感應(yīng)式位置傳感器的常見誤區(qū)匯總

　　在過去的幾年中，我們已經(jīng)看到了人工智能（AI）的真正成熟。從自動工廠到無人駕駛汽車，卡車再到機器人司機，人工智能的諸多好處顯而易見-無論是提高效率和盈利能力，還是改善生活質(zhì)量。自動化機器的日益普及的一個關(guān)鍵特性是它們能夠精確地測量位置和運動。

　　盡管可以通過不同的技術(shù)來測量位置，但我們看到的一種新興技術(shù)是感應(yīng)式位置傳感器。該方法準確，經(jīng)濟高效，并且具有良好的抗噪能力。

　　但是，由于存在某些誤解，阻礙了這項技術(shù)的應(yīng)用。在這里，我們試圖通過將感應(yīng)式位置傳感器，包括霍爾效應(yīng)和磁阻傳感器在內(nèi)的可比較傳感器技術(shù)并列來消除這些誤解。

　　盡管電感式傳感器的名稱可能誤導(dǎo)人們以為它測量電感，但其實際功能卻大不相同。感應(yīng)傳感器通過使用金屬目標中磁場的電磁感應(yīng)來工作。而且，它使用法拉第定律的原理和空心變壓器的已知特性來精確定位該磁場的干擾。用簡單的語言來說，感應(yīng)傳感器通過測量導(dǎo)電目標對磁場的干擾來工作。

　　與依賴于永磁體產(chǎn)生的磁場的霍爾效應(yīng)傳感器和磁阻傳感器不同，感應(yīng)傳感器使用的是變壓器初級繞組產(chǎn)生的磁場。在此，將金屬靶置于該磁場中，從而感應(yīng)出渦流，抵消了磁場的影響，從而使靶的場強降至零。我們使用兩個放置在不同物理位置的次級線圈來檢測磁場。由于它們的位置不同，它們各自將檢測到不同的電壓。我們可以計算兩個接收線圈電壓的比率，以確定目標的位置。

　　誤解2：感應(yīng)式位置傳感器無法準確測量位置

　　實際上，感應(yīng)式位置傳感器非常精確，特別是在其他基于磁體的系統(tǒng)顯示次優(yōu)性能的較高溫度下。

　　首先，它們僅取決于自生磁場的干擾，而不受永磁體非線性特性的影響。這有助于在室溫下將整個測量范圍內(nèi)的誤差保持在+/-0.1％以下。即使在溫度變化且目標與傳感器之間存在氣隙的情況下，誤差范圍也可以保持在+/-0.3％以下。同樣，算法被設(shè)計為使得溫度變化具有最小的影響。例如，當(dāng)電感式位置傳感器使用LC振蕩器以1到6MHz的頻率激發(fā)磁場時，對位置沒有影響。主振蕩器在輔助接收通道中引起同步解調(diào)，但不會影響接收信號的幅度。

　　但是，考慮到傳感器附近的金屬物體對磁場的影響，可能需要進行一些校準。這個校準與溫度變化無關(guān)。使用八個校準段的13位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和32位處理器或MicrochipTechnology的LX3302A可幫助消除任何計算和量化誤差。

　　誤解3：電感式位置傳感器的性價比不高

　　盡管人們普遍認為，負擔(dān)能力是以高性能為代價的，但對于感應(yīng)式傳感器卻并非如此。例如，對于霍爾效應(yīng)和磁阻傳感器，要獲得良好的精度，必須使用具有適當(dāng)公差和強度的永磁體。該磁體需要專門制造，這增加了成本。

　　相比之下，電感式傳感器僅需要一塊金屬作為目標。當(dāng)然，電感式傳感器需要更大的PCB來布線傳感器走線。但是，較大的PCB成本低于磁鐵。實際上，如果您有未使用的現(xiàn)有PCB空間，則可以消除此成本。與其他解決方案相比，這使得電感式位置傳感器更具成本效益。

　　誤解4：對外部磁場的敏感性

　　與霍爾效應(yīng)傳感器和磁受體傳感器不同，感應(yīng)位置傳感器使用主動解調(diào)來抑制由自動機產(chǎn)生的雜散磁場。

　　讓我們以具有多個系統(tǒng)的下一代電動汽車為例，例如無刷直流（BLDC）電動機，電子助力轉(zhuǎn)向和產(chǎn)生雜散磁場的制動輔助電動機。隨著這些雜散磁場的增加，它提出了對新規(guī)范的需求，這些規(guī)范要求在更高的磁場下進行更多的抗擾度測試。當(dāng)汽車電子設(shè)備在EMC認證期間受到4mTDC磁場的影響時，無論是動力轉(zhuǎn)向，加速踏板，牽引轉(zhuǎn)子位置，任何對安全至關(guān)重要的傳感器都不會出現(xiàn)錯誤讀數(shù)。由于感應(yīng)式位置感測僅過濾其需要感測的頻率，因此不受其他噪聲的影響；與霍爾效應(yīng)和磁阻傳感器不同。

　　另外，由于它不使用任何磁性材料，因此它不可能吸收任何直流磁場。

　　誤解5：感應(yīng)式位置感應(yīng)是基于新技術(shù)的

　　盡管感應(yīng)式位置傳感器提供了一種實現(xiàn)感應(yīng)的新方法，但其基礎(chǔ)技術(shù)已廣為接受。感應(yīng)式位置感應(yīng)使用的原理與線性電壓差動變壓器（LVDT）密切相關(guān)。LVDT在機器人應(yīng)用中使用一個初級線圈和兩個次級線圈來檢測金屬軸的位置，而電感式位置傳感器使用的技術(shù)相同，盡管只是PCB形式。電磁分解器也使用類似的技術(shù)。

　　無論是LVDT，旋轉(zhuǎn)變壓器還是電感式傳感器，它們都使用由導(dǎo)電元件對磁場的干擾所感應(yīng)的兩個電壓之比來感應(yīng)位置。

　　誤解6：由于冗余感應(yīng)傳感器，所需空間增加了一倍

　　確實，某些關(guān)鍵的汽車和工業(yè)應(yīng)用需要冗余以確保最高的安全性。但是，這不必轉(zhuǎn)換為PCB空間的兩倍。相反，諸如優(yōu)化PCB層和使用智能一次繞組技術(shù)之類的技術(shù)可以幫助節(jié)省空間。將兩個傳感器放置在相同的PCB空間中，可使它們共享相同的磁場，并通過磁場松散耦合，但仍提供電流隔離。在這種情況下，可以將次級電路放置在兩個IC上，從而使它們能夠輸出獨立且冗余的位置。這也將有助于提高應(yīng)用程序的安全性。

　　誤解7：適用性僅限于小型線性測量

　　當(dāng)傳感器的長度接近所需的近似測量范圍時，電感式位置傳感器顯示出最佳的精度，因為這可以在最短的距離上縮放輸出分辨率。但是，它們完全能夠測量長度在5毫米至600毫米之間甚至超出實際應(yīng)用范圍的線性位置。振蕩器產(chǎn)生正確的LC諧振信號的能力是長度的唯一限制因素。

　　無論哪種方式，感應(yīng)式位置傳感器均基于檢測磁場中的干擾的原理來工作。對于線性測量，在許多實際測量范圍內(nèi)采用單一測量原理可以幫助實現(xiàn)所需的靈敏度。

　　在霍爾效應(yīng)的情況下，當(dāng)磁體從一個位置移動到另一個位置時，需要多路復(fù)用多個傳感器，從而使分頻器的處理變得復(fù)雜并且容易受到溫度變化的影響。在電感式傳感器的情況下不會發(fā)生此問題。

　　誤區(qū)八：電感式位置傳感器只能用于線性測量

　　電感式位置傳感器非常適合于線性測量，但也可以用于電弧和旋轉(zhuǎn)測量?？梢允褂酶袘?yīng)傳感技術(shù)的一些應(yīng)用是在汽車踏板，空氣閥，水閥和轉(zhuǎn)子位置。在某些方面，一個360度旋轉(zhuǎn)傳感器幾乎就像一個線性傳感器，其兩端彎曲成彼此相遇的形狀。在所有這些情況下，電感式位置傳感器均具有更高的精度和更好的抗噪性。

　　誤解9：目標材料必須具有磁性

　　感應(yīng)式位置傳感器通過檢測被金屬目標干擾的磁場的變化來工作。但是，這并不意味著靶材必須由磁性材料制成。唯一的要求是目標材料允許渦流流動，以引起干擾。盡管可以使用鐵等磁性材料，但當(dāng)使用銅，鋁或鋼等優(yōu)質(zhì)導(dǎo)體時，電感式位置傳感器的性能甚至更好。

　　誤區(qū)10：需要通過輸入功率進行編程

　　傳感器通常通過電源線，地線和輸出引腳連接到發(fā)動機控制單元。如果電源引腳可以校準模塊，則無需額外連接傳感器PCB，從而節(jié)省了成本并最大程度地減少了組裝問題。

　　然而，在需要微控制器的應(yīng)用中，經(jīng)常需要嵌入式應(yīng)用使用另一個微控制器而不是專用測試系統(tǒng)對傳感器進行編程。例如，可以通過GPIO引腳對Microchip的LX3302A進行編程。

　　誤區(qū)11：難以獲得設(shè)計方面的aax幫助

　　在早期，要獲得良好的結(jié)果，就需要對磁場有深入的了解，需要使用高端的有限元仿真套件，更不用說有反復(fù)試驗的余地了。

　　但現(xiàn)在，我們有IC供應(yīng)商，可以通過評估板和套件將您帶入從概念到實際PCB軌跡仿真的整個過程。甚至在測試PCB之前，用戶還可以使用仿真結(jié)果獲得誤差估計。

　　如我們所見，電感式位置傳感器在霍爾效應(yīng)和磁阻傳感器的準確性，抗雜散磁噪聲和成本效益等方面具有多個優(yōu)勢?，F(xiàn)在是時候在任何AI位置感應(yīng)產(chǎn)品上嘗試該技術(shù)了。
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