基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统技术方案

本发明专利技术公开了基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统，属于磁感探测领域，包括安装板，所述安装板上端四角分别固定安装有铜螺柱三，且四组所述铜螺柱三两两关于安装板中心轴对称，所述安装板上方通过铜螺柱三固定连接有基板，所述安装板前端固定连接有接插件；本发明专利技术能够实现磁信号的采集、内部存储、数据读取，加入了姿态传感器，可检测设备的动态情况，同时电子硬件设计满足使用要求和技术指标，结构设计满足技术指标要求，功耗控制得当，连续工作时间长，具有很高的实用价值。具有很高的实用价值。具有很高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统


[0001]本专利技术涉及磁感探测领域，尤其涉及基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统。

技术介绍

[0002]磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的一种传感器，与其他类型测磁仪器相比，磁通门传感器具有分辨力高、测量弱磁场范围宽、可靠、能够直接测量磁场的分量和适于在速运动系统中使用等特点，随着磁通门传感器的广泛使用，基于全国产化器件和已有的三轴磁通门传感器产品的磁小模块系统也得到的相关领域人员的广泛研究与使用；
[0003]现有的磁小模块系统无法实现磁信号的采集、内部存储、数据读取，且功耗较高，工作时间短，其结构设计无法满足技术指标要求，为此，我们提出基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统，包括安装板，所述安装板上端四角分别固定安装有铜螺柱三，且四组所述铜螺柱三两两关于安装板中心轴对称，所述安装板上方通过铜螺柱三固定连接有基板，所述安装板前端固定连接有接插件。
[0007]作为本专利技术的进一步方案，所述安装板上端活动连接有电池，所述基板上端固定连接有四组铜螺柱一，所述基板上方通过铜螺柱一活动连接有探头控制电路板，所述基板上端左下角固定连接有探头座腔体，所述探头座腔体内部固定连接有三组磁通门探头，且三组所述磁通门探头之间为两两垂直正交的位置关系。
[0008]作为本专利技术的进一步方案，所述探头座腔体制作材料选用非金属工程塑胶材料PSU，且所述探头座腔体内部正交交错分布三组孔，所述探头座腔体底部有两个螺纹孔，用于把探头座腔体固定在基板上，三组所述磁通门探头可与正交孔配合，互不干涉，并在一端预留线缆出线槽，同时三组所述磁通门探头采集的数据分别代表X轴磁场值、Y轴磁场值、Z轴磁场值，探头座腔体出线槽出来的信号线缆，水平向右连接到探头控制电路板。
[0009]作为本专利技术的进一步方案，所述探头控制电路板采用FR
‑
4材料双层板设计，共由两块板组成，底层、顶层两层电路PCB板之间通过插排针连接，组装时通过辅助工装保证层与层之间间距，顶层PCB外形尺寸为70.5
×
22mm，所述探头控制电路板上有四个通孔，基板上对应有四个通孔，所述探头控制电路板通过四颗铜螺柱与基板连接，且所述探头控制电路板的PCB设计符合GJB362
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87印制板通用规范要求，底层PCB与顶层PCB间隔为2.5mm。
[0010]作为本专利技术的进一步方案，所述基板上端左上角固定连接有L型支架，所述L型支架三组侧壁分别固定连接有四组铜螺柱二，所述L型支架三组侧壁通过铜螺柱二分别活动
连接有姿态传感器，所述基板上端靠近后侧固定连接有数据采集模块。
[0011]作为本专利技术的进一步方案，所述L型支架的两个侧面和台阶面作为安装面，两两正交，所述L型支架的三个正交安装面上分别有四个螺纹孔用于固定姿态传感器，且所述L型支架的底面有四个螺纹孔，对应基板上的四个通孔，用于进行安装固定。
[0012]作为本专利技术的进一步方案，所述姿态传感器具体型号为国产MEMS加速度传感器JFMZ，其采用集成X
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Y
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Z三轴方案，与数据采集模块一同集成在电路板上，通过单片机自带AD采集输出模拟信号，计算得到产品整体的姿态角数据，所述数据采集模块设计采用全国产芯片。
[0013]作为本专利技术的进一步方案，所述接插件外部连接有单片机，所述单片机用于下发采集指令，并对采集的数据进行处理，其具体处理步骤如下：
[0014]步骤一：工作人员为单片机设置串口中断，当单片机接收到上位机的发送指令时，触发中断，进入到中断服务函数，等待上位机发送RTC初始化时间；
[0015]步骤二：接收到上位机发送的初始化时间后，单片机接解析为RTC初始化所需的BCD码格式以初始化RTC，初始化完成后，单片机发给上位机一个信息，表示RTC初始化完成；
[0016]步骤三：三组所述磁通门探头以及姿态传感器以定时器为时间基准，当磁通门探头采集一段时间的磁信号后，姿态传感器采集一次姿态数据，再将磁信号和姿态信息打包、存储，同时将本次姿态数据作为这段时间磁小模块的姿态信息，循环往复；
[0017]步骤四：挂载SD卡，并获取当前RTC时间，之后将RTC时间作为文件名，建立csv格式的文件以写入文件头，然后从小到大分别是时间标记、X轴磁场值、Y轴磁场值、Z轴磁场值和与磁小模块姿态角相关的俯仰角、横滚角以及航向角，并将数据以行的形式写入。
[0018]相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0019]本专利技术通过选用非金属工程塑胶材料PSU制作探头座腔体，并将三组磁通门探头封装于探头座腔体内正交的三个孔里，并涂胶封装，单片机接收上位机发送的初始化时间以初始化RTC，初始化完成后，三组磁通门探头以及姿态传感器以定时器为时间基准，当磁通门探头采集一段时间的磁信号后，姿态传感器采集一次姿态数据，再将磁信号和姿态信息打包、存储，同时将本次姿态数据作为这段时间磁小模块的姿态信息，循环往复，再挂载SD卡，并获取当前RTC时间，之后将RTC时间作为文件名，建立csv格式的文件以写入文件头，然后从小到大分别是时间标记、X轴磁场值、Y轴磁场值、Z轴磁场值和与磁小模块姿态角相关的俯仰角、横滚角以及航向角，并将数据以行的形式写入，能够实现磁信号的采集、内部存储、数据读取，加入了姿态传感器，可检测设备的动态情况，同时电子硬件设计满足使用要求和技术指标，结构设计满足技术指标要求，功耗控制得当，连续工作时间长，具有很高的实用价值。
附图说明
[0020]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。
[0021]图1为本专利技术提出的基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统的整体结构示意图；
[0022]图2为本专利技术提出的基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统侧视图；
[0023]图3为本专利技术提出的基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统的系统框图；
[0024]图4为本专利技术提出的基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统的数据采集模块的设计框图；
[0025]图5为本专利技术提出的基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统的数据采集模块正面电路设计图；
[0026]图6为本专利技术提出的基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统的数据采集模块反面电路设计图。
[0027]图中：1、安装板；2、基板；3、探头控制电路板；4、接插件；5、数据采集模块；6、姿态传感器；7、L型支架；8、探头座腔体；9、磁通门探头；10、铜螺柱一；11、铜螺柱二；12、铜螺柱三；13、电池。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统，包括安装板(1)，其特征在于，所述安装板(1)上端四角分别固定安装有铜螺柱三(12)，且四组所述铜螺柱三(12)两两关于安装板(1)中心轴对称，所述安装板(1)上方通过铜螺柱三(12)固定连接有基板(2)，所述安装板(1)前端固定连接有接插件(4)。2.根据权利要求1所述的基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统，其特征在于，所述安装板(1)上端活动连接有电池(13)，所述基板(2)上端固定连接有四组铜螺柱一(10)，所述基板(2)上方通过铜螺柱一(10)活动连接有探头控制电路板(3)，所述基板(2)上端左下角固定连接有探头座腔体(8)，所述探头座腔体(8)内部固定连接有三组磁通门探头(9)，且三组所述磁通门探头(9)之间为两两垂直正交的位置关系。3.根据权利要求2所述的基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统，其特征在于，所述探头座腔体(8)制作材料选用非金属工程塑胶材料PSU，且所述探头座腔体(8)内部正交交错分布三组孔，所述探头座腔体(8)底部有两个螺纹孔，用于把探头座腔体(8)固定在基板(2)上，三组所述磁通门探头(9)可与正交孔配合，互不干涉，并在一端预留线缆出线槽，同时三组所述磁通门探头(9)采集的数据分别代表X轴磁场值、Y轴磁场值、Z轴磁场值，探头座腔体(8)出线槽出来的信号线缆，水平向右连接到探头控制电路板(3)。4.根据权利要求3所述的基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统，其特征在于，所述探头控制电路板(3)采用FR
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4材料双层板设计，共由两块板组成，底层、顶层两层电路PCB板之间通过插排针连接，组装时通过辅助工装保证层与层之间间距，顶层PCB外形尺寸为70.5
×
22mm，所述探头控制电路板(3)上有四个通孔，基板(2)上对应有四个通孔，所述探头控制电路板(3)通过四颗铜螺柱与基板(2)连接，且所述探头控制电路板(3)PCB设计符合GJB362
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87印制板通用规范要求，底层PCB与顶层PCB间隔为2.5mm。5.根据权利要求3所述的基于三轴磁通门传感器的磁小模块系统，其特征在于，所述基板(2)上端左上角固定连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘奇，李斌，景朝宇，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：