TI 的 LDC 真的會革傳感器的命嗎？

發(fā)布時(shí)間：2013-9-18 15:58 發(fā)布者：老郭

最近，美國德州儀器公司（TI）推出了一種全新的電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (LDC)，據(jù)稱可以徹底改變位置及動作傳感的應(yīng)用。TI公司傳感器信號路徑產(chǎn)品線經(jīng)理Jon Baldwin先生專程來京為我們介紹了該產(chǎn)品的情況。

首先我們來看一下電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器（Inductive Digital Converter - LDC）的工作原理。如下圖，LDC實(shí)際上是一個(gè)特殊的ADC，外接一個(gè)傳感線圈。它采集的信號有兩個(gè)：傳導(dǎo)目標(biāo)（金屬物體）接近時(shí)導(dǎo)致的線圈渦流損耗（Rp），以及線圈的電感值（L）。根據(jù)線圈的不同，這個(gè)傳感回路的震蕩頻率范圍為5kHz~5MHz，渦流損耗Rp的分辨率是16位，電感測量L的分辨率為24位。

如下圖所示，通過測量Rp的變化，LDC可以測量導(dǎo)體目標(biāo)與線圈間的距離。如果使用兩個(gè)線圈則可以測量目標(biāo)物體與線圈平面之間的角度。據(jù)介紹，LDC的測距分辨率可達(dá)到亞微米級別。使用14mm直徑的線圈來測量不銹鋼目標(biāo)，在0.8毫米的距離下，測量的標(biāo)準(zhǔn)誤差大約是0.25微米。

LDC也可以用來測量目標(biāo)物體橫向運(yùn)動的狀況。如下圖所示，當(dāng)一個(gè)楔形金屬目標(biāo)掠過傳感線圈時(shí)，渦流損耗的變化便被記錄下來。如果采用兩個(gè)傳感線圈，那么目標(biāo)物體與探測線圈之間距離的抖動誤差就可以通過差分的形式加以消除。

當(dāng)然，LDC也可以測量目標(biāo)物體的旋轉(zhuǎn)情況，如下圖所示。使用一個(gè)線圈可以測量360度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)；使用3個(gè)線圈則可以測量720度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。

通過改變目標(biāo)物體的形狀，LDC還可以用來進(jìn)行其他參數(shù)的測量，例如事件計(jì)數(shù)，如下圖所示。當(dāng)齒輪狀目標(biāo)物體垂直于線圈平面時(shí)，LDC可記錄到方波。當(dāng)目標(biāo)物體平行于探測線圈時(shí)，測量到的信號則是個(gè)正弦波。

以上應(yīng)用都是通過測量探測線圈渦流損耗這個(gè)參數(shù)的變化來實(shí)現(xiàn)的。我們曾經(jīng)提到，LDC不僅可以測量渦流損耗，還可以測量線圈的電感值。我們知道，彈簧是典型的線圈，而彈簧幾乎無處不在，所以LDC的應(yīng)用空間可以任由我們想象。彈簧的伸縮和扭曲都會改變電感值，據(jù)此我們就可以測量我們所需要的位置和動作信息。

另外，LDC還可以用來測量金屬或其他導(dǎo)體目標(biāo)的構(gòu)成。據(jù)介紹，它可以區(qū)分水、人體、血液、銅、鐵等各種物質(zhì)。這個(gè)特性所能引出的應(yīng)用也同樣激發(fā)人們的想象。

到此，我們對LDC的原理有了一個(gè)大致的了解。它本質(zhì)上就是LC諧振電路，一個(gè)我們再熟悉不過的概念。但是，TI公司似乎賦予了LC電路新的使命：傳感。那么，LDC與現(xiàn)有的傳感器相比有何優(yōu)勢，它真的會引起一場革命嗎？

據(jù)Baldwin先生介紹，LDC可應(yīng)對高溫、粉塵等惡劣環(huán)境，器件成本和研發(fā)成本都很低。與目前主流的霍爾傳感器相比，LDC不需要磁體和復(fù)雜的校準(zhǔn)，不使用稀土，所以更環(huán)保。他說，LDC可以取代現(xiàn)有的大多數(shù)傳感器。至于LDC能否引起傳感技術(shù)的革命我們不敢妄下論斷。隨著將來更多人嘗試基于LDC的各種應(yīng)用，它的優(yōu)缺點(diǎn)將會越來越明了。

TI公司現(xiàn)在提供LDC1000EVM評估板，它是一個(gè)完整的原型設(shè)計(jì)和評估平臺。該評估板包含14mm、雙層PCB的線圈傳感器（可移除），支持MSP430 MCU。欲了解更多關(guān)于LDC的官方信息請參閱ti.com/ldc1000-pr 。

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