電感式傳感為電機編碼器帶來更多可能

電子發燒友網報道（文/李寧遠）電感和電容是我們熟知的電路中的基礎元件，其實二者都可以用于傳感。電容式傳感是以電容作為傳感元件，將被測物理量或機械量轉換成為電容變化量變化的一種轉換裝置，在位移、角度、振動、速度、壓力等方面的測量應用頗多。

電感式傳感器LDC則是利用線圈自感或互感系數的變化來實現非電量電測的一種裝置，在機電控制系統中有著非常廣泛的應用。

電感式傳感的高精度感測

在機電控制系統中，傳統上我們還是選用霍爾磁傳感居多，磁傳感也是絕大多數位置感測應用第一選擇。目前電感式傳感這種技術的應用還不算多，基于此技術的傳感芯片也不算大眾，但是其性能是能做得很高的。

電感式傳感技術利用非接觸式無磁體感應技術檢測導電目標的位置，通過一個旋轉目標來測量勵磁線圈和兩個接收器線圈之間的耦合。當導電目標接近電感線圈時，導電目標表面會形成渦流。這些渦流的磁場會阻礙電感線圈的電流，從而降低系統的電感并提高諧振感測頻率，LDC 器件將諧振感測頻率轉換為數字值。

因為LDC是無磁體感應，其模擬前端和轉換器不受直流磁場的影響，無須磁體即可運行，能夠用于在位置感應應用中實現比較高的精度。

電感式傳感器頻率與所用電感的尺寸相關，較高的傳感器頻率通常與較小的電感對應。傳感器的感應范圍同樣也與電感器尺寸相關，較大的線圈具有更大的感應范圍。所以在感測時較大的低頻傳感器通常比較小的高頻傳感器距離被測物體更遠。

更具體一點說，線圈的外徑決定了檢測距離。此外，較高分辨率的LDC能夠在更遠的距離下有效地檢測目標移動，但此時有效測量分辨率會降低。

多通道的LDC也讓電感式傳感有實現多傳感系統的能力，采用差分的配置，多通道LDC的功耗也不高，和霍爾效應傳感一樣很實用?，F在電感式傳感已經在很多應用中開始被采用，這些應用中選擇合適的LDC開關功能、采樣率和分辨率即可，是成本相對較低且實用的選擇。

電感式傳感在電機中的應用

最熟悉的電感式傳感可能是觸控方面的應用，其實在電機中，也有不少電感式傳感可以應用的地方。

增量編碼器中使用電感技術就有著獨特的優勢，在增量編碼器中使用電感技術無須校準，而且成本很低。因為只有PDB線圈，也不容易受到環境因素的影響，也不會受到磁體的影響。從目前市場上已經推出的產品來看，這種技術每秒可測量的時間已經超過了300個。對于簡單的增量編碼器來說，電感技術是不錯的路線。

線圈如果正確部署，會與電機的極對數同步，IC輸出與單個極對數分段內的電角位置成正比，這種應用下的電機編碼器會有更高的分辨率。電感式技術以一種成本更低的方式有助于提高電機精度。

電感測量也使系統設計簡化了相當多，更方便電機傳感器系統實現更高的集成度，而且所需的MCU存儲器和指令更少。當然它也不僅僅是替代，電感傳感芯片完全可以與其他磁傳感芯片一起來使用，因為二者之間不會存在干擾，這樣也能實現更高的系統冗余。

小結

現在已經有很多廠商在更新迭代電感式傳感芯片，特別是針對汽車電機位置檢測應用的車規級電感式傳感芯片，有些芯片甚至為汽車應用配置了片上數字信號處理功能增強零延遲性能，未來可以看到更多此類傳感芯片在電機上的應用。