Ⅰ、简介：QMC6308的介绍
- QMC6308的器件类型、特性
- 磁阻式地磁传感器的技术简介
Ⅱ、使用注意
Ⅰ、简介：QMC6308的介绍
QMC6308是QST(上海矽睿)的一款三轴地磁传感器，集成了磁性传感器和信号调节ASIC，具有低噪声、高精度、低功耗、偏移抵消，自带温度补偿。
QMC6308采用0.8x0.8x0.5mm3表面安装4针WLCSP封装。
1.1 QMC6308的器件类型
QMC6308的地磁传感器基于高分辨率磁阻传感器设计。属于磁阻式的磁性传感器，区别于其他的霍尔式器件，详见Ⅰ.1.3
1.2 QMC6308的器件特性
工作温度：-40℃ - 85℃
量程：±30Guass（高斯：磁强单位 1G = 1000mG，日常地球磁场强度约为700mGauss），三个轴正交90°±1，靠三个惠斯通电桥产生的磁阻效应来测量
输出：16位的ADC，输出类型（int16_t）
精度：2mGauss（线性输出，Field Range = ±30G，1000 LSB/G），测量误差
通信：I2C，有标准模式和快速模式两种
供电：宽电压输入：1.65V To 1.95V， 低功耗：30uA（基于一秒钟测量10次得出）
温漂：Ta = -40°C~85°C ±0.05 %/°C
带有SET_RESET电路
2.磁阻式地磁传感器的技术简介
2.1磁性传感器：一般常用的磁性传感器根据实现原理有霍尔型、动圈式和磁阻型等，根据设计方式又分为全极性磁性传感器、单极性磁传感器和双极性磁性传感器。
全级霍尔元件的感应方式是不分磁场N级和S级，只有有磁铁靠近就输出低电平，磁铁远离输出高电平。全极霍尔的感应方式与单极霍尔的感应方式相似，区别在于，单极性霍尔开关会指定磁极，而全极性霍尔开关不会指定磁极，任何磁极靠近输出低电平信号，离开输出高电平信号。全极霍尔与双极霍尔需要进行区分，全极霍尔是N、S极磁场都可以感应；而双极霍尔实质也只能感应一个磁场，实现功能是通过N、S极交替检测磁场。
霍尔型是利用霍尔效应（磁电效应一种，外磁场通过半导体时，在半导体的两端产生电势差），霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低，霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。霍尔型元件是目前应用最广泛的传感器实现方式，比如电流计，电压计，磁强计。我们用的SS49E就是这种类型，并且通常的霍尔效应制成的磁性传感器具有更大的量程范围，但是缺点是温漂特别大，精度和灵敏度也较低。原因可以查看这篇资料（为何霍尔传感器一般都会有温度漂移 (chinahall.net)）
动圈式其实是基于压电效应制成的。恒定磁通，一般用于检测角速度和线速度，只适用于动态的检测。
磁阻型是利用磁阻效应（高斯效应）制成。又分为半导体磁阻磁强计和薄膜磁阻式磁强计。这里我们详细了解一下薄膜式，磁阻传感器是各向异性磁阻传感器 (AMR,anisot ropic magnetoresis tance)。采用半导体加工工艺 ,将各向异性铁磁材料 (玻莫合金、镍铁合金 )熔制在硅片上 ,形成条形薄膜。 在条形薄膜中通以电流 ,并施加垂直于电流的磁场时 ,薄膜电阻会明显变化。电桥的传递函数为 ΔVout= (Δ R /R) Vb。利用磁阻传感器电桥、放大器、单片机 ,可以构成数字方位测量系统。 方位测量精度受以下 A /D转换分辨率、附近的铁质材料、倾斜补偿误差、地磁场变化等影响。邻近区域内铁质材料对磁传感器的影响可用软件消除 ,倾斜误差可由姿态传感器补偿。尤其是周围环境中存在铁磁材料 ,或受到强外磁场作用 ,会导致传感器磁畴的混乱。 采取措施 ,施加一个瞬态强恢复磁场来保持特性。简言之，就是可以将其看作是一个个细小的磁铁首位相连排列而成。当有外部磁场影响时，会一同产生偏转，使整个材料的电阻产生变化，而材料两端的电压也产生变化。
所以磁阻式磁强计具有体积小、可靠性好、灵敏度和精度高、成本低，且再强磁的恶劣环境下可工作的特点。并且霍尼韦尔公司设计一种SET/RESET充磁电路，其设计有一个电流带 ,专门可专门用于对传感器的磁畴进行排列、重整 ,或称为对薄膜充磁来消除外界强磁场导致的非永久性失效和环境温度对磁强输出影响产生的漂移。
SET /RESET充磁电路：SET电路和RESET电路共同组成。
电路示例如下
SET／RESET电路产生的效果如下
Ⅱ、使用注意
数据输出
输出数据寄存器是先低8位，后高8位，且输出16位数据为16位有符号数（INT16_T）（其他也有寄存器输出无符号的数，那么对应关系也会有改变），
所以输出AD值为 adc_data = （int16_t）(MSB << 8 | LSB) ，转为测量值为： actual_data = (double)adc_data/32767*3000 mGauss
状态读取
OVFL :为数据溢出寄存器，溢出的是量程，不是寄存器数据的溢出。
DRDY：当有数据测量好，状态为1，当I2C操作读取该寄存器后，会自动重新置零，等待下一次数据的到来。
模式设置
上电后默认为暂停模式Suspend Mode
单次测量模式Single Mode和连续测量模式Continous Mode转换时，加入从连续模式Continous Mode转变为单次模式Single Mode，必须先从连续模式Continuous Mode转设为暂停模式Suspend Mode后，才能再转设为单次模式Single Mode。
功能配置
控制有两个Bit去配置两种不同的功能：
SET／RESET MODE ：即配置SET／RESET充磁电路，默认对传感器配置开启，可配合磁阻传感器消除强磁和温度的影响。
SOFT_RST :该功能是用来清楚所有操作，将所有寄存器包括传感器校准值、配置都恢复成出厂默认状态。正常工作模式保持该位置零，也就是no reset。当数据发生错误无法恢复时，将该位开启，并且该位开启后无法通过再次置零恢复到正常的工作模式，或者重新按工作模式配置一遍寄存器也无法恢复，必须断电后重新上电然后初始化配置一遍寄存器后才能恢复正常工作模式。
引用：什么是磁阻式霍尔元件？ - 知乎 (zhihu.com)
高精度磁阻式罗盘及其SET／RESET电路设计 - 中国知网 (cnki.net)
