采用16-bit MCU實(shí)現超低功耗運動(dòng)檢測
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諧振 LC 傳感器技術(shù)用于運動(dòng)檢測已有數年，包括流量計量以及其它低速轉動(dòng)檢測系統等。幾乎在所有情況下，推動(dòng)上述傳感器設計發(fā)展的共同主線(xiàn)都是低功耗解決方案的需求，它通常為電池供電設備的低功耗解決方案。通過(guò)模擬測量組件與獨立于主 CPU 工作的狀態(tài)機處理接口相結合，本文以德州儀器 (TI) 的 MSP430FW42x 系列16位MCU為例，給出超低功耗運動(dòng)檢測系統解決方案的清晰說(shuō)明。 圖 1 顯示了簡(jiǎn)易旋轉運動(dòng)檢測系統的實(shí)施。除了微控制器與顯示器之外，還顯示了二通道諧振 LC 傳感器的配置。單一傳感器僅可用于轉動(dòng)檢測，添加了第二個(gè)傳感器后，就還可提供方向信息。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/171995.htm
圖 1 MSP430FW42x 轉動(dòng)系統原理圖
傳感器原理
使用諧振 LC 傳感器的基本原理與 LC 電路振蕩時(shí)電感器輻射的磁場(chǎng)干擾有關(guān)。上述振蕩由 LC 傳感器脈沖引起，然后將一側釋放為高阻抗。激勵后的振蕩頻率是傳感器的基本頻率，計算如下：
一旦電路進(jìn)入振蕩，則 LC fOSC 輸出隨存儲能量的消耗迅速衰減為零。振蕩時(shí)，通過(guò)傳感器的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)通常不受外部因素影響。但當有金屬表面靠近振蕩的電感器時(shí)，信號衰減速率就會(huì )快很多。圖 2 顯示了更詳細的傳感器配置視圖，并顯示了減振輪 (damping wheel) 以及相應的輸出信號。
圖 2 傳感器配置與振蕩
如圖 2 所示，傳感器 1 受到轉動(dòng)輪金屬涂層部分的影響。與未受影響的傳感器 2 的信號輸出相比，振蕩衰減率增加。由磁場(chǎng)切割在金屬表面形成的感應渦流增加了 LC 傳感器的負載，從而加快了激勵振蕩的存儲能量的消耗。增加的衰減率也可稱(chēng)為金屬表面產(chǎn)生的傳感器衰減。如能夠順利地檢測到與對應未衰減條件相應的衰減信號，則可檢測精心設計轉動(dòng)輪的系統就提供一種感應給定系統運動(dòng)的方法。
檢測電路
每個(gè)傳感器的激勵都由傳感器一側的簡(jiǎn)單脈沖提供。振蕩檢測以及更重要的變化衰減率檢測用簡(jiǎn)單的比較器與電壓參考實(shí)施。我們用有關(guān)振蕩信號驅動(dòng)比較器的一個(gè)輸入，用參考信號驅動(dòng)其它輸入，這樣，如比較器輸出大于參考電壓，就會(huì )與傳感器輸出發(fā)生振蕩；如振蕩低于比較器參考電壓，則比較器輸出會(huì )變?yōu)榱?。閉鎖比較器輸出，就完成了模擬傳感器系統到數字域的轉變，可進(jìn)行 uC 處理。如果我們仔細校準比較器參考與信號具體點(diǎn)上的衰減和未衰減振蕩間的下降，那么比較器輸出就會(huì )反映傳感器的狀態(tài)。如果我們以通用數模轉換器 (DAC) 替代參考的話(huà)，那么就可以方便地校準參考電壓，并能根據系統稍有不同的傳感器的要求積極修改參考電壓，或對測量系統施加磁滯。
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