专利名称：高精度低功耗磁场测量电路的制作方法
技术领域：
本发明属于测试计量技术领域，涉及ー种高精度低功耗磁场測量电路。
背景技术：
磁场测量有着悠久的历史，早在两千多年以前，我国就采用司南探测磁场，用以指示方向，随着电子技术和材料科学的飞速发展，磁场測量技术也得到革新，其应用领域也越来越广泛，例如生物医学、军事技术、空间科学、エ业探伤、电气、通讯等领域。磁场测量的方法主要有两种(1)磁共振法。磁共振法又分为核磁共振、电子自旋共振和光泵磁共振法等。该方法測量精度高，磁感应強度B測量不确定度达10_5-10_6数量级，但其成本高，操作复杂，一般作为建立磁感应强度标准的方法。(2)利用霍尔效应的方法。采用该方法设计的磁场测量装置，价格低廉，操作简单，但精度低，測量不确定度一般只到10_2-10_3级，在エ业上应用比较广泛。传统的霍尔式磁场测量方法利用霍尔传感器将磁场强度转换为霍尔电压，然后采用仪表放大器电路放大该霍尔电压，指针显示或者经过模数转换后通过LED或液晶显示相应的磁场强度。其硬件电路复杂，硬件电路中有零位调整和增益调整电路。同时仪表标定繁琐，需通过调整霍尔元件的供电电流来标定。另外，功耗高，精度低，传感器探头的更换十分不便也是传统霍尔式磁场测量方法的缺点。
发明内容本发明的目的是提供ー种高精度低功耗磁场測量电路，以简化硬件电路，提高测量精度，降低系统功耗，降低生产成本。本发明解决技术问题所采取的技术方案本发明包括数字传感器模块，电源管理电路，低电压检测电路，单片机和IXD显示模块；数字传感器模块通过第一 I2C接ロ与单片机连接，电源管理电路为数字传感器模块和单片机供电，低电压检测电路和LCD显示模块分别与单片机连接。所述的数字传感器模块包括间歇供电恒流源、霍尔芯片、数据处理単元和第二 I2C接ロ ；间歇供电恒流源与霍尔芯片的一端连接，在需要测量的情况下，为霍尔芯片提供工作电流，霍尔芯片信号输出端通过AD转换接ロ与数据处理单元连接，数据处理単元与第二 I2C接ロ连接。本发明的有益效果在干本发明结构简单，采用一片霍尔芯片为测量元件，无需额外的零位调整与补偿电路，霍尔芯片与数字传感器模块独立可更换，降低了生产和维护成本，同时电路集成化程度高，功耗低，信号不易受到外部干扰，測量精度可达1%。
图I是本发明电路结构示意图；图2是本发明中数字传感器模块结构示意图；、[0011]图3是图I的ー种具体电路实例；图4是图2的ー种具体电路实例。
具体实施方式
以下结合附图进ー步说明本发明。參照图I和图2，高精度低功耗磁场測量方法的装置，包括由间歇供电恒流源、霍尔芯片、数据处理単元和I2C接ロ组成的数字传感器模块，电源管理电路，低电压检测电路，单片机以及LCD显示模块。间歇供电恒流源与霍尔芯片的一端连接，在需要测量的情况下，为霍尔芯片提供工作电流，霍尔芯片信号输出端通过AD转换ロ与数据处理单元连接，数据处理单元与I2C接ロ连接，电源管理电路分别与I2C接口和单片机连接，低电压检测电路和单片机的Pl. I ロ连接，IXD显示模块和单片机连接。如图4所示，恒流源采用TLV2211芯片，TLV2211的第一脚与电阻Rl和R2的一端连接，电阻R2的另一端接电源VDD，Rl的另一端接地，TLV2211的第二脚接地，第五脚接电源端VDD，第三脚分别与R3的一端和霍尔芯片的第二脚连接，R3的另一端接地，TLV2211的第四脚和霍尔芯片的第一脚连接。AD转换以及数据处理单元采用MSP430F2013芯片，霍尔芯片的第三脚和第四脚为信号输出脚，分别与MSP430F2013芯片的第三脚和第二脚连接，MSP430F2013芯片的第一脚接VDD，第十四脚接地，第七脚和第九脚与Jl的第二脚和第三脚 连接，Jl为ー个航空插头，上述为数字传感器模块，该数字传感器模块独立可更换，由I2C接ロ与单片机连接，霍尔芯片采用HGT-2101。如图3所示，电源管理电路采用RH5RL30AA芯片，其第二脚分别与供电电池正极、电容C3以及C4的一端连接，C3和C4的另一端接地，RH5RL30AA的第一脚接地，第三脚与R4的一端连接，R4的另一端输出VDD。单片机采用10^43(^413芯片，单片机的？1.0 ロ接VDD，DVss和AVss ロ与VDD、电解电容C7以及C8的一端连接，C7和C8的另一端接地，单片机的XIN ロ与晶振CRT的一端以及Cl的一端连接，Cl的另一端接地，XOUT ロ与晶振CRT的另ー端以及C2的一端连接，C2的另一端接地，I2C接ロ Jl的第二脚和第三脚分别与单片机的P2. I 口和P2. 2 ロ连接，Jl的第一脚接VDD，第四脚接地。低电压检测电路采用R3011H301C芯片，供电电池的正极Vbat与R3011H301C的第二脚、电解电容C5以及C6的一端连接，C5和C6的另一端接地，R3011H301C的第一脚接地，第三脚接R5的一端，R5的另一端和单片机的Pl. 2 ロ连接。单片机具有液晶驱动能力，因此IXD模块电路简单，单片机的SO到Sllロ，以及公共端comO到com3分别和IXD对应的管脚连接。该电路的工作原理如下采用一片霍尔芯片为测量元件，通过控制间歇供电恒流源为霍尔芯片提供恒定的工作电流，霍尔芯片输出电压信号，数字传感器模块的AD转换电路将该电压信号采集，计算出磁感应強度B，并通过I2C接ロ发送给单片机，并显示在LCD上。
权利要求1.高精度低功耗磁场测量电路，其特征在于包括数字传感器模块，电源管理电路，低电压检测电路，单片机和IXD显示模块；数字传感器模块通过第一 I2C接口与单片机连接，电源管理电路为数字传感器模块和单片机供电，低电压检测电路和LCD显示模块分别与单片机连接； 所述的数字传感器模块包括间歇供电恒流源、霍尔芯片、数据处理单元和第二 I2C接口 ；间歇供电恒流源与霍尔芯片的一端连接，在需要测量的情况下，为霍尔芯片提供工作电流，霍尔芯片信号输出端通过AD转换接口与 数据处理单元连接，数据处理单元与第二 I2C接口连接。
2.根据权利要求I所述的高精度低功耗磁场测量电路，其特征在于间歇供电恒流源采用TLV2211芯片。
3.根据权利要求I所述的高精度低功耗磁场测量电路，其特征在于数据处理单元采用 MSP430F2013 芯片。
4.根据权利要求I所述的高精度低功耗磁场测量电路，其特征在于单片机采用MSP430F413 芯片。
5.根据权利要求I所述的高精度低功耗磁场测量电路，其特征在于其特征在于霍尔芯片采用HGT-2101。
专利摘要本实用新型公开了一种高精度低功耗磁场测量电路。传统的硬件电路复杂，硬件电路中有零位调整和增益调整电路。同时仪表标定繁琐，需通过调整霍尔元件的供电电流来标定。本实用新型包括数字传感器模块，电源管理电路，低电压检测电路，单片机和LCD显示模块；数字传感器模块通过第一I2C接口与单片机连接，电源管理电路为数字传感器模块和单片机供电，低电压检测电路和LCD显示模块分别与单片机连接。本实用新型结构简单，采用一片霍尔芯片为测量元件，无需额外的零位调整与补偿电路，霍尔芯片与数字传感器模块独立可更换，降低了生产和维护成本。
文档编号G01R33/07GK202421481SQ201220009868
公开日2012年9月5日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者赵伟国, 赵昌苗, 陈敢 申请人:杭州宏昌电声磁技术开发有限公司