ROHM助力智能交通——BM1422AGMV地磁传感器

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现代交通在汽车市场的急速膨胀下,已变得日益恶化,从而催生更加完善的交通监控系统。地磁传感器有许多优点,在交通监控系统中已成为了不可或缺的一个重要部分。
 
设想这样一个场景:驾驶员将车辆停在车位上,“地磁传感器”将自动感应车辆的停车时间,将时间传送到中继站进行计费,市民直接用银行卡在POS机上缴费。同时配合摄像头,对不交费的车辆进行拍照,并将这些车辆信息录入有关网站,对逃费车辆采取一定措施。
 
没错!地磁传感器因为具备安装维护方便、不必封闭车道、不受气候影响及灵敏度高等特性,除了在交通监管等方面发挥重要作用之外,也在可穿戴市场、电子导航产品等领域获得越来越广泛的应用。
 
“BM1422AGMV”是融合了合作伙伴爱知制钢株式会社的MI元件开发技术和ROHM所擅长的半导体生产技术、传感器控制技术优势开发而成的产品。可检测车辆等引发的地磁场变化,其影响检测精度的噪声特性、温度特性、磁滞特性和耗电量等方面与一般产品相比均具有极高的性能优势(噪声影响仅1/3、温度影响仅1/6、磁滞特性几乎为0、耗电量仅1/8),而且封装采用仅2*2mm的小型封装。由此实现了业界最高精度和超低功耗,作为地磁传感器非常有助于停车场车辆管理系统的发展与普及。
 
为了让开发者能更快、更好的体验BM1422AGMV带来的优势,ROHM同时推出了基于BM1422AGMV的评估模块,配合ROHM原来推出的SensorShield-EVK-001套件,可以迅速体验该模块带来的便利,同时配套的参考电路设计也可以让产品设计人员迅速研发出自己独特的地磁传感产品。
 
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此次推出的BM1422AGMV-EVK-001是一个单独的模块,也算是对SensorShield-EVK-001套件的进一步完善。包装盒上标明了产品的型号,里面使用一次成型防震包装。
 
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BM1422AGMV是一款地磁传感器模块,使用了最新的MI(Magnetic Impedance)技术来检测地磁数据,地磁数据分别在X、Y及Z三个方向上有分量,为了方便用户快速区分模块的姿态,PCB上印制了XYZ三轴坐标供用户参考。另外也可以直观看到BM1422AGMV模块的实际大小。
 
模块使用I2C与MCU进行通信,模块引出的I2C接口都有清晰的丝印标注,DRDY引脚是中断信号线,当数据就绪时可以读取检测到的数据值。
 
 
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模块背面引出的引脚,可以直接插到SensorShield提供的I2C接口上。不过如果不是直接连接到SensorShield上进行测试的话,需要注意2.54mm规格的杜邦线是不适用的,不过放到面包板上测试倒是没问题。
 
 
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除了模块本身,产品还附赠了用户快速指南,上面提供了模块引脚位置、电气特性及工作环境等指标。
 
BM1422AGMV使用MI元件来检测磁场强度,并且集成了控制IC。其主要特性如下:
  • 输入电压范围:1.7V~3.6V
  • 工作电流(100SPS):0.15mA
  • 磁场检测范围:+/-1200uT
  • 灵敏度:0.042uT/LSB
  • 可承受最大磁场:1000mT
  • 工作温度:-40摄氏度~85摄氏度
BM1422AGMV的封装及引脚如下:
 
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其中各引脚相应的功能如下:
  
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BM1422AGMV采用高灵敏度MI元件并与搭载抗噪性能优异的高精度A/D转换器的模拟前端电路相结合,与一般产品(可用于车辆检测的MR传感器)相比,分别将噪声的影响降低到1/3、温度影响降低到1/6、磁滞影响降低到几乎为0的极低值,从而实现了业界最高的检测精度。特别是磁滞特性几乎接近0,不存在一般产品存在的课题——有磁铁接近再远离后传感器被磁化,从而有助于稳定的车辆检测。
  
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普通的地磁传感器为提高精度,需要增加测量(运算)次数,求出平均值,但高灵敏度的MI传感器即使减少测量次数也可实现高精度,因此,可大幅降低运算处理所需的电量。实现仅一般产品1/8的业界最低耗电量12μA(7.5Hz时),有助于系统电池的长时间工作。
 
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现在准备搭建测试环境。
ROHM为我们准备了基于Arduino的软、硬件测试环境。首先下载并安装Arduino软件,并添加针对BM1422AGMV的软件库,使得可以在Arduino中编程、测试BM1422AGMV的相关功能。
从附录中给出的资源中下载模块支持库,添加到Arduino中,如下:
 
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将下载后的.ZIP文件添加到Arduino,现在Arduino已支持BM1422AGMV的开发,打开示例文件,会看到有针对BM1422AGMV的测试文件。
 
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接下来搭建硬件环境,如果使用的是SensorShield,方法很简单,设定工作电压及选择相关的I2C接口,然后将BM1422AGMV模块插入到扩展板上即可。
 
本文测试使用的方法是使用面包板,前面提到过,BM1422AGMV模块使用的不是标准的2.54mm接口的引脚,所以只能插到面包板上来实现硬件连接。尽管是这样,连接硬件也还是很简单的步骤。
 
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需要注意的是,DRDY引脚连接到的是Arduino的A2引脚,可以参考官方给出的原理图来确定。另外模块使用的是3.3V电压,在选择连接时要注意。
 
设置好软、硬件环境之后,可以使用官方提供的测试程序来读取传感器提供的数据
 
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这是编译并上传测试代码到Arduino成功后的画面,可以看到代码只使用了很小一部分存储空间,还有相当大的一部分存储资源可以用来实现其它的操作。
代码上传到开发板后,Arduino控制并读取传感器感知到的数据,一个典型的输出如下:
 
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串口输出窗口持续输出检测到的XYZ三个方向上的数据,在模块静止不动时,可以看到三个值都保持相对稳定,没有大的变化。获取到XYZ三方向上的输出值后,就可以使用这三个值来计算当前的磁北角度了。
 
总结来说,BM1422AGMV是一款小巧、高精度、结构简单(外部结构)的地磁传感器,主要面向汽车市场的一款地磁传感器。BM1422AGMV本身的体积非常小巧,三维大小仅为2mmX2mmX1mm;很高的灵敏度及较宽的测试范围,再加上非常简单的外围电路,使得该模块在各类需要地磁检测的应用场合具有非常高的适应性。
 

 

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