TI 感测技术方面的创新产品和设计(三) - 电感式传感器

还有接下来是款很有意思的传感器 可能没有听说过 叫电感式传感器 那字面上的意思叫电感传感器 用来干嘛的，测电感嘛 它怎么测电感很简单 大家在高中物理我们都学过 LC 谐振线圈 一个 LC 谐振线圈 它的振荡频率 或者等效阻抗都是固定的，对吧 如果它振荡的线圈圈数等等都是固定的 那么它的等效的电阻 应该叫阻抗，精确地讲 等效电感其实都是固定的 那为什么这里面有个 d 会变呢 原因是因为我有导电的物体接近了 一旦我有个导电的物体 接近我这个谐振线圈的时候 那整个组成的它的一个系统 它的等效的电阻、等效阻抗 或者说等效的电感都会发生变化 而且是随着我靠近的距离发生变化的 那这里面就是有个 x 有个方程了，对不对 我电感的变化 它有个未知量 就是我的 x 那个 x 就是这个距离 d 那我的芯片是用来干嘛的呢 很简单 我就来测试不停变化的这个电感 从而知道我的 x 从而知道我的 d 那所以从这么简单的一个描述 我相信这个一个很重要的应用是说 我这个东西能用来干嘛 简单嘛，测距离嘛 我测一个金属离我多近 所以这就是 LDC 的 一个基本的简单的一个功能介绍 那它的 LC 谐振线圈有两种形式 一种是用这种弹簧式的这种谐振线圈也可以做 那大部分客户 因为我们在电路板实现这种东西 肯定是不会选择这种 这种比较麻烦 然后会选择这种用 PCB 板形式实现的 这样一个谐振线圈 加上我这个 LDC 那这整个就构成了一个电感式的传感器 大家可以看到 一个导电物体或者金属物体 接近它的时候不停地接近 然后我这个值会不停输出电感的变化 从而知道我接近这样距离的一个应用 到目前为止 我们在这种技术下面 开发出来芯片已经有七个 LDC1000 是 13 年的时候 12 年年底的时候 或者 13 年初的时候 最早推出来的 那在基于 LDC1000 基础上 有 1041、1051 那么现在最新的我们已经有 最新的 family 就是 LDC1612、1614、1312、1314 这四颗 可以来做这种相关的应用 待会我会跟大家介绍这个东西 一个最大的有意思的地方是做什么东西 那 LDC1612、1614 它是一个 28 位的电感量的 一个输出的一个转换器 也就是说我输出值是 28 位的一个电感量 能精确地分辨到 28 位分辨率的一个电感量的变化 它是分为两通道和四通道 1612 是两通道，1614 是四通道 也就意味着我两通道接两颗 PCB 线圈 四通道能接四颗 这是一些基本参数 那能够干嘛呢 因为应用比较多了 就我们现在在做很多应用 举个例子 点钞机里面现在国家规定有一个新的功能 我要测试我这张钱是不是破损的 测试我这张钱是不是重叠的 折叠过的 测试我这张钱是不是上面粘了胶带的 所以它需要检测钱的一个厚度 而且是分区域检测钱的厚度 因为整张钱的厚度都要检测出来 所以刚才给大家介绍 LDC 就是用来测接近距离的 所以大家能想到一个 在点钞机里一个什么应用吗 不能叫点钞机 叫清分机 一张钱滑过去之后 它的滑轮会被钱的厚度抬起来 对不对 我在厚度上面放一块金属板 在金属板上面再并行放很多颗传感器 每个传感器分别负责不同的 钱的这个区域 一张钱哗哗划过去之后 它的上面的对应的单个传感器 就能检测我这块负责区域的钱币的厚度 为什么能做这个事情 因为大家知道一张新的一百元人民币 我不知道大家有没有概念 它是多厚呢 一张新的一百块钱人民币的厚度是 100μm 如果你用了一年两年之后 它一般会在120~130μm之间变化 如果你折叠、或者缺角、或者粘东西了 那变化就更大了 这就更容易检测了 我们的 LDC 是能检测微米级的一个精度 所以这是一个现在目前 TI 在做的一个比较好的一个应用 检测钱的厚度主要是因为它的分辨率高 而且很快速 因为钱一张出去很快地一张过去 那这里简单只是提一下这个应用 那还有一个很有意思的应用 也是现在很多客户有兴趣的 包括很多大家电的客户有兴趣做什么 做金属触摸按键 我相信大家的家里的油烟机 应该都是玻璃的 玻璃的触摸的电容式的 就是上面油烟机 是上面金属那一条是玻璃的，对不对 上面画一些按键啊 转速啊、灯啊 你手一摁就好了 这些都是电容式的 那你有没有想象过一种油烟机很有意思 它的整个上面的油烟机的一个东西 全是不锈钢一体铸成的 没有任何的玻璃什么在上面 大家可以想像这个 那下一个问题是说那我的按键放在哪里 我的按键就放在那一层不锈钢后面面板下面 把我的四个或者五个小的 PCB 的 刚才那个线圈放在后面一定距离 只要我想摁哪个按键 我只要在不锈钢上手指花 100~200g 的力气 就正常的按键力气下去 不锈钢发生形变 然后按键就实现了 那这是目前在家电里面应用 除了家电智能化、装 WiFi、做各种传感器 很多家电厂商在外形上下功夫的一个方向 所以 LDC 就帮他们实现了这样一种功能 好处其实蛮多的 就是我就这样一体成型的时候 首先它根本就不怕油不怕烟 我是一体的不怕漏水 而你如果用家里的抽油烟机 如果用普通玻璃的这种电容式的话 沾了油烟 你用水可能用太湿的水还可能不能大力擦 或者它有时候会误动作等等 由于受到油烟的干扰 那用这种就完全不用 而且电容式触摸按键有个很大问题是 戴着手套是不行的 你可能要戴特别手套 然后这个就不怕 因为什么 我很简单 我不用表面这种接触 我是一点形变 让它形变完成了这样一个动作的 所以 LDC 就是用来能做这个事情 那这里显示的一个图 右下角这个图就是 TI 的一个 Demo 这里的厚是 0.6mm 的不锈钢 和 0.8mm 厚的不锈钢 那基本上 0.8mm 不锈钢的一个厚度 是家电里的一个级别了 像大家在家里的那个抽烟机上的那个厚度 基本上是 0.8mm 或者到 1mm 厚度的 那这是家电里的一个应用 另外一个就是蛮有意思的 就是很多工业类的客户 就在工厂里的这种人机界面 它很多键盘都是各种损耗型的 这种摁下去啪啦啪啦损耗型的 或者金属啊或者各种塑料啊 那有了这种技术 它的键盘也可以做全金属一体成型的 这样一个金属键盘 在抗灰尘抗干扰方面都有不错的一个性质 特别在外形的体验感上面就会不一样 原理很简单 就是刚才我跟大家介绍的是说靠形变 多大的形变 微米级的形变 所以左边是一张没有摁下去的图 右边是你花了一点点力气 摁下去的一个示意图 下面的线圈就能感受到我的电感发生变化 从而知道你这个按键是被摁下 那更有甚者是说 我除了识别这样一个 有没有摁下的一个动作之外 我还知道你摁下的力有多大 因为你的接近距离不一样 你的力的大小是不一样的 所以它除了检测这个 有没有摁下的动作之外 它还能知道我摁了多大力 这是一个蛮有意思的一个事情 能用来干很多事情 那说到应用领域 就是像家电是一块 很多家电厂商都有在看这种 新技术做的各种新型的外观 一体成型的外观 然后刚才说的清分机里面 检测清洁钱币厚度的 那还有一个其实像 POS 机 大家去银行取钱的时候 ATM 机上会发现 这个键盘其实都是金属的 但它那个金属的键盘都是 一个个出来的机械按键，对吧 不是一体成型的 都凸起来的单个的一个按键 所以其实像这种 ATM 客户 POS 机客户他在想 那我把这个键盘也做成全金属的 是不是可靠性会更好一点 我的防盗性会更好一点 所以这也是一个有意思的应用 还有汽车里等等 TI 还也有这样一个参考设计 大家在网上可以去看到 里面装了 audio 和触觉反馈的 一些东西在里面 你摁一下按键它会震的 就像手机触摸按键一样这种感觉 让用户的体验感更强 所以这个是也在网上有的 那如果大家有兴趣的话 就是有这种比较创新的 idea 是说我也要做这种类型按键等等 可以跟我们的友商这边的同事 还有 TI 这边的杭州本土的 FAE 销售团队联系 来拿到这个 Demo 去玩一下