[发明专利]一种海底三分量磁力仪的测量电路

摘要

本发明涉及一种海底三分量磁力仪的测量电路。本发明包括电源电路、传感器信号采集电路、数据传输与存储电路、主控电路。其中电源电路包括+13V、‑13V、+5V、+3.3V输出电源电路，+6.5V缓冲电压电路、+5V偏置电压输出电路、+2.5V基准电压电源电路。传感器信号采集电路包括数模转换电路和三个结构相同的信号调理电路。本发明采用英国Bartington公司的磁通门传感器，利用了磁通门传感器的高灵敏度、高分辨率、低功耗特点，结合测量电路实现了海底三分量磁力测量。

主权项

一种海底三分量磁力仪的测量电路，包括电源电路、传感器信号采集电路、数据传输与存储电路、主控电路，其特征在于：所述的电源电路包括+13V输出电源电路、‑13V输出电源电路、+6.5V缓冲电压电路、+5V偏置电压输出电路、+5V输出电源电路、+3.3V输出电源电路、+2.5V基准电压电源电路；电源电路负责提供正负13V电源给磁通门传感器供电，并通过+6.5V缓冲电压电路与线性电路得到纹波较小的5V和3.3V；其中5V给高精度模数转换器供电，+5V偏置电压输出电路为信号调理电路提供高精度，低温漂的偏置电压；+2.5V基准电压电源电路为模数转换芯片提供稳定的基准电压；所述的传感器信号采集电路包括数模转换电路和三个结构相同的信号调理电路；所述的信号调理电路包括运算放大器芯片IC11，电阻R16的一端、电阻R17的一端、电阻R18的一端接运算放大器芯片IC11的3脚，电阻R16的另一端接+5V偏置电压输出电路的+5V偏置电压输出端，电阻R18的另一端、运算放大器芯片IC11的4脚接地；运算放大器芯片IC11的2脚和1脚接电阻R19的一端，运算放大器芯片IC11的8脚和电容C25的一端接+5V输出电源电路的+5V电源输出端，电容C25的另一端接地；电阻R19的另一端和电容C26的一端接电阻R20的一端，电阻R20的另一端和电容C27的一端接运算放大器芯片IC11的5脚，电容C27的另一端接地；电容C26的另一端、运算放大器芯片IC11的6脚和7脚连接，作为信号调理电路的输出端；三个信号调理电路中的电阻R17的另一端分别作为三轴磁通门传感器M的三轴磁场电压信号的三个输入端；运算放大器芯片IC11采用德州仪器的精密运放芯片OPA2376；所述的数模转换电路包括模数转换芯片IC12，电阻R21的一端、极性电容Cp14的正极、电容C29的一端、电容C30的一端接模数转换芯片IC12的4脚，电阻R21的另一端接+2.5V基准电压电源电路的+2.5V基准电压输出端，电阻R22的一端、极性电容Cp14的负极、电容C29的另一端、电容C30的另一端接模数转换芯片IC12的3脚，电阻R22的另一端接地；模数转换芯片IC12的1脚、极性电容Cp13的正极和电容C28的一端连接后接+5V输出电源电路的+5V电源输出端，极性电容Cp13的负极和电容C28的另一端接地；模数转换芯片IC12的6脚、8脚、10脚分别与三个信号调理电路的输出端连接；模数转换芯片IC12的5脚通过电阻R23与+2.5V基准电压电源电路的+2.5V基准电压输出端连接，模数转换芯片IC12的2脚接地；模数转换芯片IC12的14脚、15脚、16脚、电容C31的一端、极性电容Cp15的正极接+3.3V输出电源电路的+3.3V电源输出端，模数转换芯片IC12的17脚、电容C31的另一端、极性电容Cp15的负极接地；晶振Y1的一端和电容C33的一端接模数转换芯片IC12的19脚，晶振Y1的另一端和电容C32的一端接模数转换芯片IC12的18脚，电容C33的另一端和电容C32的另一端接地；电阻R24的一端接模数转换芯片IC12的24脚，电阻R25的一端接模数转换芯片IC12的23脚，电阻R26的一端接模数转换芯片IC12的22脚，电阻R27的一端接模数转换芯片IC12的21脚，电阻R28的一端接模数转换芯片IC12的20脚，电阻R28的另一端接地；模数转换芯片IC12采用德州仪器的24位模数转换芯片ADS1256；所述的数据传输与存储电路包括多通道RS‑232线路驱动器/接收器IC13，多通道RS‑232线路驱动器/接收器IC13的1脚、3脚分别连接电容C34的两端，4脚、5脚分别连接电容C35的两端,15脚直接接地，6脚通过电容C36接地，2脚通过电容C37接地，16脚和电容C38的一端连接后接+3.3V输出电源电路的+3.3V电源输出端，电容C38的另一端接地；多通道RS‑232线路驱动器/接收器IC13采用德州仪器的MAX3232芯片；所述的主控电路包括主控芯片IC14，电容C39的一端和晶振Y2的一端接主控芯片IC14的5脚，电容C40的一端和晶振Y2的另一端接主控芯片IC14的6脚，电容C39的另一端和电容C40的另一端接地，主控芯片IC14的60脚通过电阻R29接地；电阻R30的一端、电容C41的一端、开关K1的一端接主控芯片IC14的7脚，电阻R30的另一端接+3.3V输出电源电路的+3.3V电源输出端，电容C41的另一端和开关K1的另一端连接后接地；主控芯片IC14的1脚接纽扣电池BT1的正极，纽扣电池BT1的负极接地，主控芯片IC14的32脚、48脚、64脚、19脚、13脚连接后接+3.3V输出电源电路的+3.3V电源输出端，主控芯片IC14的31脚、47脚、63脚、18脚、12脚连接后接地；主控芯片IC14的30脚通过电阻R31接发光二极管LED2的正极，发光二极管LED2的负极接地；电容C42的一端、电阻R32的一端、晶振Y3的一端接主控芯片IC14的3脚，电容C43的一端、电阻R32的另一端、晶振Y3的另一端接主控芯片IC14的4脚，电容C42的另一端和电容C43的另一端连接后接地；主控芯片IC14的34脚接数模转换电路中电阻R24的另一端，35脚接数模转换电路中电阻R26的另一端，36脚接数模转换电路中电阻R25的另一端，38脚接数模转换电路中电阻R27的另一端；主控芯片IC14的16脚接数据传输与存储电路中多通道RS‑232线路驱动器/接收器IC13的10脚，主控芯片IC14的17脚接数据传输与存储电路中多通道RS‑232线路驱动器/接收器IC13的9脚；主控芯片IC14的20脚、21引脚、22引脚、23引脚分别为片上外设SPI1的NSS、SCLK、MISO、MOSI引脚输出端，与TF卡的SPI总线连接；主控芯片IC14采用意法半导体的STM32F103RCT6芯片。