Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Metal Work Pneumatic
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Sensory indukcyjne i dedykowane przetworniki

ghost666 03 Maj 2015 12:15 1275 0
  • Rewolucja w sensoryce właśnie się zaczyna. Firma Texas Instruments ogłosiła wprowadzenie do sprzedaży scalonych układów tylko LDC - konwerterów indukcyjność do wartości cyfrowej, pozwalających na szybki pomiar indukcyjności np. w aplikacjach do detekcji pozycji czy ruchu. Pomiary indukcyjności pozwalają na szereg różnych, nowoczesnych aplikacji, często ograniczonych jedynie przez wyobraźnię projektanta.

    Co można zbudować z układem LDC

    Układy LDC pozwalają na konstrukcję niedrogich systemów do detekcji metali i innych przewodzących obiektów, nawet w obecności kurzu czy pyłu. Zastosowanie tych systemów do detekcji pozycji pozwala osiągnąć rozdzielczość submikronową. Podstawowe aplikacje tych układów obejmują układy detekcji pozycji kątowej, liniowej i osiowej. Jeśli wykorzysta się dodatkowe elementy mechaniczne, takie jak sprężyny to można mierzyć takie wartości jak siłę, wydłużenie czy skręt elementów.

    Układy pomiarowe zbudowane z wykorzystaniem scalonych przetworników LDC oferują o wiele lepsze parametry niż skomplikowane systemy dyskretne. Poniższa infografika podsumowuje potencjalne aplikacje tych układów.

    Sensory indukcyjne i dedykowane przetworniki


    Dlaczego przetworniki LDC umożliwiają tworzenie czujników indukcyjnych

    Więc jak działają przetworniki LDC? Układ rezonansowy LC generuje zmienne pole magnetyczne wokół cewki, gdy przewodzący przedmiot zbliży się do tego elementu wygenerowane zostaną w nim prądy wirowe. Spowoduje to zwiększenie strat w układzie rezonansowym i w konsekwencji także zmieni całkowitą induktancję systemu.

    Wykorzystując układ LC jako sensor, przetwornik LDC mierzy częstotliwość oscylacji układu oraz straty jakie na nim występują. Pomiaru poziomu strat dokonuje się z wykorzystaniem równoległego do cewki opornika - równoległej impedancji rezonansowej. Z kolei na podstawie częstotliwości oscylacji układu rezonansowego LC wylicza się wartość indukcyjności cewki.

    Układ scalony LDC1000, jest pierwszym z rodziny przetworników LDC. Zapewnia on 16 bitową rozdzielczość pomiaru równoległej impedancji rezonansowej oraz 24 bitowy pomiar częstotliwości. Możliwy jest pomiar wartości rezystancji w zakresie od 798 ? do 3,93 M? i częstotliwości w zakresie od 5 kHz do 5 MHz.

    Z wykorzystaniem tego układu projektowanie systemów wielokanałowych było dosyć skomplikowane z uwagi na konieczność wykorzystania wielu przetworników. Dlatego też wprowadzono do sprzedaży wielokanałowe układy LDC. Wszystkie zasilane są napięciem 3,3 V i wyposażone w interfejs I?C. Nazywają się LDC1312, LDC1314, LDC1612 oraz LDC1614. Na rysunku poniżej można zobaczyć jak ich rozdzielczość i liczba kanałów ma się względem dotychczasowo dostępnych układów.





    Sensory indukcyjne i dedykowane przetworniki

    Układy LDC1312 orz LDC1314 są 12 bitowymi przetwornikami indukcyjności na wartość cyfrową, które mogą być wykorzystane w aplikacjach takich jak pokrętła czy przyciski, ale także np. mierniki przepływu. Z kolei LDC1612 i LDC1614 charakteryzują się rozdzielczością 28 bitów, przez co dedykowane są do aplikacji o wysokiej precyzji, takiej jak enkodery liniowe czy tensometry.

    Poniżej wymieniono kilka powodów, dla których warto rozważyć wykorzystanie nowych układów z tej rodziny w swojej aplikacji.

    Praca wielokanałowa

    Korzystając z układów dwukanałowych (LDC1312 oraz LDC1612) lub czterokanałowych (LDC1314 oraz LDC1614) pozwala na uproszczenie projektu całego systemu, a także poprawę ekonomiki tych urządzeń. Dzięki wykorzystaniu układów wielokanałowych omijamy także problem konieczności dopasowywania do siebie poszczególnych kanałów pomiarowych. Przy wykorzystaniu układu wielokanałowego możliwa jest także poprawa dokładności układów, poprzez wykorzystanie jednej cewki do pomiaru, a drugiej jako sygnału odniesienia, pozwalającego na redukcję wpływu temperatury i innych czynników środowiskowych na pomiar.

    Czułość

    Maksymalna odległość pomiaru jest zależna od średnicy cewki. Podobnie jak w przypadku układu LDC1000 układy LDC1312 oraz LDC1314 pracują najlepiej przy odległości przedmiotu od cewki wynoszącej około 50% średnicy cewki. Jednakże w przypadku układów wysokiej precyzji - LDC1612 i LDC1614 - odległość ta może być większa i wynosić do dwóch średnic cewki od sensora.

    Zużycie mocy

    Wyraźnie poprawiono wydajność energetyczną nowych układów z rodziny LDC. Dedykowano te przetworniki do zastosowań w systemach bateryjnych, zmniejszono napięcie zasilania z 5 V do 3,3 V oraz zredukowano pobór mocy o 20% z 8,5 mW do 6,6 mW. W trybie standby, gdy układ jest uśpiony pobór mocy zmniejszono aż do 0,11 mW, a w trybie shutdown (całkowitego wyłączenia zewnętrznym sygnałem) do 0.2 ?A.

    Rozpoczęcie korzystania i projektowania z układów

    Każdy z nowych, czterokanałowych układów ma swój moduł ewaluacyjny, taki jak pokazano na poniższym zdjęciu. Wraz z dostarczonym do niego oprogramowaniem pozwala on w ciągu kilku minut zrozumieć zasadę działania tych przetworników oraz to jak z nich efektywnie korzystać.

    Sensory indukcyjne i dedykowane przetworniki

    Planowane są dalsze artykuły w których skupimy się na możliwościach zwiększenia zakresu pomiarowego z wykorzystaniem układów LDC1612 i LDC1614.

    Źródła:

    http://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive...ustry-s-first-inductance-to-digital-converter
    http://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive...uctive-sensing-meet-the-new-multichannel-ldcs


    Fajne! Ranking DIY
  • Metal Work Pneumatic