电感式传感为电机编码器带来更多可能

电子发烧友网报道（文/李宁远）电感和电容是我们熟知的电路中的基础元件，其实二者都可以用于传感。电容式传感是以电容作为传感元件，将被测物理量或机械量转换成为电容变化量变化的一种转换装置，在位移、角度、振动、速度、压力等方面的测量应用颇多。
 
电感式传感器LDC则是利用线圈自感或互感系数的变化来实现非电量电测的一种装置，在机电控制系统中有着非常广泛的应用。
 
电感式传感的高精度感测
 
在机电控制系统中，传统上我们还是选用霍尔磁传感居多，磁传感也是绝大多数位置感测应用第一选择。目前电感式传感这种技术的应用还不算多，基于此技术的传感芯片也不算大众，但是其性能是能做得很高的。
 
电感式传感技术利用非接触式无磁体感应技术检测导电目标的位置，通过一个旋转目标来测量励磁线圈和两个接收器线圈之间的耦合。当导电目标接近电感线圈时，导电目标表面会形成涡流。这些涡流的磁场会阻碍电感线圈的电流，从而降低系统的电感并提高谐振感测频率，LDC 器件将谐振感测频率转换为数字值。
 
因为LDC是无磁体感应，其模拟前端和转换器不受直流磁场的影响，无须磁体即可运行，能够用于在位置感应应用中实现比较高的精度。
 
电感式传感器频率与所用电感的尺寸相关，较高的传感器频率通常与较小的电感对应。传感器的感应范围同样也与电感器尺寸相关，较大的线圈具有更大的感应范围。所以在感测时较大的低频传感器通常比较小的高频传感器距离被测物体更远。
 
更具体一点说，线圈的外径决定了检测距离。此外，较高分辨率的LDC能够在更远的距离下有效地检测目标移动，但此时有效测量分辨率会降低。
 
多通道的LDC也让电感式传感有实现多传感系统的能力，采用差分的配置，多通道LDC的功耗也不高，和霍尔效应传感一样很实用。现在电感式传感已经在很多应用中开始被采用，这些应用中选择合适的LDC开关功能、采样率和分辨率即可，是成本相对较低且实用的选择。
 
电感式传感在电机中的应用
 
最熟悉的电感式传感可能是触控方面的应用，其实在电机中，也有不少电感式传感可以应用的地方。
 
增量编码器中使用电感技术就有着独特的优势，在增量编码器中使用电感技术无须校准，而且成本很低。因为只有PDB线圈，也不容易受到环境因素的影响，也不会受到磁体的影响。从目前市场上已经推出的产品来看，这种技术每秒可测量的时间已经超过了300个。对于简单的增量编码器来说，电感技术是不错的路线。
 
线圈如果正确部署，会与电机的极对数同步，IC输出与单个极对数分段内的电角位置成正比，这种应用下的电机编码器会有更高的分辨率。电感式技术以一种成本更低的方式有助于提高电机精度。
 
电感测量也使系统设计简化了相当多，更方便电机传感器系统实现更高的集成度，而且所需的MCU存储器和指令更少。当然它也不仅仅是替代，电感传感芯片完全可以与其他磁传感芯片一起来使用，因为二者之间不会存在干扰，这样也能实现更高的系统冗余。
 
小结
 
现在已经有很多厂商在更新迭代电感式传感芯片，特别是针对汽车电机位置检测应用的车规级电感式传感芯片，有些芯片甚至为汽车应用配置了片上数字信号处理功能增强零延迟性能，未来可以看到更多此类传感芯片在电机上的应用。