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感應傳感技術及其一些差異化功能

發布時間:2023-12-01 11:23:53 人氣:

感應傳感利用感應線圈和目標金屬之間的電磁耦合來生成信號。PSoC 4700S中的CAPSENSE硬件將交流信號驅動到儲能電路中,以引發從電感器發出的電磁場。附近的金屬目標會干擾電磁場,從而改變儲能電路的諧振頻率。PSoC 4700S器件檢測此變化并將其轉換為數字信號。

感應傳感利用感應線圈和目標金屬之間的電磁耦合來生成信號

產生的信號與目標金屬與線圈的接近程度成正比,并且很大程度上不受手的存在的影響。這使得電感式傳感在具有金屬表面的系統中表現得非常好,而電容式傳感性能可能會降低。

金屬觸摸感應傳感器系統

PSoC 4700S的電感式傳感器是使用儲能電路組件創建的,包括PCB走線線圈、并聯電容器、去耦電容器和串聯電阻器。還使用兩個引腳;一個Tx和一個Rx引腳。

PSoC 4700S的電感式傳感器

儲能電路中的電感器可以由以二維線圈形狀布線的多層PCB跡線創建。因此,可以輕松地將扁平金屬材料覆蓋在感應傳感器上。

可以看一下CY8CKIT-148的金屬觸摸感應傳感器系統示例:

CY8CKIT-148的金屬觸摸感應傳感器系統示例

金屬覆蓋層的構造很簡單,僅涉及間隔粘合劑和實際金屬本身。需要墊片來創建一定范圍的金屬覆蓋層在觸摸時的偏轉。這種簡單的結構與感應傳感技術相結合,實現了一些非常時尚的金屬用戶界面。

力感應

上述金屬觸摸系統實現了一種力感測形式,其中可測量的力產生信號變化??梢允褂媒饘購椈蓪崿F更強大的力感測版本。

我們可以利用兩個關鍵原理來確定彈簧壓縮力。

使用金屬彈簧實現更強大的力感測版本

為了利用胡克定律,我們必須有一個已知的彈簧系數(K)。感應傳感系統確定位移,然后我們可以用它來計算施加到系統的力。

為了利用惠勒方程,將螺旋線圈連接為電感器。在這種情況下,我們需要知道上式中所示的線圈尺寸。隨著長度減小,其他參數保持不變,使我們能夠得出與彈簧位移成比例的電感曲線。

結合起來,這兩個方程可以提供電感變化所產生的力的完整圖像。

防水觸感

如果您希望堅固、時尚的觸摸界面能夠在潮濕條件下正常工作,那么電感式傳感非常適合您。感應線圈不會受到水或其他非導電材料的影響。

可以仔細選擇金屬覆蓋層,以便在深度壓力下為您的設備提供適當的偏轉量?;蛘?,可以在覆蓋金屬和傳感器之間創建間隙,使水能夠平衡所有深度的壓力。

請記住,除傳感器本身之外的任何暴露組件仍需要適當容納并防水。

物體檢測

不同的材料以不同的方式影響電磁場,產生可用于確定材料類型的信號。非磁性金屬往往會增加系統的頻率,同時降低振幅。磁性材料和其他感應線圈往往會增加振幅,同時降低系統頻率。

我們測試了6種不同的材料,看看它們在15mm電感線圈范圍內時的頻率響應如何:

諧振電路和各種目標材料的頻譜響應

顯然,鋁金屬顯示出預期的振幅下降和頻率增加,而較小的線圈(NFC標簽粉紅色和紅色)的影響最小。較大的電感線圈也具有增加振幅和降低系統諧振頻率的預期結果。

我們可以利用這些結果來開發一個快速應用程序來檢測金屬或更大的線圈物體的存在。CY8CKIT-148具有必要的感應傳感硬件。借助該套件,我們可以使用代碼示例CE223813電感式接近感應,無需任何修改。我選擇了一個鋁盤和一個大電感線圈作為檢測對象。

CY8CKIT-148(頂部)、鋁目標(左下)、電感線圈目標(右下)

原始計數數據顯示檢測電感線圈時信號明顯反轉:

由于電感線圈而導致的原始計數數據反轉

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