摘 要

随着现代工业技术的飞速发展，传感器技术的应用越来越广泛，我们日常生活中以及工业应用中都离不开传感器技术。在种类繁多的传感器中，角度传感器一直扮演着极为重要的角色，而在各种角度传感器当中，磁阻角度传感器又是应用较为广泛的一类传感器。它具有其它角度传感器所不具备的非接触式测量、绝对测量的优点。但是它也有测量范围不足的缺点。这正是本文所要解决的问题若是能够解决它的这个缺点，相信磁阻传感器必定会有更加广阔的应用前景。

考虑到磁阻传感元件自身条件的限制，磁阻角度传感器的灵敏度与随着它的测量范围的变化而同步变化，其测量范围越大灵敏度便越低，从而会影响传感信号的信噪比，进而导致角度测量的精确度降低。因此改善目前的传感器性能并扩大其测量范围是切实可行的方法。

本文根据传感器设计需求选择了HMC1512磁阻传感芯片和ADμC842数据处理采集芯片。利用HMC1512芯片与霍尔元件相结合，再设计信号调节电路完成了磁阻传感器的集成化。最后利用数据处理采集芯片ADμC842的信息处理模块，编写了磁阻角度传感器的角度解算和测量范围的扩展算法，在确保了磁阻角度传感器的灵敏度和测量精度的前提下，实现了360°范围的全角度测量。

实验分析结果显示，该磁阻角度传感器的测量范围最高可达到350.95°，精确度达到了0.9°。通过对实验结果进行误差分析，该传感器还存在改善的空间。同时与电容、光栅等传统的非接触式传感器对比，该传感器具有成本低、体积小、耐污染、稳定性好等优点。因此我们完全可以看好磁阻传感器的应用前景。

关键词：磁阻效应，角度传感器，扩大测量范围，集成化，智能化

Abstract

With the rapid development of modern industrial technology, sensor technology is more and more widely used, we can not do without sensor technology in our daily life and industrial application. Angle sensor plays a very important role in many kinds of sensors, and among all kinds of angle sensors, magnetoresistive angle sensor is widely used. It has the advantages of non-contact measurement and absolute measurement which other angle sensors do not possess. but it also has the disadvantage of insufficient measurement range. This is exactly the problem to be solved in this paper, if it can solve this shortcoming, I believe the magnetoresistive sensor will have a wider range broad application prospects.

Considering the limitation of the magnetoresistive sensor's own condition, the sensitivity of the magnetoresistive angle sensor changes synchronously with the change of its measuring range. so it is feasible to improve the current sensor performance and expand its measurement range.

This paper selects HMC1512 reluctance sensor chip and ADμC842 data processing acquisition chip according to sensor design requirements. By combining the HMC1512 chip with Hall element, the integrated magnetoresistive sensor is completed by designing the signal adjusting circuit. finally, using the information processing module ADμC842 the data processing acquisition chip, the angle solution of the magnetoresistive angle sensor and the extended algorithm of the measurement range are written. on the premise of ensuring the sensitivity and measurement accuracy of the magnetoresistive angle sensor, the full angle measurement of 360° range is realized.

The experimental results show that the maximum measurement range of the magnetoresistive angle sensor is 350.95° and the accuracy is 0.9°. Through the error analysis of the experimental results, the sensor still has room for improvement. At the same time, compared with the traditional non-contact sensor such as capacitance and grating, the sensor has the advantages of low cost, small volume, pollution resistance and good stability. So we can see the prospect of magnetoresistive sensor.

Keywords: Magnetoresistive effects, angle sensor, extended the measurement range, integration, intelligence

目录

第一章 绪论 1

1.1 选题的背景及意义 1

1.2 国内外角度传感器的研究现状和发展方向 1

1.3课题的研究内容 2

第二章 磁阻角度测量原理分析和结构设计 3

2.1 霍尔效应 3

2.2 磁阻效应 5

2.3 角度测量结构设计与实现 7

2.4 小结 8

第三章 磁阻角度传感器的硬件设计与实现 9

3.1 系统基本组成 9

3.2 信号调理模块 9

3.2.1电平调节 9

3.2.2滤波电路 10

3.3 PC机串行接口电路设计 11

第四章 系统软件设计与实现 12

4.1 系统初始化 12

4.2 传感信号采集 13

4.3 角度解算 13

4.4 小结 14

第五章 总结与展望 15

参考文献 16

致谢 17

1. 绪论

1.1选题的背景及意义

当今社会进入飞速发展的信息时代，信息在我们生活中扮演着越来越重要的角色，在这样的背景之下，同信息关系紧密的计算机科学与网络技术发展迅速。信息是我们传输的对象，同时也作为交流的媒介。我们要想利用信息，就必须要学会如何收集信息，而传感器技术便可以准确地帮助我们收集并处理信息。

传感器作为收集和处理信息的工具，它不仅是传输和处理信息的基础条件，同时也是获取信息的必要媒介。传感器技术作为信息产业的三大支柱，与通信技术还有计算机技术并行发展。随着传感器技术的不断发展，人们生活已经越来越离不开传感技术了，传感技术在科研工作、农业和工业生产以及人们生活起居方面一直发挥着不可或缺的作用。所以，实时了解和掌握传感器技术的发展和动向，将传感器同信号处理电路结合设计，可以有效地促进传感器技术的快速发展。