低成本三維電子羅盤芯片XT5843
產品特點
u 三軸磁阻傳感器測量空間磁場，雙軸傾角補償。
u 高速高精度A/D轉換，磁場測量精度100μGuass。
u 內置溫度補償，限度減少傾斜角和指向角的溫度漂移。
u 內置微處理器計算傳感器與磁北夾角，輸出RS232格式數據幀。
u 具有簡單有效的用戶標校指令。
u 具有指向零點修正功能。
u 工作溫度范圍-40℃到+85℃。保存溫度-55℃到+100℃。
產品描述
內置三軸磁場傳感器和雙軸傾角傳感器。輸出的指向是羅盤指北軸線在水平面的投影和地磁北線在地面投影的夾角。由于具有傾斜和俯仰角度補償，在傾斜或者俯仰情況下，羅盤指向投影線變化小，羅盤指向受傾斜和俯仰影響小。
羅盤主要針對衛星通訊中的天線姿態設計，羅盤內的傾角輸出具有溫度漂移小，重復性好，正交干擾小等特點。在實際應用中，傾角精度能滿足衛星通訊中C波段或者KU波段天線（直徑2米以下天線）姿態測量的精度要求。
羅盤是檢測磁場的傳感器，對于外界干擾磁場和地球磁場，羅盤無法做到實時、準確的區分，在使用中為羅盤提供干擾磁場小的位置是保證羅盤精度的關鍵，同時，在使用中減少羅盤的線加速度和轉動加速度是保證羅盤精度的另外一個關鍵。
產品應用范圍
u 車載定點雙向衛星通訊設備電子指北針。
u 船載動中接收設備天線方位的電子指北針。
u 車載動中接收設備天線方位的電子指北針。
u 車載定向無線電檢測設備上的電子指北針。
u 車載雷達天線方位的指北針。
產品型號表（見表1）：
型號 | 接口 | 輸入電壓 | 溫度范圍 | 溫度補償 | 說明 |
XT5843-232 | RS232 | 5V-12V | -40℃—85℃ | 無 | 無封裝，直徑35mm |
表1
技術指標:
注：以下數據均屬于XT5843-232的測試數據。
1. 常規模式時俯仰角和橫滾角的主要指標(環境溫度=25℃,電源=+12V，速度=7次/秒)(見表2)
指標 | 最小 | 典型 | 單位 | |
測量范圍 | 雙軸±60 | o | ||
分辨率 | ±0.1 | o | ||
精度(0°) | <±0.1 | o | ||
精度(<±15°) | <±0.2 | o | ||
精度(<±30°) | <±0.3 | o | ||
精度(<±60°) | <±0.5 | o | ||
非線性 | 0.2 | <0.5 | <1 | % |
重復性 | ±0.2 | o |
表2
2. 常規下方位指向的主要指標（環境溫度=25℃，電源=+12V，速度=7次/秒）(見表3)
指標 | 最小 | 典型 | 單位 | |
分辨率 | ±0.2 | o | ||
測量精度 | ±1.5 | ±3 | o | |
精度（俯仰20 o） | 1 | 2 | 3 | o |
精度（俯仰30 o） | 1.5 | 2.5 | 3.5 | o |
非線性 | 0.5 | 0.8 | % | |
重復性 | ±0.4° | o |
表3
3. 其它指標（測試溫度=20℃）(見表4)
最小 | 正常 | 單位 | ||
工作電壓 | 5 | ---- | 12 | V |
工作電流 | ---- | 20 | 20 | @+5Vsupply |
工作溫度 | -40 | +80 | ℃ | |
存儲溫度 | -55 | +100 | ℃ | |
干擾磁場 | 20 | Gauss | ||
磁場的測量范圍 | ±1 | Gauss | ||
數據更新率 | 6.8 | 次/秒 | ||
串口數據格式 | 9600，n，8，1 | BPS* | ||
表4
4. 極限工作指標(見表5)
最小 | 單位 | ||
電源電壓 | 0 | +14 | V |
工作溫度 | -50 | +85 | ℃ |
表5
注：長期工作在極限條件下，會造成數據失準，或者造成產品性損壞。
5. 串口輸出電壓的范圍，依照SP3232的技術指標（見表6）：
最小 | 典型 | 極值 | 單位 | |
TXD | ±5 | ±7 | ±15 | V |
RXD | ±5 | ±7 | ±15 | V |
GND | 0 | 0 | 0 | V |
表6
XT5830輸出信號格式：
XT5843輸出RS-232格式數據，格式“9600，n，8，1”。每幀輸出20字節16進制數。數據結構如下（見表7）：
字節位置 | 數據類型 | 數據內容 |
字節1 | 單字節16進制數 | “0xAA”數據幀頭 |
字節2 | 單字節16進制數 | 羅盤執行命令的響應結果。如與命令字相同，表示已經執這條行命令。響應“0xEE”表示沒有執行命令。 |
字節3，4 | 保留 | |
字節5，6 | 保留 | |
字節7，8 | 雙字節有符號整數 | 羅盤俯仰方向與水平面夾角，轉換成角度的算法如下：整數/1000/3.14159*180 |
字節9，10 | 雙字節有符號整數 | 羅盤橫滾方向與水平面夾角，轉換成角度的算法如下：整數/1000/3.14159*180 |
字節11，12 | 雙字節有符號整數 | X軸方向磁場強度 |
字節13，14 | 雙字節有符號整數 | Y軸方向磁場強度 |
字節15，16 | 雙字節有符號整數 | Z軸方向磁場強度 |
字節17，18 | 雙字節無符號整數 | 羅盤與磁北偏角，轉換算法：整數/100 |
字節19 | 保留 | |
字節20 | 單字節數 | 前面全部數據的累加效驗和 |
表7
命令表及命令詳解：
1. 命令表（見表8）：
序號 | 命令字 | 含義 | 說明 |
1 | 0x01 | 響應速度設置，2次/秒 | 掉電保留速度設置。 |
2 | 0x02 | 響應速度設置，5次/秒 | |
3 | 0x03 | 響應速度設置，10次/秒（羅盤開機默認速度） | |
4 | 0x04 | 響應速度設置，15次/秒 | |
5 | 0x05 | 響應速度設置，20次/秒 | |
6 | 0XF5 | 開始水平面轉動標定 | 此標定為工廠使用標定，在羅盤長期使用精度降低后可以使用。此命令在參照工廠校準說明書。 |
7 | 0XF6 | 開始側向水平面轉動標定 | |
8 | 0XF7 | 轉動磁場數據保存 | |
9 | 0xF8 | 結束轉動標定 | |
10 | 0XE0 | X角度點 | |
11 | 0xE1 | X角度最小點 | |
12 | 0xE2 | Y角度點 | |
13 | 0xE3 | Y角度最小點 | |
14 | 0xE4 | 紀錄角度范圍 | |
15 | 0XFA | 角度零點校準1 | |
16 | 0XFB | 角度零點校準2 | |
17 | 0xFC | 紀錄角度零點 | |
18 | 0xD0 | 開始羅盤轉動標定 | 用戶羅盤轉動校準命令。 |
19 | 0xD1 | 結束羅盤轉動標定 | |
20 | 0xA5 | 允許設置羅盤零點指向 | 設置羅盤零點指向，可以消除磁偏角誤差。 |
21 | 0xE5 | 磁北修正 | |
22 | 0xE8 | 清除磁北修正 | |
23 | 0xA2 | 單次輸出 | 掉電保留 |
24 | 0xA4 | 連續輸出 | 掉電保留 |
表8
2. 命令詳解
XT5843羅盤為用戶提供14條指令.XT5843接到指令后,在數據幀的第二字節顯示指令執行情況,如果與命令相同表示已經執行指令,如果是＂0xEE＂,表示命令無法執行.
1,響應速度設置:命令字:0x01, 0x02,0x03,0x04,0x05.
調整羅盤響應速度,連續方式輸出下有效.命令字與輸出速度對應表格如下(見表9):
命令字 | 0x01 | 0x02 | 0x03 | 0x04 | 0x05 |
輸出速度 | 2次/秒 | 5次/秒 | 10次/秒 | 15次/秒 | 20次/秒 |
表9
2,羅盤轉動校準:命令字0xD0,0xD1
發送命令字0xD0緩慢轉動羅盤,轉動范圍超過360度,為保證校準精度,建議羅盤俯仰范圍小于20度.發送命令字0xD1記錄保存羅盤校準結果，發送命令字0xD1后需要等待幾秒至幾十秒時間，時間的長短與校準環境有關，環境受干擾越大，則等待時間越長，反之亦然。當輸出的命令字為0xD1時轉動校準完成。
3,羅盤指向設置:命令字，0xE5，0xE8
發送命令字0xA5進入指向設置狀態,發送0xE8命令清除原有指向設置.
發送命令字0xA5進入指向設置狀態,發送0xE5命令設置當前指向為零.
4,角度零點設置:命令字0xFA，0xFB，0xFC
將羅盤平放在平面上,發送0xFA命令,將羅盤反向180度平放在平面上發送0xFB命令,發送0xFC命令,記錄角度零點.
插座接線定義及產品尺寸：
1. 插座接線定義（見表10）：
插頭引腳號碼 | 名稱 | 說明 |
1 | VCC | 輸入電源正極 |
2 | GND | 輸入電源負極 |
3 | RX | 串口信號輸入 |
4 | TX | 串口信號輸出 |
5 | GND | 輸入電源負極 |
6 | NC | Not Connect，工廠保留用 |
