地磁传感器型号与原理

现在买车的人越来越多，只是北京一座城市，私家保有量就接近60万。如何对日益增长的汽车数量我们该如何管理？地磁感应器，就是一种可以用来采集车辆的信息然后传输到管理中心，由管理中心来进行分析，通过控制信号灯来管理交通。地磁传感器还能对不缴费的车辆进行拍照并录入信息。可见，地磁传感器在交通管理方面有着非常重要的作用。那么，它有哪些型号?它工作的原理又是什么?

　　1.地磁传感器

地磁传感器是一类利用被测物体在地磁场中的运动状态不同，通过感应地磁场的分布变化而指示被测物体的姿态和运动角度等信息的测量装置。

　　2.地磁传感器的原理

目前，可用于检测地磁场分布变化的技术原理主要有： ①磁阻效应：当沿着一条长而且薄的铁磁合金的长度方向施 加一个电流，在垂直于电流的方向施加一个磁场，则合金 带自身的阻值将会发生变化，此阻值变化的大小与磁场和 电流的大小密切相关。 ②霍尔效应：通过电流的半导体在垂直电流方向的磁场作用 下，在与电流和磁场垂直的方向上形成电荷的积累而出现 电势差。 ③电磁感应：线圈切割地磁场的磁力线则将在线圈的两端产 生感应电动势。 ④AMR(相异性磁力阻抗感应) ⑤GMR(巨磁)效应

3. 地磁传感器的应用

① 健身计划(step-counter) ② 导航应用 盲区导航(过隧道，地下商场) 驴行天下 (electro

nic compass ) ③ 游戏应用 ④ 手势及姿态识别 ⑤ 其它

　　4.地磁传感器用来电子系统的工作原理

地球的磁场在几公里之内基本上是恒定的，但大型的铁磁性物体会对地球磁场产生巨大的扰动，地磁传感器可以分辨出地球磁场6000分之1的变化，而当车辆通过时对地磁的影响将达到地磁强度的几分之一，因此利用地磁传感器来探测车辆，具有极高的灵敏度，地磁传感器就是通过探测车辆通过时对地球磁场产生的扰动来探测车辆的，国外的应用非常广泛。

　　5.地磁传感器在检测车辆应用的优点

一.安装、维修方便，不必封闭车道、对路面破坏小，当在检测点吊架或侧面安装时不用破坏路面,维修时只需检查地磁传感器即可检测点不易遭到破坏，不受路面移动影响

二.地磁传感器是利用地球磁场在铁磁物体通过时的变化来检测，所以它不受气候的影响

二.通过对灵敏度的设置可以识别铁磁性物体的大小，可以大致判断出车辆的类型

四.对非铁磁性物体没有反应，因此可以有效地减少误检。

　　6.地磁传感器的型号

一、四芯为传统仪表所用，目前市场主流80%以上正规厂家都是选用四芯传感器为主，具质量稳定，搞干扰性强。缺点是制作麻烦，成本高，不适合大规模自动流水线生产。

二、二芯传感器为近年来新上的产品，产品的稳定性还有待市场的进一步验证。具生产制作简单，成本低，适合流水作业。

信息时代，当然要用更有效的方式解决问题。随着经济的发展，车辆越来越多，单靠人力的话是远远不够的。对于车辆数据的收集于处理，地磁感应器充当传输的媒介，它使得大量信息即时输送到中心，便于管理中心及时做出处理方案。而随着磁传感器技术的发展成熟，它被越来越多的领域所使用。大到航空航天，小到日常生活的方方面面。

Ⅰ、简介：QMC6308的介绍

Ⅱ、使用注意

Ⅰ、简介：QMC6308的介绍

QMC6308是 QST(上海矽睿) 的一款三轴地磁传感器，集成了磁性传感器和信号调节ASIC，具有低噪声、高精度、低功耗、偏移抵消，自带温度补偿。

QMC6308采用0.8x0.8x0.5mm3表面安装4针WLCSP封装。

1.1 QMC6308的器件类型

QMC6308的地磁传感器基于高分辨率磁阻传感器设计。属于磁阻式的磁性传感器，区别于其他的霍尔式器件，详见Ⅰ.1.3

1.2 QMC6308的器件特性

工作温度：-40℃ - 85℃

量程：±30Guass（高斯：磁强单位 1G = 1000mG，日常地球磁场强度约为700mGauss），三个轴正交90°±1，靠三个惠斯通电桥产生的磁阻效应来测量

输出：16位的ADC，输出类型（int16_t）

精度：2mGauss（线性输出，Field Range = ±30G，1000 LSB/G），测量误差

通信：I2C，有标准模式和快速模式两种

供电：宽电压输入：1.65V To 1.95V， 低功耗：30uA（基于一秒钟测量10次得出）

温漂：Ta = -40°C~85°C ±0.05 %/°C

带有SET_RESET电路

2.磁阻式地磁传感器的技术简介

2.1磁性传感器：一般常用的磁性传感器根据实现原理有霍尔型、动圈式和磁阻型等，根据设计方式又分为全极性磁性传感器、单极性磁传感器和双极性磁性传感器。

全级霍尔元件的感应方式是不分磁场N级和S级，只有有磁铁靠近就输出低电平，磁铁远离输出高电平。全极霍尔的感应方式与单极霍尔的感应方式相似，区别在于，单极性霍尔开关会指定磁极，而全极性霍尔开关不会指定磁极，任何磁极靠近输出低电平信号，离开输出高电平信号。全极霍尔与双极霍尔需要进行区分，全极霍尔是N、S极磁场都可以感应；而双极霍尔实质也只能感应一个磁场，实现功能是通过N、S极交替检测磁场。

霍尔型是利用霍尔效应（磁电效应一种，外磁场通过半导体时，在半导体的两端产生电势差），霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低，霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。霍尔型元件是目前应用最广泛的传感器实现方式，比如电流计，电压计，磁强计。我们用的SS49E就是这种类型，并且通常的霍尔效应制成的磁性传感器具有更大的量程范围，但是缺点是温漂特别大，精度和灵敏度也较低。原因可以查看这篇资料（ 为何霍尔传感器一般都会有温度漂移 (chinahall.net) ）

所以磁阻式磁强计具有体积小、可靠性好、灵敏度和精度高、成本低，且再强磁的恶劣环境下可工作的特点。并且霍尼韦尔公司设计一种SET/RESET充磁电路，其设计有一个电流带 ,专门可专门用于对传感器的磁畴进行排列、重整 ,或称为对薄膜充磁来消除外界强磁场导致的非永久性失效和环境温度对磁强输出影响产生的漂移。

SET /RESET充磁电路：SET电路和RESET电路共同组成。

电路示例如下

Ⅱ、使用注意

数据输出

输出数据寄存器是先低8位，后高8位，且输出16位数据为16位有符号数（INT16_T）（其他也有寄存器输出无符号的数，那么对应关系也会有改变），

所以输出AD值为 adc_data = （int16_t）(MSB <<8 | LSB) ，转为测量值为： actual_data = (double)adc_data/32767*3000 mGauss

状态读取

OVFL :为数据溢出寄存器，溢出的是量程，不是寄存器数据的溢出。

DRDY：当有数据测量好，状态为1，当I2C *** 作读取该寄存器后，会自动重新置零，等待下一次数据的到来。

模式设置

上电后默认为暂停模式Suspend Mode

单次测量模式Single Mode和连续测量模式Continous Mode转换时，加入从连续模式Continous Mode转变为单次模式Single Mode，必须先从连续模式Continuous Mode转设为暂停模式Suspend Mode后，才能再转设为单次模式Single Mode。

功能配置

控制有两个Bit去配置两种不同的功能：

SET／RESET MODE ：即配置SET／RESET充磁电路，默认对传感器配置开启，可配合磁阻传感器消除强磁和温度的影响。

SOFT_RST :该功能是用来清楚所有 *** 作，将所有寄存器包括传感器校准值、配置都恢复成出厂默认状态。正常工作模式保持该位置零，也就是no reset。当数据发生错误无法恢复时，将该位开启，并且该位开启后无法通过再次置零恢复到正常的工作模式，或者重新按工作模式配置一遍寄存器也无法恢复，必须断电后重新上电然后初始化配置一遍寄存器后才能恢复正常工作模式。

引用： 什么是磁阻式霍尔元件？ - 知乎 (zhihu.com)

Datasheet (szlcsc.com)

高精度磁阻式罗盘及其SET／RESET电路设计 - 中国知网 (cnki.net)

磁阻传感器中SET/RESET充磁电路的分析 - 中国知网 (cnki.net)

磁阻式磁强计的SET/RESET电路设计及应用 - 中国知网 (cnki.net)

现代智能手机上能判断磁感应强度的器件是一种基于霍尔效应原理的传感器，其灵敏度等级也可以达到用于地磁强度数据的感应显示。

同样在智能手机上还带有其他的传感器。除了磁感应器之外主要的就是重力感应器，而设计精良的重力感应器同时也就是加速度感应器。

其他的环境光传感器其实就是光敏半导体原理和软件驱动。而电子罗盘就是磁力感应器的一种应用。

这些技术都是随着近年来纳米技术和显微机械制造的研究而逐步实现的，一般在智能手机这样的应用场合，会把加速度计(重力感应)和磁霍尔传感器(电子罗盘)整合在一个集成电路或者模块化一体封装，使得这些功能成为智能手机上常用的实现，并且在此类型传感器模块基础上，可以开发功能繁多的各种软件。

重力感应器最早是由苹果公司率先开发应用的一种设备部件，现在基本所有的智能手机都带有这个传感器了。重力传感器是将运动或重力转换为电信号的传感器，主要用于倾斜角、惯性力、冲击及震动等参数的测量。说的简单点就是，本来把手机拿在手里是竖着的，将它转90度，横过来，手机屏幕的页面就跟随你的重心自动反应过来，也就是说页面也转了90度，极具人性化。

在测量平台倾斜角时，将重力传感器垂直放置于在所测平台上，重力传感器的敏感轴应与倾斜平台的轴向一致，在水平状态下应与水平面平行。重力传感器的质量块由于受到重力加速度在倾斜方向上的分量的作用产生偏移，使重力传感器的输出电压发生变化。

手机重力(加速度)感应技术：利用压电效应实现，简单来说是测量内部一片重物（重物和压电片做成一体）重力正交两个方向的分力大小，来判定水平方向。通过对力敏感的传感器，感受手机在变换姿势时，重心的变化，使手机光标变化位置从而实现选择的功能。

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