用UGN3503霍尔器件制作的数字指南针
用UGN3503霍尔器件制作的数字指南针_电路图
本文介绍了用两个UGN3503型霍尔器件设计制作的数字指南针的设计目的、系统结构和工作原理，以及各主要器件的使用方法。本系统包括UGN3503型霍尔器件、TLC0832 A/D转换器、单片机控制、液晶显示四部分，实现了对地磁信息的采集、放大，经过模数转换和单片机处理，最终显示出用文字表示的当前所处方位。
现在机器人的控制有了很大的发展，尤其遥控机器人，但是还不能象人有自己的探索。基本上是放上摄像头人工控制，所以很大程度上没有独立工作能力，离开人和GPS还是不能工作。我们开发本系统是为了在一个恶劣的环境下为一个数字化系统提供一个原始的参考数据，或充当机器人的一个廉价的测控工具。
本着这个目的，本系统主要功能有：
1、地磁放大功能：通过内置磁铁对地磁场的反应，实现对地磁信息的放大。
2、系统辅助定位功能：通过本设备提供的串行口，既可以嵌入系统，为系统的空间定位提供参考数据；又可以作为外设，提供临时性测算。
本系统的输出方式可以采用液晶显示和语音输出两种方式，语音输出可为盲人提供方便。
整个系统的方框图如上图所示。
我们将互相垂直的两个霍尔器件固定于框架底部（如下图所示），在两个小磁铁条的N极和S极之间夹一个中空的塑料圆筒使其刚好将两霍尔器件套入而没有接触。圆筒顶部封口，从其顶部圆心处引一根塑料轴，固定于框架底部，使圆筒可绕中心轴自由转动。
通过这种方法，小磁条便可在地球磁场的作用下指示方向，由于此两磁铁之间的磁场强度比地球磁场强很多，因此霍尔器件能够探测到其周围磁场的变化，从而实现了对地磁信号的放大。
如右图所示霍尔器件A探测x方向的磁场，B探测y方向的磁场。设某一时刻磁场方向如右图所示，A、B探测到的磁场分别为-a 和b。则单片机通过处理此二数据便可得到方位角θ的值，从而判定当前方位。右图中虚线箭头所指方向为磁场方向，即地磁南极方
向，×轴正方向即为观察者面对的方向。
目前市面上有多种霍尔器件，但大多数灵敏度较低，考虑到地磁的磁感应强度较为微弱，我们慎重选用了UGN3503型霍尔器件。此霍尔器件灵敏度较高，而且低噪输出。由于此器件采集到的信息是连续变化的模拟量，不能被单片机直接处理，必须把这些模拟量转换成数字量后才能够输入到单片机中进行处理，因此我们选用了A/D转换器TLC 0832。TLC0832是串行通讯的8脚2路A/D转换器件，在功能上和体积上都有优势。我们还可以把51改成2051进一步缩小体积。而且串行通讯可以把它跟3503做到一起，这样数据传输不受距离限制。此转换器与处理器接口兼容性较好，同时又可以单机操作。在5V电压供应下，可以输入0~5V范围内电压。TLC0831有单一输入频道；TLC0832已经具有多重输入频道。连续的输出被配置到接口标准变化寄存器或微处理器。LCD液晶显示采用LCD1602。此液晶显示模块为2行输出，每行16个字符。
整个系统电路图如上图所示。
考虑到在实际应用时，磁场可能会由于外界抖动而在某一时间或某一位置产生不稳定的状况，我们在数据处理时，采取了在若干个数据间段点中取其平缓过渡数据的设计方法。单片机最后通过跳线选择处理结果输出方式。系统程序流程图如下图所示。
目前，大多数设备还不具备简单的方向识别功能。对于较复杂、较高档的设备，其所用定位设备专用性较强，一般不易于其它设备兼容，且设计结构较为复杂，费用较高。我们设计的小型方向定位器，可以满足一些小型的，对方向精度要求不高的设备需要。由于该设备开发成本较低，因此把该仪器应用于一些简单设备中后，可以在较小提高成本的条件下，为设备增加一项较为显着的功能，提高其性价比。
霍尔元件应用及与磁钢的配合使用
霍尔元件应用及与磁钢的配合使用 1 霍尔器件的应用 1.1 应用的一般问题 1.1.1 测量磁场 使用霍尔器件检测磁场的方法极为简单，将霍尔器件作成各种形式的探头，放在被测磁场中，因霍尔器件只对垂直于霍尔片的表面的磁感应强度敏感，因而必须令磁力线和器件表面垂直，通电后即可由输出电压得到被测磁场的磁感应强度。若不垂直，则应求出其垂直分量来计算被测磁场的磁感应强度值。而且，因霍尔元件的尺寸极小，可以进行多点检测，由计算机进行数据处理，可以得到场的分布状态，并可对狭缝，小孔中的磁场进行检测。 1.1.2 工作磁体的设置 用磁场作为被传感物体的运动和位置信息载体时，一般采用永久磁钢来产生工作磁场。例如，用一个5×4×2.5（mm3）的钕铁硼Ⅱ号磁钢，就可在它的磁极表面上得到约2300高斯的磁感应强度。在空气隙中，磁感应强度会随距离增加而迅速下降。为保证霍尔器件，尤其是霍尔开关器件的可靠工作，在应用中要考虑有效工作气隙的长度。在计算总有效工作气隙时，应从霍尔片表面算起。在封装好的霍尔电路中，霍尔片的深度在产品手册中会给出。 因为霍尔器件需要工作电源，在作运动或位置传感时，一般令磁体随被检测物体运动，将霍尔器件固定在工作系统的适当位置，用它去检测工作磁场，再从检测结果中提取被检信息。工作磁体和霍尔器件间的运动方式有：(a)对移；(b)侧移；(c)旋转；(d)遮断。如图7所示，图中的TEAG即为总有效工作气隙。 图7 霍尔器件和工作磁体间的运动方式 在遮断方式中，工作磁体和霍尔器件以适当的间隙相对固定，用一软磁（例如软铁）翼片作
为运动工作部件，当翼片进入间隙时，作用到霍尔器件上的磁力线被部分或全部遮断，以此来调节工作磁场。被传感的运动信息加在翼片上。这种方法的检测精度很高，在125℃的温度范围内，翼片的位置重复精度可达50μm。 图8 在霍尔器件背面放置磁体 也可将工作磁体固定在霍尔器件背面（外壳上没打标志的一面），让被检的铁磁物体（例如钢齿轮）从它们近旁通过，检测出物体上的特殊标志（如齿、凸缘、缺口等），得出物体的运动参数。 1.1.3 与外电路的接口 霍尔开关电路的输出级一般是一个集电极开路的NPN晶体管，其使用规则和任何一种相似的NPN开关管相同。输出管截止时，输漏电流很小，一般只有几nA，可以忽略，输出电压和其电源电压相近，但电源电压最高不得超过输出管的击穿电压（即规范表中规定的极限电压）。输出管导通时，它的输出端和线路的公共端短路。因此，必须外接一个电阻器（即负载电阻器）来限制流过管子的电流，使它不超过最大允许值（一般为20mA），以免损坏输出管。输出电流较大时，管子的饱和压降也会随之增大，使用者应当特别注意，仅这个电压和你要控制的电路的截止电压（或逻辑“零”）是兼容的。 以与发光二极管的接口为例，对负载电阻器的选择作一估计。若在Io为20mA（霍尔电路输出管允许吸入的最大电流），发光二极管的正向压降VLED=1.4V，当电源电压VCC=12V 时，所需的负载电阻器的阻值（4） 和这个阻值最接近的标准电阻为560?，因此，可取560?的电阻器作为负载电阻器。 用图9表示简化了的霍尔开关电路，图10表示与各种电路的接口：（a）与TTL电路；(b)与CMOS电路；(c)与LED；(d)与晶闸管。
电子罗盘的工作原理及校准 电子罗盘,电子指南针,android
Android ST集成传感器方案实现电子罗盘功能 电子罗盘是一种重要的导航工具，能实时提供移动物体的航向和姿态。随着半导体工艺的 进步和手机操作系统的发展，集成了越来越多传感器的智能手机变得功能强大，很多手机 上都实现了电子罗盘的功能。而基于电子罗盘的应用（如Android的Skymap）在各个软件 平台上也流行起来。 要实现电子罗盘功能，需要一个检测磁场的三轴磁力传感器和一个三轴加速度传感器。随着微机械工艺的成熟，意法半导体推出将三轴磁力计和三轴加速计集成在一个封装里的二合一传感器模块LSM303DLH，方便用户在短时间内设计出成本低、性能高的电子罗盘。本文以LSM303DLH为例讨论该器件的工作原理、技术参数和电子罗盘的实现方法。 1. 地磁场和航向角的背景知识 如图1所示，地球的磁场象一个条形磁体一样由磁南极指向磁北极。在磁极点处磁场和当地的水平面垂直，在赤道磁场和当地的水平面平行，所以在北半球磁场方向倾斜指向地面。用来衡量磁感应强度大小的单位是Tesla或者Gauss（1Tesla=10000Gauss）。随着地理位置的不同，通常地磁场的强度是0.4-0.6 Gauss。需要注意的是，磁北极和地理上的北极并不重合，通常他们之间有11度左右的夹角。 图1 地磁场分布图 地磁场是一个矢量，对于一个固定的地点来说，这个矢量可以被分解为两个与当地水平面平行的分量和一个与当地水平面垂直的分量。如果保持电子罗盘和当地的水平面平行，那么罗盘中磁力计的三个轴就和这三个分量对应起来，如图2所示。
图2 地磁场矢量分解示意图 实际上对水平方向的两个分量来说，他们的矢量和总是指向磁北的。罗盘中的航向角（Azimuth）就是当前方向和磁北的夹角。由于罗盘保持水平，只需要用磁力计水平方向两 轴（通常为X轴和Y轴）的检测数据就可以用式1计算出航向角。当罗盘水平旋转的时候，航向角在0?- 360?之间变化。 2．ST集成磁力计和加速计的传感器模块LSM303DLH 2.1 磁力计工作原理 在LSM303DLH中磁力计采用各向异性磁致电阻（Anisotropic Magneto-Resistance）材料来检测空间中磁感应强度的大小。这种具有晶体结构的合金材料对外界的磁场很敏感，磁 场的强弱变化会导致AMR自身电阻值发生变化。 在制造过程中，将一个强磁场加在AMR上使其在某一方向上磁化，建立起一个主磁域，与主磁域垂直的轴被称为该AMR的敏感轴，如图3所示。为了使测量结果以线性的方式变化，AMR材料上的金属导线呈45º角倾斜排列，电流从这些导线上流过，如图4所示。由初始的强磁场在AMR材料上建立起来的主磁域和电流的方向有45º的夹角。 图3 AMR材料示意图 图4 45º角排列的导线
军用指南针的详细说明书
军用指南针的详细说明书[图] 作者：未知转贴自：新华网河北频道点击数：396 更 新时间：2007-2-6 军用指南针说明书 一、用途 六.二式罗盘仪是测定方位、距离、水平、坡度(俯仰角度)、高度、行军间速度及测绘简单地图的一种简易测量器材，为便于夜间使用，在其各相应部位上涂有夜光粉。 二、结构简单介绍 仪器主要由罗盘、里程计两部分构成。 罗盘部分有提环(l)，度盘座(2)，在度盘座上划有两种刻线、外圈为360度分划制，每刻线为1度。内圈为6000(密位)分划制，圆周共刻300刻线.每刻线线值为20(密位)，内有磁针(3)，测角器(4)，俯仰角度的分划单位为度.每刻线为25度.可测量俯仰角度士60度。里程计部分主要由里程分划表、速度时间表(8)、测轮(9)、齿轮指针等组成。里程分划有l：50000，l：100000两种比例尺刻度值。1：100000比例尺每刻线相应代表1公里。l：50000每刻线相应代表0.5公里.可与具有相应比例或成倍比例的地图配合使用。速度时间表分划有外侧表盘上有13、15、17、19、21、23、25公里/小时，内侧表盘上有10、14、16、18、20、22、2 4、30公里/小时。(以V代表)，共15种速度。时间刻度中每一刻线相应代表5分钟(V25为10分钟)。仪器的侧面有测绘尺，两端为距离估定器。估定器两尖端长1 2.3毫米，照准与准星间长为123毫米.即为尖端长的10倍。
三、使用方法 (一)测定方位 1、测定现地东南西北方向 (1)打开罗盘仪.使方位指标“△”对准“〇”； (2)转动罗盘仪.待磁针指北端对准“〇”后，此时所指的方向就是北方，在方位玻璃上就可直接读出现地东、南、西、北方向。 2、标定地图方位 标定地图方位就是利用罗盘，使地图上的方位和现地方位一致 (1)打开仪器，调整度盘座，使方位指标“△”对准本地区的磁偏角度数； (2)以测绘尺与地图上的真子午线或座标纵线(即东、西图廓的内图廓线)相切； (3)转动地图，使磁针北端指向“O’”，则地图上的方位和现地方位完全一致。 3、测定磁方位角 A测定图上目标的磁方位角 (1)用指北针精确标定地图并保持地图不动； (2)将测绘尺与所在点和目标点的连线相切，调整度盘座，使指标“△”对准“O”刻划线；
指北针使用说明书
一九八〇式五用指北针使用说明书 一、用途 “80”式五用指北针装有罗盘、距离固定器、里程机构、俯仰机构及坐标梯尺等。具有测定方位、距离、俯仰角、地图上的里程、坐标及绘制简单地图之功用。 本指北针方位及俯仰测量涂有夜光标志，以供夜间作业使用。 二、结构、性能 1.方位测量机构:由罗盘、方位框、瞄准器及瞄准玻璃等组成。方位分划外圈为60—00密位分划制，单位为0—50密位；内圈为360o分划制，单位为5o。 方位指示精度为0—25密位。 2.距离估定器：有瞄准器及瞄准玻璃等组成。瞄准玻璃上刻有距离估定线及密位分划线。当壳盖与壳身之测距定位线相对准，瞄准器处于垂直位置时，距离固定线与瞄准器组成10：1之比例测距固定器；密位分划线与瞄准器组成密位测距估定器。 距离估定器的测距精度为5%。 3.俯仰角测量机构：由俯仰瞄准器、俯仰摆及锁紧机构等组成。其量程为±90o、单位为 5o。 俯仰角测量精度为2.5o。 4.里程测量机构:由里程测量表轮、里程表、里程表针及齿轮系等组成。里程表有1:100000；1:50000；1:25000三种分划，单位为公里。 里程测量精度为2%。 5.坐标梯尺：由相互垂直的两组测尺组成。长尺80mm；短尺20mm。单位1mm。 坐标梯尺测量精度为0.5mm。 三、基本用法介绍 1.测方位角：以判定方位、标定地图、指示目标等。 例一:测站立点至目标的磁方位角。 打开指北针，使壳盖至最大位置，将指北针托平，（单眼紧贴瞄准器）调整瞄准器的角度，使透过放大镜能清晰的看清方位指标线及所对应的分划值。瞄准时通过瞄准器上的长缝和瞄准线瞄准目标，此时方位指标线所对应的密位分划值，即为站立点至目标的磁方位角。例二：标定地图—使地图上北方与现地正北方向一致。 展平地图，将指北针坐标梯尺长边与地图上磁北方向线（即地图中的PP虚线）密合，此时坐标梯尺始端应指向地图下方，转动地图，使指北针方位指标线对应值指示为零。此时地图即已标定。 例三：利用地图量测站立点至目标的磁方位角。 按例二方法先将地图标定，使指北针坐标梯尺长边通过站立点和目标两点或这两点延长线，坐标梯尺的始端应指向站立点。此时方位指标线所对应之密位分划值即为站立点至目标的磁方位角。 2.估测距离： ①已知北侧目标的间隔，估测目标至站立点之间的距离。 根据目标间隔在瞄准玻璃上所占的大小，可按10:1的比例公式或密位公式来估算距离。比例公式：立足点至目标的距离（米）=目标间隔宽度（米）x 10 / 目标占两估定线宽度的倍数
苏教版二年级下册科学第6课《自制指南针》教学设计
苏教版二年级下册科学第6课《自制指南针》教学设计 6.自制指南针 【课标落实】 （1）本单元通过一系列动手、动脑活动，落实《课程标准》中低年段的课程目标。 科学知识： 知道常见的力。 了解常见的工具，知道简单工具的功能和使用方法。 科学探究： 在教师指导下，能依据已有的经验，对问题作出简单猜想。 在教师指导下，能利用多种感官或者简单的工具，观察对象的外部形态特征及现象。 在教师指导下，有运用观察与描述、比较与分类等方法得出结论的意识。 科学态度： 能在好奇心的驱使下，对常见的动植物和物质的外在特征、生活中的科学现象、自然现象表现出探究兴趣。 能如实讲述事实，当发现事实与自己原有的想法不同时，能尊重事实，养成用事实说话的意识。 愿意倾听、分享他人的信息；乐于表达、讲述自己的观点；能按要求进行合作探究学习。 （2）本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“物质
科学领域”和“技术与工程领域”的低年段要求。 6.5.1 磁铁能对某些物体产生作用。 16.2 工程和技术产品改变了人们的生产和生活。 【教材分析】 《自制指南针》是苏教版科学二年级下册第二单元的内容。作为本单元的最后一课，是对本单元所学知识的综合应用，属于“设计与技术”类型。本课双线续接，先实践，后拓展视野。其中，主体活动按照仿制的一般过程（工程实践）展开：认识——仿制的基础；自制——仿制的行动；测试——仿制的效果检验。然后，阅读资料——拓展视野。 本课教材注重把科学原理渗透在制作的过程中，如磁铁指南北的性质、技术手段的应用如磁化铁质物品成小磁针、数学知识的融入如磁化钢针时摩擦次数的要求等。本课侧重设计和技术的应用，要求引导学生围绕具体目标运用已有的科学概念及原理来进行设计与制作，让学生经历选择材料和工具、设计并制作指南针的过程，初步学会指南针的制作方法，培养他们动手制作的能力和创造意识。 【学情分析】 学生在二年级上册已经学习了方位，知道东、西、南、北。对于指南针，学生在生活中略知一些，但是没有具体地接触过指南针。本课在前两课学习了《磁铁的吸力》和《磁铁的两极》的基础上让学生自制一个指南针，是一个动手操作设计制作类课型。
电子罗盘的方位角计算公式
BY 电子罗盘的方位角计算公式 丙寅电子 Honeywell 在中国区的特级代理。 上海丙寅电子有限公司是美国霍尼韦尔提供软硬件全套解决方案，如需要任何设计与技术方面的支的项目支持经验。 在磁阻传感器应用领域有丰富 上海丙寅电子有限公司 电话：８６ ０２１ ６５０７２６７５ 传真：８６ ０２１ ６５０７５８７８ 地址：中国 上海市虹口区四平路１８８号上海商贸大厦８０１室 公司主页：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｂｉｎｇｙｉｎｄｚ．ｃｏｍ 邮箱：ｂｙ０７＠ａｎｏｔｒｏｎ．ｃｏｍ 持可与我们联系，将助您在最短的时间内设计成功。
如何得到罗盘的方位角 磁阻传感器为建立罗盘导航系统提供了固态有效的解决办法！但是我们怎么才能够从简单的3轴数据得到罗盘的方位角呢？下面就将一步步告诉你如何去实现！1）当3轴磁力计工作时可以读到XYZ 三轴的磁场强度，此时的数值并不能直接用作方位角的计算！因为此时的读数可能受到器件版面上其他一些含磁材料的影响，形成圆心坐标的硬铁漂移！ 用作方位角计算的XYZ 数值必须将此漂移值移除，使圆心回到原点。 上海丙寅电子上 海丙寅电子上海丙寅电子上海丙寅电子上 海丙寅电子上 海丙寅电子丙寅电子寅电子寅电
具体的办法是：1，水平匀速旋转，收集XY 轴的数据 2，转动器材90度（此时Z 轴水平）匀速旋转以收集Z 轴数据 3，将读取到的各轴数据的最大值加上最小值除以2，就得到一个各轴的offset 值 Xoffset=（Xmax+Xmin ）/2 Yoffset=（Ymax+Ymin ）/2 Zoffset=（Zmax+Zmin ）/24，然后将磁力计读取的各轴的裸值减去前面计算所得的offset 值，就可以得到用作角度计算的Heading 值 X H =X 裸-Xoffset Y H =Y 裸-Yoffset Z H =Z 裸-Zoffset 如果只用作水平测量，则此时的方位角为 方位角=arctanY H /X H 上海丙寅电子 上海丙寅电子 上海丙寅电子 上海丙寅电子上 海丙寅电子上海丙寅电子海丙寅电子海丙寅电子 海丙寅电子
霍尔器件在电机中的原理及作用介绍
霍尔器件在电机中的原理及作用介绍 霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。 原理： 有霍尔型是通过电机的霍尔型号来判断当前电机运动的状态，然后控制器根据霍尔所采集的信号再控制控制器的三相输出来给电机供电，让电机持续正常的工作。 无霍尔型的是电机无霍尔传感器，控制器通过电流采集来判断电机当前的运动状态，然后控制控制器输出来给电机供电，让电机争产工作。 作用： 有霍尔型电机和控制器在使用时稳定，启动时扭矩大，无异响。 无霍尔型电机和控制器在使用时因技术问题，目前还不是很稳定，特别是在起步阶段，稳定性差，动力不够。 在电动自行车中有多处利用了霍尔传感器，如调速转把，刹把，以及无刷电机中等。 电动车调速转把：调速转把顾名思义是电动车的调速部件，这是一种线性调速部件，样式很多但工作原理是一样的。它一般位于电动车的右边，既骑行时右手的方向，电动车转把的转动角度范围在0—30度制之间。 电动车刹把：转把信号是电动车电机旋转的驱动信号，刹信号是电机停止转动的制动信号。电动车标准要求电动车在刹车制动时，控制器应能自动切断对电机的供电。因此电动车闸把上应该有闸把位置传感元件，在有捏刹车把动作时，将刹车信号传给控制器，控制器接受到刹车信号后，立即停止对电机的供电。 无刷电机：现在的电动助力车，一般都采用如下三种电机：高效低速稀土永磁直流无刷电机、高效低速永磁直流有刷电机、高效高速稀土永磁直流有刷电机。直流电机在转动过程中，绕组中的电流要不断地改变方向，以使转子向一个方向转动。其中，有刷
指南针使用手册
指南针使用手册 一、使用注意事项 指南针务必水平地拿着，而且要远离以下列举的各种物品，才可避免磁针发生错乱：指南针应离铁丝网10米，高压线55米，汽车和飞机20米，以及含有磁铁如磁性容器等10米。 二、指北针使用说明 当前给工程部提供的指南针其实是美式军用指北针，如下图，指北针是常用的一种测定方位、距离、水平及测绘简单地图的一种简易测量器材，采用高密封油式阻尼表盘，提高了行进间测量的稳定性，线隙式瞄准机构，便于准确操作，外壳采用了高强度铝合金等轻量化设计，携行方便。 1、外观介绍 合起来待用的状态
打开后的状态 完全打开放平后带刻度的边缘部分，是1：25000M的坐标梯尺，可以在相同比例的地图上直接量测直线距离，同时是几何方法图上作业的得力工具，如下图： 阻尼表盘有利于指针的稳定性，更加适合运动、崎岖的环境，箭头表示N极（北极），这也是绝大多数指北针的标注方法：
可以转动的方位表牌，通过一个片状卡簧和表牌的齿状边缘卡紧和定位 方位表牌上有一个放大镜，可以更清楚地看到方位，不要小看这一长一短两条刻线，很多功能都要通过它实现： w 阻尼表盘内圈的刻度为360度方位角度分划，外圈的刻度为64-00密位制分划，密位分划是军事上常用的方位角计量单位，美国和原北约国家的标准是64-00制，我国和原华约国家的标准是60-00制，根据不同的密位制相应的1密位换算为角度=360/密位制（度），美式64-00密位制指北针1密位=360/6400=0.05625（度），我国的97型指北针采用的为60-00密位制，1密位=360/6000=0.06（度）。
2、使用方法 （1）确定北方：正确的方法是这样的，在手掌中端平，箭头（N极）所指的就是北方： （2）校正地图：校正地图的方向很简单，但这是一切图上作业的基础：把地图放平，然后将地图上的指北标与指北针上的N极（箭头）对正，就校正了地图方向，一般情况下地图都是上北下南绘制的。 （3）测量方位：利用这个小透镜和表壳上的金属丝配合使用，可以更精确的测量方位角，透镜上方的小缝可以使你更准确地定位金属丝，具体的方法是从小透镜通过指北针狭缝中的细金属丝瞄准目标，然后转动方位表牌使长线对准卡簧尖，然后从方位表牌的透镜中读角度，即方位线与正北的夹角角度。
数字罗盘项目可行性研究报告
数字罗盘项目 可行性研究报告 xxx集团
数字罗盘项目可行性研究报告目录 第一章项目基本信息 第二章背景、必要性分析 第三章产业研究分析 第四章建设内容 第五章选址科学性分析 第六章土建工程设计 第七章项目工艺说明 第八章项目环境保护和绿色生产分析第九章企业卫生 第十章风险评估 第十一章节能方案分析 第十二章项目实施进度 第十三章项目投资可行性分析 第十四章经济收益分析 第十五章招标方案 第十六章结论
第一章项目基本信息 一、项目承办单位基本情况 （一）公司名称 xxx集团 （二）公司简介 本公司奉行“客户至上，质量保障”的服务宗旨，树立“一切为客户着想” 的经营理念，以高效、优质、优惠的专业精神服务于新老客户。 公司秉承以市场的为导向，坚持自主创新、合作共赢。同时，以产业经营为主体，以技术研究和资本经营为两翼，形成“产业+技术+资本”相生互动、良性循环的业务生态效应。 贯彻落实创新驱动发展战略，坚持问题导向，面向未来发展，服务公司战略，制定科技创新规划及年度实施计划，进行核心工艺和关键技术攻关，建立了包括项目立项审批、实施监督、效果评价、成果奖励等方面的技术创新管理机制。 （三）公司经济效益分析 上一年度，xxx科技发展公司实现营业收入10890.61万元，同比增长8.12%（817.95万元）。其中，主营业业务数字罗盘生产及销售收入为9273.82万元，占营业总收入的85.15%。
根据初步统计测算，公司实现利润总额2653.76万元，较去年同期相比增长240.16万元，增长率9.95%；实现净利润1990.32万元，较去年同期相比增长298.74万元，增长率17.66%。 上年度主要经济指标 二、项目概况
霍尔传感器用法
一、霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法 1．霍尔器件 霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件。如果在输入端通入控 制电流I C ，当有一磁场B穿过该器件感磁面，则在输出端出现霍尔电势V H 。 如图1－1所示。 霍尔电势V H 的大小与控制电流I C 和磁通密度B的乘积成正比，即：V H ＝K H I C Bsin Θ 霍尔电流传感器是按照安培定律原理做成，即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场，而霍尔器件则用来测量这一磁场。因此，使电流的非接触测量成为可能。 通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小。因此，电流传感器经过了电－磁－电的绝缘隔离转换。 2．霍尔直流检测原理 如图1－2所示。由于磁路与霍尔器件的输出具有良好的线性关系，因此霍尔 器件输出的电压讯号U 0可以间接反映出被测电流I 1 的大小，即：I 1 ∝B 1 ∝U 我们把U 0定标为当被测电流I 1 为额定值时，U 等于50mV或100mV。这就制成 霍尔直接检测（无放大）电流传感器。
3．霍尔磁补偿原理 原边主回路有一被测电流I1，将产生磁通Φ1，被副边补偿线圈通过的电流I2所产生的磁通Φ2进行补偿后保持磁平衡状态，霍尔器件则始终处于检测零磁通的作用。所以称为霍尔磁补偿电流传感器。这种先进的原理模式优于直检原理模式，突出的优点是响应时间快和测量精度高，特别适用于弱小电流的检测。霍尔磁补偿原理如图1－3所示。 从图1－3知道：Φ 1＝Φ 2 I 1N 1 ＝I 2 N 2 I 2＝N I /N 2 ·I 1 当补偿电流I 2流过测量电阻R M 时，在R M 两端转换成电压。做为传感器测量电 压U 0即：U ＝I 2 R M 按照霍尔磁补偿原理制成了额定输入从0.01A～500A系列规格的电流传感器。 由于磁补偿式电流传感器必须在磁环上绕成千上万匝的补偿线圈，因而成本增加；其次，工作电流消耗也相应增加；但它却具有直检式不可比拟的较高精度和快速响应等优点。 4．磁补偿式电压传感器 为了测量mA级的小电流，根据Φ 1＝I 1 N 1 ，增加N 1 的匝数，同样可以获得高磁 通Φ 1 。采用这种方法制成的小电流传感器不但可以测mA级电流，而且可以测电压。 与电流传感器所不同的是在测量电压时，电压传感器的原边多匝绕组通过串 联一个限流电阻R 1，然后并联连接在被测电压U 1 上，得到与被测电压U 1 成比 例的电流I 1 ，如图1－4所示。
电子罗盘
电子指南针 指南针 1、概述 指南针是用以判别方位的一种简单仪器。指南针的前身是中国古代四大发明之一的司南。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的南极，利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。 指南针的发明是我国劳动人民，在长期的实践中对物体磁性认识的结果。由于生产劳动，人们接触了磁铁矿，开始了对磁性质的了解。人们首先发现了磁石引铁的性质。后来又发现了磁石的指向性。经过多方的实验和研究，终于发明了可以实用的指南针。 2、磁偏角与磁倾角 现在人们已经知道，地球的两个磁极和地理的南北极只是接近，并不重合。磁针指向的是地球磁极而不是地理的南北极，这样磁针指的就不是正南、正北方向而略有偏差，这个角度就叫磁偏角。又因为地球近似球形，所以磁针指向磁极时必向下倾斜，和水平方向有一个夹角，这个夹角称为磁倾角。不同地点的磁偏角和磁倾角都不相同。磁偏角和磁倾角的发现使指南针的指向更加准确。
图1. 地球磁场示意图 3、罗盘定位 要确定方向除了指南针之外，还需要有方位盘相配合。最初使用指南针时，可能没有固定的方位盘，随着测方位的需要，出现了磁针和方位盘一体的罗盘 4、电子指南针 指南针是一个重要的导航工具，甚至在G P S中也会用到。电子指南针将替代旧的针式指南针或罗盘指南针，因为电子指南针全采用固态的元件，还可以简单地和其他电子系统接口。 电子指南针系统中磁场传感器的磁阻（M R）技术是最佳的解决方法，和现在很多电子指南针还在使用的磁通量闸门传感器相比较，M R技术不需要绕线圈而且可以用I C生产过程（I C-l i k e p r o c e s s）生产，是一个更值得使用的解决方案。 由于M R有高灵敏度，它甚至比这个应用范围中的霍尔元件更好。
军用指北针图解说明
军用指北针图说 沈克尼文/图 象征皇权的“仪仗车” (模型) 指北针也称作指南针或磁罗盘，是一种利用地磁作用指示方向的多用途袖珍仪器，军用指北针除磁针和刻度盘之外，通常还装有距离估定器、里程测量、俯仰测量和坐标尺等装置。可用于目测估定距离，测定方位角和俯仰角，还可根据地图比例尺，使用里程测量装置，直接从里程表上读出地图两点间的实际距离，
并可利用坐标梯尺推算出地图上任何一点的坐标，甚至还可以用来测绘简易的地形略图。因而指北针是部队行军作战和训练不可缺少的用具。 我国古代指示南北方向的“司南” (模型) 指南仪器是我国四大发明之一，我国也是最早将指南仪器用于军事的国家。相传距今4600多年前，黄帝与蚩尤的九黎部落作战，遇到大雾迷失方向，黄帝制做指南车为军队指出了方向，打败了蚩尤。
明朝嘉靖年间的罗盘 (模型) 《三国志·魏书·马钧传》记载，三国时期，马钧受魏明帝之命，重新制造了指南车。此后，指南车做为皇帝出行时象征皇权的仪仗车辆。在春秋战国时期，我国采矿和冶铁已有了相当发展，在寻找铁矿的过程中，人们发现了磁石的吸铁性，还发现了磁石的指极性能，并将磁石琢磨成勺状，放在刻有子(北)、卯(东)、午(南)、酉(西)等八干、十二支和四维的24个方位的铜制底盘上，成为指示南北方向的“司南”(图2)。《韩非子·有度》载“故先王立司南以端朝汐”。东汉王充《论衡·是应篇》中也有“司南之杓投之于地，其柢指南”的记述。唐朝中期的《首经》中记载有“针制指南，本实恋北”的话。在出土的唐代的墓志铭和买地卷文书中已有用罗盘测定坟墓的记述。明代朱权的《神机秘决》也提到指南针是唐朝中期玄真子(张志和)发明。宋代沈括《梦溪笔谈》中载有“方家以磁石磨针锋则能指南，然常偏东不全南也。”说明当时人们已发现了磁偏角。北宋时期，人们用薄铁皮制成鱼形，使其磁化，使用时将其浮于水面，便可指南。行军时可携行，人称水罗盘。北宋罗盘已用于航海。朱或的《萍洲可谈》中说“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”到明代我国在东南沿海抗击倭寇的作战中获取日本仿制西洋的旱罗盘。隆庆年间李豫亨《推篷寤语》记载“倭船尾用旱罗盘以辨海道。获之仿其制”。明万历年间意大利传教士利玛窦将旱罗盘进贡给明朝皇帝，并且教文士瞿太素制造西式罗盘。清代乾隆年问王大海《海岛逸志稿略》已有“荷兰罗盘”的记载。这是以钉子做支撑，磁针可自由转动的 罗盘。
二年级科学下册自制指南针教案
6.自制指南针 【教材分析】 《自制指南针》是苏教版科学二年级下册第二单元的内容。作为本单元的最后一课，是对本单元所学知识的综合应用，属于“设计与技术”类型。本课双线续接，先实践，后拓展视野。其中，主体活动按照仿制的一般过程（工程实践）展开：认识——仿制的基础；自制——仿制的行动；测试——仿制的效果检验。然后，阅读资料——拓展视野。 本课教材注重把科学原理渗透在制作的过程中，如磁铁指南北的性质、技术手段的应用如磁化铁质物品成小磁针、数学知识的融入如磁化钢针时摩擦次数的要求等。本课侧重设计和技术的应用，要求引导学生围绕具体目标运用已有的科学概念及原理来进行设计与制作，让学生经历选择材料和工具、设计并制作指南针的过程，初步学会指南针的制作方法，培养他们动手制作的能力和创造意识。 【学情分析】 学生在二年级上册已经学习了方位，知道东、西、南、北。对于指南针，学生在生活中略知一些，但是没有具体地接触过指南针。本课在前两课学习了《磁铁的吸力》和《磁铁的两极》的基础上让学生自制一个指南针，是一个动手操作设计制作类课型。这节课对二年级的孩子来说，兴趣是最好的老师，让学生享受到成功的快乐是关键。因此，在教学时，应充分考虑二年级孩子动手能力相对较差这一实际，适当降低操作难度，通过小资料提示、微课视频等充分发挥教师的指导作用。还应充分考虑到1节课只有40分钟的限制，不要过于追求方法的多样性，而应把课堂的立足点放在“学生自制的指南针能准确地指示方向”上，从而引导学生在享受到成功的快乐的基础上进行主动创新，探索制作方法的多样性。 【教学目标】 1．通过观察，认识指南针的结构，知道使用指南针的方法。 2．经历自制过程，能自制指南针，会使用自制指南针辨别方向。 3．了解指南针的发明史及应用，知道手机上使用的是卫星定位系统。 【教学重点】 会磁化钢针，并能让磁针自由转动制成指南针。 【教学难点】 用指南针辨别方向。 【教学准备】 教师材料：指南针、钢针、磁铁、木塞、课件、视频。
数字罗盘的设计
目录 0 前言..........................................................................................................................................错误！未定义书签。 1 总体方案设计 (2) 1.1 电子罗盘测量基本原理 (2) 1.2 课题分析 (2) 1.3 系统方案论证 (3) 1.3.1 数据采集模块 (3) 1.3.2主机控制模块 (3) 1.3.3 结果显示模块 (4) 2 硬件电路设计 (5) 2.1 单片机系统 (5) 2.2按键电路 (6) 2.3 GY—26模块电路2.3 GY—26模块电路 (6) 2.4液晶显示模块电路 (7) 3 软件设计 (8) 3.1主程序设计 (8) 3.2 GY-26模块程序设计 (9) 4 调试分析 (10) 4.1硬件调试 (10) 4.2 软件调试 (11)
参考文献 (11) 课设体会 (13) 附录1 电路原理图 (14) 附录2 程序清单 (15)
数字罗盘的设计 王某某沈阳航空航天大学自动化学院 摘要：本文设计了一种基于单片机控制的精确定向数字罗盘系统。使用GY—26罗盘模块作为传感器，并详细介绍了其测向原理。系统采用8位STC89C52单片机作为主控芯片，LCD1602液晶显示作为主输出设备，外加几个按键进行人机交互式操作。设定以正北方向为0 o的一周。单片机获取传感器信息，经过分析后通过液晶屏显示模块箭头所指的正前方与地理北极的夹角，角度以顺时针方向累加，实现0—360以0.1度的精度显示。由按键控制模块进行校准或者是恢复出厂设置，由程序设定磁补偿角度的大小。该系统低功耗体积小，反应时间短，抗干扰能力强，便于携带，适用于各种应用场合。 关键词：STC89C52单片机；GY—26模块；LCD1602液晶显示；磁补偿 0前言 现在应用最为广泛的导航仪器主要有两种：陀螺仪和磁罗盘。能对地磁场测量偏离角度的仪器叫做磁罗盘。我国古代的四大发明之一指南针就是一个简易的磁罗盘，它对整个人类社会发展做出了巨大贡献，直到现在依然具有深远的意义。到 20 世纪初，随着工业的发展，罗盘制造工艺也得到了飞速的发展，材料的选择和机械制造使得罗盘的性能有了显著地提高。尤其是是机械式磁罗盘，现在某些情况下依然使用机械式磁罗盘。到了20世纪末，陀螺罗盘的问世，对于罗盘导航又是一场革命。罗盘感应着地球的自转，磁性物质对其几乎没有影响。使得陀螺罗盘的标度盘非常稳定，读取数据更加精确。当代GPS虽然有广泛的应用，但是信号经常被物体所遮挡，使其精度大打折扣。有效性也大大降低。据有关资料统计，在高楼林立城区和植被茂密的林区，GPS信号的有效性仅为60%。并且在静止的情况下，GPS也无法给出航向信息。因此迫切需要研究出一种低功耗，便于携带，内置磁场感应器，系统稳定，并且能完成精确定向的微系统，而本课题设计就是研究出一个数字电子罗盘，采用地磁场的工作原理，由于地磁大小和方向随地点不同而不同,无论何时何地磁场的水平分量都严格的指向地磁北极，所以环境适应性好，可以对GPS 信号进行有效补偿，保证导航定向信息100%有效，即使是在GPS信号失锁后也能正常工作，做到“丢星不丢向”。 本设计系统基于单片机开发平台，选取GY-26型号的平面数字罗盘模块，使用以51为内核的超低功耗控制器STC89C52RC单片机作为控制系统，设计出低功耗数字罗盘系统，实现角度实时显示的软硬件设计方法。 未来科技发展更加快速，相对磁场技术也会越来成熟，电子罗盘系统将朝着先进性、经济性、实用性、功能型的成熟完善的系统而发展！
实验十三 霍尔效应测磁场---注意事项及操作步骤(姜黎霞)
实验十三 霍耳效应测磁场 一、注意事项 1. 双刀双掷开关上的连线已经固定连接好，请不要擅自拆卸。 2. 双刀双掷开关引出的导线红“+”、黑“－”，各表头对应的接线柱也是红“+”、黑“－”，连线时双刀双掷开关引出的导线并联到接线柱上，即“红接红，黑接黑”。导线连好后经老师检查，然后开电源。 3. 双刀双掷开关向上合闸规定为“+”，向下合闸规定为“－”。在整个实验过程中，霍耳电压H U 对应的双刀双掷开关向上合闸，固定不变，只有工作电流H S ()I I 和励磁电流M I 对应的双刀双掷开关会要求上、下换向合闸，其中励磁电流M I 对应的双刀双掷开关在合闸时动作要快，否则会产生电火花。 4. 实验结束后，先断电，后拆线。只拆自己连接的部分，其它线路保留。 5. 本实验有两种型号的仪器，工作电流分别表示为H I 或S I ，灵敏度分别表示为 H K 或H S 。 6. 每套仪器的灵敏度不同，具体数值标在仪器箱内的面板上，注意：有一种型号的仪器灵敏度单位不是国际单位制，要化为国际单位制，具体换算是： 1mV /mA KG 10V /A T ?=?（ G ：高斯，T ：特斯拉） 二、操作步骤 1. 将三个双刀双掷开关引出的导线分别并联到与开关名目相同的接线柱上，经老师检查后，打开电源。 2. 将三个双刀双掷开关全部向上合闸，然后调节工作电流H S () 2.00mA I I =，励磁电流M 0.6A I =。注意：（1）励磁电流调节好后就固定了，直到实验结束都不需再调节。（2）有一种型号的仪器工作电流和励磁电流用同一个表头显示，需要用旁边的红色按钮转换。 3. 调节霍耳元件移动螺杆旋钮，测量霍耳元件在电磁铁两极间隙中5个不同任选位置的霍耳电压H U ，并将数据填入表13-1的草表中。
指北针使用方法概述
指北针使用方法： 【使用功能说明】： １．辨方向 ２，比例尺(1:25000)直线地图测距 ３，利用距离估定器估测距离 ４，定方位 【主要功能的使用方法】： 一：测方位角 １，用指南针上的瞄准线（金属丝）对准地面上的标志物（可自己确定）如：树木，地图上标明的特征建筑物，并将标志物，金属瞄准线，透镜上的凹槽三点连成一线． ２，通过透镜读出刻度盘长黄线与南北磁极方向的夹角（内圈刻度）即为目标方位角．二：确定自己在地图上的位置： １，假设标志物是一个灯塔，用上述方法测得自己所处的位置与灯塔的方位为北偏东４０度．２，把指南针放在地图上移动，使金属线，灯塔（地图上的）成北偏东４０度． ３，那么自己所在的位置就在指南针中心位置与灯塔（地图上）的连线． 【注意事项】： １，打开指南针上盖（带有金属丝的）时，请与底座成９０度夹角（直角）２，透镜与底座的角度，以可以方便看到刻度盘长黄线为宜． ３，本品使用时，底盘一定要水平，否则会带来误差。 【使用须知】 离铁丝网>10米； 离高压线>55米； 离汽车或飞机>20米； 离含有强磁的物体，如各种磁铁、外磁式喇叭>10米； 离磁性较弱的物体如磁性按扣等>0.5米。 【仪器的维护与保养】 放置仪器不要靠近铁磁性物质．以免损耗磁性。 不可用测绘尺敲打物体，以免影响测量精度。 反光镜勿扭弯，以免影响瞄准和看读分划，表面要保持光洁，不要用脏布、手去揩擦。 仪器不用时应关闭。放入盒中。注意不要碰撞 有机玻璃凸镜及表盖粘污时，可用白绒布或脱脂棉花轻擦表面，必要时可用牙膏来抛光。【构造及性能】 1.方位测量机构：
由罗盘、照门与准星等组成。方位分划外圈为360°分划制，最小格值2°；内圈为60-00密位分划制，最小格值0-20密位。密位与度的换算见表。 测量精度：±0-10密位±1° 2.距离估定器： 由照门与准星等组成。准星两尖端与照门中心边线的夹角为1-00密位，两尖端间长为12.34毫米，照门与准星间长为123.4毫米，即组成10:1比例测距估定器。 测量精度为5% 3.俯仰角测量机构： 由俯仰表牌、俯仰摆、平视镜等组成，其量程为±90°。 测量精度±2.5° 4.坐标梯尺： 由相互垂直的一边长尺和两边短尺组成，尺长120毫米。 测量精度：±0.5毫米 【使用操作】 1.测方位角： 展开指北针，转动方位框使方位玻璃上的刻度线与方向指标相对正，将平视镜斜放（45°）单眼通过准星瞄向目标，从平视镜反射看到磁针N极所对反字表牌上方位分划，既可读出目标方位角，然后用右手转动方位框使方位玻璃上的刻度线与磁针N极对准，此时方向指标与方位玻璃刻度线所夹之角即为目标方位角（按顺时针方向计算）。 打开指北针，标定好地图（测距时可不标定地图），在图上基准点处插一扎针，转动指北针，使侧尺边切于目标点，即可判读出基准点至目标点的方位角。 2.标定地图： 展开指北针，转动方位框，使方位框上的刻度线字与方向指标对准（注意磁偏角的修正），将指北针平放在地图上，准星一端朝向地图北极，使坐标梯尺长与地图磁子午线相切，转动地图使磁针N极对准方位玻璃上的刻度线，此时地图即已标定。 3.求向掩蔽目标行进的行军方向： 展开指北针于地图上，使测绘尺经过的图上本人立足点与行军目标，这时方向指标即指应行进的方向。转动方位框使方位玻璃上的（S、N)方向与地图上的（S、N）方向一致，然后记下方向指标所指方位角读数，面对方向指标拿起指北针旋转身体，使磁针N极与方位玻璃上的刻度线对准，此时通过准星照门向前对准，在此对准线上的各物体（如树林、房屋等）都可作为行军方向的辅助目标，认清辅助目标后即可对之前进。将指北针关闭装入袋内，但勿转动方位框，到达辅助目标后即可再找一新辅助目标继续前进，直到目的地为止，沿途应经常检查方向读数。 4.已知目标的间隔，估测目标至站立点之间的距离： ①通过照门和准星左右两尖端瞄准目标，根据目标的间隔所占准星左右两尖端间宽度的倍数，按10:1的比例公式估算目标的距离。
数字式电子罗盘毕业设计
毕业设计说明书数字式电子罗盘设计 学生姓名：孔垂礼学号： 1105044263 学院：计算机与控制工程 专业：电气工程及其自动化 指导教师：龙达峰 2015 年 06 月
数字式电子罗盘设计 摘要 数字式电子罗盘具有很多优点，例如：体积比较小、启动非常迅速、功率损耗较低、制造成本低廉等,当今社会测控技术对测向传感器提出了非常高的要求;为了提高数字 罗盘的测量精度,特意设计了一种基于HMC5883L三轴磁阻传感器[1]的数字电子罗盘;在分析相关类似产品的基础上,特别强调对电源、器件选型、信号调理电路、软件设计等方面进行了分析研究,设计出了数字罗盘并且研制了试验的样机;为验证设计效果,在双轴陀螺测试转台上进行了测试,试验结果初步验证了该设计方案的可行性;论文的研究 工作可以为研究和改良数字式磁罗盘的测量准确度提供可靠的资料. 关键词：地磁场，数字罗盘，HMC5883L三轴磁阻传感器，重力加速度计
Here is the translation of your chinese paper’s title Abstract Digital electronic compass, has small volume, quick start, low power consumption, and low cost, the modern measurement and control technology puts forward higher requirements on sensor of direction finding; In order to improve the precision of the digital compass, we design a HMC5883L triaxial magnetic resistance sensor based digital electronic compass; On the basis of the analysis of related products, focuses on the power supply, device selection, signal conditioning circuit and software design are analyzed in aspects of research, design the digital compass and test prototype was developed; To verify the design effect, on the two-axis gyro testing table was tested, experimental results verify the feasibility of the design scheme of; Thesis research work could be used to research and provide reference for improving the measuring accuracy of digital magnetic compass. Key words : Earth's magnetic field, digital compass, HMC5883L three-axis magnetic resistance sensor, the gravity accelerometer