LDC电感传感器可监测多个传感器系统和替代高分辨率传感器

中国IC网 20220428

电感传感器利用线圈自感或互感系数的变化来实现非电气测量。在许多应用中，电感传感器用于测量位移、压力、振动、应变、流量等参数，特别是在机电控制系统中。这不仅得益于其结构简单、灵敏度高、抗干扰性强、测量精度高等优点。传感器检测金属目标与传感器线圈传感器的接近度，以及传感器与电极之间的电容变化。

传感器有两个非常重要的方向，一个是非接触检测，另一个是非磁感应。位置感应应用程序中的亚微米精度可用于模拟不受DC磁场影响的前端和电感数字（LDC）转换器。电感传感器B-48-5的非接触特性使其在恶劣环境中工作并保持可靠性。

如何测量电感传感系统？

LDC设备采用谐振传感原理。连接到LDC的传感器本质上是一个并联的固定电容器，通常印在PCB上。固定电容器和线圈形成LDC运行所需的外部LC电路。

(LDC运行，TI)

当导电目标接近感应线圈时，在导电目标表面形成涡流。涡流产生自己的磁场，与传感器电感器产生的原始磁场相反。与原始磁场相反，原始磁场会被削弱；与电感器的自由空间电感器相比，电感也会降低。这些涡磁场抵抗电感线圈的电流，降低系统电感，增加谐振传感频率。

LDC装置可将谐振传感频率转换为数字值。目标位置的任何变化都会导致电感值和谐振频率的变化。这样，测量频率的变化就可以用来确定电感变化和目标位置。各种LDC设备使用这两个原理中的一两个来确定目标位置的变化。

这里需要补充的是，根据固定公式给出的频率谐振需要来源的参考频率。对于给定的取样频率，参考频率高的设备可以提供较高的测量分辨率。如果LDC需要外部振荡器，最好选择频率稳定、占空比小于100psrms50%的方波。

没有MCU的支持，一些LDC设备可以独立运行，这需要LDC设备的内部集成算法来自动处理传感器测量。这种内部算法集成还有另一个优点，即大大降低电源电流，这也是一个非常有吸引力的地方。

与电感传感应用有关的问题。

首先，我们关注采样率（最大）。LDC设备的最大采样率一般在4ksps和180ksps之间。4ksps的采样率足够高。电子信号比物理运动快得多。在设备的每个采样间隔中，检测设备之间的距离不远。当采样率满足时，另一个限制是有效分辨率。应考虑采样率和有效分辨率的选择。

并联谐振阻抗是影响测量结果的一个重要因素。该装置将缩放并联谐振阻抗测量，以匹配传感器的并联谐振阻抗范围，以优化测量结果。并联谐振阻抗是一个容易改变目标温度的参数。如果目标温度很大，偏差将不可避免地扩大。因此，并联谐振阻抗测量更适合一些温度范围有限的应用。

正如我们上面所说，大多数应用程序不需要高采样率。采样率越高，系统响应越快，平均功率越高，这是显而易见的。因此，考虑到实际应用程序，LDC可以通过调整空间比显著节省电流进入非活动模式。功耗有限的应用程序将更加关注这一问题。内部算法独立运行的LDC设备不需要根据所选扫描率定期采样MCU活动通道，然后自动返回超低功耗模式，这也是降低功耗的好方法。

多通道LDC感应功耗。

多通道LDC意味着单个LDC设备可以设计多传感器系统。一般来说，多通道LDC设备的峰值采样率较高，影响功耗。在连续采样模式下，这些多通道LDC设备的功耗通常低于霍尔效应传感器。根据采样时间、转换时间、开关延迟、数据回读等分辨率要求，测量的总转换时间也会影响功耗。