|
作者：Ben Kasemsadeh 在上篇博客文章《電感式傳感：線(xiàn)性位置傳感（第 1 部分）》中，我介紹了如何使用三角目標和螺旋線(xiàn)圈實(shí)施線(xiàn)性位置傳感器。盡管使用這種方法可實(shí)現良好的分辨率，但需要測量一個(gè)比移動(dòng)距離長(cháng)的目標。在適合這種方法的目標尺寸被禁止的情況下，您可使用不規則線(xiàn)圈和較小目標代替。 對于目標必須是小尺寸的情況，我設計了一個(gè)右側線(xiàn)圈環(huán)路間距大于左側線(xiàn)圈環(huán)路間距的矩形線(xiàn)圈（如圖 1 所示）。該線(xiàn)圈能產(chǎn)生不均勻磁場(chǎng)，其可通過(guò)獲獎的 LDC1000 等電感至數字轉換器 (LDC)，用于實(shí)現線(xiàn)性位置傳感。 
圖 1：可產(chǎn)生不均勻磁場(chǎng)的 PCB 線(xiàn)圈 —來(lái)自 PCB 布局工具的圖片可清楚顯示 線(xiàn)圈是 2 層 PCB，跡線(xiàn)寬度和間距為 5 密爾（0.127 毫米）。它每層有 23 匝，尺寸為 100x12.5 毫米。在左側，每個(gè)環(huán)路的間距是 5 密爾（0.127 毫米）。在右側，我添加了一個(gè)環(huán)路，步進(jìn)為 4 毫米。 結果怎樣？傳感器線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)在中心環(huán)路附近最強，并沿線(xiàn)圈右側方向衰減。 我的目標是 24 毫米寬的鋁片。盡管與較窄的目標相比，較寬的目標占用更多空間并會(huì )限制總體可用移動(dòng)范圍，但它們可產(chǎn)生較大的電感變化，并提供出色的分辨率。 對于評估，我將目標放在從線(xiàn)圈到 PCB 線(xiàn)圈 4 毫米遠的位置。使目標靠近線(xiàn)圈，能從線(xiàn)圈中心到右側邊緣產(chǎn)生較大的電感變化。與三角形目標實(shí)驗類(lèi)似，我將目標從位置 0（線(xiàn)圈左側）以 0.5 毫米的步進(jìn)移動(dòng)到位置 100（線(xiàn)圈右側）。圖 2 是測量數據。
圖 2：線(xiàn)性滑塊位置與所測量的電感 該數據顯示，不應將前 5 毫米用于絕對位置傳感應用，因為它們代表線(xiàn)圈中心左側的區域，在該區域磁場(chǎng)線(xiàn)密度低于中心部位。在移動(dòng)范圍的最后 10 毫米處，磁場(chǎng)強度非常低，因此傳感精度降低。 我沿移動(dòng)范圍剩余 85 毫米收集的數據樣本是單調的，可用來(lái)準確確定金屬目標的位置。在該移動(dòng)范圍內，電感從 73.1μH 增加到 84.9μH。 有兩種線(xiàn)性化輸出的方法。一種方法是以非線(xiàn)性方式將線(xiàn)圈環(huán)路與線(xiàn)圈中心右側分開(kāi)，這樣它們可在所需目標距離位置，采用所選目標產(chǎn)生線(xiàn)性輸出。然而，在軟件中對數據輸出進(jìn)行線(xiàn)性化通常是比較便捷的方法。 電感式傳感是一項實(shí)現精確非接觸式線(xiàn)性位置傳感的強大技術(shù)。在這兩篇博客中，我分別介紹了使用成形目標和不對稱(chēng)線(xiàn)圈設計此類(lèi)系統的方法。 |
