ZHCADY6 April 2024 DRV8220 , FDC1004-Q1 , LDC3114-Q1 , TMAG5131-Q1 , TMAG5173-Q1 , TMAG6180-Q1
電感式傳感器的運行基于感應(yīng)線圈形式的可變電感器和固定集總元件 (PCB) 電容器之間的諧振原理,如下圖所示。固定電容器和電感線圈構(gòu)成 LDC 運行所需的外部 LC 振蕩電路。振蕩電路的諧振頻率取決于感應(yīng)線圈電感和固定電容:
圖 4-23 電感式傳感器工作原理感應(yīng)線圈的電感會因附近的導(dǎo)電物體而改變,而這會導(dǎo)致 LC 震蕩電路諧振頻率發(fā)生變化,電感式感應(yīng)器件 (LDC) 隨后會檢測到這一變化。更多有關(guān)電感式傳感器的信息,請參閱電感式感應(yīng)概述視頻或常見的電感式和電容式感應(yīng)應(yīng)用 應(yīng)用手冊。
圖 4-24 電感式傳感器因目標(biāo)移動而發(fā)生的諧振頻率變化長期以來,按鈕應(yīng)用一直采用機械開關(guān)來實現(xiàn);機械開關(guān)通過使電觸頭碰到一起,(有望)建立低阻抗連接。盡管機械開關(guān)歷史悠久,但容易出現(xiàn)由環(huán)境導(dǎo)致的故障以及磨損。惡劣的環(huán)境會導(dǎo)致開關(guān)遭到入侵和污染(通過污垢、油、水等形式),因此可能需要特殊外殼、墊圈和其他接頭來避免開關(guān)過早失效。雖然可以實現(xiàn)抗污染且穩(wěn)定可靠的密封型機械開關(guān),但是成本會更高。
基于電感式感應(yīng) (LDC) 的按鈕開關(guān)基本沒有這些缺點。這類開關(guān)穩(wěn)定可靠,不會因為重復(fù)性運動磨損而不可避免地出現(xiàn)與活動零件及觸點磨損相關(guān)的故障。這類開關(guān)可以輕松應(yīng)對污染的影響,即使在潮濕環(huán)境中也能保持可靠性。這類開關(guān)可以適應(yīng)寬大的外形尺寸(以支持用戶佩戴手套操作),也適合空間受限的較小外形尺寸。
一些設(shè)備和設(shè)計還能支持多級按鈕,另一些擁有內(nèi)部算法,可管理多種按鈕按壓操作以及機械變形,從而無需由微控制器管理這些功能。
電感式觸摸按鈕可以采用以下三個主要組件來輕松實施:電感式傳感器、目標(biāo)表面以及電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (LDC)。傳感器通??梢圆捎没?PCB 或柔性電路的線圈來實現(xiàn)。目標(biāo)表面可以是柔性導(dǎo)電材料,例如厚度足以支持趨膚效應(yīng)渦流的薄金屬。
如圖 4-25 所示,當(dāng)目標(biāo)表面受力時,材料會稍稍偏轉(zhuǎn),導(dǎo)致電感式傳感器和目標(biāo)表面之間的距離 (DTARGET) 縮短。導(dǎo)體發(fā)生偏轉(zhuǎn)會導(dǎo)致傳感器電感值 L(d) 減小,進而導(dǎo)致傳感器諧振頻率增加,而這由 LDC 進行檢測。以目標(biāo)偏轉(zhuǎn)為例,在施加 1 牛頓力的情況下,如果目標(biāo)材料為 1mm 厚度的 430 不銹鋼,直徑為 20mm 的按鈕會發(fā)生約 0.1μm 的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)力撤除后,該按鈕表面會恢復(fù)原始形狀。
圖 4-25 電感式觸控按鈕元件