地磁电子罗盘
电子罗盘调研
电子罗盘调研2014-02-211 电子罗盘功能介绍1.1 名字解释电子罗盘，也叫数字指南针，是利用地磁场来定北极的一种方法。
古代称为罗经，现代利用先进加工工艺生产的磁阻传感器为罗盘的数字化提供了有力的帮助。
现在一般有用磁阻传感器和磁通门加工而成的电子罗盘。
电子罗盘具有以下特点:●三轴磁阻效应传感器测量平面地磁场，双轴倾角补偿。
●高速高精度A/D转换。
●内置温度补偿，最大限度减少倾斜角和指向角的温度漂移。
●内置微处理器计算传感器与磁北夹角。
●具有简单有效的用户标校指令。
●具有指向零点修正功能。
1.2 电子罗盘作用1.2.1 GPS导航定位的缺陷1) 虽然GPS在导航、定位、测速、定向方面有着广泛的应用，但由于其信号常被地形、地物遮挡，导致精度大大降低, 其信号可用性仅为60% ，甚至不能使用。
产生不精确定位的原因包括：①多路径效应：建筑物对GPS信号的反射②阴影：城市中高楼与高楼之间形成的“峡谷”内、浓密的植被下，信号接收效果较差③在隧道、地下停车厂造成的信号失锁④在接收信号差的地区延长了初始化时间⑤一些动态影响，如汽车大幅度增速与减速等。
以上原因都会导致GPS无法提供任何位置或者定位精度陡然下降。
2) 在静止的情况下，GPS也无法给出航向信息。
高精度电子罗盘可以对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”。
3) 安全及可靠性风险。
美国出于自身利益上的考虑，从不承诺不实施SA干扰和区域关闭，这更给GPS用户带来很大疑惑和担心。
因此，将GPS与电子罗盘相结合，二者相互补充，组合使用是导航领域的理想选择。
例如：美国虽然其完全独立掌握GPS 的卫星资源，但为了使系统更加可靠，使导航信息100%有效，其M1坦克及其它一些重要装备上仍加装了C100电子罗盘。
1.2.2 电子罗盘主要用途电子罗盘主要用于辅助GPS导航及在静止状态获取航向，具体包括加速度和方向的定位、倾角测量等功能。
地磁传感器_磁感应计_电子罗盘(compass)原理
内容MID中的传感器1加速计2陀螺仪3地磁传感器4MID中的传感器——已商用的传感器◆触摸屏◆摄像头◆麦克风（ST：MEMS microphones……）◆光线传感器◆温度传感器◆近距离传感器◆压力传感器（ALPS：MEMS气压传感器……）◆陀螺仪（MEMS）◆加速度传感器（MEMS）◆地磁传感器（MEMS）集成电路（Integrated Circuit，IC）把电子元件/电路/电路系统集成到硅片（或其它半导体材料）上。
微机械（Micro-Mechanics）把机械元件/机械结构集成到硅片（或其它半导体材料）上。
微机电系统（Micro Electro Mechanical Systems，MEMS）MEMS = 集成电路+ 微机械陀螺仪（Gyroscope）•测量角速度•可用于相机防抖、视频游戏动作感应、汽车电子稳定控制系统（防滑）加速度传感器（Accelerometer）•测量线加速度•可用于运动检测、振动检测、撞击检测、倾斜和倾角检测地磁传感器（Geomagnetic sensor）•测量磁场强度•可用于电子罗盘、GPS导航陀螺仪+加速计+地磁传感器•电子稳像(EIS: Electronic Image Stabilization)•光学稳像(OIS: Optical Image Stabilization)•“零触控”手势用户接口•行人导航器•运动感测游戏•现实增强1、陀螺仪（角速度传感器）厂商：欧美：ADI、ST、VTI、Invensense、sensordynamics、sensonor日本：EPSON、Panasonic、MuRata、konix 、Fujitsu、konix、SSS国产：深迪2、加速度传感器（G-sensor）厂商：欧美：ADI、Freescale、ST、VTI、Invensense、Sensordynamics、Silicon Designs 日本：konix、Bosch、MSI、Panasonic、北陆电气国产：MEMSIC（总部在美国）3、地磁传感器（电子罗盘）厂商：欧美：ADI、Honeywell日本：aichi、alps、AsahiKASEI、Yamaha国产：MEMSIC（总部在美国）MID中的传感器——IPhone4陀螺仪：ST，L3G4200D加速计：ST，LIS331DLH地磁传感器：AsahiKASEI，AK8975内容MID中的传感器1陀螺仪2加速计3地磁传感器4地磁传感器——背景知识地球的磁场象一个条形磁体一样由磁南极指向磁北极。
磁罗盘与电子罗盘的比较分析
磁罗盘与电子罗盘的比较分析磁罗盘和电子罗盘都是常见的导航工具，用于测量方向和确定位置。
虽然它们的目的是相同的，但它们的工作原理和特点存在一些差异。
本文将对磁罗盘和电子罗盘进行比较分析，以便更好地了解它们各自的优点和适用情况。
1. 工作原理磁罗盘利用地球磁场来确定方向。
它包含一个自由旋转的磁针，通过指向地球的磁北极，使用户可以确定北方和其他方位。
磁罗盘的指针通常指向磁北而不是真北。
电子罗盘则使用电子传感器来测量地球的磁场以及设备的旋转角度，从而确定方向。
它基于内置的加速度计和陀螺仪来计算方位，可以提供更准确的定位信息。
2. 精度在精度方面，电子罗盘通常比磁罗盘更准确。
这是因为电子罗盘可以消除磁场干扰，提供更精确的指南针读数。
磁罗盘受到磁性物体和电器设备等外部干扰的影响较大，因此其读数可能不够准确。
3. 使用环境磁罗盘在户外活动中非常适用，尤其在探险和野外生存情况下。
它不需要电池供电，可靠且稳定，无需担心电力问题。
然而，在高纬度地区，磁罗盘的使用可能会受到地磁偏移的影响。
电子罗盘适用于多种环境和应用场景。
它具有更多功能和选项，例如显示地图、测量距离和记录轨迹等。
电子罗盘需要电池供电，因此需要确保电量充足。
此外，电子罗盘在极地和高海拔环境中可能受到磁场干扰，而且对湿度和温度也比较敏感。
4. 使用便捷性磁罗盘相对简单且易于使用。
只需将其水平放置，指针会指向磁北，提供方向信息。
磁罗盘不需要复杂的设置或校准过程。
电子罗盘具有更多的功能和设置选项，但可能需要花费一些时间来了解和掌握。
电子罗盘通常需要进行校准，以确保准确的方向读数。
此外，电子罗盘的电池寿命也需要考虑，需要及时更换电池以保持正常使用。
5. 可靠性磁罗盘的可靠性较高，不受电池电量影响。
即使在恶劣的环境条件下，如极端低温或潮湿环境，磁罗盘仍然能够提供基本的方向信息。
它是一种非常重要的备用导航工具。
电子罗盘的可靠性取决于其电池寿命和环境适应性。
如果电池电量耗尽，电子罗盘将无法正常工作。
磁罗盘的历史发展：从古代至今
磁罗盘的历史发展：从古代至今磁罗盘是一种测定地理方向的仪器，它基于地磁原理，通过指向地球北极的指针来确定方向。
磁罗盘的历史可以追溯到古代，随着科学技术的不断进步，它经历了多次革新与改进，成为现代导航的重要工具。
本文将从古代磁石的发现开始讲述磁罗盘的历史发展，介绍其在导航、航海、航空等领域的应用，并探讨其未来的发展方向。
磁石的发现可以追溯到公元前6世纪，古代中国和古代希腊都有相关记载。
中国人将磁石称为"指南针"，并用它作为一种指示方向的工具。
然而，在古代，磁石被主要用于道具和仪式，还没有广泛应用于导航领域。
随着时间的推移，人们开始深入研究磁石的性质，并发现了它在指示方向上的潜力。
公元11世纪，阿拉伯海商开始广泛使用磁罗盘进行航海导航。
他们发现，当将磁针悬挂在一根丝线上时，它会自动指向地磁北极。
这项发现为航海者提供了巨大的帮助，使得他们能够准确地找到方向。
这一发现的重要性不仅体现在航海中，同时也为后来的科学研究提供了新的思路。
在欧洲，磁罗盘的使用并不常见，直到13-14世纪才开始流行起来。
由于欧洲航海业的蓬勃发展，导航工具的需求日益迫切。
磁罗盘作为一种精确的方向指示工具，很快就受到了航海家和探险家的青睐。
14世纪的意大利探险家和商人马可·波罗使用磁罗盘记录了他的旅程，使得磁罗盘的声誉进一步扩大。
到了16世纪，磁针的形状逐渐从短针变为了长针。
这种改进使得磁罗盘的读数更加准确，提高了导航的精度。
随着欧洲殖民扩张的加速，磁罗盘得到了进一步改进，开始用于航海和地图绘制。
这个时期的很多航海家，如葡萄牙的亨利王子、哥伦布、麦哲伦等都使用了磁罗盘，并以此成功完成了一系列重要的航海探险。
19世纪初，磁罗盘得到了进一步的改进，出现了更加灵敏和准确的仪器。
该时期，磁罗盘被应用于航海、航空以及建筑和工程测量等众多领域。
在第二次世界大战期间，磁罗盘的应用进一步扩展，成为战争导航的关键工具。
随着科技的进步，现代磁罗盘的发展又迈上了一个新的台阶。
电子罗盘
电子罗盘地球上每个地方的地磁场都有固定的方向和大小。
本例介绍的电子罗盘利用线性霍尔元件来检测地磁场的大小和方向，可根据实际需要制作指南针或指北针。
电路工作原理该电子罗盘电路由检测放大电路、指示电路和音频压控振荡器组成，如图2-85所示。
检测放大电路由霍尔集成电路lCl、电阻器Rl-R7、电位器RP和运算放大器集成电路IC2(Nl-N4)内部的Nl组成。
指示电路由电阻器R8-Rl2、电容器C1、lC2内部的N2、发光二极管VL和电压表PV 组成。
音频压控振荡器由IC2内部的N3、N4、电阻器R13-Rl9、电容器C2和晶体管V组成。
测量时，地磁场的磁感应线穿过霍尔集成电路ICl时，ICl产生的感应电动势使N1因6脚电位高于5脚电位而输出低电平，N2因2脚电位低于3脚电位而输出高电平，使VL发光，PV有电压指示。
磁感应越强，VL的发光亮度越强，PV的电压指示越大;同时，音频压控振荡器的振荡频率升高，扬声器BL发声频率变高。
元器件选择Rl-Rl9选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。
Rp选用膜式电阻器。
Cl选用耐压值为l6V的铝电解电容器;C2选用高频瓷介电容器。
VL选用φ5mm的红色发光二极管。
V选用S9013型硅NPN晶体管。
ICl选用CS835或CS6835、DN835、DN6835等型号的线性霍尔集成电路;lC2选用LM324型四运放集成电路。
PV选用0-5V电压表。
BL选肋0.5W、8Ω的电动式扬声器。
电路调试将电子罗盘作为指北针时，将印制板水平放置，若磁力线斜穿过霍尔集成电路IC1(IC1应与印制线路板平行安装)时，VL发光，PV有电压指示，则应调节RP的阻值，使VL发光状态处于临界状态，即刚好发光，然后将印制板朝北倾斜与地面成地磁倾角γ(磁倾角是指磁场方向与当地水平面之间的夹角，各地的磁倾角不同，北京为57°左右，广州为31°左右，上海为45°左右)，此时无磁场穿过ICl，VL应熄灭。
电子罗盘使用方法
电子罗盘使用方法电子罗盘是一种用于确定方向的仪器，它利用地球的磁场来指示北方。
它可以在户外活动、航海、旅行和探险中起到重要作用。
电子罗盘不仅仅是一个指南针，它还具有许多其他功能，使其成为户外爱好者的理想工具。
在本文中，我们将探讨电子罗盘的使用方法，以便您能够充分利用它的功能。
首先，要正确使用电子罗盘，您需要了解一些基本的知识。
电子罗盘由一个指针和一个刻度盘组成。
指针指向地球的磁北极，而刻度盘上的刻度用于测量方位角。
基本的方位包括北、东、南和西，每个方位占据90度。
例如，当指针指向刻度盘上的0度时，表示北方；当指针指向90度时，表示东方；当指针指向180度时，表示南方；当指针指向270度时，表示西方。
接下来，我们来看一下如何使用电子罗盘确定方向。
首先，您需要将电子罗盘保持平稳，避免受到磁场干扰。
然后，您需要校准电子罗盘，确保它对准地球的磁场。
校准的方法可以在电子罗盘的说明书中找到，不同型号可能存在差异。
一般来说，校准电子罗盘需要您将罗盘保持水平，并按照说明书的指示进行操作。
完成校准后，您可以开始使用电子罗盘定位方向。
要使用电子罗盘导航，您需要先选择一个目标方向。
假设您想要朝北方行进，您需要将指针对准刻度盘上的0度。
然后，慢慢转动自己的身体，直到指针指向地球的磁北极，同时保持刻度盘固定不动。
当指针指向地球的磁北极时，您就知道朝向北方了。
同样的方法适用于其他方位。
通过将指针对准刻度盘上的相应角度，您可以确定您想要前往的方向。
除了基本的定位功能，一些电子罗盘还具有其他实用的功能。
例如，一些电子罗盘配备了倾斜计功能，可以告诉您当前所处的斜坡角度。
这对于登山和徒步旅行来说非常有用，可以帮助您调整步伐和保持平衡。
另外，一些电子罗盘还具有测量高度的功能，可以帮助您确定当前位置的海拔。
此外，一些电子罗盘还可以记录您的行程和保存路径。
通过内置的GPS功能，您可以轻松追踪您的行程，并将其保存在罗盘中。
这对于定向比赛和长途跋涉的旅行者来说非常有用，可以提供准确的导航和回溯功能。
电子罗盘使用方法
电子罗盘使用方法电子罗盘是一种基于磁力感应原理的导航仪器，主要用于测量方向和指示地理北极。
它适用于航海、航空、探险等各种领域，能够帮助人们确定位置、规划航线、找到目标等。
下面将详细介绍电子罗盘的使用方法。
一、放平电子罗盘使用电子罗盘之前，首先需要放平罗盘。
放平罗盘是为了消除外界的磁场干扰，保证测量结果的准确性。
1. 找到一个平稳的地方，远离电磁干扰源，如电线、金属物体等。
2. 拿着罗盘，保持水平，将罗盘慢慢旋转，使指针指向刻度盘上的北标志。
3. 确保罗盘处于水平状态后，可以开始使用。
二、测量方向和角度1. 为了测量方向，您需要将电子罗盘指向所要测量的位置。
- 确保罗盘放置平稳，指针和刻度盘上的朝向指示刻度对齐。
- 将罗盘上的指针对准所要测量的目标，然后读取指针位置对应的刻度值。
- 这个刻度值代表了所测量位置相对于罗盘的方位角度。
2. 为了测量角度，您需要将电子罗盘对准两个位置，并测量两者之间的角度。
- 将罗盘放在第一个位置，以刻度盘上的指示刻度为基准。
- 然后将罗盘移动到第二个位置，将刻度盘上的指针对准与第一个位置相对应的刻度。
- 读取指针对应的刻度值，这个值表示两个位置之间的角度差。
三、调整罗盘和校准1. 如果罗盘指针发生了偏移或不准确，可能需要进行调整和校准。
- 在罗盘的侧面通常会有一些调节旋钮或按钮，用来调整和校准罗盘的指针。
- 您可以根据罗盘的说明书或厂家提供的指导进行调节和校准。
2. 定期进行校准是确保电子罗盘准确度的关键。
- 在对罗盘进行校准之前，需要将罗盘放在水平且没有磁场干扰的地方。
- 根据罗盘的说明书或厂家提供的指导进行校准。
四、注意事项1. 避免磁场干扰，将罗盘远离磁铁、大型金属物体、电线等可能干扰测量结果的物体。
2. 避免屏幕受到过多阳光直射，以免影响观测效果。
3. 了解罗盘的使用范围和工作温度，避免在超出其工作条件的环境中使用。
4. 每次使用前，先检查罗盘的电池电量，确保有足够的电量正常运行。
电子罗盘的原理
电子罗盘的原理电子罗盘是一种用来确定方向的设备，它通过测量地球的磁场来确定物体相对于地球磁北极的方向。
电子罗盘是使用电子技术和磁力学原理来实现的。
电子罗盘主要由以下几个主要组成部分组成：1. 磁传感器：电子罗盘中最重要的组件之一是磁传感器，用来测量地球磁场的大小和方向。
磁传感器常用的有磁阻传感器、磁感应传感器和磁敏电阻等。
2. 控制电路和微处理器：磁传感器测量得到的磁场数据通过控制电路和微处理器进行处理和分析，计算出物体所处的方向。
3. 显示屏和用户界面：对于用户来说，电子罗盘的方向信息需要以一种可视化的形式呈现出来。
因此，电子罗盘通常拥有一个显示屏和一些控制按钮或触摸屏，用于用户操作和查看方向信息。
电子罗盘的工作原理如下：1. 磁场测量：磁传感器测量地球磁场的大小和方向。
磁阻传感器的测量基于磁场的影响力改变传感器内部的电阻值；磁感应传感器则是通过测量磁场对敏感器产生的感应电动势进行测量。
2. 数据处理：测量得到的磁场数据通过控制电路和微处理器进行处理和分析。
首先对测量得到的磁场数值进行滤波和校正，消除噪声和外部干扰的影响。
然后，根据磁场数据，计算出物体相对于地球磁北极的方向。
这个计算过程一般会结合加速度传感器来进行补偿和校正，以确保获得更准确的方向数据。
3. 方向显示：计算得到的方向数据通过显示屏和用户界面呈现给用户。
电子罗盘通常会显示当前的方位，例如北、南、东、西等，有些还会显示出具体的度数。
需要注意的是，电子罗盘的测量精度受到一些因素的影响。
首先是外界的磁场干扰，例如电子设备、金属物体等都会对罗盘的测量产生影响。
其次是传感器本身的精度和校准情况，传感器的灵敏度和准确性会影响测量结果的精度。
最后是使用环境的影响，例如在高磁干扰环境下，罗盘的测量精度可能会受到较大的影响。
综上所述，电子罗盘是通过测量地球的磁场来确定物体相对于地球磁北极的方向的设备。
它利用磁传感器对磁场进行测量，通过数据处理和分析计算出方向信息，并通过显示屏和用户界面呈现给用户。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
磁电子罗盘是一种利用地磁场实现定向功能的装置，在移动机器人导航方面有着重要的应用价值。
与传统的自主惯性导航设备相比，磁电子罗盘具有体积小、成本低、无累计误差、能够自动寻北等特点。
与常规的指针型罗盘相比，磁电子罗盘在抗冲击性、抗震性等方面性能良好。
并且能够对杂散磁场进行补偿，输出电信号．可方便地与其他电子设备组成应用系统。
本罗盘设计采用Philips公司的KMZ52磁阻传感器和Microchip公司的PIC16F818单片机。
并对罗盘进行详细介绍。
2地磁场
由于地球本身具有磁性。
在地球和近地空间之间存在磁场，称为地磁场。
地磁场的强度为0.3高斯至0.6高斯，其大小和方向随地点(甚至随时间)而异。
地磁场的北极、南极分别在地理南极、北极附近，彼此并不重合，而且两者间的偏差随时间缓慢变化。
本文设计的二维磁电子罗盘用于测量、计算磁场的方位角，并将其转换为电信号传输给移动机器人的控制器。
此磁电子罗盘采用磁电阻传感器，移动机器人的控制器接收来自磁电阻传感器信号，此信号均为0 V～5 V模拟量，电压值的变化表现为航向角的不同，并且要求高可靠性和一定精度。
3各向异性磁阻传感器的测量原理
各向异性磁电阻效应是指对于强磁性金属(铁、钴、镍等及其合金)，当外加磁场平行于磁场内部磁化方向时，阻值不变；若外界磁场方向偏离时，则其阻值减小；如果把这类金属做成薄膜带状导线，当电流通过时，其阻值大小随内外两磁场的合成磁化方向与电流流向的相对关系变化，趋于同向时阻值增大，背向时阻值减小。
由于坡莫(NiFe)合金在弱磁场下的电阻变化率较大，因此适用于弱磁场中。
KMZ52是Philips公司生产的一种磁阻传感器，是利用坡莫合金薄片的磁阻效应测量磁场的高灵敏度磁阻传感器。
该磁阻传感器内置两个正交磁敏电阻桥、完整的补偿线圈和设置／复位线圈。
补偿线圈的输出与当前测量结果形成闭环反馈，使传感器的灵敏度不受地域限制。
这种磁阻传感器主要应用于导航、通用地磁测量和交通检测。
该磁阻传感器在金属铝的表面沉积了一定厚度的高磁导率的坡莫合金，在翻转线圈和外界磁场两个力的作用下，电子改变运动方向，使得磁敏电阻的阻值发生变化。
同时KMZ52的斑马条电阻成45°放置，这使得电子在正反向磁场力作用下有较好的对称性。
由于加入了翻转磁场，KMZ52的变化曲线与普通的磁敏电阻不同，更加线性化。
KMZ52磁阻传感器的核心部分是惠斯通电桥，是由4个磁敏感元件组成的磁阻桥臂。
磁敏感元件由长而薄的坡莫合金薄膜制成。
在外加磁场的作用下，磁阻的变化引起输出电压的变化。
如图1所示，KMZ52磁阻传感器的等效电路，其中，R1～R4的阻值均为R，供电电源为U。
在外加偏置磁场H的作用下，R1和R4的磁化方向背向电流方向转动引起阻值减小。
而R2和R3的磁化方向朝向电流方向转动，阻值增大△R。
计算得：
4磁电子罗盘的硬件设计
磁电子罗盘的硬件系统包括信号采集、信号处理、消磁电路、基准电压源和单片机等部分。
其中信号处理包括一级放大、二级放大电位提升、滤波等3部分。
采集到的信号经过放大滤波后送至单片机的A／D转换端口。
经过单片机计算方向角后，传送至上位机，机器人的控制器对其处理。
磁电子罗盘设计总体结构如图2所示。
4.1翻转线圈
磁阻传感器在使用一段时间后或受到外界瞬时高强磁场影响时，其信噪比降低，输出信号幅度减弱。
为消除这种影响，必须在电路设计时考虑使用翻转线圈。
与其他需要外部线圈的磁阻传感器不同，KMZ52是通过内部的置位／复位电流带实现的。
该电流带是一个线绕式线圈，当线圈上有电流通过时，产生的磁场耦合到电桥上。
除了提高信噪比外，该电流带还具有减小温漂和非线性误差的作用。
使用置位／复位电流带需要施加置位／复位脉冲，简称S／R脉冲。
需要注意的是，S 脉冲与R脉冲对传感器的影响相同，唯一不同的是传感器输出信号的改变。
这是因为磁阻传感器有两种工作方式。
其中，工作方式1输出电压与磁场强度成正比，而工作方式2输出电压与磁场强度成反比。
对于置位／复位电流带输入正向的脉冲电流磁阻传感器为工作方式1；反之则是工作方式2。
产生S／R脉冲电路称为置位／复位脉冲电路，是采用磁阻传感器作为磁场传感器所特有的。
由于干扰磁场的影响，传感器输出具有固定偏差，设地磁场磁感应强度为G，传感器输出为Vn，则传感器工作在方式1时，V1=G+A；工作在方式2时，V2=-G+A。
由此可得：
G=(V1-V2)／2 (2)
由式(2)可知，电路可通过翻转线圈达到消除偏差的目的。
加以1 A的脉冲电流即可重新校准或反置传感内的磁敏组件，该脉冲宽度可短至3μs。
本设计在每次上电后，由单片机发送去磁复位指令，经过去磁驱动电路，发送脉冲电流至翻转线圈，完成复位。
去磁电路是由简单的三极管驱动电路构成。
4.2放大电路
在5 V电源电压下，磁阻传感器KMZ52的灵敏度为65 V／T。
考虑到地磁场水平方向的磁场强度约为0.03 mT，KMZ52在地磁场的输出电压仅2 mV。
因此，需要放大其输出的电压信号。
而通用运算放大器一般都具有毫伏级的失调电压和每度数微伏的温漂，不能直接放大微弱信号。
因此，一级放大电路采用仪表放大器AD620。
一般信号放大应用中，采用差动放大电路即可满足需求，但精度低，且变更放大增益时，必须调整两只电阻，影响整个信号放大精度。
而仪表放大电路则无上述缺点。
图3所示仪表放大器是由3个放大器组成，其中，电阻R与Rx范围为1 kΩ～10 kΩ。
由固定电阻R通过
调节Rx来调整放大的增益。
其关系式如式(3)所示，须注意避免每个放大器产生饱和现象(放大器最大输出为其工作电压)。
磁阻传感器在地磁场中的输出范围为±2 mV，经AD620放大495倍后，变化范围为+990 mV，接近±1 V。
二级放大电路采用LM324运放，构成同向加法器。
经过二级运放后，电压提升2倍；再经电位提升2.5 V后，变化范围为0.5 V～4.5 V，符合单片机A／D转换要求。
而电位提升电路所需2.5 V基准电压是由TL431三端可编程并联稳压二极管提供。
4.3数字信号处理器
磁电子罗盘的数字信号处理器采用Microchip公司的8位PIC16F818单片机，对经过信号调理的磁电阻传感器输出信号进行采样、转换、处理、存储，并通过SPI串行通信模块响应来自PC机的命令及向PC机传输磁场、方位角数据。
另外，单片机还为去磁电路提供控制信号。
PIC16F818单片机的指令处理速度能够达到8 MHz．内部集成5通道的10位A／D采样转换模块，此A／D转换模块属于逐次逼近式A／D转换，具有转换速度高、精度高等特点，非常适用于那些需要实时信号处理的机器人传感器信号处理。
另外，单片机内部的SPI串行通信模块实现传感器与机器人上位机的同步通信，将方位角的实时信息传送至上位机进行处理。
5磁电子罗盘的软件设计
电子罗盘的软件设计程序包括：初始化子程序、A／D转换子程序、区域判断子程序、角度计算子程序以及PWM信号发生子程序。
A／D转换采用RA0，RA1端口，去磁脉冲由RB0端口发送。
图4为软件设计主程序流程。
其中，方位角计算是软件设计的关键。
采用一般反三角函数逼近的计算方法则涉及汇编语言浮点除法，编程占用大量空间，并且不易调试。
而且反三角一般的计算范围是180°。
对于360°还要进行额外判断。
本系统设计采用压缩映射算法计算方位角α。
图5为压缩映射算法测量原理图。
x、y分别表示磁阻传感器的x、y轴上测得的磁场强度Hex、Hey。
根据三角函数的轴对称性，先将0°～365°的情况压缩在0°～45°内进行查表，根据一定的规则将其重新映射至0°～365°范围内。
采用这种方法可避免浮点运算，提高计算速度，降低程序的复杂性。
6 结束语
本文采用KMZ52磁阻传感器设计一种用于移动机器人定向用的电子罗盘。
介绍了该电子罗盘的硬件系统，在信号调理电路中，采用内部线圈翻转和两级放大及电位提升电路，使传感器信号能够被PIC16F818经A／D转换后送到上位机处理。