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用于连接电感式传感器的IC,第1部分
2021年03月02日    阅读量:783     新闻来源:中国机械网 okmao.com    |  投稿

使用电感式接近传感器的设计人员可以选择高性能信号调理接口IC,每个IC都提供不同的功能,特性和功能集。

在两个以前的功能(请参阅参考资料)中,我们研究了感应式接近传感器及其基本操作(请参见参考资料),但没有研究此广泛使用的传感器的电子接口电路。此后续功能介绍了专门为此传感器设计的三种不同的IC中国机械网okmao.com。除了需要的关键参数外,这不是对规格的要求,因为您可以自己阅读链接的数据表。而是将重点放在其功能,I / O和其他有趣的功能上。

在具有当今电路和IC的电感式传感器中,通常将三个线圈以铜迹的形式印刷在印刷电路板(PC板)上,然后可以对其进行封装以进行保护。它们被布置成使得发射器线圈在两个接收器线圈中感应出次级电压,这取决于金属靶在线圈上方的位置。代表目标在线圈上的位置的信号是通过解调和处理来自接收线圈的次级电压获得的。目标可以是任何种类的金属,例如铝,钢,甚至是带有印刷铜层的PC板。

由于其精度和精度,固有的坚固性,方便的外形尺寸,易于安装以及易于检测目标的灵活性,感应式传感器已广泛用于工业应用,尤其是汽车中,用于诸如与电机旋转相关的测量等功能和位置,高温空气/水阀位置,电子助力转向位置和扭矩,变速箱位置,节气门和制动位置以及主动悬架。

我们将介绍德州仪器(TI),瑞萨电子(Renesas Electronics)和Microchip Technology的三款代表性IC,它们均符合AEC-Q100汽车标准。这不是一个详尽的清单,因为还有其他可以使用IC的供应商,甚至被引用的供应商在其产品组合中还具有其他具有不同功能集和规格的电感传感器接口IC。

德州仪器LDC1101 1.8V高分辨率,高速电感数字转换器

这种3mm x 3mm 10引脚IC是一个1.8V至3.3V的高分辨率电感数字转换器,由微控制器使用4引脚SPI接口进行配置(图1)。LDC1101包含一个阈值比较功能,该功能可以在设备运行时动态更新。对于超出基本存在检测的测量,通过适当的安排,甚至可以达到亚微米的距离分辨率。

用于连接电感式传感器的IC,第1部分 中国机械网,okmao.com

图1:德州仪器(TI)LDC1101电感式接近传感器接口IC可以提供近距离的亚微米分辨率或更远的分辨率。图片:德州仪器(Texas Instruments)

该设备可用于进行两个相关的电感传感器测量:

  • R P-测量,它通过测量由于与导电目标的磁耦合而引起的传感器能量损失来测量传感器在其共振频率下的等效并联阻抗。

  • 电感(L)测量是一种传感器的谐振频率的测量,它是传感器电感的函数,它也受到与导电目标的磁耦合的影响。

LDC1101具有双电感测量核心,可实现更大的150千次采样/秒(ksps)16位R P和L测量,以及高分辨率L测量,该高分辨率L测量可在高于180 ksps的速率下采样,分辨率最高为24位。显而易见的问题是:您应该测量哪个,或者应该同时测量两个?答案取决于许多因素,包括但不限于以下因素:

  • R P测量不依赖准确的参考时钟,并且该设备无需外部参考时钟即可执行R P测量。这在没有参考时钟或必须最小化LDC和微控制器之间的导线数量的情况下是一个优势。

  • 与对R P测量的影响相比,用于L测量的目标金属温度漂移的影响较小。为了考虑传感器导电金属的电阻率变化,对于大多数采用R P测量的应用,通常需要温度补偿。

  • L或R P可以很好地测量大多数金属类型。但是,在某些磁性材料中,某些频率下的L响应明显小于RP响应。对于那些材料,R P可能是一个更合适的选择。

这份59页的LDC1101数据手册详细介绍了预期的规格,配置和设置信息。它还包括电路分析,建模和方程式,用于设置各种因素,例如时间常数,不同的感应情况,不同目标的尺寸和材料以及如何适应这些因素,并且还链接到许多其他相关的应用笔记和博客。


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