一种基于三维霍尔磁传感器的空间磁场矢量分布探测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及机械自动化领域，具体来说，是一种自动调节检测区域、面向空间 磁场矢量分布检测与图形显示的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 近年来随着手机、电脑、平板电脑等电子设备的普及，越来越多的电子设备随时随 地的围绕在我们周围。运些电子设备本身都包含了或多或少电磁模块，因此在我们人身周 围分布着越来越多的磁场，而运些磁场的存在会对我们的身体产生或大或小的影响。特别 是对于特定的弱势群体，比如屯、脏病患者，强磁场的分布可能会影响他们屯、脏的正常工作 或者装在人体内的屯、脏起搏器等生物电子设备的正常工作，存在很大的安全隐患。因此，磁 场分布情况是越来越被人们广泛关注的事情。
[0003] 磁场的分布包含大小和方向两个因素，相较于仅仅考虑磁场大小的普通场合，在 上述考虑范围内磁场的方向显得更为重要，运是因为对于某个磁敏感方向而言，与之垂直 方向上的磁场无论有多大对它的影响都为零。因此如何直观显示磁场矢量分布情况显得尤 为重要。对于磁场B可W表述为：
[0004] (1)、磁场矢量 B = Bxi+Byj+Bzk;
[0005] 似、磯场大小 B =片J
[0006] 当面向平板电脑、手提电脑等大型电子设备时，传统的手持式磁强计对于磁场的 检测虽然具有结构简单、价格低廉的优点，但同时也具有一定的缺点：一方面，检测效率低 下，耗时长，时间成本高；另一方面，检测稳定性差，且由于人手操作的误差导致磁场方向和 位置的检测误差大，检测结果有效性低。因此，开发一种自动化的检测设备显得很有必要。
[0007] 面向点阵扫描式的自动运动设备，当要求检测区域和运动参数(速度和步长)可W 任意调节时，相关参数的计算公式为：
[000引 Lx= A ：x*Nx = Vx*tx;
[0009] I^y = A y*Ny = Vy* ty ;
[0010] T = tx+ty；
[001。 其中，A X、A y分另懐示X、Y方向上点阵式扫描的步长;Nx、Ny分另懐示X、Y方向上点 阵式扫描的总点数;Lx、k分别表示X、Y方向上点阵式扫描的总位移;Vx、Vy分别表示X、Y方向 上点阵式扫描的速度;tx、ty分别表示X、Y方向上点阵式扫描的时间；T表示点阵式扫描的总 耗时。
[0012] 综上所述，面向对磁场大小和方向要求都很重要的特殊应用场合，开发一种高效、 稳定且显示结果直观、可靠的磁场矢量检测系统显得尤为重要，进而方可更好的评估磁场 分布情况，并进一步分析磁场对其他方面的影响情况。 【实用新型内容】
[0013] 为了解决上述问题，本实用新型提出一种基于=维磁传感器的空间磁场矢量分布 探测装置及方法，通过上位机的运动参数设置控制机械平台的运动，下位机控制器直接控 制步进电机运动和磁传感器的数据采集，最终上位机给出空间磁场矢量的分布图像。
[0014] 本实用新型一种基于=维磁传感器的空间磁场矢量分布探测装置，包括传感器、 =轴运动平台、信号调理模块、数据采集模块、下位机控制器、电机驱动器模块与上位机。
[0015] 其中，传感器为=轴磁场传感器，安装在=轴运动平台的支架上;信号调理模块为 3个，输入通道分别与=维磁传感器的3个检测探头的信号输出端相接;=个信号调理电路 的输出通道分别与数据采集模块输入端相连;下位机控制器由STM32F系列单片机作为处理 器;数据采集模块的输出端与STM32F系列单片机的GPIO相连;下位机控制器的PWM输出端子 与=个电机驱动模块的信号控制端相连;下位机控制器还与上位机相连;=个电机驱动模 块的输出端分别与=个步进电机的输入端直接相连。
[0016] 根据上述装置，在上位机控制软件中输入期望的运动指令参数，W控制下位机的 运动形式，该指令由串口通信传递给下位机控制器。接收到上位机控制指令的下位机微控 制器根据内部的程序逻辑转换成相应的电机运动指令，W控制=维机械运动平台中的步进 电机完成期望的空间位置移动，并将对相应的磁场与位置信息存储。同时，用=维霍尔磁传 感器分别检测空间磁场矢量=个方向上的磁场大小，经过模拟信号前端调理电路进行一 定的信号调理，接着由数据采集模块将模拟信号转换为数字信号，并传送给下位机控制器。 最后，接收到位置信息和磁场信息的下位机根据程序控制，将相应的数据上传给上位机，并 在上位机中完成数据的硬件存储和显示。上位计算机按照一定的数据处理算法将采集到的 磁场矢量分布情况绘图显示。
[0017] 本实用新型的优点在于：
[0018] 1、本实用新型基于=维磁传感器的空间磁场矢量分布探测装置，实现点阵式扫描 运动，根据上位机参数设定，下位机自动控制，操作简单、稳定、高效。
[0019] 2、本实用新型基于=维磁传感器的空间磁场矢量分布探测装置，W=维霍尔磁传 感器为检测探头，能够检测空间磁场矢量的=个分量，检测信息丰富。
[0020] 3、本实用新型基于=维磁传感器的空间磁场矢量分布探测装置W上位机作为操 作界面，可实现参数任意设置，面向多种检测对象，功能多样化、可用性高。
[0021] 4、本实用新型基于=维磁传感器的空间磁场矢量分布探测装置，上位机处理过程 直观、有效，可W实时显示位置和磁场信息，并能够给出空间磁场矢量的检测分布图像。
[0022] 5、本实用新型基于=维磁传感器的空间磁场矢量分布探测装置，可W对现场数据 进行时时监控，当工作情况出现危险时，能够随时急停和复位，保证人机安全，延长设备使 用寿命，降低成本。
【附图说明】
[0023] 图1是本实用新型整体结构框图。
[0024] 图中；
[00巧]1-传感器 2-=轴运动平台 3-信号调理模块
[00%] 4-数据采集模块 5-下位机控制器 6-电机驱动器模块
[0027] 7-上位机 8-步进电机
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图来对