HJMAG803C电流型三轴高精度弱磁测量模块

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  • 发布时间:2022-04-11
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  磁测量模块在姿态控制、俯仰角测量和伽马测量等系统实际应用时,由于采集器往往距离模块较远、且有可能进行信号转接,导致模拟电压信号传到末端时信噪比(SNR)损失较大,从而影响整体的测量精度。

  01背景

  磁测量模块在姿态控制、俯仰角测量和伽马测量等系统实际应用时,由于采集器往往距离模块较远、且有可能进行信号转接,导致模拟电压信号传到末端时信噪比(SNR)损失较大,从而影响整体的测量精度。另外随着国际环境的不确定性和中美摩擦不断升级,美国等针对中国集成电路行业的打压呈逐步扩大化趋势,采购进口集成电路越发困难,价格成百倍千倍飞涨,严重影响中国经济发展及国家安全,集成电路产业走国产自主化道路必然是大势所趋。鉴于此状况,航晶微电在经过前期市场调研、方案论证、实验验证和自身丰富的磁测量技术积累与研究,成功研制出了自主国产的三轴磁测量模块,可功能替代进口的HMR2300

  02概述

  HJMAG803C是一款电流输出型三轴高精度弱磁测量模块。该模块采用了调制解调技术和PID调节技术,使得磁传感器探头一直工作在零高斯附近。以此来消除外界强磁场干扰(比如永磁铁、强电磁脉冲等),同时减小零位时漂(dK0/dT)和二次非线性(K2)。为了用户进行温度建模修正、内部嵌入了一个AD590来测量传感器当地温度。

  考虑到实际应用时,采集器往往距离模块较远、且有可能转接,模拟电压信号传到末端时信噪比(SNR)损失较大,从而影响测量精度。故借鉴工业远距离传输模拟信号的4~20mA电流环传送方式传电流,达到高保真模拟信号远距离传输目的。只不过这里考虑到最大20mA时,模块的热功耗问题,改为了1~9mA。零高斯时,输出为5mA。

  该款磁测量模块在结构设计、选材、加工中沿用公司在磁测量领域丰富的工程加工和实践经验,有效的确保模块的性能和应用方面满足客户的需求。依据标准为SJ20668-1998《微电路模块总规范》相比于传统电压型磁传感器具有驱动长线、增强信噪比、系统工作态可检查、抗干扰、精度高、可靠性高、稳定性好等特点,可功能替代美国生产的HMR2300三轴磁测量模块。该模块可服务于航空、航天、兵器和石油等诸多领域,应用在姿态控制、俯仰角测量、转速测量和伽马测量等系统中。

  注1:HMR2300软件控制采用非隔离的RS-232/RS-485接口芯片,容易受远端地线的共/差模干扰产生误码,严重时会损坏其中的收发器。客户使用时,需要对内部软件进行认证和兼容设计。而HJMAG803C内部无需编程,输出1~9mA电流信号,相较于内部编程的HMR2300使用更加方便,具有输出带长线、高信噪比、高精度等特点。

  注2:因接插件材料磁性影响,为保证磁传感器测量精度,HMR2300敏感轴区域处于外壳右侧。HJMAG803C的接插件材料采用无磁材料,磁敏感轴区域处于外壳几何中心位置。

  03电原理框图

 

04封装形式与引出端功能

  1.封装形式:采用无磁金属封装,外形尺寸如图所示。(单位:mm)

 

注:外壳尺寸:L*W*H=72.5*30*17mm, 安装基准面已经过抛光处理。

2.引出端功能

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05绝对最大值

 

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06电特性

除非另有说明,VCC=15±5%V,TA=25℃。

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07实物图

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08典型应用

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09应用注意事项

  1.该模块采用无磁铝壳体、通过激光焊完成封盖。引出脚采用J30J-15TJP无磁航空插座,激光焊接在壳体上。故该模块的封装不是一个气密封装。使用时不允许用清洗液清洗,也要预防其他酸、碱、盐、气氛渗入。同时,凡引出端标注“DNC”的,为内部调试端。不能引出,更不能与无关电位碰接。否则轻者会破坏工作状态,重者则会烧毁模块。

  2.模块三个正交轴的指向见下图(顶视图)。

 

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3.四个通孔(Φ2)上的螺丝应选用无磁螺丝固定器件。

  4.由于电流能产生磁场,故布局时应尽量避免单向大电流线靠近,以免产生噪声/零漂。若距离拉不开,则建议供电线和回线(即GND)同时等间距布排,能双绞最好。这样的布排有利于电流产生的磁场相互抵消。

  5.该模块虽然能可靠工作在TA≥175℃的环境中,但由于AD590的测量范围所限,高于125℃时不能使用该模块内部的温度传感器来作为温度标定。

  6.由于模块装配在装备中的磁环境各不相同。周边的硬磁干扰和软磁干扰也不尽相同,最终会导致三轴输出的零位(K0)和比例因子(K1)有变化。因此建议用户要在上位机中建模修正。

  7.将模块放置在磁屏蔽桶中,或者用坡莫合金材料包裹,加电测量长线末端的电流。若为5mA,则表明连接正常。若测不出、第一要考虑连线是否断路。

  8.为提高系统采集信噪比,建议客户采用就近地做信号参考;

  9.客户在采用长线应用时,建议在模块电源端设计浪涌保护电路。

  10.若用于飞机地磁导航,则必须要进行如下工作:

  A、地球的地理北极与地磁北极不在一个点上,故要建模修正;

  B、必须要针对经度进行建模修正,否则远航程飞行时误差会很大;

  C、要与三轴加速度计捷联,从而完成针对飞机的俯仰角及横滚角建模修正;

  D、详细的原理及实现,请参考Honeywell公司的《Applications of Magnetoresistive Sensors in Navigation Systems》这篇应用文章。

  11.模块背面为安装基准面,是专门抛光处理的,故不能损伤。

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