AMR传感器在车辆检测中的应用 - 磁阻传感器HMC102在车辆检测中的应用

　　由于几乎所有的道路车辆的底盘都含有一定数量的黑色金属(铁、钢、镍、钴等)，所以磁传感器很适合用于检测车辆。但并不是所有的车辆都发出在检测中磁传感器可以使用的磁场，所以就不能用诸如霍尔传感器“强磁场”的大多数传感装置，“弱磁场”传感器被用来收集该磁场以及附近车辆产生的干扰，图4说明了一个铁磁性物体，如汽车，是如何干扰地球磁场的。大的铁磁物体的磁扰动，如汽车，可看作多个双极性磁铁组成的模型。这些双极性磁铁具有北-南的极化方向，引起地球磁场的扰动。这些扰动在汽车发动机和车轮处尤为明显，但也取决于在车辆内部、车顶或后备箱中有没有其它铁磁物质。总之，其综合影响是对地球磁场磁力线的扭曲和畸变。

　　对于检测停车位上车辆的存在，可用一个HMC1021(单轴)和一个HMC1222(双轴)组成一个三轴传感器，将传感器放置在停车位中间，当磁场方向为BS方向的地球磁场时，传感器将磁场分成Bx、By、Bz向量分量。这样，Bx、By、Bz就既能代表分方向，也能代表BS的幅值。当车辆接近传感器时，BS的方向和幅值就会发生变化。一个各向异性的磁传感器能够检测到一个轴的变化，有三轴的传感器能够在检测范围边缘上更加可靠的检测车辆，为检测提供更可靠的保障。通过对AMR传感器简单的设置，可以有效而可靠地检测车辆的存在。图5是简单的车辆检测电路，HMC1021电桥上采用5V供电，增益为200，10kΩ的电位器用于电桥补偿和修整地球磁场偏置，当传感器电桥的外加磁场为地球磁场时(地一般在0.5Gauss左右)，通过10 kΩ电位器将放大器输出设置为2.5V。正确选择R7、R8、R9、R10的值，可以调整传感器输出范围。HMC1021也可用其它HMC10xx系列传感器代替，只是灵敏度不同，HMC1021规定的灵敏度为1mV/V/Gauss。对于实际使用中，若HMC1021磁阻传感器测量的磁场范围超出±6Gauss，传感器就不能很好的保持线性输出，它的灵敏度也会随之降低，此时就不能用它来检测极弱的磁场，一旦出现这种情况，可用脉冲电路施加到SET/RESET电流带来恢复其原来的灵敏度。

　　实验利用微控制器D0口每隔10s送出一个1ms低电平，通过IRF7509(一个N沟道和一个P沟道集成的MOS管芯片)和外接电容产生设置/重置脉冲，对传感器进行设置/重置。图5中只给出单轴电路，对于需要精确测量车子存在和方向的可按照上图铺设出完全一样的电路来检测。对于车辆方向和存在进行测定的实验设置，三轴磁传感器安放在地面，东-西方向放置，X、Y、Z轴方向定义如图6所示。

　　在这个实验中，一辆轿车从磁传感器上方正中央沿东-西方向开过。原点代表轿车车头刚好到达传感器位置。X、Y、Z 三轴输出曲线分别如图7所示。

　　从实验数据可以看出，当车头离传感器有一定距离时，传感器的各输出轴几乎不会发生变化，车辆渐渐靠近传感器时，车辆的附近的地磁场朝车子方向发生了偏移，此时，X轴为传感器灵敏轴，X轴的输出有了较明显变化变化，当车辆的前轮轴通过传感器上方时，车辆的车轮(含有铁镍合金)对地磁场有较大的影响，此时，Y轴为灵敏轴，Y轴的输出变化最大。车辆继续前行，当传感器的位置位于车辆的发动机下方时，由于发动机对附近磁场有较大影响，此时，X轴、Z轴为传感器灵敏轴，X、Z轴输出变化最大。当车辆的后轮到达传感器位置时，Y轴输出又有了较大变化。当车子快离开传感器时，X轴、Z轴输出有了较大变化，这是因为车辆的后备箱里面有装备用胎，对X、Z方向的磁场造成一定的干扰。当车辆远离开传感器上方时，各轴输出回复到原来的状态。

　　四、结论

　　从实验数据中可以看出，汽车位置变化可以引起地磁场的变化，当传感器上方有车子时，传感器周围稳定的地磁场分布收到了扰动，这个扰动可以被传感器确定的扑捉到，传感器输出变化明显，可以此检测出特定车位上车辆的到位其情况。是一种实用的车辆检测传感器。它具有不容易受温度变化及风雪天气干扰等的优点。在智能化交通系统和相关应用中，地磁车辆检测必将以器性能可靠，安装方便，价格经济等优势取代目前普遍使用的车辆检测产品。