原创 多维感应传感

2015-9-9 17:20 566 10 10 分类: 模拟

作者:Richard Zarr

 

这篇博客的题目听起来像是摘自科幻电影,但在现实中,将多个传感器模拟前端(AFE)集成到单个设备的情况已屡见不鲜。自从集成电路成为主流产品以来,供应商就一直在发布几乎包括每种构建块的二联体或四联体模数转换器(ADC)或数模转换器(DAC)。

 

但感应传感等的工业应用情况如何呢?(对于不熟悉感应传感的人士,欢迎您查阅笔者在《电子设计》杂志上发表的文章:《重新定义感应传感》)。事实证明,感应传感技术自20世纪50年代末就已问世,不过,将整个AFE集成到单个设备的奇思妙想却是由德州仪器(TI)首开先河提出来的。

 

如果一个通道已然不错,那么再加更多的通道并提高分辨率就更是锦上添花了。多轴位置传感或复印机纸路卡纸检测等许多应用需要一个以上的通道。一种主要的汽车应用是对刹车片情况的测定。对汽车而言,目前这仅限于高端豪华车;但对商用卡车而言,可能出现问题时向驾驶员和服务人员发出警报(通常由车载计算机进行监控)大有必要。如果刹车片被过度磨损,那么卡车的刹车系统可能在仓皇停车时失灵。

 

每个轴您至少需要四个通道。这是通过在刹车活塞中间放置一个与刹车盘隔开的传感线圈(见图1)来做到的。刹车片可设计成这样的形式:或能被交流电(AC)场穿透或具有供传感线圈“窥测”之用的战略性小切孔。随着刹车片的磨损,线圈离刹车盘越来越近,这样就可测定刹车片还剩下多少。

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图1:采用多通道感应传感技术测定刹车片磨损情况的例子

 

另一种应用存在于低成本三维(3D)打印机中。在许多机器人和重型应用里,用线性可变差动变压器(LVDT)来感测线性位置,但对低成本3D打印机来说,这可能太昂贵了。另一种感测线性位置的方法使用不对称的(或拉伸的)线圈 —— 线圈直接蚀刻到印刷电路板(PCB)和简单的矩形目标上。该方法根据线圈的长度形成AC磁场,使感应传感AFE能极准确地检测位置,且花费很少。(如欲了解有关该方法的更多详情,敬请参阅此应用手册。)

 

使用LDC1614多通道电感数字转换器(LDC),凭借该方法可提供四个自由度 —— 对台式3D打印机等低成本应用而言已足够了。

 

所以,当您需要为多个维度或仅仅是多个通道非常准确地感测距离和位置时,不妨看看TI的最新系列LDC。这类应用无穷无尽,只受您想象力的限制。

 

其它资源

  • 进一步了解感应传感。
  • 阅读其它关于用LDC进行设计的博客帖子。
  • 用WEBENCH®感应传感设计工具开始多通道LDC设计。
  • 看LDC如何在具有集成触觉反馈功能的触摸式金属按钮参考设计内工作。

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