电感式传感：线性位置传感（第 1 部分）

大部分人认为电感式传感只是测量线圈与传导目标之间距离的方法，但该技术还有很多其它使用案例。例如，你是否知道可以使用一个螺旋 PCB 线圈和一块铜带来测量线性位置？

LDC1000 等电感至数字转换器 (LDC) 能感应接近传导目标（例如一片金属）的电感器的电感变化。LDC 可测量电感变化，提供有关目标位置的信息。

对于我的线性位置滑块，我并没有使用改变目标与线圈间距的常用方法。相反，我让目标至线圈的距离保持固定，并在线性滑动目标时改变了整个线圈的金属接触面。为此，我使用了一块从铜带上裁切下来的 100 毫米长的三角形目标。铜带可越过三角的最宽一端，确保在该位置上最大的金属接触面。

我选择了一个直径 29 毫米、每层 70 匝的 2 层 PCB 线圈作为传感器线圈。之所以选择该线圈，是因为它的直径超过了该形状目标的最宽部分。图 1 是我在该实验中使用的线圈和三角铜带目标。

 

 

图1：PCB 线圈和三角形铜片目标

随后我将目标安放在距离 PCB 线圈 4 毫米的位置。将目标接近线圈安放，可增加线圈从目标最宽部分到最窄部分移动时的电感变化。对于高精度线性位置传感器来说，一定要尽量缩小目标距离，以获得最佳分辨率。

我将目标以 0.5 毫米的步长从位置 0（目标的最宽部分）移动到位置 100（最窄部分），并测量了每个位置的电感。图 2 是测得的数据曲线。

 

 

图2：线性滑块位置与所测量的电感

将目标从最宽位置滑动到最窄位置，可让传感器电感从 175.2μH 增加到 251.4μH。由于两端的电感变化小，因此我建议在移动范围最高和最低位置各舍弃 5%。所以，您使用的目标应该至少比所需的移动范围长 10%。沿剩余 90 毫米收集到的数据样本是单调的而且具有很好的线性度，可用来准确确定铜带目标的位置。

为了获得完美的线性度，可以将目标从三角形改成能产生线性输出的不同形状。然而，通常在软件中更容易将数据输出线性化。

如果您对此感兴趣，请务必查看本系列的第 2 部分，我将介绍如何使用不对称线圈（而非某一形状的目标）设计线性位置传感器。

更多资源：

阅读我们电感式传感博客系列的更多文章，包括 Ahmad Geethan 如何在其获奖天线设计中使用 LDC1000。

查看我们的信息图“电感式传感指南”。

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