磁阻傳感器在機(jī)器人玩具中的應(yīng)用

0 背景

機(jī)器人玩具控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中對(duì)方向的控制尤其重要，直接體現(xiàn)了機(jī)器人玩具的控制精度和整體效果。在本文中要解決的問(wèn)題就是控制好機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向和球門(mén)之間的夾角，讓其能夠在運(yùn)行中實(shí)時(shí)地自我調(diào)整，準(zhǔn)確地把球送入球門(mén)。

本文的課題背景是一個(gè)機(jī)器人玩具的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主芯片采用的是以摩特羅拉公司的MC86EZ328芯片，只完成與通信、運(yùn)算等有關(guān)的主要操作，在沒(méi)有操作時(shí)，由運(yùn)行于其上的操作系統(tǒng)uClinux來(lái)維護(hù)。對(duì)于所有與EZ328的核心運(yùn)算、控制、通信、操作無(wú)關(guān)的外圍設(shè)備的維護(hù)和控制都通過(guò)一塊AT89C52來(lái)完成，它與EZ328的底層通信協(xié)議為同步串口協(xié)議(SPI)，在AT89C52中由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。C52包含的部件主要是A/D轉(zhuǎn)換器，鍵盤(pán)接口，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。硬件結(jié)構(gòu)電路圖如下圖1：

圖1

1 磁阻傳感器及其詳細(xì)采集過(guò)程

1.1 磁阻傳感器HMC1022簡(jiǎn)介

機(jī)器人玩具的方向控制的核心部件就是HMC1022兩維磁阻微電路芯片，它的機(jī)構(gòu)是四臂的惠斯通電橋，將磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為差動(dòng)輸出的電壓，可以檢測(cè)低至85微高斯的磁場(chǎng)信號(hào)，這種低成本的傳感器相比傳統(tǒng)型號(hào)的同類(lèi)產(chǎn)品具有更小的體積和更低的功耗。供電電源為3V-10V直流電壓。本設(shè)計(jì)中采用的HMC0122采用的是16腳SOIC封裝，集成了兩路的惠斯通電橋，測(cè)出平面的X軸和Y軸的磁場(chǎng)信號(hào)，這樣就可以獲得水平面上方向的完整信號(hào)。

比較特殊的是Honeywell公司的這種磁阻傳感器帶有一個(gè)獲得專利的置位/復(fù)位電路。

圖2和圖3分別是HMC1022內(nèi)部電橋和置位/復(fù)位電路電路設(shè)計(jì)。

圖2

圖3