ZHCADY6 April 2024 DRV8220 , FDC1004-Q1 , LDC3114-Q1 , TMAG5131-Q1 , TMAG5173-Q1 , TMAG6180-Q1
电感式传感器的运行基于感应线圈形式的可变电感器和固定集总元件 (PCB) 电容器之间的谐振原理,如下图所示。固定电容器和电感线圈构成 LDC 运行所需的外部 LC 振荡电路。振荡电路的谐振频率取决于感应线圈电感和固定电容:
感应线圈的电感会因附近的导电物体而改变,而这会导致 LC 震荡电路谐振频率发生变化,电感式感应器件 (LDC) 随后会检测到这一变化。更多有关电感式传感器的信息,请参阅电感式感应概述视频或常见的电感式和电容式感应应用 应用手册。
长期以来,按钮应用一直采用机械开关来实现;机械开关通过使电触头碰到一起,(有望)建立低阻抗连接。尽管机械开关历史悠久,但容易出现由环境导致的故障以及磨损。恶劣的环境会导致开关遭到入侵和污染(通过污垢、油、水等形式),因此可能需要特殊外壳、垫圈和其他接头来避免开关过早失效。虽然可以实现抗污染且稳定可靠的密封型机械开关,但是成本会更高。
基于电感式感应 (LDC) 的按钮开关基本没有这些缺点。这类开关稳定可靠,不会因为重复性运动磨损而不可避免地出现与活动零件及触点磨损相关的故障。这类开关可以轻松应对污染的影响,即使在潮湿环境中也能保持可靠性。这类开关可以适应宽大的外形尺寸(以支持用户佩戴手套操作),也适合空间受限的较小外形尺寸。
一些设备和设计还能支持多级按钮,另一些拥有内部算法,可管理多种按钮按压操作以及机械变形,从而无需由微控制器管理这些功能。
电感式触摸按钮可以采用以下三个主要组件来轻松实施:电感式传感器、目标表面以及电感数字转换器 (LDC)。传感器通常可以采用基于 PCB 或柔性电路的线圈来实现。目标表面可以是柔性导电材料,例如厚度足以支持趋肤效应涡流的薄金属。
如图 4-25 所示,当目标表面受力时,材料会稍稍偏转,导致电感式传感器和目标表面之间的距离 (DTARGET) 缩短。导体发生偏转会导致传感器电感值 L(d) 减小,进而导致传感器谐振频率增加,而这由 LDC 进行检测。以目标偏转为例,在施加 1 牛顿力的情况下,如果目标材料为 1mm 厚度的 430 不锈钢,直径为 20mm 的按钮会发生约 0.1μm 的偏转。当力撤除后,该按钮表面会恢复原始形状。