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LSM303D芯片的加速計、磁力計、A/D轉(zhuǎn)化器及信號條理電路集成在一起,仍然通過I2C總線和處理器通信。這樣只用一顆芯片就實現(xiàn)了6軸的數(shù)據(jù)檢測和輸出,降低了客戶的設(shè)計難度,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,連接也很簡單,磁力計和加速計各自有一條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
要實現(xiàn)電子羅盤功能,需要一個檢測磁場的三軸磁力傳感器和一個三軸加速度傳感器。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和三軸加速計集成在一個封裝里的二合一傳感器模塊LSM303DLH,方便用戶在短時間內(nèi)設(shè)計出成本低、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)和電子羅盤的實現(xiàn)方法
在LSM303D中磁力計采用各向異性磁致電阻(Anisotropic Magneto-Resistance)材料來檢測空間中磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。這種具有晶體結(jié)構(gòu)的合金材料對外界的磁場很敏感,磁場的強(qiáng)弱變化會導(dǎo)致AMR自身電阻值發(fā)生變化
在制造過程中,將一個強(qiáng)磁場加在AMR上使其在某一方向上磁化,建立起一個主磁域,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。由初始的強(qiáng)磁場在AMR材料上建立起來的主磁域和電流的方向有45?的夾角
當(dāng)有外界磁場Ha時,AMR上主磁域方向就會發(fā)生變化而不再是初始的方向了,那么磁場方向和電流的夾角θ也會發(fā)生變化,如圖5所示。對于AMR材料來說,θ角的變化會引起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)檢測到外界磁場的時候,R1/R2阻值增加?R而R3/R4減少R。這樣在沒有外界磁場的情況下,電橋的輸出為零;而在有外界磁場時電橋的輸出為一個微小的電壓?V;