大多数电感式感测应用只能将印刷电路板(pcb)线圈或绕线电感器用作传感器,而电感数字转换器(ldc)却几乎可把任何电感器用作传感器 —— 即使是一根弹簧。弹簧作为传感器时非常有用,因为弹簧的电感可随长度的变化或其它物理变化而直接发生变化。图1展示了如何将一根弹簧连接到一个ldc。
图1:被ldc用作传感器的弹簧
为评估将弹簧用作传感器的举措,笔者在一定长度范围内拉伸弹簧时用ldc1612evm评估模块来测量弹簧的电感。为了做到这一点,笔者首先从evm中拆掉板载传感器并用一根弹簧取代了它。该弹簧由0.7mm厚的钢制成,有46个圈,直径为7.3mm。图2展示了笔者连接到evm的弹簧。
图2:弹簧设置
笔者的弹簧电感太小,不能独立地用作ldc1612的传感器,因此笔者添加了一个串联的2.2μh固定绕线表面贴装器件(smd)电感器。(关于如何用串联电感器来增加传感器阻抗的详情,见笔者的博客文章《如何将微型2mm pcb电感器用作传感器》。)还使用了一个1nf的传感器电容器,振荡频率为2.5mhz。图3展示了笔者所用的传感器组件。
图3:传感器组件
笔者把该弹簧从50mm拉长到100mm(5mm的增量),并在每个节距处测量ldc1612输出数据。根据这些数据,笔者用方程式1计算出了传感器电感:
(1)
其中
fref = 参考时钟(在ldc1612 evm上为40mhz)。
图4展示了这些数据以及减去2.2μh串联电感器电感之后的弹簧电感。
图4:ldc1612数据以及弹簧电感与弹簧长度
当把弹簧从50mm拉伸至100mm(5mm的节距)时,笔者收集的数据样本是无变化的,可用来精确地确定弹簧的长度。在这个弹簧压缩范围内,电感从1.92μh(ldc输出16,644,000)减小到1.01μh(ldc输出18,840,000)。因此,在该范围内将弹簧拉长1μm可使ldc1612数据输出平均产生44个代码的增量。
这些数据表明,您可用电感式感测技术来直接测量因压缩弹簧导致的电感变化,并且弹簧可替代pcb线圈和绕线电感器用作传感器。
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