▌01 无线信标控制板

1.功能介绍

在 无线节能信标调试说明-2021-3-3 对于 第十六届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛规则 中的无线节能信标组的无线功率部分进行了调试。并对在输出功率50W，150kHz左右的 节能无线信标Ver0：功率测试 ，表明在满足 无线充电（电力传输）设备无线管理规定 要求的情况，基本满足比赛的要求。

除了无线充电功能之外，信标还需要具有以下功能：

功率限制能力。这部分功能在 节能信标灯设计第一版本：预备实验 通过对无线功率发送半桥工作电流通过 AD8217（高分辨率、零漂移分流监控器） 反映工作电流，进而测量输出功率；这部分内容已经在 无线信标功能调试-2021-3-9-输出功率恒定限制 进行测量测试。
读取霍尔检测器的输出：通过AD0；
根据RLEDIN的波形控制输出；也就是通讯控制部分对应的输出部分。
发送检测信号给主控，模拟原来的线圈的作用；

本文档将会就霍尔检测，以及与主控板之间的接口进行调试，完成信标中关于无线充电之外的其它功能。

2. 版本说明

（1）硬件版本

D:\zhuoqing\DesignCenter\SmartCar\2021\LongQiu\WirelessBeacon\Version2\智能车无线充电发射2021V2.PcbDoc

（2）软件版本

D:\zhuoqing\window\ARM\IAR\STM32\Application\SmartCar\2021\Beacon\F303AOD254\Src\main.c

▌02 霍尔检测

设置在发光灯盘上的霍尔检测是用于感知车模是否出现在信标上面进行触发，或者充电。

^{▲ 信标灯的灯盘，上面配置有红色LED，红外LED，HALL传感器}

1.灯盘设计¹

^{（1）霍尔器件}

^{具体所使用的HALL器件的型号不详。在原理图上只是标识着：HALL897，但是查不到相关的资料。}

^{根据芯片上的光刻字符标志：6383A可以查到华芯霍尔元件HX6383 与其相仿。在 HX6383 中给出了具体的数据手册。}

^{^{▲ 灯盘上霍尔器件的并联接口电路}}

^{▲ 焊盘上的HALL器件}

在拿到的发光盘上安装有两种型号的霍尔传感器：HX6383、OH9213。

a) HX6383霍尔传感器

^{▲ HX6383的管脚定义}

根据HX6383内部功能图可以看出它的输出是推挽输出，因此这类器件不适合进行输出并联在一起。所以在之前的电路中，需要通过二极管将它们的输出进行线与在一起。

^{▲ HX6383功能图}

b) OH9213 高灵敏度全极霍尔开关电路

^{▲ OH9213 内部框图}

（2）测试霍尔器件

在面包板上测试HX6383的功能。

更正一下，原来以为是测试HX6383，现在看来应该是测量的OH9213。

^{▲ 在面包板上测试HX6383的功能}

a)基本逻辑功能

经过测试发现：

HX6383在没有外部磁铁的情况下输出为高电平（加上外部的上拉电阻：10k），如果有磁铁靠近的时候输出低电平。
HX6383的输出似乎满足OC特性。也就是在没有外部使用上拉电阻的情况下，输出电压始终达不到3.3V；
HX6383对于磁铁的极性无关，只要接近永磁铁，无论是N,S极，都可以输出低电平。

b)上拉电阻

使用不同的上拉电阻，对应的输出电压：

1k	2k	3k	4k	5k	6k	7k	8k	9k	10k
1.4225	0.9332	0.6938	0.5521	0.4591	0.3927	0.3429	0.3043	0.2735	0.2461

从这个实验可以看出，使用上拉电阻应该大于10kΩ。

c)感应距离

使用一款钕铁硼强永磁铁测量霍尔器件的感应距离。

磁铁的尺寸：

长：20mm；宽：10mm；厚1mm

^{▲ 测量对于磁铁的感应距离}

感应距离：

靠近触发距离：20mm
离开释放离：23mm

所以，HX6383触发具有一定的回滞区间。

使用两片永磁铁进行测量：

感应距离：

靠近触发距离：25mm
远离释放距离：32mm

增加磁铁，并没有带来感应距离的成倍的增加。

^{▲ 用于测试感应距离的永磁铁}

（3）将HALL信号连入U6

将PH2-8P的PIN7接入KEY2（U6:PA3）。

a)U1的AD0

如果保留U1的AD0，则HALL引线最高电压在2V左右。如果将AD0切断，HALL的信号高电位可以达到3.3V。

b)HALL受发送线圈影响

将光盘放置在发送线圈前面，测量发送线圈对于HALL的影响。

^{▲ 将光盘放在线圈前面}

^{▲ HALL输出受到无线发送影响}

c)修改方法

原来布线存在环路感应问题。将原来的引线进行如下的改动便可以解决问题。

^{▲ 将布线进行重新布局}

这实际上需要将HALL的底线与电源线需要平行展开，而不能够形成回路。

^{▲ 修改连接拓扑，左：之前连接；右：修改后连接}

▌03 无线MCU与通信MCU连线

1.修改线路

（1）修改霍尔输出

将原来的HALL输出做如下修改：

断开原来与U1：AD0的连接
增加滤波电容；
将其连接到U6:KEY2（GPIOA-3）管脚
去除KEY1，KEY2按键。

^{▲ 将HALL信号引入U6：PA3}

（2）将U6:Key1与U1:AD0相连

将U6的Key1设置为输出，并与U1：AD0相连，作为HALL信号输出去触发U1。

2.控制器固件²

^{（1）调试方法}

^{使用LQ-ARMLINK进行调试，引线是 4-5引线。白色标志分别对阵：NRST（PIN5）， PIN4：SWD}

^{IAR调试环境设置：JLink/J-Trace。设置参见下图：}

^{^{▲ 调试设置}}

（2）修改U1固件

增加 CTRL_PIN定义：

#define CTRL_PIN  GPIOA，12

在control.c中增加：

init（）对于ctrl_pin设置为输出，低电平；
在TurnOnSignal, TurnOffSignal 增加对于ctrl_pin的高和低控制；

（3）修改U6固件

在U6的固件中main函数中，增加了对于HALL的处理。

if(nOutFlag == 0) {if(++nCount & 0x200) ON(LED);else OFF(LED);
} else {if(++nCount & 0x40) ON(LED);else OFF(LED);
}
WaitTime(1);
//--------------------------------------------------------------------------
if(VAL(HALL_PIN) != 0x0) {OFF(ADC0_PIN);if(g_ucLastHall != 0) {PWMOff();nOutFlag = 0;}g_ucLastHall = 0;
} else {ON(ADC0_PIN);PWMOn();g_ucLastHall = 1;nOutFlag = 1;
}
//--------------------------------------------------------------------------
if(VAL(CTRL_PIN) != 0x0) {PWMOn();nOutFlag = 1;
}

3.功能测试

经过修改调试之后，无线信标的功能如下：

当信标在接收中控器命令点亮之后，它同时发送无线充电型号；此时无线充电信号与红外、红色光同时为导航信号；
当车模进入光盘上，触发HALL之后，信标停止发光。同时触发中控器点亮下一个信标。这个功能与传统的信标灯功能相同。
只要霍尔检测到车模磁铁，无线电能发送始终进行。当车模离开信标，无线发送停止。

下图显示了信标开始被命令点亮，同时发送无线电能信号。手持磁铁触发霍尔时，信标停止。只要霍尔被磁铁触发，无线电能发送始终进行。

^{▲ 基本功能测试}

※ 附录

1.配置LED板

接收线圈：

电感：51.37uF

在f0=150kHz下，对应的谐振电容为：21.92nF。

将原来匹配的2.2nF修改为22nF之后，接收效率明显增加了。

^{▲ 接收效率提高}

■ 相关文献链接:

无线节能信标调试说明-2021-3-3
第十六届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛规则
节能无线信标Ver0：功率测试
无线充电（电力传输）设备无线管理规定
节能信标灯设计第一版本：预备实验
AD8217（高分辨率、零漂移分流监控器）
华芯霍尔元件HX6383
HX6383

灯盘设计AD工程文件: D:\zhuoqing\DesignCenter\SmartCar\2021\LongQiu\WirelessBeacon\Version1\智能车无线充电灯盘2021V1(3).SchDoc ↩︎
控制器固件:STM32\Application\SmartCar\JudgementSystem\LBCF030C8T6\LBCF030C8T6\ ↩︎

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无线信标功能调试-2021-3-9-HALL检测与主控接口

▌01 无线信标控制板

1.功能介绍

2. 版本说明

（1）硬件版本

（2）软件版本

▌02 霍尔检测

1.灯盘设计¹

^{（1）霍尔器件}

a) HX6383霍尔传感器

b) OH9213 高灵敏度全极霍尔开关电路

（2）测试霍尔器件

a)基本逻辑功能

b)上拉电阻

c)感应距离

（3）将HALL信号连入U6

a)U1的AD0

b)HALL受发送线圈影响

c)修改方法

▌03 无线MCU与通信MCU连线

1.修改线路

（1）修改霍尔输出

（2）将U6:Key1与U1:AD0相连

2.控制器固件²

^{（1）调试方法}

（2）修改U1固件

（3）修改U6固件

3.功能测试

※ 附录

1.配置LED板

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1.灯盘设计1

（1）霍尔器件

a) HX6383霍尔传感器

b) OH9213 高灵敏度全极霍尔开关电路

（2）测试霍尔器件

a)基本逻辑功能

b)上拉电阻

c)感应距离

（3）将HALL信号连入U6

a)U1的AD0

b)HALL受发送线圈影响

c)修改方法

▌03 无线MCU与通信MCU连线

1.修改线路

（1）修改霍尔输出

（2）将U6:Key1与U1:AD0相连

2.控制器固件2

（1）调试方法

（2）修改U1固件

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3.功能测试

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