“傳感器在工業(yè)4.0和物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代變得越發(fā)重要，包括汽車、智能工廠、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域都離不開各類傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。”德州儀器模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理朱文斌表示。“德州儀器在傳感領(lǐng)域耕耘了超過(guò)50年歷史，擁有最全最多的傳感器種類。比如TI是業(yè)界首家發(fā)布溫度傳感器的公司，目前在售的種類有130多種，此外還包括紅外單片溫濕度傳感器、化學(xué)傳感器模擬前端、抗噪電容式感應(yīng)芯片以及DLP等。”
朱文斌強(qiáng)調(diào)，“傳感器產(chǎn)品相對(duì)復(fù)雜，很多和系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)，因此TI為了加速客戶在傳感器領(lǐng)域的開發(fā)，特別提供了超過(guò)50款的參考設(shè)計(jì)，PCB設(shè)計(jì)和線圈設(shè)計(jì)等。”
如圖所示，TI傳感器幾乎涵蓋工業(yè)控制的方方面面。
回顧2015年，TI繼續(xù)推出了多款工業(yè)傳感器，就讓我們好好回顧一下有哪些是值得業(yè)界期待的產(chǎn)品。
LDC1614電感感測(cè)IC系列重新定義電感感測(cè)解決方案
“芯片內(nèi)置LC諧振線圈，PCB線圈會(huì)激勵(lì)它發(fā)射電磁場(chǎng)諧振，當(dāng)有金屬靠近時(shí)它的諧振頻率會(huì)發(fā)生變化，就是金屬和前端傳感器又構(gòu)成新的LC諧振線圈。一旦金屬靠近，諧振頻率和等效阻抗發(fā)生變化，就意味著能檢測(cè)出金屬靠近了多少，如果檢測(cè)出一個(gè)公式，電感量隨著金屬靠近距離變化，從而檢測(cè)出距離?！边@就是電感檢測(cè)的基本原理。
LDC1614的精度是目前電感測(cè)量中最高的28位精度，所以它能檢測(cè)到亞微米級(jí)的變化。而且，LDC1614是4通道，能夠支持差分和比例測(cè)量。當(dāng)然，它的傳感器頻率范圍非常寬，在1KHz到10MHz之間，可以適應(yīng)各種不同的線圈大小等等。但是最主要的還是高它的精度測(cè)量功能。
該產(chǎn)品的應(yīng)用之一是點(diǎn)鈔機(jī)，通過(guò)準(zhǔn)確測(cè)量人民幣的厚度從而判斷數(shù)量以及新舊程度。此外一個(gè)應(yīng)用是抽油煙機(jī)或冰箱甚至是工業(yè)場(chǎng)合用觸摸按鍵，可以直接用金屬蓋板而無(wú)需使用玻璃蓋板，利用電感檢測(cè)到金屬的形變從而實(shí)現(xiàn)觸摸。
朱文斌強(qiáng)調(diào)道，目前TI提供LDC1614相關(guān)的參考設(shè)計(jì)包括了評(píng)估板和PCB線圈。作為金屬觸摸屏按鍵，可以有效的防止灰塵入侵和油漬的干擾。
DRV421：磁感應(yīng)、全集成IC
檢測(cè)電流有很多種方式，有接觸式的，通過(guò)電阻、運(yùn)放以及AD進(jìn)行測(cè)量，還有霍爾傳感器和磁通門檢測(cè)技術(shù)。DRV屬于磁通門電流檢測(cè)，磁通門傳感器是利用被測(cè)磁場(chǎng)中高導(dǎo)磁鐵芯在交變磁場(chǎng)的飽和激勵(lì)下，其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的非線性關(guān)系來(lái)測(cè)量弱磁場(chǎng)的一種傳感器。與其他類型測(cè)磁儀器相比，磁通門傳感器具有分辨力高、測(cè)量弱磁場(chǎng)范圍寬、可靠、能夠直接測(cè)量磁場(chǎng)的分量和適于在速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中使用等特點(diǎn)。
DRV421集成了磁通門傳感器，放大、信號(hào)調(diào)理電路、偏置調(diào)理電路和驅(qū)動(dòng)電路等，最大程度簡(jiǎn)化了磁通門傳感器的設(shè)計(jì)。同時(shí)，這樣的集成方案帶來(lái)一個(gè)好處，就是它會(huì)減少補(bǔ)償線圈和磁通門之間的耦合，從而使得匹配性更高，精度也能做上去。目前DRV421因?yàn)榧闪舜磐ㄩT電流檢測(cè)放大器，它的精度能達(dá)到千分之一，相比普通用離散器件，其穩(wěn)定度、精度都更好，尤其是在全溫度范圍內(nèi)精度達(dá)標(biāo)，只能采用集成度方案。
目前，TI的磁通門傳感器可以實(shí)現(xiàn)15A，峰值50A的設(shè)計(jì)。
PGA900：業(yè)界最高反變率壓力傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器
朱文斌表示，PGA900是目前集成度最高的壓力傳感器芯片，集成了串通器、ADC等。同時(shí)，朱文斌也強(qiáng)調(diào)未來(lái)PGA900還有其他諸如符合車規(guī)的壓力傳感器等產(chǎn)品問(wèn)世，同時(shí)也會(huì)在細(xì)分的工業(yè)市場(chǎng)繼續(xù)推出新品。
INA250：電流檢測(cè)放大器
INA250最大特點(diǎn)是把采樣電阻做到了芯片里，這也是業(yè)界第一款把采樣電阻做到芯片里的電流檢測(cè)芯片。里面集成了一個(gè)兩mΩ分流電阻，提供了千分之一的容差，工作范圍從-40度到125度。
高度集成化的產(chǎn)品相比分立電路系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)難度、穩(wěn)定性、散熱、供應(yīng)商選擇方面都有著優(yōu)勢(shì)。采用INA250可以令電流采樣板的面積節(jié)約70%。
FDC2214：抗噪電容感測(cè)方案
FDC2214的架構(gòu)和普通電容架構(gòu)不同，普通架構(gòu)采用的是開環(huán)天線，對(duì)噪聲很敏感，所有都會(huì)被接收。而FDC2214則采用窄帶技術(shù)，抗噪性能有明顯提升。TI給出的一組測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，本底噪聲相比傳統(tǒng)架構(gòu)提高了600多倍。FDC2214的兩大賣點(diǎn)就是噪音小和抗干擾。
朱文斌以汽車后備箱感應(yīng)開啟功能為例，過(guò)去使用普通電容式傳感器，因?yàn)樵胍粼?，傳感器尺寸要做到足夠大，金屬條則需要覆蓋整個(gè)保險(xiǎn)杠。而采用FDC2214，金屬條只需要覆蓋10-20cm即可，而對(duì)于車內(nèi)電子噪音輻射環(huán)境都更惡劣的電動(dòng)車來(lái)說(shuō)，抗干擾則顯得更為重要。
TMP107：支持長(zhǎng)距離溫度跟蹤
TMP107由于獨(dú)特的IO技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離溫度跟蹤，±0.4的檢測(cè)精度，同時(shí)最多支持32顆芯片互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)大范圍溫度點(diǎn)采樣。工作寬溫范圍為-55至125℃。
盡管同消費(fèi)電子市場(chǎng)流行的陀螺儀、加速度計(jì)產(chǎn)品相比，工業(yè)傳感器市場(chǎng)面向群體較窄，但隨著工業(yè)化信息化進(jìn)程的加速，工業(yè)傳感器勢(shì)必會(huì)變得更為流行。