Inductance-to-Digital-Wandler zur Positions- und Bewegungserfassung

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Texas Instruments kündigte mehrkanalige Inductance-to-Digital-Wandler (LDCs) an. Die vier Bausteine der LDC1614-Familie enthalten in einer integrierten Schaltung zwei oder vier angepasste Kanäle und bieten eine Auflösung bis zu 28 Bit.



Die Kombination aus hoher Genauigkeit und Mehrkanal-Funktionalität wird Ingenieuren das Design von Positions- und Bewegungserfassungs-Lösungen mit einem großen Dynamikbereich ermöglichen. Im Unterschied zu anderen Techniken stützt sich die induktive Abtastung mit LDCs auf kostengünstige und zuverlässige Induktivitäten, die sich als Sensorelemente entfernt vom IC positionieren lassen.


Durch die Integration von bis zu vier Kanälen in einem IC gibt die LDC1614-Familie den Designer die Möglichkeit, die Sensoren auf das gesamte System zu verteilen, während die Elektronik auf wenige Leiterplatten konzentriert wird. Hiervon kann die Erfassung linearer und drehender Bewegungen ebenso profitieren wie die Metalldetektierung. Zu den Anwendungsgebieten gehören Hausgeräte, Drucker, Kameras und Infotainment-Konsolen in Automobilen.



Technische Eigenschaften der LDC1614-Familie

  • Die Eignung für differenzielle und ratiometrische Messung gibt Designern die Möglichkeit zur Kompensation umgebungs- und alterungsbedingter Einflüsse (z.B. Temperatur, Feuchtigkeit oder mechanische Drifteffekte).
  • Mit ihrer Auflösung von bis zu 28 Bit können die Bausteine Entfernungsänderungen von weniger als 1µm detektieren.
  • Dank der Unterstützung für Frequenzen von 1kHz bis 10MHz können Designer eine Vielzahl verschiedener Induktivitäten als Sensoren nutzen. Der Frequenzbereich erlaubt ebenfalls die Verwendung kleiner gedruckter Spulen, wodurch sich die Kosten und Abmessungen der gesamten Lösung verringern lassen.
  • Die mit 3,3V betriebene LDC1614-Familie nimmt im regulären Betrieb rund 6,9mW auf, im Shutdown-Modus sind es 0,12mW.
  • Die kontaktlose Erfassung ist immun gegen nichtleitende Verunreinigungen beispielsweise durch Öl, Schmutz oder Staub, die sonst die Lebensdauer von Geräten beeinträchtigen können.




Tools und Support für den Designstart

Das mit dem stromsparend arbeitenden Mikrocontroller MSP430F5528 bestückte LDC1614EVM steht zur Evaluierung des LDC1614 zur Verfügung. Es kann im TI Store für 29,- US-Dollar erworben werden. Systemdesigner haben mit dem WEBENCH Inductive Sensing Designer von TI außerdem die Möglichkeit, Sensoren in Minutenschnelle zu bauen. Das Online-Tool vereinfacht das Design von Sensoren entsprechend der jeweiligen Anwendungs- und System-Anforderungen.


Das optimierte Design lässt sich anschließend an CAD-Programme exportieren, um die Sensorspule in das gesamte System-Layout einzubinden. Das Keypad-Referenzdesign TIDA-00509 für 16 Tasten nutzt den LDC1314 in einem gemultiplexten induktiven Tastenfeld-System, das sich auf bis zu 64 Tasten skalieren lässt. In dem Referenzdesign kommen auf Schnappscheiben basierende Tasten aus rostfreiem Stahl als Lösung zum Einsatz. Die kontaktlose Technik unterstützt das Drücken mehrerer Tasten gleichzeitig und zeichnet sich gegenüber mechanischen Tastenfeld-Lösungen durch größere Robustheit und Zuverlässigkeit aus. Weitere Referenzdesign im Bereich der induktiven Erfassung enthält die Referenzdesign-Bibliothek TI Designs.



Gehäuse, Verfügbarkeit und Preise

Jeder Baustein der LDC1614-Familie misst 4mm x 4mm und lässt sich über das I²C-Interface konfigurieren. Die Preise der Bausteine mit 2 oder 4 Eingangskanälen und 12 Bit oder 28 Bit Auflösung liegen zwischen 2,38US$ und 4,75US$ (Einzelpreise ab 1.000 Stück).

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