陀螺仪和指南针的调查

电子罗盘型号厂商体积（mm）工作电压（V）工作温度（°C）精度（mGs）总线接口引脚个数最大输出频率价格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不详30MAG3110Freescale2*2*0.851.95-3.6(VDD)1.65-VDD(VDDIO)-40-8510IIC1080Hz18注:HMC5883L是时下电子罗盘使用最广泛的3轴方向传感器，它在低磁场传感器行业中有着较高的灵敏度和可靠性。即便它使用的是各向异性磁阻（AMR）技术，也不会出现磁饱和现象，不会有累积误差。同时它还内置了自检功能，支持自动校准。HMC5983是HMC5883L的升级，它额外增加了SPI传输方式，并且在IIC的传输速度最高可达3.4MHz，SPI的传输速度最高可达8.0MHz。在功耗保持不变的情况下（100uA），它的输出频率可达220Hz。同时，它自带了温度补偿，能够保证传感器在工作温度范围保持测量的准确性。较之于前面两款传感器，LSM303DLH在其中另外集成了3轴加速度传感器。对于一些不用测量加速度的应用，这似乎是个累赘。它拥有28个引脚，占用PCB的面积绝不会小。而且更为重要的一点是，表格中列出的4款芯片只有它需要双电源供电（3.3V以及1.8V），其余的均可以按实际选择。另外，它的价格更高些，但IIC传输速率最高仅达400kHz。最后一款是Freescale的产品，它的精度更低些，输出速率也没有那么高，但是它的工作温度范围以及体积大小或许是可以考虑使用的方面。工作原理地球的磁场像一个条形磁体由磁南极指向磁北级，在磁极点处磁场和水平面垂直，在赤道磁场和当地的水平面平行，所以北半球磁场方向倾斜指向地面。地磁场强度一般为0.4-0.6Gauss。地磁场（矢量）对于一个固定地点而言，这个矢量可以被分解为2个与当地水平面平行的分量和1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，如图（a为磁偏角）：X（地理北）/Hn（磁北）卞烦U―*Y（地理东）He（地磁）HzZ（重力）工作原理它采用各向导性磁致电阻（AMR）材料来检测空间中磁感应强度大小。这种具有晶体结构的合金材料对外界的磁场很敏感，磁场的强弱度社会导致AMR自身电阻发生变化。制造过程中，它将一个强磁场加在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。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45°角倾斜排列，电流从这些导线上流过。当有外界磁场密髀M睥主磁域方向就会发生变化而不再是初始方向，所以磁场与电流的夹M也会发生变化。对于AMR而言，0角的变化会引起自身阻值的变化，并呈线性关系。它利用惠斯通电桥检测AMR阻值的变化，如下图。R1/R2/R3/R4初始状态相同，但R1/R2和R3/R4具有相反的磁化特性。当检测到外界磁场时，R1/R2阻值增加AR，而R3/R4阻值减小△R。因而在没有外界磁场的情况下，电桥输出为零，而在有外界磁场时输出为^V。▼c公式的推导：假设无外界磁场时，磁阻的初始值为R,即有R1=R2=R3=R4=R这时的电桥输出电压△V=V=0，有外界磁场时，R1/R2增加冗R，R3/R4减小△R(△R可正可负)，则有：V=(R+AR)V/2RV=(R-AR)V/2R.・.艺v=v=v-v=△rv/R对于一定的工作电压，磁阻传感器输出电压V^t与外界磁感应强度成正比关系：V^t二七+KB。陀螺仪型号厂商体积(mm)工作电压(V)工作温度(°C)测量范围(dps)总线接口引脚个数价格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.上述的三轴陀螺仪使用的都是数字量输出角速度。2.InvenSense公司一直致力于智能型运动处理方案，驱动了运动感测人机接口在消费性电子产品上的应用，是业界的领导者。该公司提供的集成电路（IC）整合了运动传感器-陀螺仪以及相对应的软件，有别于其他厂商，有着小尺寸、高整合、高性能、高可靠度与低价格的优势。ITG3200（还有ITG3205）在工作时的电流仅有6.5mA，能够有效的延长电池寿命。或许单单使用这一块芯片不能体现它的优势，所以它常常被集成在目前广泛使用的MPU6050（附加了3轴加速度计，但体积不变，芯片版本更新到2013年），并可以利用自带的数字运动处理器（DMP）硬件加速引擎，用以解算姿态。L3G4200后于ITG3200推出，芯片资料的版本一直停留在2010年。它除了多出了一个SPI接口外，没有其它什么太大特别之处。或许是较晚推出的缘故，网上对它的使用没有太多的资料。而且，它经常会出现一个问题，即在静止的情况下读数据时会出现尖峰。工作原理MEMS陀螺仪利用科里奥效应测量运动物体的角速率。根据科里奥效应，当一个物体沿高方向运动且施加角旋转速率，。时，该物体将受到一个力（如图黄色箭头部分）。然后，从一个电容感应结构可以测到科里奥效应最终产生物理位移。目前市面上多采用一种调音叉结构。这种结构由两个振动并不断地做反向运动的物体组成。施加角速率时，每个物体上的科里奥效应产生相反方向的力，从而引起电容变化。电容差值与角率。成正比。如果是模拟陀