ZHCADY6 April 2024 DRV8220 , FDC1004-Q1 , LDC3114-Q1 , TMAG5131-Q1 , TMAG5173-Q1 , TMAG6180-Q1
電感式傳感器的運行基于感應線圈形式的可變電感器和固定集總元件 (PCB) 電容器之間的諧振原理,如下圖所示。固定電容器和電感線圈構成 LDC 運行所需的外部 LC 振蕩電路。振蕩電路的諧振頻率取決于感應線圈電感和固定電容:
圖 4-23 電感式傳感器工作原理感應線圈的電感會因附近的導電物體而改變,而這會導致 LC 震蕩電路諧振頻率發生變化,電感式感應器件 (LDC) 隨后會檢測到這一變化。更多有關電感式傳感器的信息,請參閱電感式感應概述視頻或常見的電感式和電容式感應應用 應用手冊。
圖 4-24 電感式傳感器因目標移動而發生的諧振頻率變化長期以來,按鈕應用一直采用機械開關來實現;機械開關通過使電觸頭碰到一起,(有望)建立低阻抗連接。盡管機械開關歷史悠久,但容易出現由環境導致的故障以及磨損。惡劣的環境會導致開關遭到入侵和污染(通過污垢、油、水等形式),因此可能需要特殊外殼、墊圈和其他接頭來避免開關過早失效。雖然可以實現抗污染且穩定可靠的密封型機械開關,但是成本會更高。
基于電感式感應 (LDC) 的按鈕開關基本沒有這些缺點。這類開關穩定可靠,不會因為重復性運動磨損而不可避免地出現與活動零件及觸點磨損相關的故障。這類開關可以輕松應對污染的影響,即使在潮濕環境中也能保持可靠性。這類開關可以適應寬大的外形尺寸(以支持用戶佩戴手套操作),也適合空間受限的較小外形尺寸。
一些設備和設計還能支持多級按鈕,另一些擁有內部算法,可管理多種按鈕按壓操作以及機械變形,從而無需由微控制器管理這些功能。
電感式觸摸按鈕可以采用以下三個主要組件來輕松實施:電感式傳感器、目標表面以及電感數字轉換器 (LDC)。傳感器通常可以采用基于 PCB 或柔性電路的線圈來實現。目標表面可以是柔性導電材料,例如厚度足以支持趨膚效應渦流的薄金屬。
如圖 4-25 所示,當目標表面受力時,材料會稍稍偏轉,導致電感式傳感器和目標表面之間的距離 (DTARGET) 縮短。導體發生偏轉會導致傳感器電感值 L(d) 減小,進而導致傳感器諧振頻率增加,而這由 LDC 進行檢測。以目標偏轉為例,在施加 1 牛頓力的情況下,如果目標材料為 1mm 厚度的 430 不銹鋼,直徑為 20mm 的按鈕會發生約 0.1μm 的偏轉。當力撤除后,該按鈕表面會恢復原始形狀。
圖 4-25 電感式觸控按鈕元件