ZHCADY6 April 2024 DRV8220 , FDC1004-Q1 , LDC3114-Q1 , TMAG5131-Q1 , TMAG5173-Q1 , TMAG6180-Q1
4.4.5 設(shè)計(jì)示例
對(duì)于此設(shè)計(jì)示例，我們可以假設(shè)按鈕包含在專用塑料外殼中，并以 PCB 和金屬帶提供目標(biāo)表面。電感式感應(yīng)計(jì)算器工具用于幫助確定此示例中的線圈參數(shù)。圖 4-28 展示了用于后續(xù)條目的 Spiral_Inductor_Designer 選項(xiàng)卡的圖像。本節(jié)中的數(shù)字 ((#)) 用于跟蹤步驟，并與圖 4-28 左側(cè)藍(lán)色字體 (#) 中的數(shù)字相對(duì)應(yīng)。
- 假設(shè)線圈 PCB 層數(shù)為 2，因此，該工具的 Layers 字段 (1) 設(shè)置為 2（?如圖 4-28 所示）。
- Sensor Shape (2) 選擇為 Circular。
- Outer diameter of the inductor (3) 設(shè)置為 8mm。
- Spacing between traces (4) 和
- Width of trace (5) 設(shè)置為 5mil。
- Turns per layer (6) 設(shè)置為 8。
- 這些設(shè)置使 Inductor inner diameter (7) 略小于 4mm，得到的 Coil Fill Ratio (8)（內(nèi)徑除以外徑）約為 50%。對(duì)于大部分按鈕設(shè)計(jì)，充分降低線圈填充比能夠提高靈敏度，但這需要目標(biāo)表面非常接近于線圈才能從中獲益。在其他情況下，最好將線圈填充比保持在 20% 到 80% 之間，以充分提高設(shè)計(jì)的 Q 系數(shù)。
- 對(duì)于此設(shè)計(jì)，在沒(méi)有目標(biāo)的情況下（例如，不存在按鈕表面），得到的 Q factor (9) 等于 37。
- 此傳感器設(shè)計(jì)的 Sensor capacitance (10) 選擇為 220pF，使得 Sensor Operating Frequency no target (11) 在 8.396MHz 頻率下交互。
- 根據(jù)線圈直徑，選擇的（按下按鈕）Target Distance (12) 為距離線圈 0.8mm。因此，目標(biāo)完全處于線圈直徑 3% 到 20% 的建議范圍內(nèi)，這可提供對(duì)按鈕表面上的按壓力的高靈敏度。
- 如電子表格所示，0.8mm 的 Target Distance 對(duì)應(yīng)的 Sensor Frequency with Target Interaction (13) 為 11.081MHz，Q factor (14) 為 26。
如果有任何最終參數(shù)超出器件范圍，電子表格會(huì)發(fā)出警告，但在本例中未顯示警告。
請(qǐng)注意，該工具支持多個(gè)電感式傳感器，可通過(guò) LDC Device 字段的下拉菜單來(lái)選擇傳感器。該工具會(huì)根據(jù)每個(gè)器件的參數(shù)以及規(guī)格和功能來(lái)定制通知和警告。
圖 4-28 電感式感應(yīng)計(jì)算器工具 -“Spiral Inductor Designer”選項(xiàng)卡表 4-2 總結(jié)了該工具的結(jié)果。
| 說(shuō)明 | 指示符 | 值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 總電感（無(wú)目標(biāo)） | LTOTAL | 1.604 | μH |
| 傳感器工作頻率（無(wú)目標(biāo)） | fRES | 8.396 | MHz |
| RP（無(wú)目標(biāo)） | RP | 3.19 | k? |
| Q 系數(shù) | Q | 37.00 | |
| 自諧振頻率（估算值） | SRF | 62.831 | MHz |
| 目標(biāo)距離 | D | 0.800 | mm |
| 傳感器電感（目標(biāo)交互） | L' | 0.921 | μH |
| 傳感器頻率（目標(biāo)交互） | fRES' | 11.081 | MHz |
| RP（目標(biāo)交互） | RP' | 1.68 | k? |
| Q 系數(shù)（有目標(biāo)） | Q' | 26.0 |
由于此設(shè)計(jì)的原型按鈕設(shè)計(jì)可以進(jìn)行 3D 打印，因此原型還可以包括按鈕設(shè)計(jì)所需的墊圈，而不必使用如圖 4-29 所示的單獨(dú)墊圈材料。支架和按鈕表面均為 1mm 厚，因此表面帶有一點(diǎn)彈性，并可根據(jù)需要設(shè)置目標(biāo)高度。金屬帶放置在支架之間的按鈕表面內(nèi)部，以便在按鈕表面受力時(shí)，按鈕表面可在所需區(qū)域發(fā)生偏轉(zhuǎn)。金屬帶的厚度使目標(biāo)距傳感器線圈約 0.8mm。
圖 4-29 電感式觸控按鈕層疊按鈕表面的材料會(huì)影響金屬目標(biāo)的可偏轉(zhuǎn)程度。更加堅(jiān)硬的材料或能夠吸收按壓力的材料可能會(huì)使偏轉(zhuǎn)減少，因此可能需要更大的力才能檢測(cè)到按鈕按壓力。在考慮按鈕表面厚度時(shí)，也要將這一點(diǎn)考慮在內(nèi)。LDC 計(jì)算器工具電子表格 有一個(gè)選項(xiàng)卡用于在已知材料的楊氏模量和泊松比時(shí)確定材料的偏轉(zhuǎn)度。此設(shè)計(jì)使用尼龍 12 進(jìn)行 3D 打印，因此表面若受力 2N，預(yù)計(jì)偏轉(zhuǎn)約為 20μm。這一偏轉(zhuǎn)量對(duì)于此按鈕設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)可能是足夠的，因?yàn)槟繕?biāo)非?？拷谝粋€(gè)傳感器。有關(guān)按鈕設(shè)計(jì)的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱適用于 HMI 按鈕應(yīng)用的電感式觸控系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南 應(yīng)用手冊(cè)。