陀螺儀和指南針的調(diào)查

電子羅盤型號廠商體積（mm）工作電壓（V）工作溫度（°C）精度（mGs）總線接口引腳個數(shù)最大輸出頻率價格HMC5883LHoneywell3.0*3.0*0.92.16-3.6(VDD)1.71-VDD+0.1(VDDIO)-30-855(12位ADC)IIC16160Hz12HMC5983Honeywell3.0*3.0*0.9同上-30-855(12位ADC)IIC或SPI16220Hz15LSM303DLHST5.0*5.0*1.02.5-3.3(VDD)1.8(VDDIO)-30-858(12位ADC)IIC28不詳30MAG3110Freescale2*2*0.851.95-3.6(VDD)1.65-VDD(VDDIO)-40-8510IIC1080Hz18注:HMC5883L是時下電子羅盤使用最廣泛的3軸方向傳感器，它在低磁場傳感器行業(yè)中有著較高的靈敏度和可靠性。即便它使用的是各向異性磁阻（AMR）技術，也不會出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象，不會有累積誤差。同時它還內(nèi)置了自檢功能，支持自動校準。HMC5983是HMC5883L的升級，它額外增加了SPI傳輸方式，并且在IIC的傳輸速度最高可達3.4MHz，SPI的傳輸速度最高可達8.0MHz。在功耗保持不變的情況下（100uA），它的輸出頻率可達220Hz。同時，它自帶了溫度補償，能夠保證傳感器在工作溫度范圍保持測量的準確性。較之于前面兩款傳感器，LSM303DLH在其中另外集成了3軸加速度傳感器。對于一些不用測量加速度的應用，這似乎是個累贅。它擁有28個引腳，占用PCB的面積絕不會小。而且更為重要的一點是，表格中列出的4款芯片只有它需要雙電源供電（3.3V以及1.8V），其余的均可以按實際選擇。另外，它的價格更高些，但IIC傳輸速率最高僅達400kHz。最后一款是Freescale的產(chǎn)品，它的精度更低些，輸出速率也沒有那么高，但是它的工作溫度范圍以及體積大小或許是可以考慮使用的方面。工作原理地球的磁場像一個條形磁體由磁南極指向磁北級，在磁極點處磁場和水平面垂直，在赤道磁場和當?shù)氐乃矫嫫叫?，所以北半球磁場方向傾斜指向地面。地磁場強度一般為0.4-0.6Gauss。地磁場（矢量）對于一個固定地點而言，這個矢量可以被分解為2個與當?shù)厮矫嫫叫械姆至亢?個與當?shù)厮矫娲怪钡姆至?。如果保持電子羅盤和當?shù)氐乃矫嫫叫?，那么羅盤中磁力計的三個軸就和這三個分量對應，如圖（a為磁偏角）：X（地理北）/Hn（磁北）卞煩U―*Y（地理東）He（地磁）HzZ（重力）工作原理它采用各向?qū)源胖码娮瑁ˋMR）材料來檢測空間中磁感應強度大小。這種具有晶體結構的合金材料對外界的磁場很敏感，磁場的強弱度社會導致AMR自身電阻發(fā)生變化。制造過程中，它將一個強磁場加在AMR上使其在某一方向上磁化建立起一個主磁域，與主磁域垂直的軸被稱為該AMR的敏感軸。為了使測量結果以線性的方式變化，AMR材料上的金屬導線呈45°角傾斜排列，電流從這些導線上流過。當有外界磁場密髀M睥主磁域方向就會發(fā)生變化而不再是初始方向，所以磁場與電流的夾M也會發(fā)生變化。對于AMR而言，0角的變化會引起自身阻值的變化，并呈線性關系。它利用惠斯通電橋檢測AMR阻值的變化，如下圖。R1/R2/R3/R4初始狀態(tài)相同，但R1/R2和R3/R4具有相反的磁化特性。當檢測到外界磁場時，R1/R2阻值增加AR，而R3/R4阻值減小△R。因而在沒有外界磁場的情況下，電橋輸出為零，而在有外界磁場時輸出為^V。▼c公式的推導：假設無外界磁場時，磁阻的初始值為R,即有R1=R2=R3=R4=R這時的電橋輸出電壓△V=V=0，有外界磁場時，R1/R2增加冗R，R3/R4減小△R(△R可正可負)，則有：V=(R+AR)V/2RV=(R-AR)V/2R.?.藝v=v=v-v=△rv/R對于一定的工作電壓，磁阻傳感器輸出電壓V^t與外界磁感應強度成正比關系：V^t二七+KB。陀螺儀型號廠商體積(mm)工作電壓(V)工作溫度(°C)測量范圍(dps)總線接口引腳個數(shù)價格ITG3200InvenSense4*4*0.92.1-3.6-40-85±250/+500/土1000/土2000IIC2418L3G4200ST4*4*1.12.4-3.6-40-85±250/±500/±2000IIC或SPI1616注：1.上述的三軸陀螺儀使用的都是數(shù)字量輸出角速度。2.InvenSense公司一直致力于智能型運動處理方案，驅(qū)動了運動感測人機接口在消費性電子產(chǎn)品上的應用，是業(yè)界的領導者。該公司提供的集成電路（IC）整合了運動傳感器-陀螺儀以及相對應的軟件，有別于其他廠商，有著小尺寸、高整合、高性能、高可靠度與低價格的優(yōu)勢。ITG3200（還有ITG3205）在工作時的電流僅有6.5mA，能夠有效的延長電池壽命?；蛟S單單使用這一塊芯片不能體現(xiàn)它的優(yōu)勢，所以它常常被集成在目前廣泛使用的MPU6050（附加了3軸加速度計，但體積不變，芯片版本更新到2013年），并可以利用自帶的數(shù)字運動處理器（DMP）硬件加速引擎，用以解算姿態(tài)。L3G4200后于ITG3200推出，芯片資料的版本一直停留在2010年。它除了多出了一個SPI接口外，沒有其它什么太大特別之處?；蛟S是較晚推出的緣故，網(wǎng)上對它的使用沒有太多的資料。而且，它經(jīng)常會出現(xiàn)一個問題，即在靜止的情況下讀數(shù)據(jù)時會出現(xiàn)尖峰。工作原理MEMS陀螺儀利用科里奧效應測量運動物體的角速率。根據(jù)科里奧效應，當一個物體沿高方向運動且施加角旋轉速率，。時，該物體將受到一個力（如圖黃色箭頭部分）。然后，從一個電容感應結構可以測到科里奧效應最終產(chǎn)生物理位移。目前市面上多采用一種調(diào)音叉結構。這種結構由兩個振動并不斷地做反向運動的物體組成。施加角速率時，每個物體上的科里奧效應產(chǎn)生相反方向的力，從而引起電容變化。電容差值與角率。成正比。如果是模擬陀