Модуль измерения слабого магнитного поля HJMAG803C с тремя осями и высокой точностью
Дата публикации:
2022-04-11
В практическом применении модуля измерения магнитного поля в системах управления ориентацией
01 Фон
При практическом применении модуля измерения магнитного поля в таких системах, как управление ориентацией, измерение угла тангажа и гамма-измерение, из-за того, что измеритель часто находится на значительном расстоянии от модуля и возможно использование промежуточных соединений сигнала, отношение сигнал/шум (SNR) аналогового напряжения на выходе значительно снижается, что влияет на общую точность измерения. Кроме того, в условиях неопределенности международной обстановки и эскалации трений между США и Китаем, давление со стороны США и других стран на китайскую индустрию интегральных микросхем усиливается, закупка импортных интегральных микросхем становится все сложнее, а цены взлетают в сотни и тысячи раз, что серьезно влияет на экономическое развитие Китая и национальную безопасность. В связи с этим переход отечественной интегральной микросхемной промышленности на путь самостоятельного развития неизбежен. Учитывая эту ситуацию, компания Hangjing Microelectronics, опираясь на результаты предварительных рыночных исследований, обоснование проекта, экспериментальную проверку и накопленный опыт в области измерения магнитного поля, успешно разработала собственный трехкомпонентный модуль измерения магнитного поля, который может заменить импортный HMR2300
02 Обзор
HJMAG803C — это высокоточный трехкомпонентный модуль измерения слабого магнитного поля с токовым выходом. В модуле используются технологии модуляции/демодуляции и PID-регулирования, благодаря чему датчик магнитного поля постоянно работает вблизи нулевого гаусса. Это позволяет устранить помехи от внешних сильных магнитных полей (например, постоянных магнитов, сильных электромагнитных импульсов), а также уменьшить температурный дрейф нуля (dK0/dT) и квадратичную нелинейность (K2). Для температурной коррекции в модуль встроен АЦП AD590 для измерения температуры датчика.
Учитывая, что на практике измеритель часто находится на значительном расстоянии от модуля и возможно использование промежуточных соединений, отношение сигнал/шум (SNR) аналогового напряжения на выходе значительно снижается, что влияет на точность измерения. Поэтому, используя способ передачи тока по токовому контуру 4-20 мА, применяемый в промышленности для передачи аналоговых сигналов на большие расстояния, достигается высокоточная передача аналогового сигнала на большие расстояния. Однако, учитывая проблему тепловыделения модуля при максимальном значении 20 мА, ток был изменен на 1-9 мА. При нулевом гауссе выходной ток составляет 5 мА.
В конструкции, выборе материалов и обработке данного модуля измерения магнитного поля используется богатый опыт компании в области измерения магнитного поля, что эффективно обеспечивает соответствие характеристик и применения модуля требованиям заказчиков. В соответствии со стандартом SJ20668-1998 «Общие технические условия на микросхемные модули», по сравнению с традиционными магнитными датчиками с напряжением на выходе, он обладает такими преимуществами, как возможность работы с длинными линиями, улучшенное отношение сигнал/шум, возможность проверки состояния системы, помехозащищенность, высокая точность, высокая надежность и стабильность, и может заменить трехкомпонентный модуль измерения магнитного поля HMR2300 американского производства. Модуль может применяться в аэрокосмической, оборонной и нефтяной промышленности, в системах управления ориентацией, измерения угла тангажа, измерения частоты вращения и гамма-измерения.
Примечание 1: Программное управление HMR2300 использует неизолированный интерфейсный чип RS-232/RS-485, который подвержен воздействию синфазных/дифференциальных помех от удаленной заземляющей линии, что может привести к ошибкам и, в тяжелых случаях, к повреждению передатчика/приемника. При использовании клиенту необходимо провести проверку и обеспечить совместимость внутреннего программного обеспечения. HJMAG803C не требует программирования, выдает токовый сигнал 1-9 мА, что делает его более удобным в использовании по сравнению с HMR2300, требующим программирования, и обладает такими преимуществами, как возможность работы с длинными линиями, высокое отношение сигнал/шум и высокая точность.
Примечание 2: Из-за влияния магнитных свойств материала разъема, для обеспечения точности измерения магнитного датчика, чувствительная ось HMR2300 расположена в правой части корпуса. В HJMAG803C используется немагнитный материал разъема, а чувствительная ось расположена в геометрическом центре корпуса.
03 Принципиальная электрическая схема
04 Тип корпуса и назначение выводов
1. Тип корпуса: используется немагнитный металлический корпус, габаритные размеры показаны на рисунке (единицы измерения: мм).
Примечание: Размеры корпуса: Д*Ш*В=72,5*30*17 мм, установочная поверхность отполирована.
2. Назначение выводов
05 Абсолютные максимальные значения
06 Электрические характеристики
Если не указано иное, VCC=15±5% В, T A =25℃.
07 Фотография
08 Типичные применения
09 Меры предосторожности при применении
1. Модуль выполнен в немагнитном алюминиевом корпусе, крышка приварена лазерной сваркой. Выводы выполнены с использованием немагнитного авиационного разъема J30J-15TJP, приваренного к корпусу лазерной сваркой. Таким образом, корпус модуля не является герметичным. При использовании запрещается промывать модуль чистящими жидкостями, а также следует предотвращать попадание кислот, щелочей, солей и других агрессивных сред. Кроме того, выводы, помеченные как «DNC», являются внутренними отладочными выводами. Их нельзя выводить наружу и тем более подключать к другим потенциалам. В противном случае, в лучшем случае это приведет к нарушению работоспособности, а в худшем — к выходу модуля из строя.
2. Направление трех взаимно перпендикулярных осей модуля показано на рисунке (вид сверху).
3. Для крепления устройства следует использовать немагнитные винты в четырех сквозных отверстиях (Φ2).
4. Поскольку ток создает магнитное поле, при компоновке следует избегать расположения рядом проводов с большим током одного направления, чтобы избежать шума/дрейфа нуля. Если расстояние невозможно увеличить, рекомендуется разместить провода питания и обратного провода (т.е. GND) на одинаковом расстоянии друг от друга, лучше всего скрученными парами. Такое расположение способствует взаимной компенсации магнитных полей, создаваемых током.
5. Хотя модуль может надежно работать при TA≥175℃, из-за ограниченного диапазона измерения AD590, при температуре выше 125℃ нельзя использовать внутренний датчик температуры модуля для температурной калибровки.
6. Поскольку магнитные условия, в которых модуль устанавливается в оборудовании, различны, а также различны окружающие жесткие и мягкие магнитные помехи, это в конечном итоге приведет к изменению нулевого значения (K0) и коэффициента масштабирования (K1) трех осей. Поэтому рекомендуется пользователям проводить моделирование и коррекцию на верхнем уровне.
7. Поместите модуль в магнитный экран или оберните его пермаллоевым материалом и измерьте ток на конце длинной линии под напряжением. Если ток составляет 5 мА, это означает, что соединение исправно. Если ток не измеряется, в первую очередь следует проверить обрыв цепи.
8. Для повышения отношения сигнал/шум системы рекомендуется использовать локальный заземляющий контур в качестве эталона сигнала;
9. При использовании длинных линий рекомендуется установить на стороне питания модуля схему защиты от импульсных перенапряжений.
10. При использовании в системах воздушной магнитометрии необходимо выполнить следующие действия:
A. Географический северный полюс Земли и магнитный северный полюс не совпадают, поэтому необходимо провести моделирование и коррекцию;
B. Необходимо внести поправки в модель с учетом долготы, иначе при дальних перелетах погрешность будет значительной;
C. Необходимо интегрировать с трехмерным акселерометром для внесения поправок в модель тангажа и крена самолета;
D. Подробные принципы и реализация описаны в статье компании Honeywell «Applications of Magnetoresistive Sensors in Navigation Systems».
11. Задняя поверхность модуля является установочной базовой поверхностью, специально отполированной, поэтому ее нельзя повреждать.
10 Сопутствующие товары
1. Трехосный высокоточный модуль измерения слабого магнитного поля HJMAG803
2. Трехосный высокоточный модуль измерения слабого магнитного поля HJMAG803A для высоких температур
3. Двухосный высокоточный модуль измерения слабого магнитного поля HJMAG804
4. Модуль измерения скорости вращения с высокоточным опорным геомагнитным датчиком HJMAG805A
5. Модуль измерения скорости вращения с высокоточным опорным геомагнитным датчиком HJMAG805B
Ключевые слова:
Следующая страница
Предыдущая страница:
Следующая страница: