采用AMR傳感器的車(chē)輛檢測(cè)

1、采用AMR傳感器的車(chē)輛檢測(cè)應(yīng)用手冊(cè)AN218摘要車(chē)輛自動(dòng)檢測(cè)的需求不斷增加，為霍尼韋爾的各向異性磁阻（AMR）傳感器帶來(lái)的利益，如一個(gè)比較舊的，簡(jiǎn)單的車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)的升級(jí)。基于這些體積小，簡(jiǎn)單的惠斯通電橋傳感器，許多應(yīng)用程序現(xiàn)在能夠部署這些傳感器的成本效益，以及在附近的車(chē)輛獲得更多的信息。本應(yīng)用手冊(cè)將為潛在的設(shè)計(jì)者描述車(chē)輛檢測(cè)的各種應(yīng)用，車(chē)輛檢測(cè)的各種硬件和軟件技術(shù)，兩個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例描述AMR傳感器的集成和運(yùn)行各種應(yīng)用程序。車(chē)輛檢測(cè)的應(yīng)用在過(guò)去的幾十年里車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的非常迅速。最傳統(tǒng)的檢測(cè)方法從壓氣軟管到嵌入在道路的感應(yīng)線圈，大多數(shù)遺留下來(lái)的檢測(cè)方法集中在車(chē)輛出現(xiàn)信息作為控制系統(tǒng)的一個(gè)判定條

2、件?，F(xiàn)在，我們想得到那多的信息，如速度和方向的流量，一個(gè)長(zhǎng)路面上單位時(shí)間內(nèi)的車(chē)輛的流量，或只是一類(lèi)車(chē)很可靠的存在或不存在的信息。據(jù)事實(shí)，即幾乎所有的公路用車(chē)在其機(jī)箱中有顯著量的黑色金屬（鐵，鋼，鎳，鈷等），使用磁傳感器是檢測(cè)車(chē)輛的良好選擇?，F(xiàn)在，磁傳感器技術(shù)規(guī)模上相當(dāng)小，幸虧固態(tài)技術(shù)，無(wú)論是尺寸和電氣接口都有了改進(jìn)，使集成變得更加容易。但是，不是所有的車(chē)輛發(fā)出的磁場(chǎng)都可以使用磁傳感器的檢測(cè)。這實(shí)際上排除了許多“高磁場(chǎng)”的磁場(chǎng)感測(cè)裝置，如霍爾效應(yīng)傳感器。但大自然母親為我們提供了與地球的磁場(chǎng)，貫穿南磁極和北磁極之間的一切。地球的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大約是半高斯，所以“低磁場(chǎng)”磁傳感器用于檢測(cè)這個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度

3、，并且該磁場(chǎng)強(qiáng)度受附近車(chē)輛的干擾。圖1給出了了很好的圖解，即地球磁極之間的磁通線，還有它們收到穿透具有黑色金屬的典型車(chē)輛的彎曲度。隨著磁通線集合（匯聚）或展開(kāi)（發(fā)散），放置在附近的磁傳感器將受到車(chē)輛對(duì)地球產(chǎn)生的相同的磁性。然而，由于傳感器是不是緊貼在車(chē)輛表面或車(chē)輛的內(nèi)部，它不能得到同樣集中或分散化的精度。并與從車(chē)輛偏離距離增加，磁通密度的變化量以車(chē)輛出現(xiàn)的指數(shù)速率下降。這是好是壞，取決于您的設(shè)計(jì)關(guān)注點(diǎn)。如果檢測(cè)距離是最高優(yōu)先級(jí)，一個(gè)高壓跌落式磁通密度是壞的。但是，如果沒(méi)有錯(cuò)誤檢測(cè)時(shí)檢測(cè)相鄰車(chē)道或在相鄰?fù)＼?chē)位的車(chē)輛，高壓跌落式磁通密度變化是非常好的消息。典型的應(yīng)用磁傳感器和地球磁場(chǎng)的車(chē)輛檢測(cè)是：

4、鐵路道口控制（用于火車(chē)）驅(qū)車(chē)穿過(guò)零售渠道（銀行，快餐等）自動(dòng)小門(mén)/大門(mén)開(kāi)啟交通監(jiān)控（速度，方向）停車(chē)場(chǎng)空間探測(cè)停車(chē)收費(fèi)表磁傳感器硬件低磁場(chǎng)傳感器兩大類(lèi)，磁阻橋梁，電磁線圈。 雖然電磁線圈可以做成磁感應(yīng)和磁通門(mén)的磁場(chǎng)傳感器，一般來(lái)說(shuō)，它們更傾向于表較大的尺寸，并且需要有源振蕩器電路，以確定影響線圈（線圈匝）的磁通的量。磁阻傳感器，有兩種類(lèi)型是可用的，稱(chēng)為AMR和GMR。 AMR或各向異性磁阻傳感器是定向的傳感器，并提供只在它們的敏感軸的磁場(chǎng)的振幅響應(yīng)。通過(guò)結(jié)合AMR傳感器分成兩個(gè)或三個(gè)軸配置，兩維或三維通過(guò)傳感器的磁場(chǎng)測(cè)量是可能具有優(yōu)異的線性度的。 GMR或巨磁電阻傳感器也可以用于低磁場(chǎng)傳感，但

5、很小方向性的振幅有一個(gè)廣泛的靈敏度。對(duì)于車(chē)輛檢測(cè)，GMR傳感器必須有一個(gè)附近的磁偏置場(chǎng)，通過(guò)永久磁鐵或是直流驅(qū)動(dòng)螺線管獲得改進(jìn)的線性度。在下面的討論中，我們將只討論AMR傳感器的車(chē)輛檢測(cè)應(yīng)用。對(duì)于AMR傳感器，所述傳感器的電阻元件是用于一個(gè)阻性“惠斯通電橋”而變化性略有變化時(shí)每個(gè)元素作為磁場(chǎng)取向。電阻元件是由坡莫合金薄膜，大約有1000歐姆的電阻，但是當(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)存在時(shí)每個(gè)元素包含歐姆在內(nèi)是精密匹配的。圖2示出了一個(gè)典型的AMR傳感器惠斯通電橋的電路圖。每個(gè)橋有四個(gè)相同的相對(duì)立的電阻元件。例如，如果橋接收到一個(gè)正的磁場(chǎng)或磁通線的靈敏軸，Vb對(duì)于Out+和Out-到GND的電阻的電阻值會(huì)稍微降低，

6、而其他兩個(gè)電阻阻值會(huì)增加。其結(jié)果將是，Out+電壓增加大概Vb / 2，Out-電壓減少 Vb / 2。如果橋電壓或Vb，等于5伏并且所施加的磁通量是0.5高斯，Out+標(biāo)稱(chēng)電壓則在2.5012伏，Out-標(biāo)稱(chēng)電壓則在為2.4988伏。從AMR傳感器測(cè)量的輸出電壓值是測(cè)量于Out+到Out-，和傳感器靈敏度方程的函數(shù)中得來(lái)，或：OUT+ - OUT- = S * VB * BS和S =靈敏度（標(biāo)稱(chēng)值1mV/V/gauss）Vb =電橋電源電壓，單位為伏特BS =橋應(yīng)用中的磁通量，單位為高斯在上述的例子中，一個(gè)5伏的供給用0.5高斯的磁通敏感軸的橋梁，產(chǎn)生了2.5毫伏的電橋輸出電壓。結(jié)合兩個(gè)AM

7、R傳感器在一起，部分變成了2軸傳感器，水平安裝時(shí)，能分解任何水平磁場(chǎng)到X和Y矢量分量。圖3顯示了該傳感器在Honeywell HMC1022傳感器產(chǎn)品組合。假設(shè)磁場(chǎng)Bs是地球的磁場(chǎng)在水平方向上的，HMC1022的集成電路封裝中的傳感器分解磁場(chǎng)BS成Bx和By矢量分量。這樣Bx和By代表的Bs的方向和幅度。對(duì)于車(chē)輛檢測(cè)，因?yàn)檐?chē)輛處理在HMC1022包里的傳感器，Bs的方向和振幅是可以改變的。而一個(gè)單一的AMR傳感器（如HMC1021）可以注意一個(gè)軸的移位，具有2軸傳感器可以更可靠地檢測(cè)車(chē)輛的檢測(cè)范圍的邊緣處，并為探測(cè)提供一個(gè)“全取向”保證。正如你將看到在后面的幾節(jié)中，選擇一個(gè)，兩個(gè)，或三軸磁場(chǎng)傳

8、感是一個(gè)性能和成本的權(quán)衡。單軸系統(tǒng)將要求只有一個(gè)傳感器，一組傳感器接口的電子設(shè)備，和一個(gè)數(shù)字化輸入并放入一個(gè)閾值檢測(cè)算法。使用HMC1022，HMC1052和HMC1053多軸傳感器的部件，如為了安裝靈活性提供額外的軸。磁傳感器接口電路由于由地球的磁場(chǎng)強(qiáng)度引起AMR傳感器輸出是在小毫伏水平，這些惠斯通電橋傳感器需要后續(xù)的放大，使車(chē)輛感應(yīng)場(chǎng)的變化更容易檢測(cè)到。隨著傳感器的差分輸出，每個(gè)傳感器需要一個(gè)兼容傳感器輸出電壓和傳感器電橋的電源電壓的微分或測(cè)量放大器。通常情況下，這些放大級(jí)將作用于從4.8伏至5.2伏，或2.7伏至3.3伏的電源軌以節(jié)省能源在電池應(yīng)用或非便攜式能源供給更高的電壓。正如你看到

9、的在靈敏度方程中，橋的電源電壓幫助放大信號(hào)。但是，運(yùn)行超過(guò)5伏的傳感器也將更多毫瓦的熱施加在橋渡元素上，使熱漂移的影響更為顯著。圖4示出了一個(gè)典型的傳感器接口電路原理圖。如圖所示，一個(gè)共同的低壓運(yùn)算放大器（LMV358運(yùn)算放大器）和四個(gè)1的容差的金屬膜電阻器，以建立一個(gè)200V/ V的增益差分放大器。專(zhuān)用的儀表放大器可以取代的運(yùn)算放大器和電阻器，以多一點(diǎn)的成本放大器為代價(jià)來(lái)簡(jiǎn)單的控制增益和偏移電壓。此電路采用傳感器OUT+和OUT-節(jié)點(diǎn)電壓不同，然后放大的結(jié)果作為偏置電壓值的偏移量的參考電壓。在雨刮上的偏移微調(diào)電位偏移電壓將作為參考節(jié)點(diǎn)的電壓。舉個(gè)例子，我們?cè)趫D4的敏感軸傳感器領(lǐng)域?yàn)?.5高斯

10、的橋梁和放大器電源軌（VCC）為3.0伏。由于1.0mV/V/gauss靈敏度的HMC1021，傳感器的差分輸出電壓將是1.5毫伏。當(dāng)200增益施加到放大器上時(shí)，放大器的輸出將是300毫伏正偏置基準(zhǔn)電壓。施加電源一半（1.5伏）的補(bǔ)償電壓，放大器的輸出電壓的測(cè)量將是約1.80伏。由于AMR傳感器不完全匹配于電阻元件，電橋產(chǎn)生偏移電壓的結(jié)果;及每個(gè)傳感器制造有差異。然而，好消息是，這個(gè)偏移是固定在其余的橋元件的電阻溫度變化引起的漂移的一部分。此橋偏置電壓是依賴(lài)于橋電源電壓縮放每一個(gè)毫伏的電橋電壓值（mV/ V）。對(duì)于HMC102X系列傳感器，指定范圍內(nèi)的橋偏移大約為2mV/ V和正態(tài)分布下的0.

11、5mV/ V范圍內(nèi)。以前面圖4電路為例，一個(gè)為0.5mV/ V電橋補(bǔ)償基于3伏電源為-1.5毫伏輸出偏移，或放大器的偏移-300毫伏。為消除此偏移，一種方法是移動(dòng)的偏移量從1.5伏至1.8伏的基準(zhǔn)電壓對(duì)抗橋偏移。對(duì)于進(jìn)一步抵消減少的方法，請(qǐng)參閱應(yīng)用筆記AN212的網(wǎng)站的?；裟犴f爾AMR傳感器也有用于多種用途的電橋元件專(zhuān)利電磁線圈。這些線圈的目的，用于創(chuàng)建一個(gè)“磁場(chǎng)偏移”領(lǐng)域，或重新校準(zhǔn)坡莫合金薄膜的磁場(chǎng)傳感器的磁疇方向的易磁化軸的磁疇。這些線圈被稱(chēng)為“偏置條”和“設(shè)定/重置帶”，因?yàn)樗鼈兙哂凶钚〉碾姼邢禂?shù),被認(rèn)為是一個(gè)安培匝數(shù)方面應(yīng)用局部磁場(chǎng)的線圈傳感器的電阻元件。圖5為帶約束的HMC1022

12、傳感器。偏移帶帶電阻的電流通過(guò)轉(zhuǎn)換到本地磁場(chǎng)橋元件的敏感軸方向。傳感器電橋通過(guò)建立磁偏移領(lǐng)域，將總結(jié)所需的磁性遠(yuǎn)場(chǎng)和偏置條產(chǎn)生領(lǐng)域，降壓，升壓或整體居中最好的放大和信號(hào)處理領(lǐng)域。車(chē)輛檢測(cè)應(yīng)用的大多數(shù)不使用偏移量的約束，開(kāi)路，如果不使用，可能會(huì)保持開(kāi)路。置位/復(fù)位的約束用于“消磁”或“去燙”的要求，以避免暴露后意外高磁場(chǎng)傳感器的性能退化產(chǎn)生的傳感器電橋的脈沖電流。這些高的領(lǐng)域一般在超過(guò)10高斯的橋梁，并且通常是由磁化的手工工具，永久磁鐵，便攜式的電動(dòng)馬達(dá)，和高電流導(dǎo)線如焊接電纜。通過(guò)周期性地發(fā)送溫和的電流脈沖，在適宜的時(shí)間間隔，坡莫合金薄膜磁場(chǎng)在易磁化軸方向重新校準(zhǔn)并且混亂的磁場(chǎng)方向的存儲(chǔ)器中被

13、擦除。這個(gè)過(guò)程很像刪除錄音磁帶，因?yàn)樗鼈兌疾捎闷履辖鸨∧?。?yīng)用手冊(cè)AN213介紹的置位/復(fù)位帶典型的脈沖驅(qū)動(dòng)電路的詳細(xì)功能。對(duì)于車(chē)輛檢測(cè)應(yīng)用，周期性的重復(fù)設(shè)置脈沖的復(fù)位，建議在1秒至分鐘的時(shí)間間隔。傳感器磁通過(guò)高場(chǎng)曝光，曝光可能會(huì)導(dǎo)致敏感性降低，或在傳感器電壓（固定傳感器）沒(méi)有變化感到不安，直到置位/復(fù)位帶脈沖。圖6顯示了一個(gè)典型的供電優(yōu)化為5伏置位/復(fù)位帶驅(qū)動(dòng)電路和HMC1021置位/復(fù)位帶。車(chē)輛檢測(cè)特征使用地球的磁場(chǎng)提供的磁性背景或“偏置”點(diǎn)與一個(gè)固定的傳感器的安裝，保持基本恒定的。與地球在約0.5高斯的磁場(chǎng)強(qiáng)度，并進(jìn)一步從一個(gè)可能的三個(gè)軸取向減少到只是一個(gè)單一的軸的數(shù)量，每個(gè)傳感器在自

14、然接地的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)可以有信號(hào)的范圍從接近零高斯到0.7高斯。當(dāng)車(chē)輛接近傳感器的附近，從地球磁場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)變到來(lái)自車(chē)輛軟硬鐵的信息。軟鐵是有色金屬材料，磁通集中到材料并且材料內(nèi)不產(chǎn)生任何磁通量。硬鐵源材料，其具有磁通集中的能力，并且可以具有產(chǎn)生剩余磁通量能力。雖然有幾百高斯的磁通密度，許多硬鐵車(chē)輛由于機(jī)箱金屬?zèng)_壓攜帶遠(yuǎn)小于2高斯的殘余通量。軟鐵將集中地球的磁通量，但通常在傳感器的位置只會(huì)增加不到一半的剩余磁鏈幅值偏差值。如果磁場(chǎng)集中在軟鐵處，然后他們傾向于去集中磁通垂直于磁場(chǎng)方向，如在圖1中示出。因此，可能會(huì)看到磁傳感器高達(dá)幾十到幾百毫高斯的地球磁場(chǎng)的偏置一直到車(chē)輛接近傳感器引起的3高斯統(tǒng)計(jì)學(xué)

15、典型的尖峰。車(chē)輛檢測(cè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)師是不會(huì)關(guān)心的車(chē)輛動(dòng)態(tài)峰值引起的磁特征，但有可能設(shè)計(jì)在1高斯的動(dòng)態(tài)范圍并且使用偏差值的突然變化作為車(chē)輛檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。如上圖所示一個(gè)典型的北美磁場(chǎng)方向移動(dòng)南行的卡車(chē)。綠色框代表附近的路基傳感器可能的位置和它們能感覺(jué)到通量濃度的相對(duì)量。毗鄰的圖表顯示了軸傳感器電橋的敏感軸指向南行，卡車(chē)驅(qū)動(dòng)經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)可能會(huì)看到一個(gè)信號(hào)。由于自然的地球的磁場(chǎng)會(huì)使傳感器具有輕微的負(fù)電壓輸出偏差，增加通量密度會(huì)進(jìn)一步降低電壓，減小密度會(huì)提高電壓。傳感器橫置（水平，在整個(gè)路基）和垂直可能也感應(yīng)期間的車(chē)輛通行，但偏差值和信號(hào)的變化會(huì)有所不同。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，電壓移位的幅度和方向的是并不重要，但在輸

16、出電壓的顯著移位的檢測(cè)將是最重要。對(duì)于車(chē)輛存在的應(yīng)用程序，從地球磁場(chǎng)向量幅度轉(zhuǎn)移將是最可靠的方法。測(cè)量放大后使用三軸傳感器數(shù)字化輸出，矢量幅度為：A = SQRT ( X2+Y2+Z2 )當(dāng)汽車(chē)停靠在路旁或過(guò)高的磁傳感器的位置，大小將突然從地球磁場(chǎng)上的偏差（即無(wú)車(chē)）幅度轉(zhuǎn)移。這將是最適用的停車(chē)計(jì)時(shí)器，停車(chē)空間的占用，開(kāi)門(mén)器，通過(guò)服務(wù)提示。 注意傳感器輸出變化很大程度上依賴(lài)于車(chē)輛與傳感器的接近程度。作為車(chē)輛內(nèi)英寸大小的傳感器，如在中間路基車(chē)道表面上;將相當(dāng)詳細(xì)的收集錯(cuò)綜復(fù)雜的鐵質(zhì)結(jié)構(gòu)的車(chē)輛底盤(pán)產(chǎn)生的信號(hào)。此外，如果距離車(chē)輛信號(hào)1米，車(chē)輛信號(hào)幅度取決于在車(chē)輛尺寸的十分之一并且信號(hào)帶寬看起來(lái)比波浪線

17、更聚集的像駝峰。隨著距離的增加信號(hào)從通量濃度集中分散到開(kāi)始的基準(zhǔn)線。表1示出了一個(gè)典型的汽車(chē)輛級(jí)（磁通密度）與相對(duì)傳感器偏離距離。車(chē)輛方向感應(yīng)在前面卡車(chē)的車(chē)輛信號(hào)的例子中，在車(chē)輛立交橋路基上有一個(gè)單一的傳感器。這習(xí)慣當(dāng)作X軸系統(tǒng)，因?yàn)樗褂昧嗽陬A(yù)期的車(chē)輛方向的敏感軸。通過(guò)采用的遠(yuǎn)離車(chē)輛路線方向的傳感器，基本的車(chē)輛方向就可以被檢測(cè)。對(duì)于一個(gè)典型的車(chē)輛方向檢測(cè)傳感器的放置參見(jiàn)圖8。在該圖中，當(dāng)車(chē)輛接近傳感器，在朝向車(chē)輛的傳感器的磁力線開(kāi)始彎曲。因此，磁通密度降低并且傳感器輸出信號(hào)電壓從它的基準(zhǔn)值變?yōu)樨?fù)的。當(dāng)車(chē)輛遠(yuǎn)離傳感器，磁通密度追逐車(chē)輛變化，產(chǎn)生正的電壓結(jié)果。如果車(chē)輛倒退或從相反的方向返回，信號(hào)

18、圖看起來(lái)像一個(gè)鏡像圖像。第二個(gè)更可靠的方法涉及兩個(gè)分開(kāi)一小段距離的傳感器，但它們的敏感軸在相同的方向上。這樣做的目的是，車(chē)輛在行駛中將創(chuàng)建相同的信號(hào)但是及時(shí)被更替。隨著二元位移傳感器，在正向業(yè)務(wù)時(shí)后傳感器將比前傳感器迅速達(dá)到的檢測(cè)閾值。在相反的業(yè)務(wù)時(shí)會(huì)發(fā)生相對(duì)的情況。一個(gè)已知的位移距離和閾值檢測(cè)之間的一個(gè)合理的精確的時(shí)間測(cè)量，可以對(duì)速度做一個(gè)很好的估計(jì)。圖9是典型的安裝圖。傳感器的位移距離不必是一個(gè)非常大的值。在今天的高速微控制器的高精度模擬電路，速度測(cè)量精度和分辨率可達(dá)英里每小時(shí)。車(chē)輛檢測(cè)的謬誤車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員最關(guān)心的問(wèn)題是車(chē)輛存在謬誤，或“虛假”。破壞者可能會(huì)折騰到您的傳感器區(qū)域的磁鐵

19、，最多的錯(cuò)誤集中于大自然產(chǎn)生的刺激或相鄰車(chē)道的車(chē)輛。由在本文檔前面表1，相鄰車(chē)道的謬誤可能是一個(gè)問(wèn)題，只是磁位移閾值設(shè)置的最佳量為毫高斯，并選擇一個(gè)中間的車(chē)道位置。最壞情況下的流量檢測(cè)問(wèn)題之一，是一個(gè)大卡車(chē)產(chǎn)生足夠的彎曲磁通量讓一個(gè)空車(chē)道傳感器產(chǎn)生謬誤。圖10示出了這種情況。如果只有兩車(chē)道寬的道路，你也許可以稍微向外側(cè)車(chē)道邊緣定位傳感器組件得到一點(diǎn)點(diǎn)謬誤抑制。設(shè)置磁通轉(zhuǎn)變閾值的另一個(gè)挑戰(zhàn)是，過(guò)大的閾值可能拒絕所需檢測(cè)的車(chē)輛，如摩托車(chē)和有很多的復(fù)合底盤(pán)很小的汽車(chē)被檢測(cè)。另一個(gè)謬誤的情況來(lái)自大自然母親時(shí)時(shí)刻刻地小量的改變地球磁場(chǎng)幅度。一對(duì)毫高斯變化磁傳感器作指南針的是很好的，如果它們不能區(qū)分自然的

20、漂移，車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)可能會(huì)錯(cuò)誤地觸發(fā)。無(wú)論是通過(guò)模擬信號(hào)處理，檢測(cè)算法的軟件，小的慢的地球的磁場(chǎng)值變化應(yīng)予以拒絕。軟件算法應(yīng)該能夠不斷的更新“偏置”值的閾值，以確保除了各軸的偏置值以外，保持正確的額度。模擬電路實(shí)現(xiàn)較慢的時(shí)間常數(shù)閾值電壓，車(chē)輛檢測(cè)比較器處理信號(hào)拒絕緩慢信號(hào)變化，引發(fā)快速上升的電壓。第三謬誤情況發(fā)生于AMR傳感器的溫度迅速變化。最壞的情況是在夏季晴轉(zhuǎn)多云天，當(dāng)太陽(yáng)從云里出來(lái)，突然開(kāi)始烘烤嵌有傳感器的住房。合理的散熱設(shè)計(jì)的機(jī)箱，將有助于其他電器技術(shù)進(jìn)行額外的防止謬誤發(fā)生的幫助。當(dāng)AMR傳感器隨著坡莫合金薄膜傳感器的改變溫度而電橋偏移改變時(shí)產(chǎn)生溫度謬誤。該溫度系數(shù)是名義上每攝氏度百萬(wàn)分

21、之-3100（-3100ppm/C）。因此，25C時(shí)有一個(gè)1.5毫伏橋的偏移，在30C時(shí)產(chǎn)生1.48毫伏的電橋偏置。 5C的溫度產(chǎn)生20微伏移變化可能看起來(lái)不是一個(gè)問(wèn)題，但也可能造成3伏橋電源電壓20毫伏當(dāng)量的轉(zhuǎn)變。用一個(gè)200增益的放大，該溫度的變化在模擬輸出電壓的變化可能是4毫伏。正如前面提到的在本應(yīng)用手冊(cè)中，你可以使用置位/復(fù)位功能用于多種用途。通過(guò)采取磁場(chǎng)測(cè)量后的復(fù)位脈沖（反極性），以及設(shè)定的脈沖（正極性）的測(cè)量值的總和中減去外部磁場(chǎng)的影響，剩下兩倍橋偏置電壓。然后除以2恢復(fù)最接近當(dāng)前溫度的橋的偏移。通過(guò)這樣每隔幾秒鐘間隔的設(shè)置/復(fù)位脈沖，忽冷忽熱時(shí)傳感器電橋偏移檢測(cè)和校正。圖11示出

22、了典型的場(chǎng)景。簡(jiǎn)單的車(chē)輛檢測(cè)電路作為一種方式，以緩解車(chē)輛檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)，一個(gè)簡(jiǎn)單的一軸，所有的模擬電路的例子將在下面描述。選擇HMC1021S簡(jiǎn)單原型設(shè)計(jì)，圖12示出了該電路的典型示意圖。前期本應(yīng)用手冊(cè)的建議，建議為1高斯的動(dòng)態(tài)范圍，和一個(gè)5伏電橋供應(yīng)HMC1021S，會(huì)導(dǎo)致5mV的輸出。要跨越一個(gè)5伏電源，增益為500，允許2.5伏輸出集中在2.5伏（零高斯點(diǎn)）。HMC1021S可以用任何HMC102X，HMC104X和HMC105X系列的磁傳感器組件代替; 因?yàn)樗鼈兌挤系?mV/V/gauss靈敏度規(guī)范。在圖中，低成本儀表放大器（AD623）獲得了500V/ V，關(guān)于橋放大器的參考引腳允

23、許偏差和地球磁場(chǎng)的偏置值的1k歐姆的電位器調(diào)零。兩個(gè)LM393比較器形成一個(gè)窗口比較器電路，其中測(cè)量放大器將被1k歐姆的電位器調(diào)整到集中在0至5伏的電源系統(tǒng)。電阻器R8，R9和R10被選中以便如果放大器明顯偏離2.5伏的微調(diào)值，其中一個(gè)比較器將上拉輸出（VOUT）到邏輯低狀態(tài)。通過(guò)正確選擇R9的值，或通過(guò)一個(gè)500歐姆的電位器代替變阻器配置，您可以調(diào)整車(chē)輛檢測(cè)距離。選擇一個(gè)200歐姆的電阻值，窗口比較器有大約2.5伏25毫伏的窗口觸發(fā)。一切調(diào)整得當(dāng)，25mV的除以由儀表放大器的增益約等于50微伏的磁性傳感器的觸發(fā)窗口或從1mV/V/gauss敏感度中一個(gè)10毫高斯檢測(cè)變化范圍。該電路將肯定會(huì)對(duì)

24、地球磁場(chǎng)漂移和溫度漂移產(chǎn)生的謬誤敏感，但用戶可以定期重新調(diào)整1k歐姆的電位器，重新設(shè)沒(méi)有車(chē)輛出現(xiàn)的中心偏差電壓到2.5伏。顯然，這簡(jiǎn)單的電路是不能接受的安裝或忘記的應(yīng)用程序。然而，許多設(shè)計(jì)師將實(shí)施一個(gè)基于微處理器的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)增益和偏移控制來(lái)保持系統(tǒng)，以防止緩慢漂移謬誤為中心。正如所設(shè)計(jì)的，簡(jiǎn)單的車(chē)輛檢測(cè)電路具有25mV的偏移靈敏度，這約等同于基于表1示意信號(hào)中4英尺的汽車(chē)檢測(cè)距離。使用微控制器的車(chē)輛檢測(cè)無(wú)論是圖4還是圖12中的放大器電路用于車(chē)輛檢測(cè)都足夠好，但精確電源的數(shù)字微控制器的使用可以實(shí)現(xiàn)更好的檢測(cè)方案。圖13是一個(gè)典型的使用HMC1052L和PIC16微控制器的數(shù)字車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)

25、的示意圖。與圖12的電路相比此電路有幾個(gè)明顯的變化，測(cè)量放大器由一個(gè)運(yùn)算放大器來(lái)代替用來(lái)做為一個(gè)差分放大器，并且HMC1021S由HMC1052L代替。沒(méi)有顯示的是第二個(gè)HMC1052橋電路，但可以安排第二個(gè)二重電路，并從PIC16XX微控制器中獲得其他復(fù)用的10位ADC輸入（D1）。所述第二橋是正六方軸（Y-軸）傳感器，并可以用來(lái)給出的所有水平方向的車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)。圖中還顯示出自動(dòng)設(shè)定/復(fù)位限制定時(shí)刷新的傳感器驅(qū)動(dòng)電路。由于HMC1052L使用一個(gè)共同的置位/復(fù)位帶雙MOSFET驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)為紐帶，可以使用5 V邏輯兼容門(mén)閾值。在圖13的差分放大器被設(shè)置為300V/ V的增益有連個(gè)原因原因。第一

26、是要求1高斯磁通量的動(dòng)態(tài)范圍，而另一個(gè)事實(shí)是，即一些空間一些動(dòng)態(tài)余量需要給HMC1052L橋做抵消，10k電位將工廠調(diào)整一次電橋偏移。設(shè)置完成后，PIC16XX微控制器和多路10位ADC將處理所有的熱漂移和地球磁場(chǎng)偏差。該電路被假定為工作在5伏，所以輸入電壓范圍1高斯相當(dāng)于傳感器的5mV，相當(dāng)于在PIC16XX ADC1.5伏輸入。10K電位器就會(huì)設(shè)為2.5伏，在傳感器電橋上給出了零磁場(chǎng)。電源供給線剩下的電壓用來(lái)熱漂移、放大器鐵路退避，磁場(chǎng)特征峰。參考PIC16XX，因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員可以使用任何不同的PIC16系列，或任何其他類(lèi)似品牌或系列微控制器。采用微控制器，車(chē)輛檢測(cè)變得不連續(xù)，或超出了上限和

27、下限閾值的信號(hào)采樣。因此，采樣間隔時(shí)間必須足夠快，以趕上預(yù)期的經(jīng)過(guò)傳感器的最快車(chē)速。這可以適合感興趣的交通和驅(qū)動(dòng)的服務(wù)應(yīng)用程序，作為多個(gè)傳感器可能被用于與每個(gè)返饋到多路微控制器的內(nèi)部ADC輸入。為車(chē)輛檢測(cè)算法寫(xiě)固件成為一個(gè)特定的用途，通常是專(zhuān)有的代碼可能會(huì)受專(zhuān)利保護(hù)的。然而，大多數(shù)設(shè)計(jì)將具有來(lái)自放大器的數(shù)字化傳感器的輸入電壓和與閾值進(jìn)行比較最新的數(shù)據(jù)點(diǎn)的共同問(wèn)題。圖14顯示了一個(gè)典型的例子，一個(gè)有漂移補(bǔ)償?shù)臋z測(cè)算法圖。一個(gè)簡(jiǎn)單的檢測(cè)算法只可以測(cè)量地球磁場(chǎng)的偏置值，并根據(jù)參考車(chē)輛所要求的固定量的檢測(cè)范圍設(shè)置上限和下限。但熱漂移和磁場(chǎng)漂移可能引發(fā)錯(cuò)誤的檢測(cè)，除非ADC計(jì)數(shù)或每個(gè)傳感器測(cè)量允許的閾值

28、漂移。隨著車(chē)輛接近傳感器，ADC在“計(jì)數(shù)”方面變化量改變的速度會(huì)比的漂移補(bǔ)償算法可以允許移位更快，從而產(chǎn)生一個(gè)有效的車(chē)輛檢測(cè)。為了更好地展示如何工作的，10位ADC有1024個(gè)ADC“計(jì)數(shù)”，通常計(jì)512標(biāo)稱(chēng)零高斯為調(diào)整值。因此512以下的數(shù)是負(fù)數(shù)，并有可能由兩個(gè)補(bǔ)充數(shù)字值描述。所以一個(gè)典型的固件程序?qū)鞲衅鞯臄?shù)據(jù)采集減去512到0的最新數(shù)據(jù)，與車(chē)輛檢測(cè)的決定（是/否）的閾值進(jìn)行比較。作出決定后，新的閾值計(jì)算是基于以前的傳感器采樣計(jì)數(shù)。使用圖15，地球的磁場(chǎng)偏置是否在632個(gè)或120個(gè)零高斯以上;然后閾值限制的10個(gè)字可能是一個(gè)合理的約5mV每計(jì)數(shù)，300計(jì)數(shù)每高斯，一個(gè)33毫高斯帶中的藍(lán)點(diǎn)顯

29、示的閾值。根據(jù)在系統(tǒng)噪聲，閾值的頻帶，限制于防止不超過(guò)一定量的計(jì)數(shù)偏移每樣本數(shù)的帶寬。這使得真正的車(chē)輛磁場(chǎng)特征，賽出車(chē)輛的變化閾值來(lái)區(qū)分漂移和車(chē)輛。當(dāng)使用自適應(yīng)閾值檢測(cè)或漂移補(bǔ)償，綠色的邏輯輸出跟蹤顯示的合乎邏輯的結(jié)果?；旌闲盘?hào)的車(chē)輛檢測(cè)在前面的示例電路中，使用數(shù)字邏輯檢測(cè)算法的缺點(diǎn)是，連續(xù)的傳感器輸出被采樣分開(kāi)來(lái)適用到固件檢測(cè)算法。但是，如果您的車(chē)輛在高速行駛時(shí)，檢測(cè)因?yàn)橹挥凶盥倪^(guò)程，對(duì)于所需的反應(yīng)時(shí)間也許太緩慢了。為了保持連續(xù)的檢測(cè)，模擬系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)許多類(lèi)似的簡(jiǎn)單的帶有模擬漂移補(bǔ)償謬誤排斥檢測(cè)電路。圖16顯示了一個(gè)典型的使用測(cè)量放大器、運(yùn)算放大器和比較器持續(xù)監(jiān)控磁信號(hào)的設(shè)計(jì)實(shí)例。另外，微

30、控制器可用于處理維護(hù)功能，如定期置位/復(fù)位功能、誤差補(bǔ)償和增益調(diào)整，以及探測(cè)距離調(diào)整。上圖中介紹了一些新特性。第一是恒定電流源驅(qū)動(dòng)HMC1001傳感器電橋。 HMC1001是霍尼韋爾公司的最敏感的AMR傳感器，但有一個(gè)稍低的電橋電阻（850歐姆），并且具有較高的坡莫合金元素提供標(biāo)稱(chēng)3.2mV/V/gauss敏感度。室溫電橋電壓輸送給HMC1001約4.7毫安，大約是共5伏的供電電壓范圍內(nèi)的4伏電壓。恒定電流源是為了進(jìn)一步穩(wěn)定從約3000ppm/C到600ppm/橋偏移規(guī)格。熱漂移減少總漂移，更多漂移補(bǔ)償偏重于地球的偏置磁場(chǎng)漂移。另一項(xiàng)新功能是兩個(gè)數(shù)字控制測(cè)量放大器電位器的實(shí)現(xiàn)。這允許微控制器的

31、采樣放大器的輸出增益和失調(diào)電壓得以調(diào)整，以獲得最佳性能。放大器電路部分是低通濾波器是由R16/C3網(wǎng)絡(luò)來(lái)限制帶寬輸出低頻信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這低頻信號(hào)很可能是在傳感器中運(yùn)動(dòng)最快的車(chē)輛信號(hào)。下一個(gè)新的特點(diǎn)是放大器階段后的全波整流電路，隨著車(chē)輛接近，折返任何負(fù)面轉(zhuǎn)向信號(hào)的方法。這允許一個(gè)單一的閾值檢測(cè)的方案，而不是圖12中給出的創(chuàng)建窗口檢測(cè)器。整流器、過(guò)濾器和修整的車(chē)輛信號(hào)被直接放置到閾值比較器中用于檢測(cè)。其他比較器的輸入來(lái)自兩個(gè)運(yùn)算放大器的階段，形成了一個(gè)模擬的自適應(yīng)閾值電路。車(chē)輛特有的信號(hào)由RC網(wǎng)絡(luò)R19/C4急劇過(guò)濾到創(chuàng)建的緩慢漂移基線偏置，將用幾秒鐘的時(shí)間常數(shù)跟蹤緩慢橋偏置電壓和地球磁場(chǎng)漂移。該電壓被緩沖然后發(fā)送到一個(gè)求和放大器階段求緩慢漂移信號(hào)