项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计2AD623器件的基本原理1）主要功能AD623A是一个集成单电源仪表放大器。其引脚排列如图7-15所示。它能在单电源(+3V+12V)下提供满电源幅度的输出,AD623A允许使用单个增益设置电阻进行增益编程,以得到良好的用户灵活性。在无外接电阻的条件下,AD623A被设置为单位增益；外接电阻后,AD623A可编程设置增益,其增益最高可达1000倍。其主要技术指标如下：供电电源：2.56V 输入失调电压：200V增益选择：电阻编程 输入失调漂移模：2V增益范

27、围：110k 输入偏置电流：2nA最大增益误差：0.35%(G=1000) 最小共模抑制比：90dB(G=10)带 宽：800k(G=1 小信号-3dB) 温度范围：-40+85功 耗：650mW2）增益调节通过单一电阻RG的阻值，确定放大器增益，其对应关系见表7-6。3）典型应用AD623典型应用如图7-16所示。项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计3TLV431器件的基本原理1） 主要功能该器件为TI公司生产的低电压可调节精密并联稳压器。其功能框图和主要技术指标如图7-17和表7-7所示。项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子

28、指南针电路（使用磁阻元件）的设计计2）典型应用提供并联1.24伏基准电源，参考电路如图7-18所示此时：Vo=VREF提供并联可调整输出基准电源，参考电路如图7-19所示此时：Vo=（1+R1/R2）VREF项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计三、电子指南针电路工作原理图7-20所示是由磁敏传感器HMC1021S为主要器件组成的电子指南针电路，该电路可以测试出地磁场的方向，从而确定地理方向。由于电路采用单轴磁敏器件及的数据处理部分较为简单，不能给出高精度的方向指示。如果采用多轴磁敏传感器（如HMC5883）采集地磁场信息，并辅以较强的计算和显示

29、能，则可获得紧缺方向信息。1电源管理与复位电路当磁敏电阻器件处于较强外磁场中，传感器元件会分成若干方向随机的磁区域，如图7-20（A）所示，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通过置位/复位电流带，将生成一个强磁场，该磁场可以重新将此区域对准到一个方向上（如图7-20（B）、（C）所示），恢复器件性能。项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计本电路的置位脉冲有IC2、IC3、VT1、R13、C5、6、8、10、SA1（自复位开关）等器件组成。当按

30、下开关SA1时，电源接通，R1、C5、IC2产生一个低位脉冲，该脉冲又控制由NE555等电路构成的单稳电路，产生高位脉冲，该脉冲送到驱动电路，经电流放大后，加载到由电容和置位/复位电流带(小电阻)构成的微分电路，形成窄脉冲，从而实现此区域复位的目的。当释放开关SA1时，断开主电源，并把线路VCC接地，及达到了省电目的，又可以保持电路的初态，使电路能够稳定工作。2信息采集及信号放大电路该部分电路由IC46构成。当磁阻传感器HMC1021S外加适当工作电压（+5V）时，四只磁阻构成的惠斯顿电桥的输出端（OUT+、OUT-），输出大小和极性均与外磁场相关的差分电压。由于该电压很低（mV级），需要放大

31、后再用于驱动显示电路。该放大器由IC5、IC6、R4等组成，包括差分直流输入、线性电压放大（其放大倍数由单只电阻决定，当R4=200时，电压放大倍数为500）等功能，其输出为伏特级。IC5构成基准参考电压（1.24V），为放大器提供输出参考电压，即放大器的输入电压为零时的输出电平。项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计3显示电路显示电路由参考电压、比较器、LED及限流电阻等器件组成。参考电压由IC5提供1.24伏特的参考电压基准，对于高于1.24伏特的电压，由电阻R58、RP1网络组成分压器，将其划分成5个非线性参考电压值，用于判断当测试器与地磁

32、场同方向时，放大器输出的情况（即测试器的指向与地磁方向偏差情况）；对于低于1.24伏特的电压，由电阻R911网络组成分压器，将其划分成3个线性参考电压值，用于判断当测试器与地磁场反方向时，放大器输出的情况。比较器由两块LM324集成运算放大器（每块集成电路有4只运算放大器）组成，比较器的输入电压（来自放大器的输出端）与其对应的参考电压进行比较，当条件满足时，驱动LED发光，用以显示测试设备与地磁方向的接近度。LED有两组，LED15为绿色发光管，用以指示同相（测试设备与地磁场）的接近度，亮灯的数量越多，表示测试器的指向越接近地磁北方；LED68为红发光管，用以指示反相（测试设备与地磁场）的接近

33、度的接近度，亮灯的数量越多越接近地磁北南方。指向北方测试时，设备的测试精度较高。项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计项项目实施目实施一、电子指南针电路（使用磁阻元件）的绘制使用Protel99se绘制完成图7-21所示的原理图。二、元器件选择项目二元器件清单表如表7-8所示，选择器件时请参考器件的主要参数。电容器件要注意C8、C10分别选用钽电容和聚丙烯电容，其它无特殊要求。电阻器件中R4R11选用功率1/4W，精度1%的金属膜电阻器，的电阻器，其它电阻选用功率1/4W，精度5%碳膜电阻器。RP1选用精密多圈电位器1/2W电位器。SVT1为N-

34、P通道的MOS对管，低驱动电压VGS，可换用分离的MOS管，但要注意选用低VGS器件。IC4、IC5、IC6以所列型号为主。工作电源为715V/1A，SA1选用自动复位（无锁）单刀双掷按钮式开关。所有器件的封装以直插封装为主。项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计元件序号元件名称元件型号与规格元件参数数量C1、3电容器电解电容器，耐压值25V470uF2C2、4、7、9、11、

35、12、13、14电容器高频瓷介电容器0.01uF8C5、6电容器电解电容器，耐压值25V10uF2C8电容器钽电解电容器，耐压值25V1uF1C10电容器聚丙烯电容（CBB）0.22uF1R1电阻器碳膜电阻器，功率1/4W1k1R2电阻器碳膜电阻器，功率1/4W10k1R3电阻器碳膜电阻器，功率1/4W2001R4电阻器金属膜电阻器，功率1/4W，1%2001R5电阻器金属膜电阻器，功率1/4W，1%2701R6电阻器金属膜电阻器，功率1/4W，1%5601R7电阻器金属膜电阻器，功率1/4W，1%8201表表7-8 项目二元器件清单表项目二元器件清单表R8、9、10电阻器金属膜电阻器，功率1

36、/4W，1%1k3R11电阻器金属膜电阻器，功率1/4W，1%1001R1219电阻器碳膜电阻器，功率1/4W2008RP1电位器精密多圈电位器1/2W5101IC1集成电路LM7805/TO-220 1IC2集成电路74LS00/DIP14 1IC3集成电路NE555/DIP8 1IC4集成电路HMC1021S/SOIC8 1IC5集成电路AD623/DIP8 1IC6集成电路TLV431-1.24V/TO-92 1IC7、8集成电路LM324/DIP14 2D1D5发光二极管5mm/绿色 5D6D8发光二极管5mm/红色 3J1电源插座DC-005 1SA1开关DS-612自动复位单刀双掷

37、1VT1三极管IRF9952N-P1三、印刷电路板设计使用Protel99se绘制的电子指南针电路（使用磁阻元件）的印刷电路板图为双面板，如图7-22所示。图7-22（a）为元件面，图7-22（b）为焊接面。项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计四、电路调试1指示灯（LED）单排直线安装（5绿+3红），传感器的易磁化轴与LED的安装轴线平行，且易磁化轴的方向应有红色LED指向绿色LED。按钮开关安装在便于操作的位置。2各点工作电压符合设计要求，特别是参考电源的输出电压，需要保证其输出为1.24V2%。3方向指示的校正将测试设备的指示灯（红色绿色）对准北方（非南方），调节RP1，尽量使更多的绿色LED点亮即可。项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计项项目拓展与评价目拓展与评价一、训练题目与要求1自行查阅资料，当使用双轴（相互垂直）的磁阻传感器进行地磁测试时，如何确定地理极向，如何修正地理极性与地磁极性的偏差，从而得到精准的地理极性的方向。项目二项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计计