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电感式传感:线性位置传感(第 1 部分)

2017年04月08日 11:17 次阅读

大部分人认为电感式传感只是测量线圈与传导目标之间距离的方法,但该技术还有很多其它使用案例。例如,你是否知道可以使用一个螺旋 PCB 线圈和一块铜带来测量线性位置?

LDC1000 等电感至数字转换器 (LDC) 能感应接近传导目标(例如一片金属)的电感器的电感变化。LDC 可测量电感变化,提供有关目标位置的信息。

对于我的线性位置滑块,我并没有使用改变目标与线圈间距的常用方法。相反,我让目标至线圈的距离保持固定,并在线性滑动目标时改变了整个线圈的金属接触面。为此,我使用了一块从铜带上裁切下来的 100 毫米长的三角形目标。铜带可越过三角的最宽一端,确保在该位置上最大的金属接触面。

我选择了一个直径 29 毫米、每层 70 匝的 2 层 PCB 线圈作为传感器线圈。之所以选择该线圈,是因为它的直径超过了该形状目标的最宽部分。图 1 是我在该实验中使用的线圈和三角铜带目标。

 

电感式传感:线性位置传感(第 1 部分)

 

1PCB 线圈和三角形铜片目标

随后我将目标安放在距离 PCB 线圈 4 毫米的位置。将目标接近线圈安放,可增加线圈从目标最宽部分到最窄部分移动时的电感变化。对于高精度线性位置传感器来说,一定要尽量缩小目标距离,以获得最佳分辨率。

我将目标以 0.5 毫米的步长从位置 0(目标的最宽部分)移动到位置 100(最窄部分),并测量了每个位置的电感。图 2 是测得的数据曲线。

 

电感式传感:线性位置传感(第 1 部分)

 

2:线性滑块位置与所测量的电感

将目标从最宽位置滑动到最窄位置,可让传感器电感从 175.2μH 增加到 251.4μH。由于两端的电感变化小,因此我建议在移动范围最高和最低位置各舍弃 5%。所以,您使用的目标应该至少比所需的移动范围长 10%。沿剩余 90 毫米收集到的数据样本是单调的而且具有很好的线性度,可用来准确确定铜带目标的位置。

为了获得完美的线性度,可以将目标从三角形改成能产生线性输出的不同形状。然而,通常在软件中更容易将数据输出线性化。

如果您对此感兴趣,请务必查看本系列的第 2 部分,我将介绍如何使用不对称线圈(而非某一形状的目标)设计线性位置传感器

更多资源:

阅读我们电感式传感博客系列的更多文章,包括 Ahmad Geethan 如何在其获奖天线设计中使用 LDC1000。

查看我们的信息图“电感式传感指南”。

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