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如何感测弹簧压缩
信号链杂谈 | 2015-10-09 14:00:21    阅读:1147   发布文章


作者:Ben Kasemsadeh

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。

 

 

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。

 

  

 

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。

 

 

  

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。

 


  

4LDC1612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。

 

其它资源

 

  • 进一步了解电感式感测。
  • 下载LDC1612产品说明书。
  • 阅读更多电感式感测的博客,包括《如何将微型2mm PCB电感器用作传感器》。
  • 查看WEBENCH®电感式感测设计工具。
  • 在TI E2E™社区的电感式感测论坛搜索答案并获得帮助完成您的设计。

原文链接:


http://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2015/07/13/inductive-sensing-how-to-sense-spring-compression

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