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ldc1000输出量是模拟的吗 LDC1000采集值的调用程序

发布日期:2020-10-12 15:39

  本文主要介绍的是关于ldc1000的输出量问题,以及ldc1000的采集值和应用分析,希望通过本文能让你对ldc1000有更全面的认识。

  LDC1000 是世界首款电感到数字转换器。提供低功耗,小封装,低成本的解决方案。 它的 SPI接口可以很方便连接MCU。LDC1000 只需要外接一个 PCB 线圈或者自制线圈就可 以实现非接触式电感检测。LDC1000 的电感检测并不是指像 Q 表那样测试线圈的电感量, 而是可以测试外部金属物体和 LDC1000 相连的测试线圈的空间位置关系。

  在模拟半导体行业拥有近 20 年经验的德州仪器 (TI)传感器信号路径产品线经理Jon Baldwin向记者展示了LDC1000的优越性能,无论低成本 PCB 线迹或金属,亦或是人体传感,LDC1000都能 迅速传感并显示精确的结果。现有的传感器,如低成本的OHMIC开关传感器在灰尘等恶劣环境下不可靠,FSR压力传感器分辨率有限、不适合遥感、成本稍 高,高端一些的超成波传感器不适合短距离传感,电容式传感器灵敏度高可针对被选择物的选择性不高,HALL传感器存在精度问题、需要磁体和校准,光学传感 器在恶劣环境下不可靠,这些传感器都或多或少存在这样和那样的缺点,而TI此次推出的电感数字转换器颠覆了现有传感器的现状,在分辨率、精度、灵敏度、灵 活性等方面均优于传统的传感器类型,能给设计师带来更多的设计灵感。同时,Jon表示,由于LDC技术的优势明显,非常适合工厂流水线上的运动状态的传感 检测,在工业机器人及智能工厂等工业领域将发挥良好作用。

  LDC1000是通过调节振动器的幅度同时检测LC的谐振损耗来实现阻抗和谐振频率的测量。通过检测注入LC谐振单元的能量计算出Rp(等效并联电阻),转换为数字量,其数值和Rp的值成反比。

  LDC1000支持宽范围的LC组合5 kHz到5 MHz谐振频率,Rp的范围支持798 到3.93 M,此范围即为器件内部ADC的信号范围,确定其分辨率。等效并联电阻Rp与ADC码值成反比,当金属物体离线圈最近的时候涡流最大,损耗也最大。

  早期金属探测系统以8位51系列单片机作为控制核心,其硬件电路大体分为2部分,一部分为线圈振荡电路,一般包括:多谐振荡电路、放大电路和探测线圈;另一部分为控制电路,包括:霍尔元件、可编程放大电路、峰值检波电路、模数转换器、单片机、LED显示电路、声音报警电路及电源电路等。由于系统复杂,精确度经常达不到,而LDC1000评估板中集成了振荡电路、检测电路、模数转换器、寄存器等,使用起来就方便很多,减少了很多不可控的调试环节,系统构成比较简单,测试精度提高。如图1所示。

  利用LDC1000可将测量量变换为距离的特点,可将其放置在一个能够自主移动的设备上,就可以完成一定范围内金属物体的探测。自主设备需完成自动定位功能,即将LDC1 000所获得的数据进行对比处理后输出,控制自主设备的电机运转,而最终停止在金属物的附近或上方。本设计整体方案采用TI公司的MSP430微处理器作为控制器与之通过SPI口连接,通过读取LDC1000的固定寄存器获得相关数据经处理后驱动电机在50 cm*50 cm平面内移动寻迹,如图2所示。

  德州仪器的MSP430系列是一种超低功耗微控制器系列,采用16位的体系结构,16位的CPU集成寄存器和常数发生器,典型应用为传感器系统。MSP430-14系列内置16位定时器,12位A/D转换器,UART、SPI等。本设计中采用MSP430F149,通过SPI口与LDC1000连接。

  处理器输出信号通过H桥驱动电路,完成电机1(X轴)和电机2(Y轴)的控制。根据电机负载,选择不同的驱动晶体管,本设计中使用8 050和8 550对管实现,采用+12 V直流电驱动。测试中电机运转正常,控制较为灵敏。通过对设计要求分析,在规定的时间内完成场内任意点的查询,选择减速直流电机(80 r/min)。

  为保证整个探测区域,采用XY轴系统完成,电机1驱动滑块完成X轴运动(如图2所示),电机2固定在电机1的滑块上,完成Y轴的运动,再将主控制器固定在滑块2上,LDC-1000传感器则尽量与玻璃平面靠近,采集相应数据。显示部分采用LCD12864,可以将相应寄存器数据显示以便观察。当找到金属物体时系统通过指示灯和蜂鸣器报警提示。

  启动后,先对LDC1000中特殊寄存器赋值,即设定上限和下限,并留出冗余,然后启动滑块移动传感器,在所经过的地方对对Rp相应寄存器的数据读出并进行数据的比较,去发现数值的变化情况,以此方式来逐次逼近金属物,从而最终停止在金属物附近或上方。程序执行过程如图3所示。

  LDC1000中的寄存器地址已在其头文件LDC1000_cmd.h中定义,编程时将其包含即可。在数据处理中,用户关心的Rp和Frequency值,Rp可推算出金属的距离,利用Rp值的变化完成金属物的定位。Rp占用2个寄存器,可通过保持片选信号有效,进行连续读写,此时寄存器地址自动增加。

  对函数进行调用时,函数参数值的选定应根据LDC1000的SPI通信协议。在主机与从机通讯时遵循以下步骤:片选信号置零;MSP430通过SDI线写入访问寄存器地

  不同的测试对象和距离会产生不同的损耗,其Rp的范围设置也不同,应用中需要配置寄存器Rp_Min和Rp_Max,如果超出范围会被钳位,但也不能设置为极限值,范围过大,造成内部ADC精度无用。

  在测试过程中发现传感器距金属物体的距离较近时,显示值才会有明显的变化,而多数情况下都属于超出范围而被钳位。而此需要更新程序的算法,还有就是更换自制电感线对滤波电容的要求苛刻,稳定性好、压电噪声低,最优值在20 pF~100 nF之间,由LC的谐振时常数决定。电感可选用带磁芯或空心电感,可借助示波器找到最佳电容值。