采用AMR传感器车辆检测.docx

采用AMR传感器的车辆检测应用手册—AN218摘要车辆自动检测的需求不断增加，为霍尼韦尔的各向异性磁阻（AMR）传感器带来的利益，如一个比较旧的，简单的车辆检测系统的升级。基于这些体积小，简单的惠斯通电桥传感器，许多应用程序现在能够部署这些传感器的成本效益，以及在附近的车辆获得更多的信息。本应用手册将为潜在的设计者描述车辆检测的各种应用，车辆检测的各种硬件和软件技术，两个设计实例描述AMR传感器的集成和运行各种应用程序。车辆检测的应用在过去的几十年里车辆检测技术已经发展的非常迅速。最传统的检测方法从压气软管到嵌入在道路的感应线圈，大多数遗留下来的检测方法集中在车辆出现信息作为控制系统的一个判定条件。现在，我们想得到那多的信息，如速度和方向的流量，一个长路面上单位时间内的车辆的流量，或只是一类车很可靠的存在或不存在的信息。据事实，即几乎所有的公路用车在其机箱中有显着量的黑色金属（铁，钢，镍，钴等），使用磁传感器是检测车辆的良好选择。现在，磁传感器技术规模上相当小，幸亏固态技术，无论是尺寸和电气接口都有了改进，使集成变得更加容易。但是，不是所有的车辆发出的磁场都可以使用磁传感器的检测。这实际上排除了许多“高磁场”的磁场感测装置，如霍尔效应传感器。但大自然母亲为我们提供了与地球的磁场，贯穿南磁极和北磁极之间的一切。地球的磁场磁感应强度大约是半高斯，所以“低磁场”磁传感器用于检测这个磁场强度，并且该磁场强度受附近车辆的干扰。图1给出了了很好的图解，即地球磁极之间的磁通线，还有它们收到穿透具有黑色金属的典型车辆的弯曲度。随着磁通线集合（汇聚）或展开（发散），放置在附近的磁传感器将受到车辆对地球产生的相同的磁性。然而，由于传感器是不是紧贴在车辆表面或车辆的内部，它不能得到同样集中或分散化的精度。并与从车辆偏离距离增加，磁通密度的变化量以车辆出现的指数速率下降。这是好是坏，取决于您的设计关注点。如果检测距离是最高优先级，一个高压跌落式磁通密度是坏的。但是，如果没有错误检测时检测相邻车道或在相邻停车位的车辆，高压跌落式磁通密度变化是非常好的消息。典型的应用磁传感器和地球磁场的车辆检测是：?铁路道口控制（用于火车）?驱车穿过零售渠道（银行，快餐等）?自动小门/大门开启?交通监控（速度，方向）?停车场空间探测?停车收费表磁传感器硬件低磁场传感器两大类，磁阻桥梁，电磁线圈。虽然电磁线圈可以做成磁感应和磁通门的磁场传感器，一般来说，它们更倾向于表较大的尺寸，并且需要有源振荡器电路，以确定影响线圈（线圈匝）的磁通的量。磁阻传感器，有两种类型是可用的，称为AMR和GMR。 AMR或各向异性磁阻传感器是定向的传感器，并提供只在它们的敏感轴的磁场的振幅响应。通过结合AMR传感器分成两个或三个轴配置，两维或三维通过传感器的磁场测量是可能具有优异的线性度的。 GMR或巨磁电阻传感器也可以用于低磁场传感，但很小方向性的振幅有一个广泛的灵敏度。对于车辆检测，GMR传感器必须有一个附近的磁偏置场，通过永久磁铁或是直流驱动螺线管获得改进的线性度。在下面的讨论中，我们将只讨论AMR传感器的车辆检测应用。对于AMR传感器，所述传感器的电阻元件是用于一个阻性“惠斯通电桥”而变化性略有变化时每个元素作为磁场取向。电阻元件是由坡莫合金薄膜，大约有1000欧姆的电阻，但是当没有磁场存在时每个元素包含欧姆在内是精密匹配的。图2示出了一个典型的AMR传感器惠斯通电桥的电路图。每个桥有四个相同的相对立的电阻元件。例如，如果桥接收到一个正的磁场或磁通线的灵敏轴，Vb对于Out+和Out-到GND的电阻的电阻值会稍微降低，而其他两个电阻阻值会增加。其结果将是，Out+电压增加大概Vb / 2，Out-电压减少Vb / 2。如果桥电压或Vb，等于5伏并且所施加的磁通量是0.5高斯，Out+标称电压则在2.5012伏，Out-标称电压则在为2.4988伏。从AMR传感器测量的输出电压值是测量于Out+到Out-，和传感器灵敏度方程的函数中得来，或：OUT+ - OUT-= S * VB * BS和S =灵敏度（标称值1mV/V/gauss）Vb =电桥电源电压，单位为伏特BS =桥应用中的磁通量，单位为高斯在上述的例子中，一个5伏的供给用0.5高斯的磁通敏感轴的桥梁，产生了2.5毫伏的电桥输出电压。结合两个AMR传感器在一起，部分变成了2轴传感器，水平安装时，能分解任何水平磁场到X和Y矢量分量。图3显示了该传感器在Honeywell HMC1022传感器产品组合。假设磁场Bs是地球的磁场在水平方向上的，HMC1022的集成电路封装中的传感器分解磁场BS成Bx和By矢量分量。这样Bx和By代表的Bs的方向和幅度。对于车辆检测，因为车辆处理在HMC1022包里的传感器，Bs的方向和振幅是可以改变的。