性價(jià)比與高精度兼?zhèn)洌姼惺絺鞲姓卣垢鄳?yīng)用

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）高精度的位置傳感在很多應(yīng)用中都是關(guān)鍵技術(shù)，我們熟知的磁傳感芯片在其中就占比很大。除了磁傳感，很多應(yīng)用中也會(huì)選擇電感式傳感來進(jìn)行高精度的位置檢測，尤其在對(duì)功能安全要求較高的場合，還會(huì)選擇電感式傳感加上磁傳感一起使用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)冗余。

電感式傳感，一種將被測量轉(zhuǎn)換為線圈的自感或互感的變化來測量的傳感技術(shù)，因其無活動(dòng)觸點(diǎn)、可靠度高、壽命長等特點(diǎn)，在很多應(yīng)用中承擔(dān)起了高精傳感重任。

何為電感式傳感？

電感傳感的線圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)固定，其電感量的變化是由于位移輸入量導(dǎo)致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當(dāng)導(dǎo)電目標(biāo)接近感應(yīng)線圈時(shí)，會(huì)在導(dǎo)電目標(biāo)的表面形成渦流。渦流產(chǎn)生自己的磁場。這些渦流的磁場抵抗電感線圈的電流降低了系統(tǒng)的電感，增加了諧振傳感頻率。測量頻率變化就可以確定電感變化進(jìn)而確定被測物理量的變化。

根據(jù)這一原理，可以測量的物理量很多，位移、壓力、流量、振動(dòng)、加速度等等物理量都可以轉(zhuǎn)換成線圈的自感互感系數(shù)的變化，并進(jìn)一步通過電壓電流的變化來精準(zhǔn)測得。因此其應(yīng)用范圍也覆蓋很多領(lǐng)域。

電感式傳感是相對(duì)來說性能非常穩(wěn)定的傳感方案，它本身是沒有活動(dòng)觸點(diǎn)的，這一構(gòu)造使得它能在惡劣的工況中能夠保持相對(duì)穩(wěn)定的傳感輸出，使用壽命也比較長。在工作中，電感式傳感不需要與目標(biāo)物體進(jìn)行物理接觸，非接觸式的傳感在現(xiàn)在也是很受歡迎的一點(diǎn)?，F(xiàn)在很多金屬物體的檢測，都會(huì)用電感式傳感來做。

當(dāng)然，電感式傳感也有局限的地方，既然是利用了線圈的自感互感，那肯定容易受到附近電氣設(shè)備或電源線的電磁干擾的影響，需要在屏蔽或?yàn)V波上增強(qiáng)以確保準(zhǔn)確的測量。

此外，線圈外徑?jīng)Q定了檢測距離，在較遠(yuǎn)范圍里，雖然電感式傳感能夠檢測到，但此時(shí)有效測量分辨率會(huì)降低。在遠(yuǎn)程傳感上，電感式傳感并不很匹配。

目前很多金屬接近感測、位移檢測、增量編碼器、壓力檢測都會(huì)使用電感式傳感來做，是綜合性價(jià)比很高的選擇。

常見的電感式傳感應(yīng)用

在電動(dòng)工具和其他工業(yè)設(shè)備中，有經(jīng)常檢測金屬（例如管道探測儀）的需求。這種應(yīng)用現(xiàn)在很多都會(huì)用電感傳感來做，因?yàn)樗梢愿袦y金屬的接近度，如果是旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，電感傳感還可以檢測被測體的壓縮程度進(jìn)一步測量出旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的速度和位置。這種方案成本很低，一個(gè)PCB線圈就能實(shí)現(xiàn)對(duì)任何金屬材料的檢測，性價(jià)比很高。

一些傳感芯片廠商，通過增強(qiáng)芯片設(shè)計(jì)和引入片上數(shù)字信號(hào)處理，已經(jīng)將電感傳感芯片應(yīng)用在車內(nèi)方向盤轉(zhuǎn)角位置檢測、執(zhí)行器角度位置檢測、制動(dòng)踏板位移檢測上，拓展了電感傳感的應(yīng)用領(lǐng)域。

利用這種技術(shù)，不僅能進(jìn)行金屬接近檢測，還能進(jìn)行編碼器設(shè)計(jì)，應(yīng)用在伺服驅(qū)動(dòng)上。線圈可以設(shè)計(jì)到與電機(jī)的極對(duì)數(shù)同步，IC輸出與單個(gè)極對(duì)數(shù)分段內(nèi)的電角位置成正比，這種應(yīng)用下的電機(jī)編碼器會(huì)有更高的分辨率，這種設(shè)計(jì)用來提高電機(jī)精度是一種效率很高，成本很低的方案。

除了接近檢測、編碼器設(shè)計(jì)，現(xiàn)在的HMI領(lǐng)域也有很多電感傳感的身影。現(xiàn)在的HMI需要更智能的觸控體驗(yàn)，觸控功能的觸發(fā)需要對(duì)檢測壓力。電感傳感不僅可以進(jìn)行壓力檢測，還能通過檢測按壓程度，來實(shí)現(xiàn)多級(jí)按鈕功能。

小結(jié)

對(duì)于許多需要位置感應(yīng)的應(yīng)用，需要傳感技術(shù)能實(shí)現(xiàn)高精度并抗雜散磁場，性能好的同時(shí)使用也不要過于復(fù)雜，電感式傳感在不斷地優(yōu)化和發(fā)展中，在很多應(yīng)用里成為高精度位置感應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)。