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LSM303D芯片的加速計(jì)、磁力計(jì)、A/D轉(zhuǎn)化器及信號(hào)條理電路集成在一起,仍然通過(guò)I2C總線和處理器通信。這樣只用一顆芯片就實(shí)現(xiàn)了6軸的數(shù)據(jù)檢測(cè)和輸出,降低了客戶的設(shè)計(jì)難度,減小了PCB板的占用面積,降低了器件成本
LSM303DLH的需要的周邊器件很少,連接也很簡(jiǎn)單,磁力計(jì)和加速計(jì)各自有一條I2C總線和處理器通信。如果客戶的I/O接口電平為1.8V,Vdd_dig_M、Vdd_IO_A和Vdd_I2C_Bus均可接1.8V供電,Vdd使用2.5V以上供電即可;如果客戶接口電平為2.6V,除了Vdd_dig_M要求1.8V以外,其他皆可以用2.6V。在上文中提到,LSM303DLH需要置位/復(fù)位電路以維持AMR的主磁域。C1和C2為置位/復(fù)位電路的外部匹配電容,由于對(duì)置位脈沖和復(fù)位脈沖有一定的要求,建議用戶不要隨意修改C1和C2的大小
要實(shí)現(xiàn)電子羅盤功能,需要一個(gè)檢測(cè)磁場(chǎng)的三軸磁力傳感器和一個(gè)三軸加速度傳感器。隨著微機(jī)械工藝的成熟,意法半導(dǎo)體推出將三軸磁力計(jì)和三軸加速計(jì)集成在一個(gè)封裝里的二合一傳感器模塊LSM303DLH,方便用戶在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出成本低、性能高的電子羅盤。本文以LSM303DLH為例討論該器件的工作原理、技術(shù)參數(shù)和電子羅盤的實(shí)現(xiàn)方法
在LSM303D中磁力計(jì)采用各向異性磁致電阻(Anisotropic Magneto-Resistance)材料來(lái)檢測(cè)空間中磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。這種具有晶體結(jié)構(gòu)的合金材料對(duì)外界的磁場(chǎng)很敏感,磁場(chǎng)的強(qiáng)弱變化會(huì)導(dǎo)致AMR自身電阻值發(fā)生變化
在制造過(guò)程中,將一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)加在AMR上使其在某一方向上磁化,建立起一個(gè)主磁域,與主磁域垂直的軸被稱為該AMR的敏感軸,如圖3所示。為了使測(cè)量結(jié)果以線性的方式變化,AMR材料上的金屬導(dǎo)線呈45?角傾斜排列,電流從這些導(dǎo)線上流過(guò)。由初始的強(qiáng)磁場(chǎng)在AMR材料上建立起來(lái)的主磁域和電流的方向有45?的夾角
當(dāng)有外界磁場(chǎng)Ha時(shí),AMR上主磁域方向就會(huì)發(fā)生變化而不再是初始的方向了,那么磁場(chǎng)方向和電流的夾角θ也會(huì)發(fā)生變化,如圖5所示。對(duì)于AMR材料來(lái)說(shuō),θ角的變化會(huì)引起AMR自身阻值的變化,并且呈線性關(guān)系,
ST利用惠斯通電橋檢測(cè)AMR阻值的變化。R1/R2/R3/R4是初始狀態(tài)相同的AMR電阻,但是R1/R2和R3/R4具有相反的磁化特性。當(dāng)檢測(cè)到外界磁場(chǎng)的時(shí)候,R1/R2阻值增加?R而R3/R4減少R。這樣在沒(méi)有外界磁場(chǎng)的情況下,電橋的輸出為零;而在有外界磁場(chǎng)時(shí)電橋的輸出為一個(gè)微小的電壓?V;