[发明专利]一种磁场检测电路、磁钉检测装置及磁钉定位方法

摘要

本发明公开了一种磁场检测电路、磁钉检测装置及磁钉定位方法，其中，磁场检测电路由惠斯通电桥、差分放大电路、低通滤波电路和整流检波电路组成，所述惠斯通电桥由四个金属薄膜磁电阻搭建而成；磁钉检测装置由s个封装了相同的所述磁场检测电路的磁检测模块组成。本发明的磁场检测电路、磁钉检测装置可以借助于金属薄膜磁电阻的各向异性磁阻效应，通过惠斯通电桥输出随外部磁场变化的差分电压信号，再对电压信号进行放大、低通滤波和整流检波，提高了信号采集的精度，滤除了高频噪声，使输出信号更加平滑，而磁钉定位方法实现了磁钉相对于磁钉检测装置中心横向偏移的精确检测，进而有助于提高磁钉导航的精度。

主权项

1.一种磁场检测电路，设置在磁钉导航系统中并用于检测所述磁钉导航系统的磁钉周围的磁场强度，其特征在于，由惠斯通电桥(1)、差分放大电路(2)、低通滤波电路(3)和整流检波电路(4)依次连接而成，其中，所述惠斯通电桥(1)由第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)和第四电阻(R4)组成，第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)和第四电阻(R4)是完全相同的窄长型金属薄膜磁电阻条，第一电阻(R1)与第三电阻(R3)的磁化方向与通过其电流方向呈相反方向放置，第二电阻(R2)与第四电阻(R4)的磁化方向与通过其电流方向呈相同方向放置；第一电阻(R1)和第四电阻(R4)串联，第二电阻(R2)和第三电阻(R3)串联，串联的第一电阻(R1)和第四电阻(R4)再与串联的第二电阻(R2)和第三电阻(R3)并联，第一电阻(R1)和第二电阻(R2)连接处接VCC直流稳压电源，第三电阻(R3)和第四电阻(R4)连接处接地，第二电阻(R2)和第三电阻(R3)连接处为惠斯通电桥(1)的第一输出端(V1)，第一电阻(R1)和第四电阻(R4)连接处为惠斯通电桥(1)的第二输出端(V2)，所述第一输出端(V1)和第二输出端(V2)分别连接到差分放大电路(2)的两个输入端，所述差分放大电路(2)的输出端连接所述低通滤波电路(3)的输入端，所述低通滤波电路(3)的输出端连接所述整流检波电路(4)的输入端，所述整流检波电路(4)的输出端为所述磁场检测电路的输出端；所述差分放大电路(2)包括第一运算放大器(U1)、第二运算放大器(U2)、第三运算放大器(U3)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)，电位器(Rg)；第一运算放大器(U1)的同相输入端Vin+与惠斯通电桥(1)的第一输出端(V1)相连，第一运算放大器(U1)的反相输入端Vin‑与第七电阻(R7)一端相连，第七电阻(R7)另一端与第一运算放大器(U1)输出端相连；第二运算放大器(U2)的反相输入端Vin‑与惠斯通电桥(1)的第二输出端(V2)相连，第二运算放大器(U2)的同相输入端Vin+与第八电阻(R8)一端相连，第八电阻(R8)另一端与第二运算放大器(U2)输出端相连，电位器(Rg)的一端与第一运算放大器(U1)的反相输入端Vin‑相连，电位器(Rg)的另一端与第二运算放大器(U2)的同相输入端Vin+相连，第五电阻(R5)的一端与第一运算放大器(U1)的输出端相连，第五电阻(R5)的另一端与第三运算放大器(U3)的同相输入端Vin+相连，第六电阻(R6)的一端与第三运算放大器(U3)的同相输入端Vin+相连，第六电阻(R6)的一端与第三运算放大器(U3)的输出端相连，第九电阻(R9)的一端与第二运算放大器(U2)的输出端相连，第九电阻(R9)的另一端与第三运算放大器(U3)的反相输入端Vin‑相连，第十电阻(R10)的一端与第三运算放大器(U3)的反相输入端Vin‑相连，第十电阻(R10)的另一端接地；且所述惠斯通电桥(1)的第一输出端(V1)连接到所述第一运算放大器(U1)的正相输入端Vin+，所述惠斯通电桥(1)的第二输出端(V2)连接到所述第二运算放大器(U2)的反相输入端Vin‑；所述低通滤波电路(3)包括第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)、第十三电阻(R13)、第一电解电容(C1)、第二电解电容(C2)、第四运算放大器(U4)；第十一电阻(R11)的一端与所述差分放大电路(2)的输出端相连，第十一电阻(R11)的另一端与第十二电阻(R12)的一端相连，第十二电阻(R12)的另一端与第十三电阻(R13)的一端相连，第十三电阻(R13)的另一端与第四运算放大器(U4)的同相输入端Vin+相连，第一电解电容(C1)的正极连接在第十二电阻(R12)和第十三电阻(R13)的连接处，第一电解电容(C1)的负极接地，第二电解电容(C2)的负极连接在第十一电阻(R11)和第十二电阻(R12)的连接处，第二电解电容(C2)的正极与第四运算放大器(U4)的反相输入端Vin‑相连，第四运算放大器(U4)的反相输入端Vin‑再与其输出端相连；所述整流检波电路(4)包括整流二极管(D1)、第十四电阻(R14)和第三电容(C3)；整流二极管(D1)的正极与所述低通滤波电路(3)的输出端相连，整流二极管(D1)的负极与第三电容(C3)的一端相连，第三电容(C3)的另一端接地，第三电容(C3)与第十四电阻(R14)并联，第十四电阻(R14)的一端与整流二极管(D1)的负极相连，第十四电阻(R14)的另一端接地。