磁阻传感器早在大约2000年前就开端运用，最早的磁阻传感器是一块有磁极的磁石，人们用它来在无航道的大海上指示方向。但是，直到20世纪，磁阻传感器技能虽已具有更高的灵敏度、更小的尺度和与电子体系更好的兼容性，但它依然首要运用于帆海中。跟着现代科学技能的开展，各式各样的磁阻传感器不只可以丈量来自地球磁场的存在、强弱和方向，并且可以丈量来自永磁体、软磁体、车辆移动、脑电波的活动以及电流所发生的磁场。由于磁阻传感器可以不经过物理触摸就能测出它们的特性，因而，磁阻传感器变成了许多工业和帆海操控体系的“眼睛”。
1 霍尼威尔公司的磁阻传感器
霍尼威尔磁阻传感器一般由四个磁阻组成惠斯电桥，其供电电源为Vb。当电阻中有电流流过期，在电桥上便施加一个偏置磁场H，这将使得两具相对放置的电阻的磁化方向朝着电流方向滚动，然后引起电阻阻值的添加；别的两个相对放置的电阻的磁化方向背向电流方向滚动，然后引起电阻阻值减小。这样，便可在线性区域输出和外加磁场成正比的信号。霍尔威尔公司的HMC系列磁阻传感器首要有以下特性：
●磁场规模宽，其磁场丈量规模高达±6高斯；
●把一维和二维传感器结合在一起可进行三维丈量。其间，一维磁场传感器选用8脚SIP、8脚SOIC和8脚DIP塑料封装办法，二维磁场传感器选用16脚和20脚SOIC封装；
●结构牢靠；
●集成度高，片内集成了霍尼威尔公司取得专利的置位/复位技能，因而可以削减温度漂移、非线性及在高磁场环境中对输出信号形成的影响。而片内偏置电路则可消除磁场失真的影响。HMC系列磁阻传感器的首要类型如表1所列，图1所示是其间6种类型的引脚摆放和界说。
表1 HMC系列磁阻传感器的首要类型
| 产品类型 | 可丈量维数 | 灵敏度 | 封装类型 |
| HMC1001 | 1 | 3mV/V/G | 8脚SIP |
| HMC1002 | 2 | 3mV/V/G | 20脚SOIC |
| HMC1021D | 1 | 1mV/V/G | 8脚DIP塑封 |
| HMC1021Z | 1 | 1mV/V/G | 8脚SIP |
| HMC1021S | 1 | 1mV/V/G | 8脚SOIC |
| HMC1022 | 2 | 1mV/V/G | 16脚SOIC |
2 智能数字磁场计HMR2300
2.1 特色
HMR2300是霍尔威公司出产的智能数字磁场计。其首要特色如下：
●自带微处理器；
●本钱低，运用方便，支撑即插即用；
●量程为±2高斯，分辨率达67微高斯；
●采样速度可选（10～154采样点/秒）；
●可进行三轴数字输出（BCD码、ASCII码或二进制码）；
●具有9600或19.2波特率；
●带有契合RS-485接口的规范总线，可衔接多个单元；
●契合RS-232规范，可进行单点读数。
2.2 输入指令
三轴智能数字磁场计HMR2300可用来检测磁场的强度和方向，并可与计算机直接通讯以输出X、Y、Z三个轴重量。HMR2300选用三个独立的桥路来定向检测磁场的X、Y、Z在个重量，电桥输出端相应电压的改动可经过一个16位AD转换器转换为数字量。可输入指令组态数据（包含采样速率、输出格局、均匀读数和零点偏移）。可运用电路板上的EEPROM来存储恣意一项组态改动以便为下一次通电作预备。HMR2300的其它输入指令包含波特率设置、设备的ID号码设置和系列号码设置等，一起可挑选50Hz和60Hz数字滤波器来抵消环境磁场形成的搅扰。
HMR2300可以经过简略的指令与磁场计进行通讯，这些指令可经过规范键盘和任何通讯软件（如Windows中的超级终端）输入。表2为HMR2300的输入指令集。
表2 HMR系列智能磁阻传感器输入指令集
| 命 令 | 输 入 | 响 应 | 解 释 |
| 格局 | *ddA *ddB |
ASCII ON 二进制 ON |
ASCII输出读数BCD ASCII格局（出厂时默许） 输出格局为带符号的16位二进制数 |
| 输出 | *ddP *ddC ESC |
（X、Y、Z读数） （X、Y、Z数据流） （数据流中止） |
输出一采样点的数据（出厂时默许） 按固定采速率接连输出数据 中止接连采样 |
| 采样速率 | *ddR=nnn | OK | 设置采速率：nnn=10,20,25,30,40,50,60,100,123,154 点/秒（出厂时默许为20bps） |
| 置位/复位办法 | *ddT SPACE |
S/R ON或S/R OFF SET RST |
ON：主动的S/R脉冲（出厂时默许） OFF：手动的S/R脉冲 空格键：单一办法的S/R：SET为置位脉冲 RST为复位脉冲 |
| 设备的ID号 | *99ID *ddWE*ddID=nn |
ID=nn OK |
读设备的ID号（出厂时默许ID=00） 设置设备的ID，nn可从00至98 |
| 波特率 | *ddWE *99!BR=F |
OK 波特率=9600 OK 波特率=19200 |
设置波特率为9600bps(出厂时默许) 设置波特率为19200bps |
| 零点读数 | *ddZR | 零点ON后零点OFF | 零点读数将存储现有读数，将其作为反向偏置，读取输出零磁场；下一次ZR指令将封闭这一指令（出厂时默许设置为OFF） |
| 均匀读数 | *ddV | 均匀值ON或均匀值OFF | 按下式对当点X（N）进行均匀：Xavg=X（N）/2+X（N-1）/4+X（N-2）/8+X（N-3）/16+…每次输入该指令将履行与上一次相反的指令（出厂时默许设置为OFF） |
| 询部设置 | *ddQ | 读设置参数（ASCII、POLLED、S/R ON、ZERO OFF、AVG OFF、ID=00、20bps） | |
| 留意：1.一切输入有必要带回车，巨细字母均承受，器材编号是十进制数00到99，99是通用编号，对一切器材均起效果；2.只有当COM设置为9600或19200波特率、1位中止位、无奇偶校验以及8位时，HMR2300才会呼应。 | |||
2.3 数据格局
HMR2300的X、Y、Z三轴输出均为16位数字量，输出数据格局可以是带符号的16位数（符号位+15位数字），也可以是BCD ASCII码。经过“ddA”指令可挑选ASCII格局；而经过“ddB”指令则可挑选二进制格局。
按二进制格局输出的次序是：X hi、X lo、Y hi、Y lo、Z hi、Z lo、回车。二进制格局只需传输7个字节。而BCD，ASCII格局尽管便于用户了解，但每次读取数据均需传送28个字节，这对采样速率有一跟制，表3所列是几种格局的参数挑选办法。
表3 参数挑选表
| 采样速率bps | ASCII码 | 二进制码 | F3dB(Hz) | 陷波频率（Hz） | 指令输入速率（ms） | ||
| 9600 | 19200 | 9600 | 19200 | ||||
| 10 | yes | yes | yes | yes | 17 | 50/60 | 20 |
| 20 | yes | yes | yes | yes | 17 | 50/60 | 20 |
| 25 | yes | yes | yes | yes | 21 | 63/75 | 16 |
| 30 | yes | yes | yes | yes | 26 | 75/90 | 14 |
| 40 | 数据无效 | yes | yes | yes | 34 | 100/120 | 10 |
| 50 | 数据无效 | yes | yes | yes | 42 | 125/150 | 8 |
| 60 | 数据无效 | 数据无效 | yes | yes | 51 | 150/180 | 7 |
| 100 | 数据无效 | 数据无效 | yes | yes | 85 | 250/300 | 4 |
| 123 | 数据无效 | 数据无效 | yes | yes | 104 | 308/369 | 3.5 |
| 154 | 数据无效 | 数据无效 | 数据无效 | yes | 131 | 385/462 | 3 |
HMR2300的二进制格局如下：（7字节）
XH|XL|YH|YL|ZH|ZL（cr）
其间：XH表明X轴高字节，带符号；XL表明X轴低字节；（cr）为输入键，二进制码0D。二时制码在显现器上显现的是一些不行辨认的符号，但假如选用计算机进行读数，这种格局则是最佳格局。
ASCII格局如下：（28字节）
SH|X1|X2|X3|X4|X5|SP|SP|SN|Y1|Y2|Y3|Y4|Y5|SP|SP|SN|Z1|Z2|CM|Z3|Z4|Z5|SP|SP
ASCII码在显现器上的显现为可阅览的带符号的十进制数，因而，ASCII码格局对用户读数是最佳格局。
在ASCII格局中，
2.4 输出采样速度及指令开绍
关于不同的输出采样速率，参数挑选也有所不同，表3所列为HMR2300的参数挑选表。
采样速率可经过“R=”指令在10～154bps之间设定。每一次采样输出的X、Y、Z读数可以选用二进制码或ASCII码输出，并可经过表2来归纳挑选数据格局和波特率。留意：当HMR2300以较高数据输出速率呈现误读数时，可挑选较低的数据速率。但用高速采样速率时，主张设置终端优先状况，由于这样可防止换行信号（LF）加入到人站数据中来，但一起它也将推迟数据接纳速率，并有或许不能和输入数据流同步。
（1）输入信号衰减
被测的磁信号将依据采样速率的不同发生不同的衰减，表3中心时给出了不同采样速率对应的带宽（界说为3dB点），出厂时设定的20bps，对应的带宽为17Hz。HMR2300内部的数字滤波器包含带阻滤波器和低通滤波器，可以供给线性相应的呼应，其传递函数具有陷波点（零点）。
（2）指令输入速率
HMR2300限制了在不同采样速率下接纳指令字节的时刻。表3也给出了从发送指令到HMR2300正确地接纳到指令的时刻。协作键盘输入指令不会存在问题，但假如是从计算机程序中宣布的指令，那么，时刻过快或许会存在一些问题。
（3）置位/复位指令和均匀值指令
置位/复位功用将发生一个4A的脉冲，这相录于100Oe的磁场，该磁场可以使每一个玻膜合金传感器从头确认磁化方向，以供给最大的输出灵敏度。这一电流脉冲由HMR2300内部发生，其典型耗电电流超越1mA，置位/复位指令（*ddT=S/RON）用于触发内部的开关电路以发生置位或复位脉冲。这一功用可用来耗费温度漂移所形成的影响，以保证传感器作业在最灵敏的区域，但履行这个功用会带来其它噪声，可用取均匀数的指令来消除或削弱（*ddV-AVG=ON）。取均匀数功用相当于一个低通滤波器，能削减由于S/R的开关动作和环境磁场搅扰发生的噪声，丈量磁场强度不需求切换置位/复位电路。一个置位（或复位）单脉冲可将最大的灵敏度输出坚持数月乃至数年。假如要封闭这种内部开关功用，可再次履行置位/复位指令（*ddT=S/R OFF）。这时传感器既可承受置位脉冲，也可承受复位脉冲，假如传感器暴露在强磁场下（大于20高斯），那么将需求再次复位以保证取得最大的输出灵敏度。
（4）设备的ID号
设定设备ID号的指令（*99ID=nn）将改动HMR2300的ID号，在履行这条指令之前需先答应写入指令(=ddWE)。在运用RS-485进行通讯时，该指令十分用，由于在网络上有不止一个HMR2300。ID=99是一致地址，可以一起和网络上的一切单元进行对话。
（5）零点读数指令（*ddZR）
该指令可将读取的一个磁场数值存入单片机中，该值将作为一个偏置量在进行今后的读数时被减去。零点读数指令可由另一次*ddZR指令或体系掉电来停止。当需求树立参阅方向或在进行反常检测前将磁场调零时，这条指令十分有用。
（6）波特率指令
波特率指令（*dd! BR=F/S）首要用来设置高速（19200bps）或低速（9600bps）波特率。在履行该指令前需先履行写入指令（*ddWE）。
（7）默许值设置指令和存储设置指令
默许值设置指令（*ddD）可以将HMR2300的一切参数强制设置为出厂参数。履行完该指令后再履行存储参数指令才可永久性地改动。运用存储设置指令（*ddRST）可将一切参数存入EEPROM。
（8）数据通讯
RS232信号是可一起进行单端单方向的发送和接纳的全双工通讯信号。它的一路信号从PC（Tx）至HMR（Rx），另一路则从HMR（Tx）至PC（Rx）。当传送逻辑“1”时，Tx线和Rx线将驱动相关于地-7V的电压。而当传送逻辑“0”时，则将驱动+7V电压。由于这种信号的传磅依赖于肯定电压值，一起线路噪声和信号衰减也将使得传输间隔受到限制，一般的传输间隔为60英尺。
RS485信号是平衡的差动信号。当传送逻辑1时，Tx将比Rx线高1.5V；当传送逻辑0时，Tx将比Rx低1.5V。差动信号传输不是依赖于肯定电压而是依赖于电压差，因而，它将使信号对噪声具有较强的按捺才能。其总线长度可达4000英尺。需求阐明的是，由于是平衡接口，因而在总线的两头都要接12Ω的终端电阻。
2.5 HMR2300的运用留意事项
在运用HMR2300时，需求留意以下几点：
（1）镍、铁、钢、钴等铁磁性金属接近磁场计会形成对地球磁场的搅扰，然后影响到X、Y、Z的丈量精度。
（2）丈量其X、Y、Z磁场有必要考虑地球磁场的影响。在地球的不同当地有必要考虑到地球场的不同。在南极、北极和赤道区域，地球磁场具有显着的差异。
（3）如将HMR置于10高斯以上的磁场中，则HMR有必要去磁，不然将会引起HMR输出超越目标所要求的零磁场输出码而形成严峻的零点偏移。
（4）HMR磁场计在丈量2高斯以内的磁场时的分辨率为70微高斯。在用计算机软盘存储数据时，磁场强度约为10高斯，即HMR接纳杂散磁场搅扰的灵敏度比一般磁盘10倍。所以，维护磁场计至少要象维护软盘相同使其远离电机、显现器和磁铁，不然尽管不会象软盘相同把数据抹去，但会回忆这些磁场的搅扰并影响精度。
3 典型运用
3.1 磁阻传感器运用电路
图2所示是一个一维恒流源的丈量和数字接口电路，其二维恒流源的丈量及数字接口电路如图3所示。
图4是一个运用HMC2003磁敏传感器、12位A/D转换器、P%&&&&&%16C54单片机、RS232接口和置位/复位电路构成的三维磁场丈量电路。
3.2 磁阻传历史剧器的置位/复位脉冲电路
磁阻效应传感器的置位/复位电路有多种规划办法，应依据本钱预算和实践的磁场分辨率来挑选最佳的规划方案。实践上，置位脉冲和复位脉冲对传感器所起的效果根本相同，仅有的差异是输出正负号的不同。进行置位或复位需对玻莫合金薄膜施加3～4A、20～50ns的脉冲电流，置位/复位脉冲宽度为2微秒。该脉冲宽度对整个电源的耗费具有直接的影响。一个单脉冲只能在一个方向驱动。假如用4A的脉冲对传感器进行置位，那么脉冲将下降到零电流以下，任何电流的负脉冲信号都会对传感器“复位”然后影响灵敏度。置位/复位电流脉冲的巨细取决于体系的磁噪声灵敏度，假如最小分辨率为100微高斯，一般需求4A的脉冲。
置位/复位引脚的名称是S/R+和S/R-，这是一个简略的金属片，没有极性的差异，其规范阻值为1.5Ω。关于三轴体系，三个金属的串联阻值为4.5Ω。假如一起运用三个轴，金属片应以串联办法进行衔接保证三个灵敏元件上可以流过相同的电流脉冲。将脉冲驱动电路的内阻设定为0.5Ω可驱动5Ω的负载。用一个3～4A的最小脉冲来驱动一个5Ω的负载所需求的供电电压为15～20V。
图5是一种可在微处理器的操控下发生大于4A的置位/复位强脉冲电路图。运用该电路可在微处理器的操控下发生置位和复位信号以操控HEXFET驱动器（IRF706）的P和N通道。引进TRS和TSR延时的意图是保证在一个HEXFET注册之前使另 个HEXFET闭合，这相似一个先开后保的开关接点。运用这一开关可在4.7μF%&&&&&%和脉冲输出点之间串接一个500Ω的分压电阻。假如不运用微处理器，也可用时钟信号来触发置位和复位信号。
