如何感測彈簧壓縮

　　大多數電感式感測應用只能將印刷電路板(PCB)線(xiàn)圈或繞線(xiàn)電感器用作傳感器，而電感數字轉換器(LDC)卻幾乎可把任何電感器用作傳感器 —— 即使是一根彈簧。

　　彈簧作為傳感器時(shí)非常有用，因為彈簧的電感可隨長(cháng)度的變化或其它物理變化而直接發(fā)生變化。圖1展示了如何將一根彈簧連接到一個(gè)LDC。

　　圖1：被LDC用作傳感器的彈簧

　　為評估將彈簧用作傳感器的舉措，筆者在一定長(cháng)度范圍內拉伸彈簧時(shí)用LDC1612EVM評估模塊來(lái)測量彈簧的電感。為了做到這一點(diǎn)，筆者首先從EVM中拆掉板載傳感器并用一根彈簧取代了它。該彈簧由0.7mm厚的鋼制成，有46個(gè)圈，直徑為7.3mm。圖2展示了筆者連接到EVM的彈簧。

　　圖2：彈簧設置

　　筆者的彈簧電感太小，不能獨立地用作LDC1612的傳感器，因此筆者添加了一個(gè)串聯(lián)的2.2μH固定繞線(xiàn)表面貼裝器件(SMD)電感器。還使用了一個(gè)1nF的傳感器電容器，振蕩頻率為2.5MHz。圖3展示了筆者所用的傳感器組件。

　　圖3：傳感器組件

　　筆者把該彈簧從50mm拉長(cháng)到100mm(5mm的增量)，并在每個(gè)節距處測量LDC1612輸出數據。根據這些數據，筆者用方程式1計算出了傳感器電感：

　　fref= 參考時(shí)鐘(在LDC1612 EVM上為40MHz)。

　　圖4展示了這些數據以及減去2.2μH串聯(lián)電感器電感之后的彈簧電感。

　　圖4：LDC1612數據以及彈簧電感與彈簧長(cháng)度

　　當把彈簧從50mm拉伸至100mm(5mm的節距)時(shí)，筆者收集的數據樣本是無(wú)變化的，可用來(lái)精確地確定彈簧的長(cháng)度。在這個(gè)彈簧壓縮范圍內，電感從1.92μH(LDC輸出16,644,000)減小到1.01μH(LDC輸出18,840,000)。因此，在該范圍內將彈簧拉長(cháng)1μm可使LDC1612數據輸出平均產(chǎn)生44個(gè)代碼的增量。

　　這些數據表明，您可用電感式感測技術(shù)來(lái)直接測量因壓縮彈簧導致的電感變化，并且彈簧可替代PCB線(xiàn)圈和繞線(xiàn)電感器用作傳感器。