概述
LDC1000 是世界首款电感到数字转换器。
提供低功耗,小封装,低成本的解决方案。
它的 SPI 接口可以很方便连接 MCU。
LDC1000 只需要外接一个 PCB 线圈或者自制线圈就可以实现非接触式电感检测。
LDC1000 的电感检测并不是指像 Q 表那样测试线圈的电感量, 而是可以测试外部金属物体和 LDC1000 相连的测试线圈的空间位置关系。
特性
磁一一自由操作
可调式感测范围(通过线圈的设计)
降低系统成本
远程传感器的位置(从恶劣环境的解耦LDC)
高耐久性(通过接触较少的操作)
环境干扰不敏感 (如灰尘,灰尘,水,油)
电源电压,模拟:4.75V 至5.25V
电源电压,IO:1.8V至5.25V
电源电流(WIO LC Tank): 1.7毫安
RP分辨率: 16位
分辨率: 24位
频率范围: 5Khz~~5Mhz
优势
1、 更高的分辨率:可通过 16 位共振阻抗及 24 位电感值,在位置传感应用中实现亚微米级分辨率;
2、更高的可靠性:提供非接触传感技术避免受油污尘土等非导电污染物的影响,可延长设备使用寿命;
3、更高的灵活性:允许传感器远离电子产品安放,处于 PCB 无法安放的位置;
4、更低的系统成本:采用低成本传感器及传导目标,无需磁体;
5、无限可能性:支持压缩的金属薄片或导电油墨目标,可为创造性创新系统设计带来无限可能;
6、更低的系统功耗:标准工作时功耗不足 8.5mW,待机模式下功耗不足 1.25mW。
LDC1000插针图
LDC1000工作原理与应用分析
LDC1000工作原理
LDC1000电感的检测原理是利用电磁感应原理。
在线圈中加一个交变电流,线圈周围会产生交变磁场,这时如果有金属物体(如图)进入这个磁场则会在金属物体表面产生涡流。
涡流电流与线圈电流的方向相反。
涡流产生的感应电磁场与线圈的电磁场方向相反。
涡流与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。
涡流产生的反方向磁场跟线圈耦合在一起,就像是有另一个次级线圈存在一样。
这样LDC1000的线圈作为次级线圈就形成了一个变压器。
如图3-2所示由于变压器的互感作用,在初级线圈这一侧就可以检测到次级线圈的参数。
设Ls为初级线圈的电感值,Rs为初级线圈的寄生电阻。
L(d)为互感,R(d)是互感电阻的寄生电阻,其中d为距离的函数。
交流电若只加在电感上(初级线圈),则在产生交变磁场的同时也会消耗大量的能量。
这时将一个电容并联在电感上,由于LC的并联谐振作用能量损耗大大减小,只会损耗在Rs和R(d)上。
由此可知检测到R(d)的损耗就可以间接的检测到d。
由上可知LCD1000并不是直接检测串联电阻,而是检测等效并联电阻。
LDC1000的应用领域
检测所有磁性物体的速度、位置、齿轮的位置、转速、角度等等。
目标应用包括工业、汽车、消费类、医疗、计算与移动设备、通信领域。
具体应用范围从简单的按钮、旋钮及开关到高分辨率心率监视器、涡轮流量计以及高速电机/齿轮控制器,无所不包。
基于单片机控制的智能型金属探测定位器,采用TI公司新研发的LDC1000作为传感器,提高检测精度;
处理部件则采用MSP430单片机作为检测和控制核心,并利用其内部的定时器和模数转换器实现探测波形幅值的采样量化,通过数字信号处理提高系统的灵敏度和抗干扰能力;
硬件则由小车和LDC1000套件组成,可自主探测指定区域内的金属体并发出声光提示,较传统金属探测仪更加智能化,应用前景更加广泛。
利用 LDC1000 的特性配以外部设计的金属物体即可很方便实现:
水平或垂直距离检测;
角度检测;
位移监测;
运动检测;
振动检测;
金属成分检测(合金检测)。
可以广泛 应用在汽车、消费电子、计算机、工业、通信和医疗领域。
// initialize SPI P4DIR |= BIT0; // CS引脚功能和方向选择,为IO口
P4SEL &= ~BIT0; //SPI SETUP
P4SEL |=BIT1 + BIT2 + BIT3;
//SOMI,SIMO,CLK引脚功能
UCB1CTL1 |=UCSWRST;
UCB1CTL0 |= UCMST+UCMSB+UCSYNC+UCCKPL;
//SPI工作模式配置,3线SPI,8位数据,主机,MSB优先 UCB1CTL1 |= UCSSEL_1;
//选择SPI模块的时钟 UUCB1BR0 = 0x06;
UCB1BR1 = 0;
//对时钟进行分频 UCB1CTL1 &= ~UCSWRST;